超高層建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計探討

摘要：超高層建筑主要指40層以上、高度100m以上的建筑。這類建筑通常內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)備繁多，室內(nèi)大部分裝飾品和陳設(shè)都是可燃材料。一旦發(fā)生火災(zāi)，火勢蔓延途徑多、速度快，人員逃生途徑少、安全疏散困難，極易造成人員傷亡?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用有助于降低超高層建筑火災(zāi)事故危害。在分析火災(zāi)自動報警系統(tǒng)原理及構(gòu)成的基礎(chǔ)上，對火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計要點進(jìn)行重點研究，旨在提高建筑防火水平，保障建筑內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全。

關(guān)鍵詞：超高層建筑；火災(zāi)自動報警系統(tǒng)；火災(zāi)探測器

中圖分類號：X913.4" " " 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A" " " "文章編號：2096-1227（2024）07-0107-03

超高層建筑作為一種高效利用土地資源的建筑形式，在城市中的建設(shè)與應(yīng)用逐漸廣泛?！督ㄖO(shè)計防火規(guī)范》中明確規(guī)定“建筑高度大于100m的住宅建筑，應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動報警系統(tǒng)”?？梢娀馂?zāi)自動報警系統(tǒng)在超高層建筑設(shè)計中的重要性，需要設(shè)計單位提高重視程度，做好設(shè)計工作，確?；馂?zāi)自動報警系統(tǒng)得以正常使用。

1 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的原理及構(gòu)成

1.1" 原理

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的工作原理為在建筑內(nèi)安裝能夠?qū)崟r監(jiān)測環(huán)境中火災(zāi)特征參數(shù)的探測器，當(dāng)探測器檢測到異常參數(shù)并超過設(shè)定的報警閾值時，會立即將信號傳送至火災(zāi)警報控制器，火災(zāi)警報控制器會根據(jù)接收到的信號分析火災(zāi)事故是否發(fā)生，以及火災(zāi)等級的大小，判斷是否需要啟動聲光報警裝置、自動噴水滅火系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等，控制火勢蔓延以及降低火災(zāi)帶來的損失[1]。

1.2" 構(gòu)成

1.2.1" 火災(zāi)探測器

火災(zāi)探測器的主要功能是實時監(jiān)測建筑內(nèi)的火災(zāi)發(fā)生情況，一旦檢測到煙霧、溫度過高等情況發(fā)生時，探測器的傳感裝置部分會將火災(zāi)預(yù)警信號轉(zhuǎn)換為電信號傳輸給火災(zāi)報警控制器的終端系統(tǒng)，提醒值班人員建筑內(nèi)可能存在異常狀況?，F(xiàn)階段，常用的火災(zāi)探測器傳感空分裝置主要以煙霧探測、溫度探測和圖像探測為主，分別通過監(jiān)測建筑內(nèi)的溫度情況、煙霧情況以及火焰輻射情況感知建筑內(nèi)是否存在火情，以及是否需要發(fā)送火災(zāi)預(yù)警信號。得益于這些傳感裝置的應(yīng)用，火災(zāi)事故發(fā)生時，建筑內(nèi)布設(shè)的滅火裝置能夠第一時間對火焰做出反應(yīng)，實現(xiàn)快速滅火。

1.2.2" 火災(zāi)自動報警控制器

火災(zāi)自動報警控制器主要負(fù)責(zé)接收來自火災(zāi)探測器的火情信號，以及根據(jù)火情信號做出對應(yīng)的指令，利用信號傳輸系統(tǒng)將指令信號傳輸至對應(yīng)的裝置中，實現(xiàn)對建筑內(nèi)人員的火情提示以及快速滅火等功能?；馂?zāi)自動報警控制器主要分為區(qū)域報警和集中報警兩種類型，前者主要用于建筑內(nèi)局部滅火，不與總控制系統(tǒng)聯(lián)動，適用于單個房間、樓層火災(zāi)事故的預(yù)防和處理；而集中報警系統(tǒng)則與建筑內(nèi)的自動消防設(shè)備整體聯(lián)動，通過終端控制系統(tǒng)向消防設(shè)備發(fā)送信號啟動消防設(shè)備實現(xiàn)滅火。除此之外，區(qū)域報警和集中報警之間的關(guān)系為，集中報警能夠控制和命令區(qū)域報警系統(tǒng)，接收來自區(qū)域報警的信號；而區(qū)域報警僅能向集中報警傳遞信號或接收來自集中報警的控制指令，無法控制集中報警系統(tǒng)[2]。

1.2.3" 信號傳輸、控制和現(xiàn)場設(shè)備

火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中，除直接接入系統(tǒng)的設(shè)備和裝置以外，還有部分現(xiàn)場設(shè)備無法直接接入系統(tǒng)，而是需要依靠網(wǎng)絡(luò)信號、電信號等的傳輸控制和命令這些現(xiàn)場設(shè)備工作。常見的現(xiàn)場設(shè)備主要包括水流指示器、壓力開關(guān)、信號閥、火災(zāi)聲光報警器等，這類設(shè)備通常自帶信號的輸入模塊與輸出模塊，但考慮到超高層建筑的樓層較高，以及火災(zāi)事故現(xiàn)場的情況較為復(fù)雜，因此在設(shè)計信號傳輸、控制以及現(xiàn)場設(shè)備時，需要設(shè)計人員能夠切實考慮到建筑的實際情況，確保這些裝置得以正常使用。

2 建筑消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計要點

為保證建筑消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)得以正常運行以及與建筑的實際情況相符，設(shè)計人員在設(shè)計時，既需要做好相關(guān)設(shè)計資料的研究工作，明確建筑物的建設(shè)要求，也需要結(jié)合不同的功能需求選擇適宜的產(chǎn)品，并盡可能應(yīng)用環(huán)保、節(jié)能、創(chuàng)新的技術(shù)，提升火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量。

2.1" 火災(zāi)探測器

火災(zāi)探測器作為火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中重要的基礎(chǔ)控制單元，主要由煙霧探測器、溫度探測器、火焰探測器等組成，每種探測器都有其適宜的應(yīng)用場景和優(yōu)缺點，需要設(shè)計人員結(jié)合建筑物的具體火災(zāi)報警需求選擇或組合這些探測器，從而有效采集火災(zāi)發(fā)生數(shù)據(jù)信息?；馂?zāi)探測器能夠及時響應(yīng)外在環(huán)境的變化情況，并將收集到的數(shù)據(jù)信息傳輸至控制器。不同的火災(zāi)探測器功能屬性也不同，例如，溫度探測器主要分為溫度速斷和固定溫度探測器兩類，其中固定溫度探測器的應(yīng)用原理相對簡單，當(dāng)探測器監(jiān)測到周邊環(huán)境溫度超過預(yù)設(shè)溫度閾值時，便會發(fā)出警報，而溫度速斷探測器則能夠監(jiān)測到短時間內(nèi)溫度異常升高的情況。固定溫度探測器具有可靠性高、不易受粉塵、濕度等因素影響的優(yōu)勢，誤報率通常較低，而溫度速斷探測器則具有響應(yīng)速度快、靈敏度高、對環(huán)境溫度的變化極為敏感的優(yōu)勢。然而，固定溫度探測器只在環(huán)境溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值時才會報警，且只能監(jiān)測溫度變化，可能會錯過火災(zāi)初期的預(yù)警機會，以及無法捕捉到火災(zāi)初期的煙霧或火焰特征。為提高探測器準(zhǔn)確度，設(shè)計人員可以考慮綜合應(yīng)用氣體探測器和煙霧探測器，以此保證火災(zāi)探測環(huán)節(jié)的準(zhǔn)確性。除此之外，設(shè)計人員還需要科學(xué)合理布局探測器的位置，結(jié)合樓層面積、高度、空間區(qū)域位置、成本等綜合考慮與設(shè)計，從而切實保證火災(zāi)探測器得以有效發(fā)揮火災(zāi)探測作用。

2.2" 控制中心

控制中心承擔(dān)著火災(zāi)自動報警系統(tǒng)信息傳輸、控制命令發(fā)送、數(shù)據(jù)處理、人工控制、圖像處理等功能。操作界面是控制中心設(shè)計中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)之一，設(shè)計人員應(yīng)保證操作界面簡潔，能夠直觀地呈現(xiàn)各種火災(zāi)事故的數(shù)據(jù)信息，以及火災(zāi)事故的嚴(yán)重程度。除此之外，控制中心應(yīng)具備報警處理和信息傳遞功能，確保在火災(zāi)事故發(fā)生時，值班人員能夠第一時間將火災(zāi)事故信息發(fā)送給相關(guān)消防部門，為消防部門快速制定火災(zāi)控制與救援方案提供便利。另外，由于超高層建筑的內(nèi)部結(jié)構(gòu)通常較為復(fù)雜，人員數(shù)量較多，因此控制中心的布局問題同樣至關(guān)重要?？刂浦行膽?yīng)建設(shè)在易于管理和監(jiān)控的區(qū)域，如建筑的管理中心、安全控制室等區(qū)域，同時，控制中心內(nèi)應(yīng)配置冗余電源和備用通信線路，從而保證在火災(zāi)事故發(fā)生時，控制系統(tǒng)能夠正常運行，及時將探測到的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字資料傳遞給消防部門[3]。

2.3" 報警裝置

報警裝置的主要功能是將火災(zāi)信號及時傳遞給建筑內(nèi)的人員，通知人員及時撤離。從控制方式上劃分，報警裝置主要分為手動報警裝置和自動報警裝置兩種。手動報警裝置是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的輔助報警裝置，通常安裝在易于觸及的位置，如樓梯口、走廊、疏散通道等，方便建筑內(nèi)人員在火災(zāi)發(fā)生的緊急情況下能夠迅速按下按鈕啟動警報，提醒人員撤離并向控制中心報送火情信息。自動報警裝置能夠根據(jù)接收到的來自控制中心的火情信息自動發(fā)送警報。在實際應(yīng)用中，通常自動報警裝置與手動報警裝置會共同使用，從而確保在火災(zāi)發(fā)生時，能夠準(zhǔn)確通知到每一個樓層的人員。

而從報警方式上劃分，報警裝置主要分為聲光報警、緊急廣播兩類。聲光報警器通常安裝在建筑的各個樓層和關(guān)鍵區(qū)域，能夠通過聲音和燈光的雙重提示引起人們的注意，提醒人們快速逃離火災(zāi)現(xiàn)場。在設(shè)計聲光報警裝置時，需要考慮聲響的覆蓋范圍以及光信號的可見度等問題，確保在嘈雜的環(huán)境和光線不足等情況下，報警信號仍能夠迅速被建筑內(nèi)人員察覺。緊急廣播系統(tǒng)通常與聲光報警系統(tǒng)配合使用，通過廣播，控制中心能夠?qū)崟r指揮建筑內(nèi)人員有序撤離并起到安撫作用，最大程度緩解逃生人群因火災(zāi)而產(chǎn)生的恐慌情緒。

2.4" 自動噴水系統(tǒng)

自動噴水系統(tǒng)是超高層建筑火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中的重要組成部分，也是火災(zāi)發(fā)生初期控制火情、爭取救援時間的主要方式。自動噴水系統(tǒng)主要包括噴水噴頭、供水管網(wǎng)、閥門、報警閥組以及供水設(shè)備，大體分為使用水霧或水流滅火的濕式系統(tǒng)和使用壓縮空氣、氮氣滅火的干式系統(tǒng)。在布局上，自動噴水系統(tǒng)應(yīng)覆蓋建筑內(nèi)所有的火災(zāi)風(fēng)險區(qū)域，噴頭之間的間距以及安裝高度需要符合國家相關(guān)規(guī)范要求，避免死角和噴灑盲區(qū)，而在廚房、倉庫、機房等火災(zāi)風(fēng)險的高發(fā)區(qū)域，還需要適當(dāng)增加噴頭密度，從而保證火災(zāi)初期火情能夠迅速得到控制。除布局問題以外，自動噴水系統(tǒng)的供水必須穩(wěn)定可靠，可以設(shè)計消防水池作為備用水池，確保在市政供水不足或困難時自動噴水系統(tǒng)也能夠正常運行。此外，自動噴水系統(tǒng)在設(shè)計上應(yīng)與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動，當(dāng)探測器檢測到火災(zāi)信號時，自動報警系統(tǒng)發(fā)送報警信號，自動噴水系統(tǒng)抑制火勢，通過這種雙重保障的設(shè)計方式，確保建筑內(nèi)人員能夠在火災(zāi)初期迅速逃出建筑，減少火災(zāi)造成的損失。

2.5" 疏散指示系統(tǒng)

火災(zāi)易造成人員恐慌，建筑內(nèi)部常出現(xiàn)人員秩序混亂、逃生通道擁擠的情況。為解決這一問題，設(shè)計人員需要做好疏散指示系統(tǒng)設(shè)計，為建筑內(nèi)的人員提供清晰的疏散路線指引，確保其安全、迅速地撤離危險區(qū)域。疏散指示系統(tǒng)主要由疏散指示燈、應(yīng)急照明、疏散標(biāo)志組成。其中，疏散指示燈應(yīng)安裝在建筑內(nèi)各個出口、通道、樓梯間以及其他重要節(jié)點位置，其安裝高度和方向需要結(jié)合建筑樓層的高度以及每一層的面積確定，從而確保在煙霧彌漫或停電情況下建筑內(nèi)人員仍能清晰可見。除此之外，指示燈應(yīng)具備自發(fā)光和蓄電池備用電源功能，從而在超高層建筑電路因火災(zāi)故障時仍能夠工作。應(yīng)急照明系統(tǒng)主要用于火災(zāi)等緊急情況下的照明，旨在為建筑內(nèi)人員提供清晰的疏散路線。應(yīng)急照明燈需要安裝在疏散通道、樓梯間、安全出口附近，要具備長時間的續(xù)航能力，確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠立即點亮并持續(xù)照明。疏散標(biāo)志需要設(shè)置在建筑內(nèi)最為明顯的位置，不同樓層和區(qū)域的疏散標(biāo)志應(yīng)形成統(tǒng)一的疏散導(dǎo)向系統(tǒng)，指示方向清晰，從而避免人員在緊急情況下迷失方向。除此之外，疏散標(biāo)志應(yīng)采用耐高溫、防火材料制作，避免在火災(zāi)環(huán)境下迅速損壞[4]。

3 建筑消防火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計實例分析

某超高層建筑總建筑面積約15.2萬m2，共包含地上和地下兩部分，地上部分共45層，建筑性質(zhì)為商業(yè)辦公綜合樓，包含辦公區(qū)、餐飲區(qū)、健身區(qū)等工作娛樂區(qū)域，地下部分共3層，地下1層為餐飲區(qū)、非機動車庫、卸貨區(qū)及設(shè)備用房，2層和3層為機動車停車區(qū)。本工程中，火災(zāi)報警總控制室設(shè)在地下1層，各樓層設(shè)分區(qū)控制系統(tǒng)，分區(qū)控制系統(tǒng)與總控制系統(tǒng)相連，線路模式主要為環(huán)形二總線接線方式，輸入輸出模塊直接接入環(huán)形探測回路，從而在后續(xù)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的實際運行過程中，即使回路某一段出現(xiàn)問題，信號也仍然能夠通過另一方向傳遞，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。

設(shè)計時，為了節(jié)省建筑建成后的后期維護(hù)運營成本費用，在滿足消防要求的前提條件下，盡可能減少了消防控制室的數(shù)量，同時，為了節(jié)約線路成本費用，在每個避難層設(shè)置區(qū)域火災(zāi)自動報警系統(tǒng)控制器，減少從每個探測器到集中控制室所需的線纜長度。火災(zāi)探測器方面，餐飲區(qū)主要設(shè)計溫度探測器，通過感知環(huán)境溫度的異常升高發(fā)出報警信號，電梯間、設(shè)備機房等區(qū)域主要設(shè)計煙霧探測器、氣體探測器，同時，其他區(qū)域也結(jié)合區(qū)域的特定類型分別設(shè)計了不同的火災(zāi)探測器，確保能夠第一時間識別火情。除此之外，為了能夠在火災(zāi)初期迅速控制火情，本建筑內(nèi)各區(qū)域均設(shè)置了自動噴水滅火系統(tǒng)，其中，餐飲區(qū)由于使用明火概率較高，火災(zāi)風(fēng)險大，因此特別設(shè)計了布置密集的濕式自動噴水系統(tǒng)，覆蓋餐飲區(qū)的每一個角落，確保在火災(zāi)發(fā)生時能夠迅速滅火。整棟大樓均設(shè)計了疏散指示系統(tǒng)，應(yīng)急照明和指示燈、指示燈等遍布每個樓層的走廊、通道、樓梯間和安全出口處，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時，能夠第一時間為人員疏散提供清晰的指引。

4 結(jié)束語

超高層建筑由于具有滅火困難、安全疏散不易等特點，因此火災(zāi)事故的發(fā)生會給建筑內(nèi)人員的生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重的威脅。為降低火災(zāi)事故的影響，在建筑內(nèi)做好火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的設(shè)計有利于預(yù)防嚴(yán)重火災(zāi)事故的發(fā)生，為火情控制和滅火工作奠定良好基礎(chǔ)。設(shè)計人員需要做好火災(zāi)探測器、控制中心、報警裝置、自動噴水系統(tǒng)等的設(shè)計，并充分考慮到超高層建筑的特點，保證火災(zāi)自動報警系統(tǒng)能夠在火災(zāi)事故發(fā)生時有效起到火情控制作用。

參考文獻(xiàn)

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