民用建筑火灾自动报警系统设计分析

2018-10-30杜懿凡

现代建筑电气 2018年9期

杜懿凡

(中国中建设计集团有限公司, 北京 100037)

0 引言

火灾自动报警系统(简称火灾报警系统)是民用建筑诸多电气系统中必不可少的一个子系统。能否及时、准确地警报火灾事故的发生以及切实有效地联动灭火设备,使火灾事故控制、消灭在初期甚至是极早期是衡量一个火灾报警系统设计优劣的主要标准[1-2]。火灾探测器的正确选用以及系统总线形式的合理采用是火灾报警系统实现快速准确报警的前提,而对水、暖专业消防设备工作模式、控制原理、联动方式等的理解掌握是火灾报警系统切实可靠联动灭火设备实现快速有效灭火的重要保障。因此,把握民用建筑中火灾报警系统设计的要点和难点,是做好火灾报警系统设计的关键。

1 系统形式的确立及系统组成

1.1 公共建筑

1.1.1 系统形式的确立

公共建筑火灾报警系统的系统形式分为区域报警系统、集中报警系统以及控制中心报警系统3种。例如一些小型多层民用建筑,在自然排烟和防烟条件满足,建筑物内无需设置排烟风机、喷淋泵、消火栓泵等需要联动控制的消防设备,仅需设置火灾报警设备的建筑物,火灾自动报警系统采用区域报警系统,可不设置消防控制室。

一类、二类高层,如大型商业、餐饮、甲等剧场等这些大型民用建筑内,不仅需要设置火灾报警设备,还需要设置联动控制的消防设备,且这些报警设备和联动设备的总数满足一台火灾报警及联动控制器时,火灾自动报警系统采用集中报警系统,此时相应的建筑物内应设置一个消防控制室。

当建筑物内的报警设备和联动设备的总数超过一台火灾报警及联动控制器的范围,或建筑物因道路、河流等自然条件被明显地分为两部分,设置两个消防控制室时,火灾自动报警系统采用控制中心报警系统。

公共建筑火灾报警系统的形式划分和适用场所如表1所示。

1.1.2 系统组成

区域报警系统由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器及火灾报警控制器等组成。由于采用区域报警系统的建筑可不设置消防控制室,可将火灾报警控制器放置在有人值班的场所,如值班室、警卫室等。区域报警系统可设置消防控制室图形显示装置,当系统未设置消防控制室图形显示装置时应设置火警传输设备。

表1 公共建筑火灾报警系统的形式及适用场所

集中报警系统由火灾探测器、手动火灾报警按钮、火灾声光警报器、消防应急广播、消防专用电话、防火门监控器、消防设备电源监控器、消防控制室图形显示装置、火灾报警控制器、消防联动控制器等组成。系统中的火灾报警控制器、消防联动控制器和消防控制室图形显示装置、消防应急广播的控制装置、消防专用电话总机、防火门监控器主机、消防设备电源监控器主机等起集中控制作用的消防设备,应设置在消防控制室内[3]。

对于有两个或以上数量消防控制室的控制中心报警系统,应当确立主消防控制室和分消防控制室,通常把靠近重要消防设备如自动喷淋泵、消火栓泵等的消防控制室设置为主消防控制室。主消防控制室应能显示所有火灾报警信号和联动控制状态信号,各分消防控制室内消防设备之间可互相传输、显示状态信息,但不应互相控制。公共建筑火灾报警系统组成如图1所示。

图1 公共建筑火灾报警系统组成

1.2 居住建筑

1.2.1 系统形式的确立

居住建筑火灾报警系统的形式分为A类、B类、C类、D类4种。大型居住小区、超高层居住建筑等有物业集中监控管理且设有需联动控制消防设施的住宅建筑应选用A类系统;对于仅有物业集中监控管理的住宅建筑可选用A类或B类系统;没有物业集中监控管理的住宅建筑选用C类系统;别墅式住宅和已投入使用的住宅建筑可选用D类系统。居住建筑火灾报警系统的形式及适用场所如表2所示。

1.2.2 系统组成

A类系统可由火灾报警控制器、手动火灾报警按钮、家用火灾探测器、火灾声光警报器、应急广播等设备组成;B类系统可由控制中心监控设备、家用火灾报警控制器、家用火灾探测器、火灾声警报器等设备组成;C类系统可由家用火灾报警控制器、家用火灾探测器、火灾声光警报器等设备组成;D类系统可由独立式火灾探测报警器、火灾声光警报器等设备组成。

表2 居住建筑火灾报警系统的形式及适用场所

2 系统总线的结构形式

2.1 树形系统总线结构

火灾报警系统的总线结构形式分为树形系统总线结构和环形系统总线结构。树形系统总线结构的短路隔离器与短路隔离器之间通过总线连接作为系统的“树干”,各报警设备、联动设备之间通过总线连接作为系统的“树枝”。一条“树干”所连接报警设备和联动设备的总数不宜超过200点,一条“树枝”所连接报警设备和联动设备的总数不应超过32点,即每一总线回路(每一树干)一般连接的总线短路隔离器数量为6个[4]。树形系统总线结构示意图如图2所示。

图2 树形系统总线结构示意图

2.2 环形系统总线结构

火灾报警系统的另一种总线结构形式为环形系统总线结构。环形系统总线结构的特点是短路隔离器与各报警设备、联动设备之间通过手拉手式连接形成一个闭合的圆环,即总线起始于消防端子箱又终止于消防端子箱。一个圆环所连接报警设备和联动设备的总数不宜超过200点,其中每两个短路隔离器之间所连接报警设备和联动设备的总数不应超过32点,即每一总线回路(每一圆环)一般连接的总线短路隔离器数量为6个。环形系统总线结构示意图如图3所示。

图3 环形系统总线结构示意图

2.3 两种系统总线结构的对比

树形总线结构系统和环形总线结构系统在当前的设计和实际工程应用中都有采用,规范中也没有对两种系统总线结构形式的应用场所做出明确的规定或限制。这两种系统总线结构在减小故障影响范围和降低系统结构复杂程度上各有特点,树形系统总线结构可以有效降低火灾报警系统结构的复杂性,减小施工难度,节约工程成本,但由于树形结构其自身“不封闭”的特点,使得当短路隔离器所连接的某个报警设备或联动设备故障时,故障设备后的其余设备无法正常使用。

环形系统总线结构虽然在系统结构上相比树形结构复杂,施工难度上略有增大,工程成本上略有增加,但由于环形结构其自身“闭合”的特点,使得当短路隔离器所连接的某个报警设备或联动设备故障时,故障设备后的其余设备可以通过环的另一侧连接设备,使故障设备后的其余设备可以正常工作。

因此,火灾报警系统的系统总线结构形式的选用可以视项目重要程度、建筑规模大小而定。对于重要程度相对较低、建筑规模较小的项目,系统总线可采用树形结构;对于重要程度相对较高、建筑规模较大的项目,系统总线可采用环形结构。

3 高大空间场所火灾探测器的选用

在民用建筑中常常会出现一些高大空间场所,如剧场建筑中的观众厅和舞台空间、大型商业建筑的前厅、展览建筑的展厅等,这些高大空间场所的层高通常都在12 m以上,有的甚至可以达到18 m,存在着使用功能、层高、空间形状的差异,故选用的火灾探测器也不同。

在剧场建筑中,演出时经常会伴有一些舞台灯光及舞台机械设备吊杆的升降;在大型商业建筑中,考虑到重大节假日期间会在前厅等高大空间场所悬挂一些条幅、彩带来增加节日气氛,因此对于此类空间存在遮挡物的高大空间场所,线性光束感烟探测器不再适用,而应选用吸气式感烟火灾探测器或双波段图像型火灾探测器。

展览建筑、博物馆建筑中的展厅,考虑到吸气式感烟火灾探测器的吸气管会影响展厅的美观和空气采样管布置时的一些难度,此时选择线性光束感烟探测器显得更合理。

因此,合理选择高大空间场所的火灾探测器,以便及时、可靠地探测火灾发生。

4 高大空间场所火灾探测器的设置

4.1 吸气式感烟火灾探测器的设置

吸气式感烟火灾探测器又称为极早期感烟火灾探测器,通过空气采样管把保护区的空气吸入探测器进行分析从而进行火灾早期预警的火灾自动报警设备。吸气式感烟火灾探测器主要由吸气泵、探测器和采样管组成。采样管一般采用水平和垂直结合的布管方式,并应保证至少有两个采样孔在16 m以下。吸气式感烟火灾探测器空气采样管布置示意图如图4所示。

图4 吸气式感烟火灾探测器空气采样管布置示意图

4.2 红外对射感烟火灾探测器的设置

红外对射感烟火灾探测器又称为线性光束感烟火灾探测器,包括红外发射端与接收端,当其所属发射器与接收器之间的红外线被烟雾遮挡时,接收器所接收到的光强度会发生改变,报警器以此判断烟雾的存在,并发出报警信号。探测器应设置在建筑顶部,采用分层组网的探测方式,当建筑高度不超过16 m时,在6～7 m增设一层探测器。当建筑高度超过16 m但不超过26 m时,在6～7 m和11～12 m处各增设一层探测器。红外对射感烟火灾探测器布置示意图如图5所示。

图5 红外对射感烟火灾探测器布置示意图

5 火灾报警系统设计中争议问题分析

每位设计人员对规范的解读不同,在火灾报警系统实际设计过程中对规范中的部分条款存在着一些争议。针对设计过程中所遇到的一些争议问题,提供一些行业内大多数专家普遍认可的解决措施。

(1) 争议问题一:如果建筑内按规范可不设置火灾自动报警系统,但建筑专业设置少量防火卷帘门,电气专业是否应设置火灾自动报警系统。按照规范,此建筑物内不设置火灾自动报警系统,可采用自带火灾探测器接口的卷帘门控制箱直接控制卷帘门动作,不需再额外设置火灾自动报警系统。

(2) 争议问题二:是否所有设置火灾自动报警系统的建筑都要设置消防设备电源监控系统和防火门监控系统。对此问题,笔者认为火灾自动报警系统形式为“集中报警系统”或“控制中心报警系统”,即设有消防控制室的项目应设置消防设备电源监控系统和防火门监控系统。因为标准GB 50116—2013《火灾自动报警系统设计规范》中附录A表A中对防火门、消防电源的状态要求监控。

(3) 争议问题三:是否可利用电力监控系统替代消防设备电源监控系统。笔者认为不可以用电力监控系统来替代消防设备电源监控系统,主要原因有以下方面:① 消防控制室需要监测的是消防设备主、备电源的状态,而电力监控系统监测点和参数较多,既包括消防设备电源的电气参数,又有非消防设备电源的电气参数,这样不利于对消防设备电源的有效监管;② 消防产品实现强制性产品认证,与电力监控系统产品的相关要求有所差别。