高層建筑消防電氣設計

隨著中國建筑工業的發展，越來越多的高層建筑和建筑促進了消防工業的快速發展。高層建筑的消防設計是一項多專業配合的復雜工程項目,消防電氣系統是其中重要的組成部分。消防電氣設計的主要內容包括火災自動報警系統、消防電源和疏散照明,以及安全疏散指示與消防專用通信等。1報警控制器設計依據建筑中火災自動報警系統的設計要點是:根據被保護對象發生火災時燃燒的特點確定火災類型;根據所需防護面積部位,按照火災探測器的總數和其他報警裝置(如手報)數量確定火災報警控制器的總容量;根據消防設備確定聯動控制方式;按防火滅火要求確定報警和聯動的邏輯關系。1.1信號預報信號探測器是消防自動報警的眼睛,它的功能是將火災信號快速傳到報警控制器,發出警報信號。火災探測器種類很多,然而,對于占地面積不是很大的高層建筑中應以感煙火災探測器選用為主,個別不宜選用感煙火災探測器的場所,應該選用感溫火災探測器。這里我們只討論感煙火災探測器、感溫火災探測器。1.1.1探測區的劃分和設置標準規定:火災探測區域一般以獨立的房間劃分,探測區域內的每個房間內至少應設置一只探測器。在敞開或封閉的樓梯間、消防電梯前室、走道、坡道、管道井、悶頂、夾層等場所都應單獨劃分探測區域,設置相應探測器。內部空間開闊且門口有燈光顯示,裝置的大面積房間可劃分一個探測區域,但其最大面積不能超過1000m2。探測器的設置一般按保護面積確定,每只探測器保護面積和保護半徑的確定,要考慮房間高度、屋頂坡度、探測器自身靈敏度三個主要因素的影響,但在有梁的頂棚上設置探測器時必須考慮到梁突出頂棚影響。另外,還要考慮建筑物內部走道寬度、至端墻的距離、至墻壁梁邊距離、空調通風口距離以及房間間隔情況等的影響。1.1.2探測器的保護面積和保護a首先確定一個探測區域所需設置的探測器數量,其計算公式為:N=SKAΝ=SΚA式中:N-探測器數量(只),取整數;S-該探測區域的面積(m2);A-探測器的保護面積(m2);K-修正系數,特級保護對象取0.7～0.8;一級保護對象取0.8～0.9;二級保護對象取0.9～1.0.注:感煙和感溫探測器均以此公式計算。建筑物內全部探測區域所需和即為該建筑需要配置的探測器總數量。1.2溫度判斷法火災報警控制器是火災自動報警系統的中樞,它接受信號并作出分析判斷,一旦發生火災,它立即發出火警信號并啟動相應消防設備。我們現在一般采用總線制、模擬量多功能的報警控制器。1.2.1報警區域的劃分報警區域的劃分按照建筑物的保護等級、耐火等級進行合理正確的劃分。規范規定“報警區域應根據防火分區或樓層劃分。”也就是說可以將同層的幾個防火分區劃為一個報警區域。特別強調,將幾個防火分區作為同一報警區域時,只能在同一樓層而不得跨越樓層。1.2.2火災自動報警與聯動控制系統的選型火災報警控制器一般按防火分區設置,其容量的確定,主要取決于本報警區域內編址探測設備的數量。報警區域編址探測設備,包括該報警區域內各類火災探測器、手動報警按鈕、消火栓報警按鈕以及通過控制模塊轉換信號的水流指示器、水壓力開關等。一般火災報警控制器標示容量都是單臺控制器的最大容量,GB50116-98第5.1.2條規定,火災自動報警系統中火災報警器每回路實際設計容量應為標示容量的80%～85%。在火災自動報警與聯動控制系統中,火災報警控制器的選配,要滿足整個火災自動報警系統工作要求。主要包括以下幾點:①處理顯示整個系統報警信息、故障信息、聯動信息的功能;②應能根據火警信息,啟動消防聯動設備并顯示其狀態。2消防火災措施消防聯動設備是火災自動報警系統的執行部件,消防控制室接收火警信息后應能自動或手動啟動相應消防聯動設備。根據建筑設計防火規范建筑物應具備以下全部或部分消防聯動設備:(1)火災警報裝置與應急廣播,火災發生時警示或通知人員安全轉移;(2)消防專用電話,火災報警,查詢情況,應急指揮,能與“119”直通;(3)非消防電源控制,火災應急照明和安全疏散指示燈控制;(4)啟動消火栓泵和噴淋水泵,火災時實施滅火;(5)消防電梯運行控制;(6)管網氣體滅火系統,泡沫滅火系統和干粉滅火系統,火災確認后實施滅火;(7)防火門、防火卷簾、防火閥的控制,火災時實施防火分隔,防止火災蔓延;(8)防、排煙風機、空調通風設備、送風閥、排煙閥,防止煙氣蔓延提供救生保障。現將設計中所涉及到的一些主要聯動控制設備分別加以介紹。2.1防、煙裝置設計建筑物防煙設備的作用是防止煙氣侵入安全疏散通道,而排煙設備的作用是消除煙氣大量積聚并防止煙氣擴散到安全疏散通道。因此防、排煙設計是綜合防災的必要組成部分。防、排煙設備主要包括正壓送風機、排煙風機、正壓送風閥及設于空調通風管道上的防排煙閥等。若發生火災,由其排煙分區內設置的感煙探測器發出報警信號,通過火災自動報警系統預先編制的程序控制指令,開啟正壓送風閥、排煙閥,關閉防煙閥,使通風、空調機自動停止。同時也可以在現場進行手動控制。送風閥、防排煙閥動作后,通過聯動模塊將動作信號反饋到消防控制室。2.2消防水泵系統消火栓的水源一般來自消防水箱。系統處于常壓狀態,當壓力不足時,由穩壓泵自動開啟補水達到規定的壓力時,水泵自動停止。一般設置2臺互為備用的消防水泵,并要求在泵房、消防控制室、各層消火栓處3地控制。設計中消火栓控制系統的控制電源電壓等級為直流24V,且多采用獨立電源。消火栓按鈕的作用是:①向消防控制室報警并申請啟動消防水泵;②直接啟動消防水泵;③發生火災時,任一消火栓按鈕動作啟動消防水泵后,該防火分區內所有消火栓上的指示燈亮,告訴消防人員該區消防水泵已啟動,不需要再操作消火栓按鈕。2.3壓力水自動噴射根據《高層民用建筑設計防火規范》規定,對一、二類高層建筑分別要求設置自動噴水系統,其工作原理是:失火時噴淋頭表面溫度達到它的破碎溫度時,噴淋管網中的壓力水自動噴出,此時系統中壓力開關、水流指示器動作,通過火災自動報警系統的聯動模塊,向消防控制室報警并申請啟動噴淋水泵,火災自動報警系統則對壓力開關、水流指示器的報警時間及位置進行記錄,啟動噴淋水泵,滅火后由遠控或現地控制水泵停止運行。需注意的是僅水流指示器的動作信號不能作為啟動噴淋水泵的命令,因為水流指示器動作較靈敏,有時噴淋管網中的壓力波動,也會引起水流指示器的動作。因此在設計中采用的是報警閥壓力開關與水流指示器同時動作才能啟動噴淋水泵。2.4防火有效：二次控制依機控制兩個防火分區之間設置防火卷簾和防火門,是阻止煙、火勢蔓延的防火隔斷設備。它要求現地(現場手動)控制、探測器聯動控制、消防控制室控制,即三地控制。一般在防火卷簾(門)兩側設置感煙及感溫兩種探測器、聲光報警信號及手動控制按鈕(具有防誤操作措施),當發生火災時,防火卷簾(門)采用二次控制下落方式,門兩側任一個防火分區的2個感煙探測器報警時,由聯動模塊控制防火卷簾(門)下落、距地1.8m處停止,動作信號返回至消防控制室;第二次由門兩側的感溫探測器,通過聯動模塊將防火卷簾(門)自動下落到地面,同時將動作信號返回至消防控制室。采用兩次控制降落的作用是便于火災初起時疏散人員。2.5廣播系統的配置在消防控制室設置1臺消防廣播通訊柜,大多采用獨立的火災事故廣播系統。該系統配置有專用的廣播擴音機、廣播控制盤、分路切換盒、音頻傳輸網絡及揚聲器等。當火災事故廣播與建筑物內廣播音響系統合用時,可通過聯動模塊將火災疏散層的揚聲器和廣播音響擴音機等強制轉入火災事故廣播狀態,即停止背景音樂廣播,播放火災事故廣播。火災事故的廣播按火災疏散程序進行,并采用N±1層方式,如2層失火時,1～3層廣播;1層失火時,首層與地下室層一起廣播,對于超高層建筑,在避難層內需另配置一套獨立的火災事故廣播系統,并與消防控制室相連。在各層走道及公共場所均應設有廣播揚聲器,同時揚聲器的功率不小于3W。對火災事故廣播系統的專用廣播擴音機的容量也要求不小于火災事故廣播揚聲器容量總和的1.3倍。2.6火災自動報警系統聯動大樓內設有多部客梯和消防電梯,當發生火災時,由火災自動報警系統的聯動模塊發出指令,客梯全部降到首層,自動切斷客梯電源,同時將動作信號反饋至消防控制室。消防電梯降到首層后,供消防人員使用。3其他消防電氣系統3.1火災自動報警系統的主、備電源的切換在高層建筑消防電源供電設計時,消防電源應處于該建筑物(群)供電系統中最高供電負荷等級的位置上;對消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等消防用電設備的供電,均應采用雙路電源或雙回路供電線路,并在最末一級配電箱處實現自動切換。火災自動報警系統的主電源取自末端自動切換的雙電源配電箱,直流備用電源取自與該系統配套的專用蓄電池。主、備電源的切換,由火災自動報警系統中的控制器自動控制。設計時,對重要的消防用電設備如消防水泵未加過負荷保護,這樣考慮的原因有二:一是規范允許;二是消防用電設備總運行時間不長,短時間的過負荷對設備危害不大,其目的是爭取時間保證順利滅火。對于樓內的非消防電源,在發生火災時,均由火災自動報警系統的聯動模塊,根據預先編制的程序發出控制命令切除,同時將動作信號反饋至消防控制室。正常照明電源切斷后,事故照明燈自動點亮,疏散指示燈引導人員按疏散路線撤出。3.2組合公司的消防電話該系統為大樓內部發生火災時而設立的獨立通信系統,不與其它系統合用。系統中主叫與被叫用戶間為直接呼叫應答,沒有中間轉接通話。在消防泵房、送風排煙機房、氣體滅火控制室、高低壓配電室、電梯機房、各層消防電梯前室及消防保衛值班室均設有固定式消防專用電話;在主要疏散通道上設有便攜式消防專用電話,隨時可與消防控制室直接通話。在消防控制室設有對外直撥的119電話。4在聯合控制中遇到的一些問題4.1非消防電源自動切除區域《火災自動報警系統設計規范(GB50116-98)》第4.2.6條規定,火災確認后,應能在消防控制室或配電所(室)自動或手動切除相關區域的非消防電源。在實際工程設計過程中建議配電系統優先考慮將非消防電源根據功能分成幾個子系統,例如普通照明系統、空調配電系統等,