消火栓系统的联动控制设计探讨

2015-03-22张廷建黄俊权

现代建筑电气 2015年3期

关键词：控制室消火栓按钮

张廷建, 黄俊权

(四川国恒建筑设计有限公司, 四川成都 610041)

消火栓系统的联动控制设计探讨

张廷建, 黄俊权

(四川国恒建筑设计有限公司, 四川成都 610041)

结合新近颁布的GB 50116—2013、GB 50974—2014、14X505-1等规范、图集中对消火栓系统联动控制设计的要求,讨论不同情况下消火栓泵启泵信号的选择,分析了消火栓按钮设置的要求,介绍了调整的消火栓泵控制电路,以期为相关设计人员提供参考。

消火栓系统; 消火栓按钮; 联动控制; 启泵方式

0 引言

消火栓给水系统是建筑灭火输送水源的主要途径,对于建筑物特别是大中型建筑的防火设计至关重要。因此,消火栓给水系统对电气专业的联动控制准确性、可靠性等要求很高。

GB 50116—2013 《火灾自动报警系统设计规范》已于2014年5月实施,GB 50974—2014《消防给水及消火栓系统技术规范》已于2014年10月实施,14X505-1《火灾自动报警系统设计规范》图示也于2014年9月发布。

本文结合相关规范中消火栓启泵控制方式的要求,讨论不同情况下的启泵方式及联动控制方案的选择。

1 消火栓按钮在火灾自动报警系统中的逻辑关系

消火栓按钮在火灾自动报警系统中的逻辑关系,主要有以下两种不同的观点:

(1) 消火栓按钮反馈信号至消防联动控制器,消防联动控制器确认按钮动作信息后,联动控制消火栓泵的启动。消火栓按钮的触发信号与其他信号的逻辑关系为“或”,消火栓按钮的触发信号直接经过消防联动控制器启动消火栓泵。消火栓启泵流程如图1所示。

图1 消火栓启泵流程图(一)

(2) 消火栓按钮反馈信号至消防联动控制器,与探测器或手动报警按钮报警信号进行“与”逻辑判断后,启动消火栓泵。消火栓启泵流程如图2所示。第一种观点认为,GB 50116—2013第4.3.1条提到消火栓按钮的动作信号作为火灾自动报警系统和消火栓系统的联动触发信号,并未提到还需探测器或手动报警按钮动作。消火栓按钮在按下按片之前须敲碎外侧玻璃,基本避免了误操作的可能。操作消火栓按钮时,火灾基本确认发生,此时消火栓按钮信号反馈至消防联动控制器,即可联动控制消火栓泵启动。

图2 消火栓启泵流程图(二)

第二种观点认为,需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备,其联动触发信号应采用两个报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合,即消火栓系统的联动触发信号是消火栓按钮的动作信号与该消火栓按钮所在报警区域内任一火灾探测器或手动报警按钮的报警信号的“与”逻辑。另外,GB 50974—2014第11.0.19条规定:消火栓按钮不宜作为直接启动消火栓水泵的开关,但可作为发出警报信号的开关或启动干式消火栓系统的快速启闭装置等。

本文认为第二种观点理论依据较为充分,虽然GB 50116—2013未明确规定消火栓按钮在联动控制中的逻辑关系,条文解释中也仅提到稳高压系统不需要消火栓按钮启动消火栓泵。但是结合GB 50116—2013第4.1.6条规定(需要火灾自动报警系统联动控制的消防设备,其联动触发信号应采用两个报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合)及GB 50974—2014第11.0.19条规定,可以明确第二种逻辑关系比较符合规范要求。

2 消火栓系统联动控制触发信号选择

一般民用建筑物中,消火栓给水系统通常采用湿式消火栓系统、临时高压消防给水系统及设置高位消防水箱等,本文以该系统为基础讨论消火栓系统联动控制方案。

GB 50116—2013第4.3.1条规定:联动控制方式,应由消火栓系统出水干管上设置的低压压力开关、高位消防水箱出水管上设置的流量开关或报警阀压力开关等信号作为触发信号,直接控制启动消火栓泵。GB 50974—2014第11.0.4条规定:消防水泵应由消防水泵出水干管上设置的压力开关、高位水箱出水管的流量开关,或报警阀压力开关等开关信号应内直接自动启动消防水泵。

消火栓启泵方式应根据建筑物的情况及火灾报警系统的设计选择,主要有以下三种情况:

(1)小区所有建筑物均设计火灾自动报警系统。

(2)小区仅某一栋或几栋建筑物未设计火灾自动报警系统。

(3)小区无火灾自动报警系统。

第一种情况启泵方式的选择,出水干管上设置的压力开关、高位水箱出水管的流量开关、报警阀压力开关等应作为直接自动启动消防水泵的触发信号,且触发信号应为“或”逻辑关系。消火栓按钮作为联动触发信号启动消火栓泵。

第三种情况启泵方式的选择,GB 50116—2013条文解释第4.3.1条提到:当建筑物内无火灾自动报警系统时,消火栓按钮用导线直接引至消防泵控制箱(柜),启动消防泵。GB 50974—2014条文明确无论是何种规模和形式的建筑,给排水专业均已设计出水干管压力开关、高位水箱出水管流量开关等,并由其直接自启动消火栓泵,也明确要求消火栓按钮不宜作为直接启动消火栓水泵的开关。另外,消火栓按钮启动消防泵的投资大,自启动消火栓泵的临时高压消防给水系统的消火栓按钮启泵的必要性降低。因此,当建筑物无火灾自动报警系统时,仅按照要求设计消火栓泵控制柜及相关线路,可取消消火栓按钮。

第二种情况比较特殊,下面着重进行讨论。

在工程设计中,设置室内消火栓而未设置火灾自动报警系统也很常见。若某项工程设置了消防控制室,而其中一栋或多栋建筑物设置室内消火栓而未设置火灾自动报警系统,设计人员应根据建筑的重要性确定消火栓按钮信号是否传入消防控制室联动启动消火栓泵。

对于商业、办公等建筑,由于人员密集,消防栓的位置信息比较重要,即使未达到火灾自动报警系统的设计要求,也可按照第一种情况设计。将消火栓按钮的信号通过二总线传回至消防控制室,由消防控制室值班人员确认火灾后启动消火栓泵,同时与其他楼栋的手动报警按钮或探测器组成“与”逻辑触发信号(也可直接作为触发信号),联动启动消火栓泵。该方式充分利用了整个工程已设置的火灾自动报警系统,在布线量和线缆使用量较少的情况下,保证了消防控制室对消防栓的位置信息以及消火栓泵的及时启动。

对于其中某一栋或几栋未达到火灾自动报警系统设计要求的住宅建筑,由于人员结构单一、建筑结构简单等,消防栓的信息相对并不重要,这种情况下可按照第三种情况设计,将出水干管上压力开关、高位水箱出水管流量开关作为消防泵的启动信号。

3 消火栓按钮设置要求

GB 50016—2006《建筑设计防火规范》第8.4.3.8条规定:高层厂房(仓库)和高位消防水箱静压不能满足最不利点消火栓水压要求的其他建筑,应在每个室内消火栓处设置直接启动消防水泵的按钮。GB 50045—2005《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.6.7条规定:临时高压给水系统的每个消火栓处应设直接启动消防水泵的按钮。上述规范明确了消火栓按钮设置的位置,与给排水专业的消火栓系统的选择相关,而与电气专业是否设置火灾自动报警系统无关。

另外,GB 50016—2014第8.2条并未明确消火栓按钮位置的设置要求。GB 50974—2014也未提到消火栓按钮位置的设置要求。GB 50974—2014和GB 50116—2013 对于消火栓启泵方式设计的重大调整,电气设计人员可以这样理解:消火栓按钮的设置与给排水专业的消火栓系统的选择无关,而与电气专业火灾自动报警系统是否需要接收消火栓按钮报警或联动信号相关。

消火栓泵的启动以出水干管上压力开关、高位水箱出水管流量开关作为启动信号。因此,建筑未设置火灾自动报警系统时,静压满足最不利点消火栓水压要求的临时稳高压,湿式消火栓系统可采用不设消火栓按钮方案。消火栓用消防泵控制原理如图3所示。

另外,随着老版规范的废止、相关新规范对于消火栓系统的调整,消火栓按钮的功能明显弱化。火灾自动报警系统中消火栓按钮与手动报警按钮的功能近乎重叠,设置消火栓按钮的必要性已经大大降低。当建筑物采用干管压力开关、水箱流量开关联动启动的消火栓系统,即使按照要求设置了火灾自动报警系统,但取消消火栓按钮也能保证消火栓系统灭火输送水源的要求。

4 消火栓泵柜控制电路的调整

14X505-1给出了与GB 50116—2013条文关系密切的控制原理,结合图集10D303-3《常用水泵控制电路图》,消火栓泵控制柜的控制电路图较之前主要有以下三点变化:

(1) 增加了低压压力开关(BP)、高位水箱流量开关(BF)连锁启泵。

(2) 取消了原消火栓箱内按钮启泵回路。

(3) 消防控制室手动启停按钮电源由220 V调整为24 V。

有以下几点需要注意:

(1) 消防手动启停按钮24 V电源交直流的选择。14X505-1中未明确24 V电源的来源,本文认为电源可以直接从控制变压器后端接入24 V交流电源,也可就近引入火灾自动报警系统的24 V直流消防电源。

(2) 消火栓泵控制柜引入消防控制室的线缆数量及方式。需引入消防控制室的主要有启停按钮专用线路、消防联动控制线路、消防及过负荷返回信号。其中规范要求启停按钮专用线路应通过硬拉线直接引至消防控制室。消防联动控制线路、消防及过负荷返回信号均可以通过模块箱接入火灾自动报警二总线系统。在工程设计中,需注意模块箱输入/输出模块的数量。对于较为重要工程,三种信号均可以采用硬拉线引至消防控制室,该设计在增加系统的可靠性的前提下并未增加投资。

图3 消火栓用消防泵控制原理

(3) 10D303-3以及14X505-1的控制电源保护及指示回路均未提及监视。该回路是消火栓泵控制回路各元件执行的源点。若因检修、故障等原因失去控制电路的电源,消火栓泵的自启动功能将瘫痪。因此,该回路控制电源应增加一个信号传入消防控制室。电源监控控制原理如图4所示。

(4) GB 50116—2013第11.2.5条规定:不同电压等级的线缆不应穿同一根保护管内(强制性条文)。目前,通常的做法是将各种线路采用同一电缆传输至消防控制室,若电压等级不同,该做法已违反了该强制性条文。结合14X505-1中消火栓泵的手动控制线路处理方案,其他消防联动设备,如消防风机、稳压泵等均可以将消防控制室手动控制线路参照10D303-3,将原控制电路图的220 V电源调整为24 V电源,这样就可以将联动线路共管敷设或将除手动启停控制线路外接入二总线系统,方便施工,降低工程投资。

图4 电源监控控制原理

5 结语

关于消火栓泵的启泵方式,GB 50116—2013较老版有较大的差别,另外GB 50974—2014对于消火栓启泵的要求也有重大调整。设计人员应根据工程的不同情况,在满足相关规范规定的前提下设计不同的控制方案。另外14X505-1并没有提供消火栓泵控制柜完整接线方式,10D303-3目前也还未根据新版要求进行更新。因此,设计人员在设计消火栓泵控制箱(柜)时,不应直接选用图集相关页次,而应提供其完整电路控制图。

[1] GB 50116—2013 火灾自动报警系统设计规范[S].

[2] 14X505-1 火灾自动报警系统设计规范图示[G].

[3] GB 50045—2005 高层民用建筑设计防火规范[S].

[4] GB 50016—2006 建筑设计防火规范[S].

[5] GB 50974—2014 消防给水及消火栓系统技术规范[S].

[6] GB 50016—2014 建筑设计防火规范[S].

[7] 中国建筑标准设计研究院.10D303-2～3 常用电机控制电路图(2010年合订本)[M].北京:中国计划出版社,2010.

[8] 丁宏军.电气火灾自动报警系统设计规范实施指南[J].建筑电气,2014(S1):37-39.

[9] 徐玲献,孙兰.解析国标图集常用电机控制电路图[J].建筑电气,2011(7):34-42.

Discussion about Linkage Control Design of Fire Hydrant System

ZHANG Tingjian, HUANG Junquan

(Sichuan Gohen Architecture Design Co., Ltd., Chengdu 610041, China)

Combining by the design requirements of linkage control of fire hydrant system in recent enacted standards and atlas,such as GB 50116—2013,GB 50974—2014 and 14X505-1,this paper discussed the pump starting signal selection of fire hydrant under different circumstances.The requirements of fire hydrant button installation were analyzed.The adjusted control circuit of fire hydrant pump was introduced.It can provide

for relevant designers.

fire hydrant system; fire hydrant button; joint control; pump starting plan