机场航站楼消防报警及联动控制系统设计特点分析

刘裕滨

（首都机场集团有限公司北京大兴国际机场，北京 102604）

0 引言

随着民用航空的迅猛发展，机场航站楼已成为现代交通出行的重要选择方式。现代化机场航站楼建筑具有主体空间跨度大、功能业态多样的特点。现行的《民用机场航站楼设计防火规范》（GB 51236—2017）、《建 筑 设 计 防 火 规 范》（2018 年 版）（GB 50016—2014）等消防规范不能完全适用于现代航站楼在建设、管消防管理方面的需求，使得航站楼在建筑消防设计中遇到很多专业性问题，如防火分区面积超常规、公共区大空间疏散距离过长、防烟分区划分、大空间各类商业、旅客服务业态布置以及钢结构保护等。

因此，如何设计出适用、好用的消防报警系统与之匹配，确保消防报警系统功能完善、搭建合理，联动策略正确有效，是消防专业人员必须考虑的问题。本文对机场航站楼消防报警系统的设计特点及需要关注的问题加以分析，为更好地完成大型民用机场的消防报警设计工作提供参考。

1 大型民用机场航站楼建筑特点

1.1 公共区域建筑特点

大型民用机场航站楼作为现代重要的交通出行枢纽，其使用功能和建筑特点有别于一般的公共建筑和商业建筑，反映在功能多样、空间互通、面积巨大、旅客吞吐量大、人员组成国际化、进出港大厅人员密度高等方面。连续运营要求高，一旦发生异常导致运营中断，就会产生较大的经济影响。

出发层、候机区往往设计成高大没有分割的空间。大面积无墙体分割出发厅、到达厅、行李提取大厅、值机大厅、行李处理大厅等，如果采用传统防火分割方法，会阻碍旅客自由流动和影响行李处理。航站楼内存在数量众多的贯穿多层共享空间，采用防火卷帘进行分割存在困难，且难以保证防火分隔效果。值机大厅、行李提取大厅和候机长廊区域面积和进深较大，长度较长，造成值机区域比较长；值机大厅、候机长廊等大空间区域如果按照现行规范进行排烟设计，排烟量巨大，而且现行规范中对采用自然排烟空间有高度限制。

1.2 非公共区域建筑结构特点

1.2.1 常规行李系统区域

常规行李系统区域设备机房较多，功能复杂。根据机场客流量大、行李输送时效性要求高的运行特点，在非公共区域中，行李提取系统占用空间比较多，同时因为该系统存在大量的电器设备，运转强度高，火灾负荷很大。

1.2.2 行李捷运系统区域

行李捷运系统是机场建筑独有的功能，为满足旅客的快速流通而设计。该设计特点类似于地铁系统设计，但又有相对独立的特点。其站台区域设置于航站楼内，但轨道区域独立设置在建筑结构外，由于其运行距离较长且跨越不同的安全分区，对人员紧急情况下疏散的要求比较高[1]。

1.2.3 设备机房区域

该区域一般设置于地下，根据其功能特点，占用空间比例较小，设备密集，电缆集中布置，大量强、弱电系统集中安装。火灾负荷大，且一般无自然排烟。

2 航站楼消防报警系统设计的特点

根据航站楼建筑体量巨大、结构复杂的特点，消防火灾报警系统的设计需选用与建筑规模相适用的搭建方式，根据以往大型民用机场航站楼消防系统设计经验，机场航站楼消防报警系统设计特点主要体现在以下几个方面。

2.1 消防报警主机布置

消防报警主机即火灾报警控制器，可实现集中控制，可向探测器供电，并具有用来接收火灾信号并启动火灾报警装置、能通过火警发送装置启动火灾报警信号或通过自动消防灭火控制装置启动自动灭火设备和消防联动控制设备、自动的监视系统的正确运行和对特定故障给出声、光报警等功能[2]。

2.1.1 消防报警主机采用分散型布置原则

民用机场航站楼随着社会发展的需要，一般单体建筑面积约在30～60 万m2之间，高度约在30～50m左右，占地面积大、高度较低，为扁平化设计，并且一个航站楼建筑群通常由多个超大单体组成。

在此种单体建筑结构特点影响下，如依旧采用常规的消防主机消防控制室集中布置方式，会导致报警主机与末端设备之间的报警线路超长。以某航站楼为例，在设计初期经测算，采取主机集中放置的方法，单根报警总线长度超过6000m。目前行业常规消防报警系统总线的技术要求约在1500m 左右，距离超长会导致总线通信故障，消防报警系统无法正常使用。消防报警主机集中放置的方式显然不适用于航站楼实际使用情况。

在实际应用中，布置方式采取消防报警主机分散布置原则。单体航站楼设计一个主消防报警控制中心，设置火灾自动报警控制器、图形网络工作站、联动控制盘、打印机、消防联动电源盘、消防电话主机等设备。可以同时设置多个消防分控室，均匀布设于航站楼内。

消防分控室同时设置火灾报警控制器、联动控制盘、消防联动电源盘等设备。各消防控制室采用光纤通信连接，彻底解决通信距离问题。

2.1.2 分散布置下消防报警控制中心的通信及控制方式

在多个单体航站楼组合建筑的情况下，火灾应急情况下消防疏散及联动策略需要相互配合实施，同时也需要各个单体航站楼之间的消防控制中心以光纤通信为主要手段，并设计成具有多级别控制功能的消防通信主网络，保证联动策略的正确实施。

2.2 消防火灾探测器选型特点

2.2.1 高大空间处消防报警探测器的选型

根据航站楼建筑内部各功能区域的实际情况，在公共区域（如公共商业区、值机岛、候机区等）通常采用无防火墙分割的高大空间设计，保证人流便捷流动。但这种建筑结构加大了相应区域的火灾探测难度。

根据以往工程实际实践，该区域地面距屋顶15～30m。一般的消防报警探头（如智能烟感感测器、智能温感探测器等）不能满足火灾探测需要，必须配备与相应空间高度相适用的探测设备，保证火灾自动报警系统的探测精度。

（1）红外对射探测器

火灾红外对射探测器是利用红外线的基本理论和特点制成的探测器，是一种应用于大空间的消防火灾探测设备。主要分为发射端和接收端两个部件，分别布设于被探测空间两侧。

红外对射系统的运行原理是：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衰减，报警器以此判断烟雾的存在，并发出报警信号。

在东南部某重点机场航站楼工程中，高大空间处均采用此种探测设备。红外对射烟雾报警设备虽然在一定程度上解决了探测设备的合理安装高度问题，但在实际应用中同样存在许多无法克服的弊端。其主要问题体现为：发现火情晚、报警灵敏度低、易产生误报和故障、系统维护困难、安装应用困难等问题。同时，由于航站楼外观设计要求，高大空间屋顶通常为不规则形态。异型的建筑结构有可能对红外探测器的光束产生遮挡，也限制了该种探测设备的使用范围。

（2）极早期火灾探测器的应用

极早期火灾探测器又名空气采样探测器，这种探测器可分为单管型、双管型、四管型（多管型），根据环境要求不同选用不同规格的极早期火灾探测器。一般应用于地铁、机场、卷烟厂、古迹建筑、物流仓库、电信机房、高科技厂房、洁净室、剧院、博物馆、食品加工厂等专业机房处。报警灵敏度极高，可在火灾发生初期进行报警，使人员及时处理火情，避免产生更大的经济损失[3]。

在航站楼实际应用中，其探测特点在异型屋顶的保护实施中得到了体现。该种探测器同样没有高度要求，且相比红外对射探测器而言，探测精度更高、报警更迅速。其体现出的报警特点适用于高大空间的火灾探测。同时，对建筑结构的设计特点无要求，其采样管路可均匀分布在屋顶处，随着建筑结构的变化进行敷设，避免了红外对射探测器的探测弊端。

但由于极早期火灾探测器的设计初衷为洁净机房探测，并非专属的高大空间探测设备，故在应用中同样暴露出维护困难的弊端。在我国北方污染比较严重的地区，其空气过滤器部件更换频率较大，每年在3 次以上，并必须同时进行管路吹扫工作，以保证良好的探测效果。

上述两种探测器均有航站楼应用的实例，在使用中也均暴露了不同的弊端，就实际使用效果比较，极早期火灾探测系统的适配性更好且报警迅速，更适应航站楼的设计特点。建议在现阶段采用极早期火灾探测系统对高大空间进行保护。

2.2.2 人员密集场所探测器选型

在大型民用机场航站楼的探测器布设方案中，人员密集场所是重点设计区域，主要分布在值机区、候机区、行李提取区域等。探测器应密集布置，此种布置方式可按照规范要求进行设计。需要说明的是，在多个航站楼的实际应用中，厕所区域均设置消防探测器保护且密度很大[4]。

在航站楼的实际使用中，厕所区域有两个与一般建筑区域不同的特点：

第一，占地面积较大。以国内某大型航站楼为例，其厕所区域的分布密度很大、个数多（约110 个左右），占公用区域总面积百分比超过5%。第二，火灾隐患大。根据航站楼运行实际情况，在每年的消防火灾事故中，厕所区域的火灾事故明显高于其他区域，这往往是由于旅客违规吸烟造成的。因此，有必要在民用机场厕所区域布设消防探测器。

以上述应用为例，在人员密集的公共区域，建议消防探测器无死角、无遗漏布置。除厕所区域外，只要出现单体封闭结构且结构屋顶不通透时，就必须加装消防智能烟感或采用其他火灾探测手段。

2.2.3 针对机场不用场所火灾探测器配置建议

根据保护对象的固有特性选择相适宜的火灾报警探测器类型，重要监控区域原则上采用高性能（模拟类比、烟温重合、软件编址等）的火灾报警器，其灵敏度等级根据火灾初期燃烧特性和环境特征等因素进行选择。各区域所采用的报警器形式见表1。

表1 未列出的其他场所均选择光电感烟探测器；疏散通道的垂直防火卷帘两侧设光电感烟、感温两种探测器组合联动卷帘门两步关卡。

表1 火灾报警设备的选择

2.2.4 手动火灾报警按钮的布置设计

在现行的消防设计规范中，手动火灾报警按钮的原则之一为：防火分区内任何一个位置到最近的手报按钮距离不大于30m。航站楼的手动报警按钮设应遵循规范要求。

值得注意的是，航站楼的功能分区多，办票区域分为隔离区和非隔离区，且多用玻璃隔断分割。使用方会在初始设计方案完成后对隔离区域的隔断进行改造。这有可能造成两个手报按钮之间被隔离的情况，进而不能满足相关规范要求。建议在消防深化设计初期，与使用方确定二次分割方案，并按照方案对手报安装位置进行设计，满足规范要求。

2.3 防排烟系统控制方式设计

在一般建筑中防排烟系统一般有三种启动方式，即现场配电柜手动启动、消防控制模块启动、消防控制室直启盘远程启动。三种启动方式均在现行防火设计规范中有明确规定。

在民用机场的实际应用中，三种启动方式必须实现。在设计中遇到实际工程实践困难：如消防直启盘全部设置于主消防控制室中，线路敷设难度大，且占用空间较大。以国内某航站楼为例，该航站楼单体风机数量在270 台左右，机房分散布置，线路全部敷设至中控室时，计算线槽规格及接线端子柜的数量均超出现产品配型，同时要求中控室面积扩大2 倍，直启盘控制线长度电压降超出技术要求，这显然不符合实际工程建设情况[5]。

为保证机场航站楼排烟效果，风机及风口数量设置较多。在实际消防工程设计中，采取消防风机直启盘分散设置的方式，以各个消防控制室为单元，把该区域的消防风机直启盘设置于相应消防控制室中。缩小单个消防控制室控制区域，同样可满足规范要求。

如在机场航站楼运行中，个别消防分控小间为无人值守，使得风机直启控制速度大大减慢，影响火灾时的烟气控制效果。为解决此问题，在满足规范要求的同时，依托消防报警自动控制系统的逻辑控制程序，以模块启动的方式，整合联动控制盘，不牵拉实际控制线路，提高风机直启效率。

2.4 消防联动策略的设计特点

大型机场航站楼火灾探测系统以及相应的人员疏散策略和APM 捷运系统的启动策略分析如下。

2.4.1 大空间分区联动程序的设计

民用机场的航站楼大空间区域通常被分为一个性能化分区，性能化分区的体量往往很大，面积均在5000m2左右，个别性能化分区的面积甚至达到上万平方米。如果以防火分区策略进行联动，会导致全航站楼疏散的情况，此种防火分区联动策略不适于航站楼的运行实际。

在实际应用中，大空间区域的联动设计应结合管理方疏散策略及性能化设计书对相应区域实行分级别的联动方案。在单个防烟分区发生火情时，只对该防烟分区及周边需要疏散的区域进行局部联动，避免航站楼停运情况。当火灾蔓延时，启动高一级别联动程序，扩大联动区域，视火灾实际情况进行联动。这样既能避免小规模火情导致全区联动的情况，同时可以灵活联动区域划分，使局部区域火情有与之相适应的消防联动策略保护。

2.4.2 应急疏散策略的设计

为了防止火灾导致运营出现混乱，建议大型机场航站楼采用分阶段疏散策略，仅在发生极端失控事件时疏散整个航站楼内的人员。

分阶段疏散过程可以描述为：

第一，机场航站楼可以分为公共区、行李空间、管廊空间、设备机房等几个部分。当其中任意一个区发生火灾时，该区域的人员启动疏散。理论上仅启动该区的疏散广播及报警系统。该区域内的人员应能迅速疏散至相邻分区或其他安全地带。

第二，由于公共区、行李空间、设备机房等均设置了自动灭火系统，在大多数情况下，自动灭火系统均应能有效控制或扑灭火灾。

在以下两种情况下，应启动航站楼的全楼疏散：

第一，火灾有蔓延和扩大的趋势，此时考虑到火灾扩大后有可能造成严重的后果，应疏散所有的人员。

第二，在喷淋或其他自动灭火系统启动后，30min内未能扑灭火灾。由于建筑内大多数分隔墙设计为lh 耐火，且喷淋的设计喷水时间为lh，如30min 内火灾还未扑灭，则可能对建筑后续控制火灾风险的能力有很大的削弱，此时应启动全楼疏散。

2.4.3 APM 捷运系统消防联动程序设计

APM 捷运系统即自动旅客捷运系统。APM 捷运系统是连接多个单体航站楼的运输系统（见图1APM运行示意图），为航站楼独有。该系统属于无人驾驶系统，为了确保该系统在火灾应急状况下的安全运行，针对该系统的消防联动策略是航站楼消防联动设计的重点之一。一般根据APM 系统载客运行情况，制定两种消防联动策略[6]。

图1 APM 运行示意图

（1）当APM 捷运系统处于停靠站台，车厢内部无人时（见图2 车厢内部示意图），所在航站楼发生火灾：消防联动程序应停止捷运系统运行，关闭车厢门体，避免旅客通过捷运系统进行不正确疏散。

图2 车厢内部示意图

（2）当APM 捷运系统处于运行中，车厢内有旅客时，相关航站楼发生火灾：消防联动程序不应停止捷运系统运行，根据相关航站楼应急事件情况，以及前期综合应急预案，使捷运系统低速运行至未发生火灾的航站楼站台，完成车厢内旅客疏散后停止运行。

2.4.4 消防广播系统的探讨

对于航站楼这样大体量的建筑，火灾蔓延的风险很低，没有必要在发生局部火灾时即启动全楼疏散。同时，全楼疏散会降低整体疏散效率，极大地影响机场的正常运营，应尽量避免[7]。

因此，在进行火灾报警时，有必要区分着火区域与其他区域并分别进行广播。对着火区域应启动应急疏散广播，广播内容示例：“乘客及工作人员请注意，您所在的区域发生火灾，请立即按疏散指示标志前往安全的区域！”同时，应启动疏散警铃、声光报警器以及疏散指示灯等。

对其他区域，则仅做通知以使所有人员了解当前状态，广播内容示例：“乘客及工作人员请注意，本机场探测到火灾，目前火灾已得到控制，不会对您造成影响，请保持冷静。我们将根据情况的发展进一步通知您。”

3 结语

在现代化的民用航站楼建设中，消防报警系统的设计必须根据航站楼建筑规模、防火分区（性能化分区）划分、疏散策略、具体消防设施配置等多方面的综合条件，选择最优的消防报警及联动策略。依照每个航站楼的自有特点，配备不同种类的火灾探测手段、消防联动方案，达到火灾探测的及时、有效性。联动策略分级别、分区域、分系统进行细化设计，保证联动策略的合理性、联动动作的可靠性，确保人民生命和财产安全。