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智能大厦防火系统

时间:2018-12-12 14:52|来源:bbs.combpm.com|编辑:admin|点击:网友评论
  一、概  述
  火灾是发生频率较高的灾害,无论电器设备、装修材料、内部陈设都可能引发楼宇火灾 ,导致人员伤亡和财产损失。而火灾最容易发生在人群稠密和物资集中的地方损失尤以高层和超高层建筑最大。所以,智能建筑的防火系统技术,在智能大厦中的应用最具代表性。

  智能大厦一般为高层或超高层,其BA系统中有一个非常重要的部分就是防火系统(也有人称消防系统)。如果从消防角度来说,智能大厦的防火系统应贯彻“以防为主、防消结 合”的方针。及时发现并报告火情,控制火灾的发展,尽早扑灭火灾,确保人身安全和减少社会财产的损失,将火灾消灭在萌芽状态。如果从智能大厦的整体结构来看,防火系统是一 个不能缺少的重要部件。

  随着科学技术的飞速发展,微电子技术、检测技术、自动控制技术和计算机技术在消防 领域得到广泛的应用,火灾探测技术、自动报警技术、消防设备联动控制技术、火灾监控系统等也有了长足的发展。防火系统从过去的简单、被动的消防体系,演变为今天自动探测、 自动报警的智能消防系统。

  楼宇自动化的不断发展,对楼宇的火灾防范提出了迫切而严格的要求,所以智能防火系 统必须具备以下特点:

  1.能够准确地发现楼内的火灾。通过各类烟感传感器和温感传感器将火灾信息传送到火灾报警控制器,由其及早地发现和判断采取正确、适当的措施。

  2.能够迅速地发出报警信号。由火灾报警控制器发出火灾报警并正确地显示报警的准确位置,指出发生火灾的地点及状况,保证以最快速度采取正确适当的措施。

  3.系统的高可靠性。在楼宇的不同楼层的不同地点采用中继器建立分级型系统结构,保证即使某一处探测器或探测线路出现问题,系统仍然可以维持正常的功能,同时系统通过 其自测功能,尽早提供故障排除方法。

  4.系统的综合性。防火系统除了火灾自动报警以外,还应该包括火灾广播通讯与人群疏散、消防排烟与联动控制、自动灭火等功能。

  智能建筑防火系统的主要内容有智能防火系统的类型、智能防火系统的组成、火灾的检 测(包括火灾检测的方法,防火探测器的类型、选用)、智能防火系统的设计。

  二、智能防火系统的类型
  智能防火系统有两种类型,即主机智能系统和分布式智能系统。

  (一)主机智能系统

  主机智能系统是将探测器的阈值比较电路取消,使探测器成为火灾传感器。无论烟雾影 响大小,探测器本身不报警,而是将烟雾影响产生的电流、电压变化信号通过编码电路和总线传给主机,由主机内置软件将探测器传回信号与火警典型信号比较。根据其速率变化等因 素判断出信号类型,是火灾信号还是干扰信号,并增加速率变化、连续变化量、时间、阈值幅度等一系列参考量的修正,只有信号特征与计算机内置的典型火灾信号特征相符时才会报 警,极大地减少了误报。

  主机智能系统的主要优点有:灵敏度信号特征模型可根据探测器所在环境特点来设定; 可补偿各类环境中干扰和灰尘积累对探测器灵敏度的影响,并能实现报警功能;主机采用微处理机技术,可实现时钟、存储、密码、自检联动、联网等多种管理功能;可通过软件编辑 实现图形显示、键盘控制、翻译等高级扩展功能。

  尽管主机智能系统比非智能型系统优点多,但整个系统的监测、判断功能不仅全部要控 制器完成,而且还要一刻不停地处理上千个探测器发回的信息。因此,出现系统软件程序复杂、量大、探测器巡检周期长,势必造成探测点大部分时间失去监控,系统可靠性降低和使 用维护不便等缺点。

  (二)分布式智能系统

  分布式智能系统是在保留智能模拟量探测系统优势的基础上形成的,它将主机智能系统 中对探测信号的处理、判断功能由主机返回到每个探测器,使探测器真正具有智能功能,而主机由于免去了大量的现场信号处理负担,可以从容不迫地实现多种管理功能,从根本上提 高系统的稳定性和可靠性。

  智能防火系统还可按其主机线路方式分为多总线制和二部线制等等。智能防火系统的特 点是软件和硬件具有相同的重要性,并在早期报警功能、可靠性和总成本费用方面显示出明显的优势。

  三、智能防火系统的组成
  智能防火系统由火灾自动报警与消防设备联动控制两个部分组成。下面就各个部分加以 叙述。

  (一)火灾自动报警

  在讨论智能防火系统时,首先要了解火灾自动报警系统。火灾自动报警,通常是由火灾 探测器、区域报警控制器和集中报警控制器,以及联动模块和控制设备等组成。

  火灾探测器的选用及其与报警控制器的配合,是火灾报警系统设计的关键,而探测器则 是对火灾有效探测的基础。控制器是火灾信息处理和报警控制设计的核心,最终通过实际控制设备实施消防动作。火灾报警控制器一般分为区域报警控制器、集中报警控制器和通用报 警控制器三种。区域报警控制器用于火灾探测器的监测、巡检;接收监测区域内的火灾探测器的报警信号,并将此信号转化为声、光报警输出,显示火灾部位等。集中报警控制器用于 接收区域报警控制器的火灾信号,显示火灾部位、记录火灾信息等。

  对于火灾报警,我国消防部门对火灾报警系统有以下要求:

  (1)确保火灾探测和报警功能,保证不漏报;

  (2)减少环境因素影响,减少系统误报率;

  (3)确保系统工作稳定,信号传输准确可靠;

  (4)系统的灵活性、兼容性强、成系列;

  (5)系统的工程适应性强、布线简单、灵活;

  (6)系统的应变能力强,调试、维护、管理方便;

  (7)系统的联动控制方式有效、多样;

  (8)系统的性能价格比高。

  1.基本型火灾报警

  基本型火灾报警有三种模式。它们是区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统 。

  (1)区域报警系统。区域报警系统由火灾探测器、手动报警器、区域控制器或通用控制器、火灾警报装置等构成。

  这种系统适用于小型建筑等对象单独使用,报警区域内最多不超过3台区域控制器,若多于3台,可考虑集中报警系统。

  (2)集中报警系统。集中报警系统由火灾探测器、区域控制器或通用控制器和集中控制器等组成。集中报警系统的典型结构,适用于高层的宾馆、写字楼等情况。

  (3)控制中心报警系统。控制中心报警系统是由设置在消防控制室的消防设备、集中控制器、区域控制器和火灾探测器等组成,或由消防控制设备、环状布置的多台通用控制器和 火灾探测器等组成。适用于大型建筑群、高层及超高层建筑、商场、宾馆、公寓综合楼等,可对各类设在建筑中的消防设备实现联动控制和手动/自动转换。控制中心报警系统是智能 型建筑中消防系统的主要类型,是楼宇自动化系统的重要组成部分。

  2.线型自动报警

  线型自动报警又分多线制系统式和总线制系统式。

  (1)多线制系统式。多线制系统式是火灾探测器的早期设计。探测器与控制器的联接方式有关,每个探测器需要两条或更多条导线与控制器连接,以发出每个点的火灾报警信号。 换言之,多线制系统的探测器与控制器是采用硬线一一对应关系,有一个探测点便需要一组硬线对应到控制器,a和b定为系数,a=1、2,b=1、2、4。可见,有2n+2,n+1等线 制。多线制系统设计、施工与维护复杂,已逐渐被淘汰。

  (2)总线制系统式。总线制系统式是在多线制系统式的基础上发展起来的。随着微电子器件、数字脉冲电路及微型计算机应用技术等用于火灾自动报警系统,改变了以往多线制系 统的直流巡检功能,代之以使用数字脉冲信号巡检和信息压缩传输。采用大量编码及译码逻辑电路来实现探测器与控制器的协议通信,大大减少了系统线制,使得工程布线更加灵活, 并形成支状和环状两种布线结构。总线制系统的线制也可表示为:an+b,n是使用的探测器数,a=0,b=2,4,6等;当前使用较多的是2总线和4总线系统两种形式。由于消防问题 涉及到人民的生命财产,智能建筑的消防系统是楼宇管理自动化中的最重要的一部分。国家公安、建筑、消防等有关部门对消防系统都极为重视,有极其严格的规定。用户在建筑智能 建筑的消防系统时,一定要选择得到国家有关部门批准的、有实力的、可靠的设计安装商和供货商。

  (二)消防设备联动控制

  为了本节和以后的章节需要,这里先解释一下自动控制、联动控制、手动控制的含义:

  (1)自动控制。由火灾探测器探测火灾发生,继而自动控制相应设备的控制方法。

  (2)联动控制。指消防系统中某些设备或设备动作后其相关设备也动作的控制方法。

  (3)手动控制。包括就地手控或在消防室手动控制的方式。

  消防设备联动控制主要有三点:第一,消防设备供电;第二,备用电源自动投入;第三 ,消防设备的联动实现。

  消防设备供电:建筑物中火灾自动报警与消防设备的联动控制系统的工作特点是连续、 不间断。为了保证消防系统供电电源的可靠性,应设有主供电电源和备用直流供电电源。消防自动监控系统的主供电电源应是专用电源,以保证设备可靠运行,在火灾发生时发挥其消 防设备的功能,把损失减少到最低程度。

  备用电源自动投入:当主供电源发生故障时,备用电源自动投入,确保消防联动设备正 常工作。

  消防设备的联动实现:根据《火灾自动报警系统设计规范》,高层建筑的控制中心报警 系统应具有室内消防栓系统、自动喷水灭火系统、防排烟系统、卤代烷灭火系统、防火卷帘门和警铃等联动控制功能。当火灾发生时,能够有效地发挥作用。

  对于工程方面的具体实施要求可参考:

  (1)中华人民共和国国家标准,《火灾自动报警系统设计规范》。

  (2)中华人民共和国国家标准,《火灾自动报警系统施工及验收规范》。

  (3)中华人民共和国国家标准,《高层民用建筑防火设计规范》。

  四、防火探测器的分类与选用
  火灾根据其发生的机制,将采用不同的检测方法,选择合适类型的防火探测器。

  (一)火灾发生的典型过程

  在叙述防火探测器的类型之前,先简述一下典型火灾发生过程。

  物质燃烧的基本现象是燃烧过程里一般伴随着烟、火、温度等反应,在燃烧过程中将有 下列情况:

  1.温度(热)。物质燃烧时,必然有热量释放,使物体的周边环境温度升高。如果物质燃烧速度非常慢,温度变化的测试不易被鉴别出来。

  2.燃烧主体与烟雾。一般燃烧物体在开始燃烧时都将释放出燃烧气体。由于燃烧气体和烟雾具有流动性和毒性,能够在建筑物内任意传播和扩散。所以,燃烧气体和烟雾是重要 的火灾探测参数。在防火术语中把物质燃烧产生的燃烧气体和烟雾统称为烟雾气溶胶。

  3.火焰。火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分,也是物质的全燃部分。这时,物质燃烧反应的放热提高了温度,并引起燃烧物质放出各种波长的光,所以火焰光作为燃烧 的基本特征,也是重要火灾探测参数。

  作为火灾的典型起火过程,普遍可燃物质的表现形式是:产生燃烧气体烟雾;在氧气供 应充分的条件下达到完全燃烧,产生火焰并发出一些可见光和不可见光,同时释放出大量的热,使环境温度升高;普遍可燃物由开始燃烧到火势渐大,最终酿成火灾。

  对于化学品、油品、液化烃等物质起火,由于起火速度快,并迅速达到全燃阶段,形成 很少有烟雾遮蔽的明火火灾。这些现象都为火灾的自动探测提供了可靠的基础。

  (二)火灾探测器的检测方法

  火灾的检测是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据,以实现早期发现为前提。所以 根据物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换,来确定是否有可能发生火灾。

  作为气体发生火灾,在智能建筑中是非常少见的。所以在智能建筑中一般不使用可燃气 体探测法。空气离化探测法是利用放射性同位素释放的α射线将空气电离,使电离室内具有一定的导电性。当烟雾气溶胶进入电离室内,烟粒子将吸附其中的带电离子,产生电流变化 ,从而获得与烟溶度有直接关系的电信号。这一信号用于火灾的确认和报警。

  光电感烟探测法是根据光散射定律,在通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光, 当烟毒溶入暗箱时,其中直径大于探测光波长的着色烟粒子产生散射光,通过与发光元件成一定夹角(90°~135°)的光电接收元件收到的散射光强度,可以得到与烟浓度成正比的电 流或电压,依此判定火灾发生。温度(热)探测法是根据物质燃烧放出的热量(温度)所引起的环境温度升高或其变化率大小,通过热感应元件与电子线路来探测火灾的发生。

  火焰探测法是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射,其中主要是红外光辐射和紫外光辐射 的大小,通过光敏元件与电子线路来探测火灾发生的现象。

  (三)火灾探测器的分类

  依据不同的探测方法,火灾探测器分为不同类型的探测器。按其待测的火灾参数可以分 为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器,以及烟温、温光、烟温光等复合式火灾探测器。

  对于火灾探测器的分类,感烟式火灾探测器是利用一个小型传感器来影响悬浮在其周围 附近大气中的燃烧和(或)热解产生的烟雾气溶胶(固态或液态微粒)的一种火灾探测器。感温 式火灾探测器是利用一个点或线缆式传感器来影响其周围附近的气流异常温度或升温速率的火灾探测器。感光式火灾探测器是根据燃烧火焰的特征和火焰的光辐射而构成的用于响应火 灾时火焰光特性的火灾探测器,一般可制成主动红外式线型火灾探测器和被动式紫外、红外火焰探测器。可燃气体探测器是采用各种气敏元件或传感器来响应火灾初期气体中某些浓度 或液化石油气等可燃气体浓度的探测器。

  1.离子感烟式火灾探测器

  离子感烟式火灾探测器是采用空气离化火灾探测方法构成和工作的,通常只适用于点型 火灾探测。

  感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件。电离室两极间空气分子受放射源不断放 出的α射线照射,高速运动的α粒子撞击空气分子,从而使两极间空气分子电离为正离子和负离子,这样,电极之间原来不导电的空气具有了导电性。此时在电场作用下,正、负离子 的有规则运动,使电离室呈现典型的伏安特性,形成离子电流。

  电离室可分为双极性和单极性两种结构,整个电离室全部被α射线照射的称为双极性电 离室;电离室局部被α射线照射,使一部分形成电离区,而未被α射线照射的部分成为非电离区,从而形成单极性电离室。一般感烟探测器的电离室均设计成单极性的。当发生火灾时 ,烟雾进入电离室后,单极性电离室要比双极性电离室的离子电流变化大,可以得到较大的电压变化量,从而提高离子感烟探测器的灵敏度。

  当有火灾发生时,烟雾粒子进入电离室后,被电离部门(区域)的正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上,使正、负离子相互中和的几率增加,从而将烟雾浓度大小以离子电流的变化 量大小表示出来,实现对火灾参数的检测。

  根据探测器内电离室的结构形成,离子感烟式火灾探测器可分为双源和单源感烟式探测 器。

  (1)双源式感烟探测器原理。在实际设计中,开室结构、且烟雾容易进入检测用电离室,与闭室结构、且烟雾难以进入的补偿用电离室反向串联,检测室工作在其特性的灵敏区, 补偿室工作在其特性的饱和区。无烟时,探测器工作点在A,有烟时在B点,电压差△V的大小反映了烟浓度的大小。经电子线路对△V的处理,可以得到火灾时产生的浓烟度,从而 确认火灾发生。

  在感烟式火灾探测器中,电子线路的选择不同,可以实现不同的信号处理方式,从而构 成不同形式的离子感烟探测器。例如,电子线路选用值比较放大和开关电路,可以构成值报警式离子感烟深调器;选用A/D或A/F转换和编码传输电路,可以构成编码型类比感烟 探测器;选用A/D转换、编码传输和微处理单元电路,可以构成分布智能式感烟探测器。

  采用双源反串联式结构的离子感烟探测器,可以减少环境温度、湿度、气压等条件变化 引起的对离子电流的影响,提高探测器的环境适应能力和工作稳定性。

  (2)单源式感烟探测器原理。其检测电离室和补偿电离室由电极板P1,P2和PM 等构成,共用一个放射源。在火灾探测时,探测器的烟雾检测室和补偿室(内室)都工作在其 特性的灵敏区,利用PM电位的变化量大小反映进入的烟雾浓度变化,实现火灾探测。

  单源式离子感烟探测器的烟雾检测室和补偿室在结构上基本都是敞开的,两者受环境变 化的影响相同,因而提高了对环境的适应能力。特别是在抗潮能力方面,单源式离子感烟探测器的性能比双源式要好得多。单源式离子感烟探测器也有值放大、类比判断和分布智能等 结构类型和信号处理方式。

  2.光电感烟式火灾探测器

  根据烟雾粒子对光的吸收和散射作用,光电感烟式火灾探测器可分为减光式和散射式两 种。

  (1)减光式光电感烟探测原理。进入光电检测暗室内的烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用,使通过光路上的光通量减少,从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流 相对于初始标定值的变化量大小,反映了烟雾的浓度,据此可通过电子线路对火灾信号进行值比较放大、类比判断处理或数据对比计算,通过传输电路发出相应的火灾信号。

  减光式光电感烟火灾深测原理可用于构成点型探测器,用微小的暗箱式烟雾检测室探测 火灾产生的烟雾浓度大小。但是,减光式光电感烟探测原理更适于构成线型火灾探测,如分离式主动红外光束感烟探测器。

  (2)射光式光电感烟火灾探测原理。进入暗室的烟雾粒子对发光元件(光源)发出的一定波长的光产生散射(按照散射定律,烟粒子需轻度着色,粒径在大于光的波长时将产生散射 作用),使处于一定夹角位置的受光元件(光敏元件)的阻抗发生变化,产生光电流。此光电流的大小与散射光强弱有关,并且由烟粒子的浓度和粒径大小及着色与否来决定。根据受光 元件的光电流大小(无烟雾粒子时,光电流大小约为暗电流),即当烟粒子浓度达到一定值时,散射光的能量就足以产生一定大小的激励用光电流,可用于激励外电路发出火灾信号。

  散射光式光电感烟探测方式只适用于点型探测器结构,其遮光暗室中发光元件与受光元 件的夹角在90°~135°,夹角愈大,灵敏度愈高。不难看出,散射光式光电感烟的实质是利用一套光学系统作为传感器,将火灾产生的烟雾对光的传播特性的影响,用电的形式表示 出来并加以利用。由于光学器件的寿命有限,特别是发光元件,因此在电光转换环节多采用交流供电方案,通过振荡电路使发光元件产生间歇脉冲光,并且发光元件和受光元件多采用 红外发光元件——砷化镓二极管(发光峰值波长0.94pm)与硅光敏二极管配对。一般来说, 散射光式感烟探测器中光源的发光波长约0.94pm,光脉冲宽度10pm~10ms,发光间歇3~5s,对粒径0.9~10pm的烟雾粒子能够灵敏探测,而对0.01~0.9pm的烟粒子浓度变化无反映。

  3.感温式火灾探测器

  感温式火灾探测器根据其作用原理分为3类。

  (1)定温式探测器。定温式探测器是在规定时间内,火灾引起的温度上升超过某个定值时启动报警的火灾探测器。它有线型和点型两种结构。其中线型是当局部环境温度上升达到 规定值时,可熔绝缘物熔化使两导线短路,从而产生火灾报警信号。点型定温式探测器利用双金属片、易熔金属、热电偶热敏半导体电阻等元件,在规定的温度值上产生火灾报警信号 。

  (2)差温式探测器。差温式探测器是在规定时间内,火灾引起的温度上升速率超过某个规定值时启动报警的火灾探测器。它也有线型和点型两种结构。线型差温式探测器是根据广 泛的热效应而动作的,点型差温式探测器是根据局部的热效应而动作的,主要感温器件是空气膜盒、热敏半导体电阻元件等。

  (3)差定温式探测器。差定温式探测器结合了定温和差温两种作用原理并将两种探测器结构组合在一起。差定温式探测器一般多是膜盒式或热敏半导体电阻式等点型组合式探测器 。

  4.感光式火灾探测器

  感光式火灾探测器主要是指火焰光探测器,目前广泛使用紫外式和红外式两种类型。紫 外火焰探测器是应用紫外光敏管(光电管)来探测0.2~0.3pm以下的由火灾引起的紫外辐 射,多用于油品和电力装置火灾监测。红外火焰探测器是利用红外光敏元件(硫化铅,硒化铅、硅光敏元件)的光电导或光伏效应来敏感地探测低温产生的红外辐射,光波范围一般大 于0.76pm。由于自然界中只要物体高于绝对零度都会产生红外辐射,所以,利用红外辐射探测火灾时,一般还要考虑燃烧火焰的间歇性形成的闪烁现象,以区别于背景红外辐射。燃 烧火焰的闪烁频率一般约在3~30Hz。

  5.可燃气体探测器

  可燃气体探测器目前主要用于宾馆厨房或燃料气储备间、汽车库、压气机站,过滤车间 、溶剂库、炼油厂、燃油电厂等存在可燃气体的场所。用于火灾时烟气体的探测尚未普及,国外有应用报导。

  可燃气体的探测原理,按照使用气敏元件或传感器的不同分为热催化型原理、热导型原 理、气敏型原理和三端电化学型原理等4种。热催化原理是指利用可燃气体在有足够氧气和 一定高温条件下,发生在铂丝催化元件表面的无焰燃烧,放出热量并引起铂丝元件电阻的变 化,从而达到可燃气体浓度探测的目的。热导原理是利用被测气体与纯净空气导热性的差异和金属氧化物表面燃烧的特性,将被测气体浓度转换成丝温度或电阻的变化,达到测定气体 浓度的目的。气敏原理是利用灵敏度较高的气敏半导体元件吸附可燃气体后电阻变化的特性来达到测量的目的。三端电化学原理是利用恒电位解法,在电解池内安置3个电极并施加一 定的极化电压,以透气薄膜同外部隔开,被测气体透过此膜达到工作电极,发生氧化还原反应,从而使传感器产生与气体浓度成正比的输出电流,达到探测目的。

  采用热催化原理和热导原理测量可燃气体时,不具有气体选择性,通常以体积百分浓度 表示气体浓度。采用气敏原理和电化学原理测量可燃气体时,具有气体选择性适于气体成分检测和低浓度测量,过去多以ppm表示气体浓度。可燃探测器一般只有点型结构形式,其传 感器输出信号的处理方式多采用值比较方式。除了上述典型的探测原理外,复合式火灾探测方法在工程上获得了使用,烟温复合式探测器是一个典型例子。当前,使用量最大的是离子 式和光电式感烟探测器、膜合差定温和电子差定温探测器;对大空间的机房、控制室、电缆沟等,线缆式探测器也有广泛的应用。

  (四)火灾探测器的选用

  火灾探测器的选用很重要,直接影响着火灾探测器的性能的发挥和灭火的作用。火灾探 测器选用方法有三种,即:根据火灾的形成与发展特点来选用;根据房间高度来选用;根据综合环境条件选用。

  1.根据火灾的形成与发展特点来选用

  根据火灾的形成与发展特点来选用,这种选择方法一般遵循的原则是:

  (1)火灾初期有阴燃阶段(如棉麻织物、木器火灾),产生大量的烟和少量的热。很少或没有火焰辐射的,一般应选用感烟探测器,探测器的感烟方式和灵敏度级别应根据具体使用 场所来确定,如表6-6-4所示。感烟探测器的工作方式则是根据反应速率与可靠性要求来确定,一般对于只用作报警目的的探测器,选用非延时工作方式;对于报警后用作联动消防 设备的探测器,选用延时工作方式,并应与其他种类火灾探测器配合使用。

离子感烟和光电感烟探测器的适用场所是根据离子和光电感烟方式的特点确定的。对于那些使感烟探测器变得不灵敏或总是误报,对离子式感烟探测器放射源产生腐蚀并改变其工 作特性,或使感烟探测器长期被严重污染的场所,感烟探测器不适用,有关规定见《火灾自动报警系统设计规范》。

  (2)火灾发展迅速、有强烈的火焰辐射和少量的烟热时,应选用火焰光探测器。火焰光探测器通常用紫外与红外复合式,一般为点型结构,其有效性取决于探测器的光学灵敏度( 用4.5cm焰高的标准烛光距探测器0.5m或1.0m时,探测器有额定输出)、视锥角(即视野,通常70°~120°)、响应时间(≤1s)和安装定位。

  (3)火灾形成阶段是以迅速增长的烟火速度发展,将产生较大的热量,或同时产生大量的烟雾和火焰辐射时,应选用感温、感烟和火焰探测器或将它们组合使用。

  感温探测器的使用一般应根据其定温、差温和差定温方式选择,其使用环境条件要求不 高,一般在感烟探测器不能使用的场所均可使用。但是,在感烟探测器可用的场所,尽管也可使用感温探测器,但其探测速度却大大低于感烟方式,因此,只要感烟和感温探测器均可 用的场所多选用感烟式,在有联动控制要求时则采用感烟与感温组合式或复合式。此外,点型电子感温探测器受油雾污染会影响热敏元件的特性,因此对环境污染应鉴别考虑。感温探 测器的主要适用场所有:相对湿度经常高于95%以上的场所,有大量粉尘、水雾滞留的场所,可能发生无烟火灾的场所,正常情况下有烟和蒸气滞留的场所以及其他不宜用感烟探测器 的厅堂和公共场所。对于可能产生阴燃火或需要早期报警以避免重大损失的场所,各种感温火灾探测方式均不可用。正常温度在0℃以下的场所,不宜用点型定温探测器,可用差温或 差定温探测器。正常情况下温度变化较大的场所,不宜用差温探测器,可用定温探测器。

  (4)火灾探测报警与灭火设备有联动要求时,必须以可靠为前提,获得双报警信号后,或者再加上延时报警判断后,才能产生联动控制信号。

  必须采用双报警信号或双信号组合报警的场所,一般都是重要性强、火灾危险性较大的 场所,这时一般采用感烟、感温和火焰探测器的同类型或不同类型组合起来产生双报警信号;同类型组合通常是指同一探测器具有两种不同灵敏度的输出,如具有两极灵敏度输出的双 信号式光电复合感烟探测器;不同类型组合则包括复合探测器和探测器的组合使用,如热烟光电式复合探测器。感烟探测器与感温探测器配对组合使用等。

  (5)在散发可燃气体或易燃液体蒸气的场所,多选用可燃气体探测器实现早期报警。

  (6)火灾形成特点不可预料的场所,可进行模拟试验后,按试验结果确定火灾探测器的选型。

  2.根据房间高度选用火灾探测器

对火灾探测器使用高度加以限制,是为了在整个探测器保护面积范围内,使火灾探测器有相应的灵敏度,确保其有效性。一般来说,感烟探测器的安装使用高度h≤12m,随着房 间高度的上升,使用的感烟探测器灵敏度应相应提高;感温探测器的使用高度h≤8m,房 间高度也与感温探测器的灵敏度有关,灵敏度高,适于较高的房间;火焰探测器的使用高度 由其光学灵敏度范围(9m~30m)确定,房间高度增加,要求火焰探测器灵敏度也要提高。房间高度与火灾探测器选用的关系见表6-6-5。应指出,房门顶棚的形状(尖顶形、拱顶形 )和空间不平整顶棚,对房间高度的确定有影响,应视具体情况并考虑探测器的保护面积和保护半径等确定。

  3.综合环境条件下选用火灾探测器

  火灾探测器使用的环境条件,如环境温度、气流速度、振动、空气湿度、光干扰等,对 探测器的工作有效性(灵敏度等)会产生影响。一般来说,感烟与火焰探测器的使用温度<+5 0℃,定温探测器在+10℃~+35℃,在0℃以下探测器安全工作的条件是其本身不允许结 冰,并且多采用感烟或火焰探测器。环境的气流速度对于感温和火焰探测器工作无影响,感烟探测器则要求气流速度<5m/s。环境中有限的正常振动,对于点型火灾探测器一般影响很 小,对分离式光电感烟探测器影响较大,要求定期调校。环境空气湿度<95%时,一般不影响火灾探测器的工作;当有雾化烟雾或凝露存在时,对感烟和火焰探测器的灵敏度有影响。 环境中存在烟、灰及类似的气溶胶时,直接影响感烟探测器的使用;对感温和火焰探测器,如避免湿灰尘,则使用不受限制。环境中的光干扰对感烟和感温探测器的使用无影响,对火 焰探测器则无论直接与间接都将影响工作可靠性。

  选用火灾探测器时,若不充分考虑环境因素的影响,则在其使用中会产生误报。误报除 与环境因素有关外,还与火灾探测器故障或设计中的缺欠、维护不周、老化和污染等有关,应认真对待。

  五、火灾报警与消防联动系统设计的常见问题
  (一)火灾自动报警系统设计中应注意的问题

  1.对设计规范的掌握。(1)设计人员在设计过程中,严格执行规范的规定是最基本也是最重要的一条。对于规范不明确的内容,应参照当地消防主管部门的意见,不可擅做主张。 (2)对于在设计规范中有要求而在施工规范中无说明,而有可能引起施工人员违规施工的内容,应在图纸说明中予以明确。例如设计人员按《火灾自动报警系统设计规范》(GB50116 —98)(以下简称《系统设计规范》)要求,确定火灾探测器的保护半径、保护面积及安装间 距,并在图纸中按此距离画出各探测器之间的相对位置。对于大型公共建筑特别是建筑面积较大,设有吊顶的商业楼、展览楼,设计人员按规范要求间距布置火灾探测器,但因通常电 气平面图中设备位置如无特殊距离要求仅为示意,最后施工人员很可能因为躲避其他安装在吊顶下的设备或为了美观而不按图纸中所画的探测器位置施工,这会给整个系统竣工验收造 成麻烦,应予以避免。所以在有可能造成上述情况时,设计人员应在图纸中进行标注或在文字说明中进行强调。

  2.各专业之间必须协调配合。建筑物消防设计是涉及众多专业的整体设计,各专业之间相互协调,才能提高综合设计水平,保证设计质量。消防电气设计人员不但要熟悉本专业 知识,还要了解相关专业知识,熟悉相关专业的消防设备,如防火卷帘门、电动防火门、防火阀、排烟阀、水流指示器、压力开关、电磁阀等设备的结构及性能。特别需要注意的是水 流指示器,因为按专业划分水流指示器一般出现在给排水专业的设备材料表中,而目前市场上的水流指示器主要有两种类型,一种是机械接点式(不需工作电源),一种是电子接点式( 需提供直流24V工作电源)。消防电气设计人员应根据系统设计需要选择水流指示器类型,并向给排水专业提出要求,以避免由于水流指示器类型供货错误影响整个火灾自动报警系统 调试及运行。

  3.火灾报警控制器电源必须采用专门供电回路,不得使用插头,且供电回路不得设漏电保护。虽然《系统设计规范》已明确规定,但仍有许多工程的火灾报警控制器电源未按消 防电源的等级设计。且有一些火灾报警控制器生产厂家出厂的壁挂式火灾报警控制器本身就是靠电源插头来供电的。因为电源插头为接插件,供电可靠性不高,且易出故障,也容易受 到人为的破坏。

  4.一些特殊部位应设置火灾事故广播扬声器。火灾事故广播系统的主要作用是当有火灾发生时,发出火警信息,指导人们安全疏散。对于一些特殊部位如电梯前室、疏散楼梯间 ,虽然《系统设计规范》未做特殊要求,但实践证明这些部位尤其是疏散楼梯间是人们逃生、疏散的主要通道,由扬声器播放疏散指令,指导人们安全疏散是必不可少的。

  5.火灾自动报警系统信号传输总线中应加隔离模块。总线隔离模块的作用是当总线发生故障时,将发生故障的总线部分与整个系统隔离开来,以保证系统的其他部分能够正常工 作,同时便于确定出发生故障的总线部位。这对于避免某一局部总线出现故障(例如短路)而造成整个报警系统无法正常工作是很有效的。

  (二)消防联动控制系统设计应注意的问题

  1.消防联动控制系统线制的选择。目前消防联动控制系统有两种常用的接线方式。一是总线制,这其中又分为两种,一种是火灾自动报警系统信号传输线路与消防联动系统合二 为一,即在一个回路中既有探测器、手动报警按钮,又有控制消防联动设施动作与接受动作回授信号的控制模块。另一种是两个系统独立,分别有各自的总线。二是多线制,即对消防 联动设施的控制是一对一、点对点。这两类接线方式各有自己的优缺点。采用总线制布线方式比较简单。一般情况下,如果消防联动设施数量比较多且集中,采用总线制比较经济合理 。至于采用报警信号传输线路与消防联动控制线路合二为一,还是各自独立,应根据系统规模、建筑物安全等级、经济条件等综合考虑。但是要特别注意的是,如果采用总线制控制方 式时,对于消防水泵、防排烟风机、正压风机等特别重要的消防设备,还应在消防控制室设置手动控制装置,也就是必须设置直接使上述消防设备电动机运转的控制接触器线圈获电的 起动按钮。这类装置俗称硬接线盘。例如,北京自动化仪表二厂生产的BYE—KO—1500型 联动控制器除具有总线制联动控制功能外还有专门的硬接线盘用于手动直接控制重要消防设 备。对于消防联动设施比较少且分散,则可采用多线制。实践证明采用多线制使系统可靠性明显提高,尤其对消防水泵、防排烟风机等重要的消防设备采用多线制控制方式则尤为明显 。所以,如果投资及布线条件允许,应首先采用多线制,至少对消防水泵、防排烟风机、正压风机等设备应采用多线制控制方式。

  2.双电源自动切换装置的设置位置。《高层民用建筑设计防火规范》已明确规定,对于消防控制室、消防水泵、防排烟风机、消防电梯等重要消防设施的供电应在最末一级配电 装置处进行双电源切换。最末一级配电装置的位置指在消防控制室、消防水泵房、防排烟风机房、消防电梯机房。

  3.设在消防栓箱中的起动消防水泵的按钮及启泵信号灯的控制回路应采用50V以下的安全电压。这主要是防止火灾时使用消防栓,可能有大量的水溢出弄湿整个箱体,使消防栓 箱及消防水龙头带电伤及消防队员。这一点在《民规》中早有规定。但《民规》是推荐性行业标准而非强制性国家标准,所以有些设计人员未严格执行此规定。但是实际中有伤人事件 发生,此规定还应严格执行。另外消防水泵不宜设过载保护,因为对于保护设备和灭火来说,灭火还是最重要的。虽不设过载保护,但电动机的过载应动作于发出声光报警信号。

  4.《系统设计规范》规定消防控制设备的控制电源及信号回路电压宜采用直流24V。而大多数消防控制设备为交流220V、380V的设备,为防止造成将交流电源引入报警控制系 统而烧毁设备的事故,应采用交直流转换控制模块来实现强弱电的隔离。

  (三)系统布线及线路敷设中应注意的问题

  1.火灾自动报警系统信号传输线路线型的选择。对于报警系统火灾信号传输线路线型的选择有些设计人员不仔细考虑,盲目追求可靠性而选择耐火或耐热、屏蔽型导线。报警传 输信号线路只在火灾初期起作用,而在扑灭火灾过程中则不起任何作用,所以不必要求线路在火灾时高温高热的环境中工作。另外为了防止电磁干扰线路,穿钢管就能取得很好的效果 。因此报警信号传输线路只要采用耐压等级及线径符合规范及火灾自动报警装置技术条件要求的普通导线穿钢管暗敷或明敷即可。对于火灾信号传输线路与联动控制信号线路合二为一 的总线应穿钢管暗敷在不燃烧体结构层内,且保护层厚度不小于30mm,如采用明敷应采取防火措施。对于智能型火灾自动报警系统,为了减小信号传输线路分布电容、分布电感对信号 电平的影响,应采用RVS型双绞线。对于信号传输总线有极性要求的火灾自动报警系统,应在图纸中注明导线的颜色以区分“+”、“-”极性,便于施工接线。

  2.消防用电设备的线路敷设及防火措施。消防用电设备的线路应尽量采用阻燃电缆穿钢管暗敷在不燃烧体结构层内,保护层厚度不小于30mm,这种做法被实践证明是最经济最有 效的防火措施。有些工程中配电室距电气竖井距离较远,且消防用电设备容量较大,电缆穿钢管不能满足暗敷条件,所以从配电室至竖井段线路只能采用明敷。通常这段电缆都敷设在 吊顶中,这就要采取有效的防火措施,在这种情况下尽量不采用耐火槽盒,因为耐火槽盒散热条件较差,电缆敷设在其中要降低其载流量,一般多根电缆在耐火槽盒内敷设其降容系数 为0.4~0.7。这就势必要增大电缆的截面,以加大其载流量而增加投资。且耐火槽盒仅能防止外部环境燃烧对电缆正常工作的影响,无法防止由于在耐火槽盒内电缆本身的故障和因 相邻效应而造成的火灾。如果电缆数量较多,须经过经济技术比较选择采用耐火槽盒还是在电缆梯架中敷设耐火电缆。另外,对于消防水泵等重要消防设备的供电电缆建议采用耐火电 缆,以保证在发生火灾时能够在一定的时间内不受影响继续工作。此外消防用电设备线路应和非消防用电设备线路分开敷设,如果受条件限制需一起敷设时,两种用途电缆应分别敷设 在桥架或竖井的两侧,非消防用电设备线路还应采取防止由于自身原因(如过载、短路、漏电等)引起火灾而殃及消防用电设备线路的措施。

  六、高层民用建筑避难区域防火设计
  (一)高层民用建筑设置避难区域的重要性

  现代化的城市中,高层民用建筑(以下简称高层建筑)鳞次栉比,就上海市而言,目前高层建筑近3,000幢,其中超高层建筑近100幢。当今的高层建筑不但高度高,功能复杂,人 员密集,而且现代化程度高,具有通信设施、空调系统、机电设备完善以及竖向管井多、可燃装修材料多等特点。高层建筑一旦发生火灾,容易产生烟囱效应,风效应,火势蔓延迅速 ,扑救困难。其中最主要的问题是疏散距离远,疏散时间长。有资料统计,在正常情况下,要将一幢30层高,每层有240个人的高层建筑中的人员全部疏散至室外所需的时间约78分钟 。可以想象,在火灾时,人们逃命心切,惊恐万分,消防队员此时要分秒必争地登高救火,这样往往会在楼梯间、走道内出现相互碰撞,拥挤不堪的现象,既影响疏散和灭火,又会造 成意外伤亡事故;另外,在紧张慌乱的情形下,要在楼梯间里长时间行走,绝大多数的人会体力不支。由此可见,火灾时要将高层建筑中的人员全部疏散到室外是非常困难的,也是不 现实的。因此,在高层建筑中每层或间隔一定层数设置避难区域是解决这一问题的最有效的办法。人们可以经过较短的疏散距离,或在体力不支时,进入避难区域,得到安全保护。可 以这样定义避难区域:它是指当发生火灾时,为那些由于疏散路线远,或疏散通道被烟火封堵,或因伤残、体弱而无法及时疏散到室外的人员设置的,能够躲避烟、火的侵袭,暂时保 证安全的场所。

  国外一些防火规范和建筑设计规范中对建筑中设置避难区域都有一定的要求,如:

  1.加拿大规范NBC1995(The National Building Code of Canada1995)中规定:

  (1)除居住建筑以外,凡高度超过75米的建筑从底层到顶层,每层应设避难区域;其他建筑每5层设置一个避难区域。

  (2)对于流动人口的建筑,避难区域的面积不小于0.5m2/人(2人/m2),对于非流动人口的建筑,避难区域的面积不小于1.5m2/人(0.67人/m2)。

  (3)在本层应设置具有一定宽度的通道和门进入避难区域。

  (4)从火灾起2小时内,避难区域的空间中的空气最多1%被火灾污染。

  该规范关于设置避难区域的条文解释中指出:每5层应设2个在火灾情况下正压送风的避难区域,或在5层内交错设置2个避难区域。

  2.英国规范BS5588中规定:

  (1)除单层建筑、所有出口是室外出口的楼层、设备层、面积不大于280m2的地下一层、首层、二层以外的其他建筑,在每层安全楼梯间内应设置避难区域。

  (2)避难区域应该用具有一定耐火极限的墙封闭,外墙可以除外。

  (3)每个避难区域应该设置直通室外出口的安全通道。

  (4)每个避难区域应该提供一个可以放置轮椅的空间,并不应减少疏散通道的宽度和阻碍人流的疏散。该规范中还指出,下列例子是比较好的避难区域:

  ①一个封闭区域,如防火隔间、安全(被保护的、封闭的)门厅、安全(被保护的、封闭的)走廊或安全(被保护的、封闭的)楼梯间。

  ②一个敞开的空间,如:平屋顶、阳台、裙房屋顶以及其他在火灾情况下具有防火和疏 散条件的类似场所。

  3.美国规范UBC(Uniform Building Code)中规定:

  (1)避难区域的设置应处于从它所服务的楼层容易进入的部位,避难区域应有符合有关要求的通道直通楼梯间或电梯间。

  (2)当电梯厅作为避难区域时,该电梯井及电梯厅均应按有关要求设正压送风系统。

  (3)每个避难区域应按每200人设一个762mm×1219mm放轮椅的空间,轮椅空间不应影 响出口的宽度,并不应阻碍疏散。

  (4)每个避难区域应用耐火极限不低于1小时的防烟隔墙与该楼层的其他部位隔开,并应隔至楼板底部或装饰吊顶上方。防烟隔墙上的门应为具有20分钟耐火极限的密闭防火门,防 火门应为常闭门或由火灾报警系统控制关闭的门。管道穿越防烟隔墙处应设防烟阀,阻止走道的烟气。

  (5)避难区域与消防控制指挥中心之间应设两种应急通讯系统。假如避难区域与消防控制中心的应急通讯间断,避难区域同样可以进入公共通讯系统。消防控制中心的位置,应由 消防部门认可。

  (6)避难区域中,在火灾情况下应能得到应急指令。这些指令应包括:指示寻找其他出口的方向;提醒人们尽快进入安全区域;对预先制定好的如何疏散等应急救援方案的播告; 指示如何使用应急通讯系统。

  (7)每个避难区域应设置易于理解的国际通用符号“AREA OF REFUGE”(避难区 域)作为辨别标志。这个标志应设在每个直通避难区域的门上。当出口指示标志以灯光显示时,它也应同出口标志一样以灯光显示。在每个避难区域的门上还应设置有触觉的标志。

  (二)避难区域的种类及目前高层建筑避难区域存在的一些问题

  参照国外规范和结合国内实际情况,可将避难区域分为:室外阳台、屋顶平台、避难间 、避难层。现分别介绍如下:

  1.室外阳台

  高层建筑中由于功能、体型等因素的影响难以避免袋形走道、疏散路线迂回的现象,而 这种设计虽然在规范允许范围内,但存在一定的隐患,因此宜在走道的端部设置室外阳台。靠室外阳台的外墙应为具有一定耐火极限(2小时)的非燃烧体,走道通向阳台的门应为朝外 开启的自行关闭的甲级防火门。上下阳台之间,可设置铁爬梯、折叠梯、避难袋、滑竿、避难绳索等垂直疏散避难工具,或在各层阳台之间以倾斜钢梯(又称避难旋梯)相连,梯宽约0 .7m,倾斜可达60°,故比室外梯更简易。无论是哪种,应在洞口或梯段处设置保护装置或栏杆以增加疏散人员的安全感。

  如1990年建造的18层的上海春江宾馆(现更名为宝丰联大酒店)从第十层起每层的走道端头设计了一个三角形的带垂直孔洞(上下阳台的孔洞之间设置了一根金属滑竿)的室外阳台, 阳台与外墙的颜色分别为红色和奶黄色,形成鲜明的对比。在日本,一般多层、高层建筑都会设置室外疏散楼梯,这对人们的避难与疏散是非常有利的。虽然我国的建筑设计防火规范 中没有要求建筑物一定要设置室外楼梯,但高层建筑按上述方法设计一些室外阳台,对平时使用和火灾时安全避难都是有利的。

  2.屋顶平台

  当高层建筑有裙房,或标准层平面的面积随高度增加而缩小时,则裙房屋顶平台、中间 屋顶平台和高层屋顶平台应充分利用作为避难区域,通向屋顶的门应为朝外开启的自行关闭的甲级防火门。因为屋顶平台是开敞的,没有或很少有火灾荷载,面积比较大,加上屋面楼 板具有一定的耐火极限,在火灾情况下,避难是非常安全的,而且不增加造价。《建筑设计防火规范》第5.3.3条“超过六层的组合式单元住宅和宿舍,各单元的楼梯间均应通至平 屋顶……”。《高规》第6.2.3条“单元式住宅每个单元的疏散楼梯均应通至屋顶”。第6 .2.7条除本规范第6.1.1条第一款的规定:“顶层为外通廊式住宅外的高层建筑,通向 屋顶的疏散楼梯不宜少于两座,且不应穿越其他房间,通向屋顶的门应向屋顶方向开启。” 这些规范条款的实质是强调利用平屋顶作为避难区域。上海有不少建筑(包括多层、高层建 筑)利用屋顶平台作为屋顶花园,或室外休息、休闲场所,火灾时可以作为避难区域。

  3.避难间

  在高层建筑中与办公、客房等具有使用功能的房间组合在同一楼层里,并具有一定安全 度的避难区域,称为避难间。它不同于避难层,面积较小,可以每层设置,也可以间隔一定层数设置,面积指标同避难层。

  上海刚建成的88层的金茂大厦从53层至87层为客房楼层(五星级宾馆),其中每层在合用前室中设有一个避难间,面积约为20m2,用具有一定耐火极限的隔墙、楼板与其他部位 隔开,并设置了自动喷淋、火灾报警和增压送风系统。当时设计的思想是将客房楼层(53层至87层)应每隔15层设一避难层的总面积平分在每层的避难间中。我国95年以前的《高规》 中没有明确设置避难区域的有关条文,1995年修订后的《高规》中第6.1.13条“建筑高度超过100m的公共建筑,应设置避难层(间),并应符合第6.1.13.1条至第6.1.13.8条 的有关规定”。但没有明确避难间与避难层的区别,及设置避难间的安全措施,使得一些超高层建筑中设置的避难间与其他使用房间除了名称不同外,没有特殊的安全措施。另一个原 因是《高规》中的避难层的面积指标5人/m2 (0.2m2/人)偏高,使得避难区域的计 算面积仅占标准层面积的一部分,充分利用该层的剩余面积作为办公室、会议室等使用场所 也在情理之中,但是在5人/m2这样拥挤的避难区域中要停留较长时间,是不合理,也不科学的。因此,建议《高规》应明确避难间的安全措施,修改避难层的面积指标。

  4.避难层

  高层建筑中将独立的楼层作为避难区域,或与设备层组合在一起的并具有一定安全度的 避难区域称为避难层。避难层与避难间不同,避难层的面积比较大,所在楼层不应设有办公室、会议室等其他使用的场所。

  上海建筑的高度超过100m的办公楼、酒店等公共建筑,每幢楼一般都每隔15层左右,设一个避难层。如建于80年代的静安希尔顿大酒店(42层,140.9m高,建筑面积71460m2)、上海商城(48层,166.25m高,建筑面积92800m2)等,建于90年代的新上海国际大厦(38层,168.8m高,建筑面积78000m2)、时代广场大厦(38层,160.6m高,建筑面 积100000m2)、金茂大厦(88层,420.5m高,建筑面积289500m2)分别设置了几个避难层。独立的避难层虽然安全但不经济,在实际运用中很少被采用。避难层兼作设备层,这 种做法非常普遍,这也是1995年修订的《高规》中允许的做法。在一些已建好的超高层建筑和即将建造的超高层建筑中,有将诸如新风机、空调机、水泵、变压器等设备机组裸露地设 置在避难层中;有将燃油、燃气锅炉房等设在避难层中;也有将风管、电气线路、管道(甚至包括输油管、输气管)星罗棋布地设置在避难层中。这样的避难层,在火灾情况下,不但 不安全,反而变成危险的场所。因此建议《高规》中应明确以下几个问题:(1)设备机组可否裸露地设在避难层中;(2)设备机房与避难层如何进行防火分隔,设备机房的门可否开在 避难层中,有危险性的机房可否设在避难层中等;(3)避难层中是否可以穿越风管、电气线路、管道等;(4)竖向管道井是否应在避难层中切断(减小烟囱效应);(5)避难层(间)的门与 防烟楼梯间的关系。

  (三)高层建筑避难区域防火设计的建议

  1.避难区域的设置

  (1)高层建筑在公共走道的尽端宜设置室外阳台,或在房间里设置敞开阳台,尤其是高层住宅的敞开阳台应限制住户擅自封闭。

  (2)高层建筑的裙房屋顶、中间屋顶、主楼屋顶均应充分利用作为避难区域。

  (3)100m以内高层建筑,在50m左右(即上海的大型消防登高车最高救援高度,各城市可根据当地消防车的最高救援高度而调整)宜设置对外敞开的避难间或避难层,在此范围内有 屋顶平台的可除外。《高规》对100m以内的建筑没有提出设避难层(间)的要求。

  (4)100m以上的建筑,包括住宅,应从底层起每隔15层左右设一个避难层,或将每个避难层的面积平均分配在数个楼层之间的避难间中。《高规》对100m以上的住宅没有提出设 避难层(间)的要求下,美国规范NEPA认为高层住宅与其他高层建筑具有同样的防火要求,不应降低要求。而我国防火规范中对高层住宅的要求比其他高层建筑的要求低。

  2.避难层、避难间的面积指标

  避难层、避难间的面积指标建议改为2~3人/m2。

  3.避难层与避难间防火设计的一般要求

  (1)防火分隔要求:

  ①设备机组不应裸露地设在避难层(间)中,而应设在各自的设备机房内,避难层与设备机房之间、避难间与办公室等使用场所之间应用耐火极限不低于3小时的防火墙进行分隔, 避难层(间)应用耐火极限不低于2小时的楼板与其上、下楼层进行分隔。

  ②风管、电气线路、管道等不应穿越避难层(间),若一定要穿越(燃气管、输油管等除外),则应在避难层(间)中设技术夹层,该技术夹层应用耐火极限不低于3小时的非燃烧结构 或防火板等与避难层(间)完全隔开,并应保证避难层(间)层高不低于2.2m。

  ③避难层(间)下面一层房间的窗距避难层(间)窗之间的窗间墙的高度不宜低于2m,或在避难层(间)下方的窗上设防火挑檐,以防避难层(间)下面一层着火,火、烟从窗窜出,威胁 避难层(间)的安全。

  ④竖向管井宜在避难层(间)所在的楼层中切断,以减少烟囱效应。

  (2)疏散要求:

  ①屋顶平台作为避难区域,楼梯应通至屋顶平台或在室内从防烟楼梯间内设一条直通屋 顶平台的公共走道,该走道应为耐火极限不低于3小时的非燃烧体并与其他部位分隔,其他 房间的门不宜开在该走道内。

  ②消防电梯应在避难层中停靠,其他电梯不应停靠,消防电梯前室应设正压送风系统。

  ③通向避难层(间)的防烟楼梯不必在避难层(间)分隔、同层错位或上下层断开。由于楼梯间内设有应急广播和避难层(间)的灯光指示标志,可以从听觉、视觉上同时提示人们避难 层(间)所在楼层的位置。楼梯(3)消防设施:

  ①避难层(间)应设火  耐火槽盒,因为耐火槽盒散热条件较差,电缆敷设在其中要降低其载流量,一般多根电缆在动报警系统、自动喷淋系统、水喉等。屋顶平台应设消防栓、 水喉。

  ②当避难层(间)要用自然排烟时,应在不同方向设有直接对外的百叶窗,且面积应占避难层(间)面积的2%以上。当避难层(间)封闭时,则应设正压送风系统(可与楼梯间或前室的 正压送风系统合用)。

  ③避难层(间)入口处(包括通向屋顶平台的入口处)应设“避难层(间)AREA OF RE FUGE”灯光指示标志(要求同出口标志)。避难层(间)内应设应急照明,应急通讯系统,应急广播。应急广播系统应接至楼梯间。

  ④有条件时应在避难层(间)、屋顶平台内设避难滑袋、设通向相邻建筑的避难桥等疏散工具、设施等。

  4.避难层、避难间防火设计的特殊要求

  (1)避难间:

  ①避难间的门应开在防烟楼梯间内,且应为自行关闭的甲级防火门。其他房间的门不应 开在避难间内。

  ②两防烟楼梯间前室的门应由公共走道连接。办公室等使用房间的门应开向公共走道。 办公等使用房间的疏散路线应为:房间一公共走道—防烟前室—楼梯间(或避难间)。公共走 道(无论有无外窗)应设机械排烟设施,办公室等使用房间(无论面积大小)均应考虑排烟。

  ③与避难间同层的办公室等使用房间的装修材料应严格控制,均应采用A级材料,织物 应为B1级。

  (2)避难层:

  ①有危险性的设备机房如:燃油、燃气锅炉房(溴化锂机房)、柴油发电机房、变压器房等不宜设在避难层所在的楼层中。

  ②避难层的门应开在防烟楼梯间内,且应为自行关闭的甲级防火门。设备机房的门不应 开在避难层内。

  ③两防烟楼梯间前室的门应由公共走道连接。设备机房的门应为甲级防火门,并应开向 公共走道。设备机房与公共走道的隔墙应为耐火极限为3小时的防火墙。

  ④公共走道宜考虑机械排烟。

  七、超高层建筑消防给水系统应用水箱供水设计
  近年来,随着经济的发展,建筑业中各种超高层建筑不断涌现。消防给水设计是超高层 建筑设计中的一个重要环节,由于超高层建筑其建筑高度大,功能复杂,在消防给水系统的设计过程中往往存在着:分区多,管路复杂,管道系统受压过高,系统联动控制复杂,水泵 运行过程中管道易出现超压现象,严重时甚至会出现管道破裂现象等一系列问题,特别是管道超压问题一直是设计人员谈论的热点。在设计过程中,设计人员采取了各种不同的措施, 如采用多台小流量泵并联运行代替大流量泵,选用水泵特性和曲线平缓的水泵,在水泵出水管上加设安全阀等,因为超高层建筑消防给水系统采用高位重大水箱的供水方式难以较好地 解决上述消防供水过程中存在的问题。现就某一超高层建筑的消防给水系统设计作简要介绍。

  某大厦总建筑面积110000m2;D栋塔楼35层,屋面高度119.8m,1至6层为商场,7 至31层为写字楼(其中第21层为避难层);A、B、C栋塔楼29层,屋面高度96.0m,为商 住楼;裙楼6层,作为商场;地下1层,作为设备用房及车库;现主要介绍D栋塔楼的消防给水系统。另根据业主要求,由于资金问题,该大厦的设计将分二期使用考虑,一期为地下室 至6层及裙楼部分,二期为7至35层。

  (一)消防栓系统及竖向分区

  《高规》第7.4.6.5条规定:消防栓口的静水压力不应大于0.80Mpa,当大于0.80 Mpa时,应采取分区给水系统,消防栓口的出水压力大于0.50Mpa,消防栓处应设减压装 置。根据规范要求,本工程消防栓系统采取分区给水,通过对多种方案的对比、研究加以计算,最后确定,消防栓给水系统采用高位水箱供水以及高位水箱结合减压阀进行减压分区供 水的供水方式。

  《高规》第7.4.6.2条规定:消防栓的水枪充实水柱应通过水力计算确定,且建筑高度不超过100m的高层建筑不应小于10m,建筑高度超过100m的高层建筑不应小于13m,本建 筑消防栓处补充水柱按13m计,消防栓箱内设置DN65消防栓接口一个,DN65衬胶水带长2 5m一套,φ19枪一支,消防卷盘一套(DN25胶管长25m一套,特制水枪一支),报警按钮 一个。各供水分区最不利点消防栓口压力按公式:Hd=AdLdq2十q2/B计算,经计算Hd 为22.0m水柱。

  系统分为四个区。I区根据使用要求,设计为独立的消防栓系统,设置于7层处的水箱充分利用了裙楼的屋顶空间,系统压力由设于裙楼天台处的一套稳压装置保证,该稳压装置的 气压水罐调节水量为两支水枪与5个喷头30S的用水量(消防栓系统与自动喷水系统合用),水箱为生活消防合用水箱。火灾发生时,水枪喷水灭火,系统压力降低,消防栓泵启动,从 地下贮水池抽水向系统供水灭火,(消防栓泵设于地下室的水泵房中),消防栓泵的启动由系统压力控制直接启动,也可以通过消防栓处的报警按钮或消防控制中心启动消防栓泵。Ⅱ区 为屋顶高位水箱经减压阀减压供水。减压阀设置于避难层中,采用减压阀代替减压水箱,增加了建筑物的有效使用面积,且便于管理与维修。消防栓口出水压力大于0.50MPa时设减 压孔板减压。Ⅲ区为屋顶高位水箱直接供水,屋顶水箱底距Ⅲ最不利点消防栓的最小垂直距离按式:H=Hf+Hd计算。经计算,管道阻力损失Hf小于3m水柱,按3m计,由此可得 出H为25m。Ⅱ、Ⅲ区火灾初期十分钟消防用水量由屋顶高位水箱供给,十分钟后的消防用水由专用消防泵从地下贮水池将水提升至屋顶高位水箱,再由屋顶高位水箱向系统供水。专 用消防泵通过消防栓处的报警按钮直接启动或通过消防控制室启动。IV区为增压给水系统。由于屋顶高位水箱供水不能满足Ⅳ区消防栓口处的水压要求,因此采取气压罐与消防主泵 相结合的给水罐,其调水量同I区。火灾发生时,通过系统压力变化直接启动屋顶消防主泵 ,向系统供水灭火,同时启动设于地下室水泵房中的专用消防泵,向高位水箱供水,Ⅳ区增压给水系统为消防栓系统与自动喷水灭火系统合用,自动喷水灭火系统在湿式报警阀前与消 防栓系统分开设置,设于屋顶的消防主泵选用运行特性曲线平缓的水泵。

  (二)自动喷水灭火系统与竖向分区

  《高规》第7.6.1条规定:建筑高度超过100m的高层建筑,除面积小于5m2的卫生间、厕所和不宜用水扑救的部位外,均应设自动喷水灭火系统,又《自动喷水灭火系统设计 规范》第5.4.5条及第5.2.5条规定:自动喷水灭火系统管网内压力不应大于1.2kg/c m2;闭式自动喷水灭火系统每个报警阀控制的喷头数不宜超过800个,本建筑自动喷水灭 火系统按规范要求设置了五组湿式报警阀。根据使用要求,地下室至六层及裙楼部分为I区,该区设置一级自动喷水灭火系统消防喷水泵,系统稳压由设于楼裙屋面的一套稳压装置保 证。火灾发生时,由系统压力变化自动控制消防喷水泵的启动,或由消防中心控制消防喷水泵的启动。Ⅱ、Ⅲ区由高位水箱经减压阀减压供水,Ⅳ区由高位水箱直接供水,V区为增压 给水系统,其增压设备为消防栓系统与自动喷水系统合用。火灾期间,自动喷水灭火系统用水量按延续时间一小时计,本建筑屋顶高位水箱贮存了一个小时的自动喷水灭火系统用水量 ,Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V区不再在地下室水泵房处设置自动喷水灭火系统消防喷水泵。系统设置减少了一组消防喷水泵,简化了管道系统,而且联动控制简单,维修方便,供水安全可靠。

  (三)屋顶重力水箱的容积确定

  屋顶重力水箱为生活消防合用水箱,本建筑本着预防为主,立足于自救的原则,为确保 消防供水的可靠性,充分地发挥自动喷水灭火系统的作用,将火灾有效地控制在初期阶段,屋顶重力水箱容积设计为220m3,其中贮存一个小时自动喷水灭火系统用量(108m3),十分钟消防栓系统用水量(24m3),合计消防贮水量为132m2,其余88m3为生活用水 量。水箱中生活出水管高于消防用水水位,以确保消防供水的可靠性。十分钟后,Ⅱ、Ⅲ、 Ⅳ区消防栓系统用水量由专用消防泵从地下贮水池将水提升至屋顶水箱,再由屋顶水箱供水灭火。

  《高规》第7.4.7.5条规定:除串联消防给水系统外,发生火灾时由消防水泵供给的消防用水不应进入高位水箱。根据其条文说明解释,这里所指的消防水泵出水管是直接与消 防栓系统连接的消防泵。这种情况下,如果消防泵启动后,消防用水进入水箱,消防栓口处所需的压力就难以保证。该系统设置与《高规》要求没有抵触,且能保证消防栓口处水压要 求,同时保持压力恒定。

  超高层建筑消防给水系统采用高位水箱重力供水,对于静水压力大于80m水柱的分区采用高位水箱结合减压阀减压分区供水的供水方式具有以下优点:

  1.与并联供水系统相比,其管网所承受的压力大大降低,系统各供水分区均不存在高压管道,压力恒定,不会出现超压现象。

  2.与设置中间传输水箱的供水方式相比,设备少,系统简单,管路简化,维修方便,便于管理,系统联动控制简单,同时增加了建筑物的有效使用面积。

  3.供水安全可靠,除专用消防泵外,生活泵也能作为消防备用泵,起着双保险作用。

  4.整个系统供水安全可靠,节省投资,经济实用。

  由此可见,超高层建筑,特别是建筑高度大于160m的超高层建筑,其消防给水系统采用 这种给水方式是比较经济合理的。

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