淺談建筑物消防系統的智能化設計

時間：2007-04-11 來源： 作者：

目前，我國大中城市中高檔的賓館客房和智能住宅小區、商業用樓等建筑的防火安全工作，由于開展較早，技術力量較強，火災自動報警及聯動滅火系統已實現全過程智能化。而中小城市中，由于這項工作起步較晚，各方面的技術力量都較弱，建筑中由于消防系統電氣安裝不合理而引起火災或使小火蔓延成災的案例屢見不鮮。

消防系統智能化除了具備火災初期自動報警功能外，還要在消防中心的報警器上附設有直接通往消防部門的電話、自動滅火控制柜、火警廣播系統等。當發生火災時，立即在本層或本區域火災報警器上發出報警信號，同時在總服務臺或消防中心的報警設備上發出報警信號，并顯示發生火災的樓層、房號或區域的代號；啟動火警廣播，組織人員安全疏散和啟動消防電梯，隨后，報警聯動信號驅動自動滅火控制柜工作，啟動防火門以封閉火災區域，并在火災區域自動噴灑水或滅火劑滅火；其次開動消防泵和自動排煙裝置。在計算機程序的控制下，根據火警探測器提供的現場火勢信息，隨機采取各種有效的自動滅火措施。消防人員可根據火災發生的情況，采取人工直接滅火或人工操作固定式滅火設備滅火。
1 火災自動報警及聯動滅火系統工作原理
　　火災自動報警及聯動滅火系統是對建筑物內火災進行監測、控制、報警、撲救的系統。其工作原理是：當建筑物內某一現場著火或已構成著火危險時，各種對光、溫、煙、紅外線等反應靈敏的自動觸發器件(包括火災探測器、水流指示器、壓力開關等)，將現場檢測到的實際狀態信息(煙氣、溫度、火光等)以電氣或開關信號形式立即送到報警器，報警器將這些信息與現場正常狀態進行比較，若確認已著火或即將著火，則輸出兩路信號：一路指令聲光顯示器動作，發出音響報警，并顯示火災現場地址(樓層、房間)。同時記錄時間，通知火災廣播機工作，火災專用電話開通向消防隊報警等；另一路指令設于現場的執行器(繼電器、接觸器、電磁閥等)，開啟各種消防設備，如噴淋水、噴射滅火劑、啟動排煙機、關閉隔火門等。為了防止系統失靈和失控，在各現場附近還設有手動開關，用以報警和啟動消防設施。它是一種簡單易行、報警可靠的觸發裝置。警報裝置是在確認火災后，用警鈴、警笛、高音喇叭等音響設備自動或手動向外界通報火災發生，供疏散人群、向消防隊報警等用。

對一些建筑平面比較復雜或特別重要的建筑物，為了使發生火災時值班人員能不假思索地確定報警部位，可采用火災模擬顯示盤，它較普通火災報警控制器的顯示更為形象和直觀。某些大型或超大型的建筑物，為了減少火災自動報警系統的施工布線，已廣泛采用總線制火警系統、數據采集器或中繼器。
2 火災自動報警及聯動滅火系統電源及線路敷設
　　電源是向觸發裝置、報警裝置、警報裝置提供電能的設備�；馂淖詣訄缶�系統中的電源應由消防電源供電，還要由直流備用電源。合理確定消防用電設備的負荷等級并保障其供電可靠性是電氣防火設計中的一個基本問題。高層建筑中的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙設施、火災自動報警、自動滅火系統、應急照明、疏散指示標志和電動的防火門、窗、卷簾、閥門等消防用電的負荷等級，應符合現行國家標準《高層民用建筑設計防火規范》的規定。此外還必須增設應急電源。常用的應急電源是獨立于正常電源的發電機組。供電網絡中有效地獨立于正常電源的專門饋電線路，即設置了三個電源。目前我國生產的快速起動柴油發電機，可實現15s內自起動，能滿足疏散照明和備用照明轉換時間要求，但不能滿足安全照明和需要快速轉換的備用照明的要求，需和蓄電池組合使用(蓄電池連續供電時間不應少于20min)，在大型、重要高層建筑中這種方式較常見。高層建筑的消防控制室、消防水泵、消防電梯、防煙排煙風機等的供電，應在最末一級配電箱處設置自動切換裝置。在設計中應根據各工程的實際情況，按樓層或按防火分區設置一臺總的雙電源自動切換裝置，采用耐火耐熱配線分別引至各消防用電設備。
　　消防用電設備的配電線路，除了有可靠的電源外，還要有可靠的配電線路，才能保證對消防用電設備安全可靠供電。在高層建筑中，電線、電纜的布線范圍廣，一旦著火，易形成“導火鏈”作用，造成火勢蔓延。因此在工程設計中，用于消防控制、消防通信、火災報警以及用于消防設備(如消防水泵、排煙機、消防電梯等)的傳輸線路均應采取穿管保護。管線可使用金屬管、PVC (聚氯乙烯)硬質或半硬質塑料管及封閉式線槽等，使系統有較強的抵御火災能力，即使在火情嚴重的情況下，仍能保證消防系統安全可靠地工作。消防系統中對導線的耐熱要求如圖1所示。其中包括六個組成系統。所謂防火配線是指由于火災影響，室內溫度高達840℃時，仍能使線路在30min內可靠供電。所謂耐熱配線是指由于火災影響，室內溫度高達380℃時，仍能使線路在15min內可靠供電。為了保證線路的耐熱性能，許多工程中都規定使用耐高溫導線(一般使用耐105℃高溫的導線)，或使用阻燃型、防火型的線纜。提高消防用電設備配電線路的供電可靠性，主要從兩方面人手，首先是選擇可靠的電纜，其二是選擇可靠的敷設方式及敷設路徑。PVC阻燃電纜，其耐受溫度為110℃-140℃。此種類型電纜在受到火燒或高溫作用時難起火、難微燃、當火源移開后能停止燃燒或微燃，對預防初期火災有效，一般用于防火要求較低的線路。云母型耐火耐熱電纜，屬無機電線電纜之一，它以云母作絕緣耐火層，在900-1000℃火燒或高溫輻射作用下1h仍然有效。但在高溫作用下，云母不粘結，耐火性能受到影響，為此一般用于高溫生產車間。銅芯銅套氧化鎂絕緣電纜，其纜芯為銅芯，絕緣物為氧化鎂，護套為無縫銅管。由于銅熔點為1083℃，氧化鎂熔點為2300℃，故能經受1000℃內火災(火焰或輻射)熱的作用，經90min燃燒仍然有效。同時，銅套和氧化鎂無老化、延燃性，不產生煙霧和毒性氣體，和同截面電纜相比，外徑小載流量大。如：，當負荷電流為70A時，選用銅芯銅套氧化鎂絕緣電纜，其截面為10mm2,外徑為12．7mm；采用聚氯乙烯護套鋼絲鎧裝電纜，截面為25mm2，外徑為32mm。綜上所述，可以看出銅芯銅套氧化鎂絕緣電纜是一種防火性能好、載流量大的電纜。雖然銅芯銅套氧化鎂絕緣電纜價格較貴，但綜合考慮其敷設方式、載流等原因，總投資增加有限，且防火性能大大提高。普通的電線電纜由于老化、過負荷運行等原因，都易引起火災，而且其絕緣層和護套均是易燃物，燃燒時會產生有毒氣體，危及人身安全。筆者認為，在高層建筑中一般用電設備配電線路也宜選用阻燃型電線電纜，對消防用電設備配電線路應優先選用銅芯銅套氧化鎂絕緣電纜�？稍诮ㄖ�吊頂內明設。在高層建筑的吊頂內通常有風管、水管、電氣管架等，采用銅芯銅套氧化鎂防火電纜，不僅可以減少電氣管架在吊頂內占的空間，并可免去由于采用普通電纜所需的防火橋架而導致吊頂底標高降低或樓層層高增高的影響，而且敷設方便，防火性能好。
　　綜合布線系統是智能建筑消防系統的物理基礎和骨架。它可以將建筑物中各種信號探測、區域信號、消防設施控制設備等聯結在一起，通過智能化布線系統接受不同指令運行，同時將運行狀態和結果通過布線系統反饋智能消防系統控制中心。充分考慮一體化的布線方式，施工中要求統一布線安裝、統一調試。在設計中不僅要解決語音、資料、圖像的信息傳輸線路的設計，也要綜合考慮各子系統的布線方式，目前國內高層建筑中消防用電設備配電線路的敷設方式主要有以下幾種：
　　(1)普通電線電纜穿在金屬管或阻燃塑料管(氧指數≥35)內并埋設在不燃燒結構體內，這是一種比較經濟、可靠的敷設方式。但采用此種方式的線路走向會受到限制，而且穿管暗敷的不燃燒體保護層的厚度不宜小于3cm。這主要是依據我國消防科研所提供的鋼筋混凝土構件內鋼筋溫度與保護層厚度的關系曲線確定；
　　(2)將普通電線電纜穿金屬管或金屬線槽明敷，并在金屬管或金屬線槽上涂上防火涂料。采用這種敷設方式要注意電纜電線截面的選擇，因為防火涂料當受到火星或火種的作用時，很難被引燃。當受到高溫和明火作用時，涂層能吸收熱量，形成致密的炭化泡沫，從而阻止熱量的傳遞，防止火焰直接燒到電纜，在一定條件下還可將火阻熄。同樣道理，電纜的散熱亦會受到影響，要降容使用；
　　(3)絕緣和護套為不延燃性材料的電線電纜敷設在電纜井內。一般電纜井中不僅有消防用電設備的配電線路，還有其它用電設備的配電線路。由于電纜井空間小，電纜集中，一般用電設備的配電線路也應采用阻燃電纜，若選用非阻燃性電纜則必須用防火隔板將其和消防用電電纜隔開。另外，由于豎井煙囪效應，易使火勢擴大，所以樓層間應采用防火隔板、防火材料密封隔離，電纜電線在樓層間穿管時，兩端管口空隙要用防火材料封堵。
3 各種火災探測器原理特點及適用范圍
　　火災探測器是整個報警系統的檢測單元，可分為感溫式、感煙式、光電式、可燃氣體式和復合式。它們各有特點，但仍有一定的局限和適用范圍，要根據安裝高度、預期火災特性及環境條件等選用。

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