建筑设备工程论文

浅谈高层建筑消防安全及火灾自动报警系统的设计摘要：高层建筑的发展引发了许多不容置疑的新问题,如设备要求复杂,施

工困难,工作条件受限制,防火、防爆、防盗、防震的安全问题难以解决,而其中的防火问题尤为重要和不可忽视。从近年来发生的许多建筑火灾实例来看,高层建筑一旦发生火灾,将会造成相当严重的人员伤亡和经济损失,并带来一定的社会负效应。因此,必须充分重视高层建筑的消防问题。为此以高层建筑为例，对其自救灭火的主要措施---火灾自动报警系统进行具体介绍，就火灾探测器、火灾自动报警系统的组成、火灾报警控制器、消防联动控制等方面进行一些初步讨论。

关键词：高层建筑火灾自动报警探测器消防广播系统消防联动控制

1 高层建筑火灾特点

随着我国社会主义市场经济的迅速发展,城市化进展迅猛,大城市、超大城市不断出现,城市中各种功能的大型建筑、高层建筑和超高层建筑以及地下建筑不断涌现。在各种防火条件大体相同的条件下,高层建筑比多层建筑、单层建筑火灾危害性大,并且高度越高,其危害性会相应增大,容易造成重大财产损失和人员伤亡事故。其火灾特点主要是: (1) 火势猛烈,火灾蔓延速度极快；(2) 火灾扑救工作复杂；（3）人员疏散困难。为此对于消防和自救灭火我们主要有以下措施：(1) 消火栓灭火系统； (2) 防火分区系统；(3) 火灾自动报警系统；(4) 自动喷水灭火系统自动喷水灭火系统。下面我们将就火灾自动报警系统进行具体的介绍。

火灾自动报警系统作为智能建筑中的一个重要子系统，其重要性是众所周知的。火灾自动报警系统是人们为了早期发现通报火灾，并及时采取有效措施、控制和扑灭火灾、保障人身和财产安全，而设置在建筑物中或其它场所的一种自动消防设施，是人们同火灾作斗争的有力工具。

2.火灾自动报警系统的组成

火灾自动报警系统是由触发器件、火灾警报装置以及具有其它辅助功能的装置组成的火灾报警系统。它能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量，通过感温、感烟和感光等火灾探测器变成电信号，传输到火灾报警控制器，并同时显示出火灾发生的部位，记录火灾发生的时间。一般火灾自动报警系统和自动喷水灭火系统、室内消火栓系统、防排烟系统、通风系统、空调系统、防火门、防火卷帘、挡烟垂壁等相关设备联动，自动或手动发出指令、启动相应的装置。

根据现行国家标准《火灾自动报警系统设计规范》规定，火灾自动报系统的基本形式有三种，即：<1>区域报警系统<2>集中报警系统<3>控制中心报警系统

<1>由区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾的控制器和火灾探测器等组成，功能简单的火灾自动报警系统称为区域报警系统，适用于较小范围的保护。

<2>由集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能较复杂的火灾自动报

警系统统称为集中报警系统。适用于较大范围内多个区域的保护。

<3>由消防控制室的消防控制设备、集中火灾报警控制器、区域火灾报警控制器和火灾探测器等组成，或由消防控制室的消防控制设备、火灾报警控制器、区域显示器和火灾探测器等组成，功能复杂的火灾自动报警系统称为控制中心报警系统。系统的容量较大，消防设施控制功能较全，适用于大型建筑的保护。

3.报警系统中自动报警控制器的选用

火灾报警装置在火灾自动报警系统中，用以接收、显示和传递火灾报警信号，并能发出控制信号和具有其它辅助功能的控制指示设备称为火灾报警装置。火灾报警控制器就是其中最基本的一种。

火灾报警控制器担负着为火灾探测器提供稳定的工作电源；监视探测器及系统自身的工作状态；接收、转换、处理火灾探测器输出的报警信号；进行声光报警；指示报警的具体部位及时间；同时执行相应辅助控制等诸多任务，是火灾报警系统中的核心组成部分。

火灾报警控制器的基本功能主要有：储电、备电自动转换，备用电源充电功能，电源故障监测功能，电源工作状态指标功能，为探测器回路供电功能，控测器或系统故障声光报警，火灾声、光报警、火灾报警记忆功能，时钟单元功能，火灾报警优先报故障功能，声报警音响消音及再次声响报警功能。

火灾警报装置在火灾自动报警系统中，用以发出区别于环境声、光的火灾警报信号的装置称为火灾警报装置。它以声、光音响方式向报警区域发出火灾警报信号，以警示人们采取安全疏散、灭火救灾措施。

报警控制器按其作用和性质，又可分为区域报警控制器和集中报警控制器。

区域报警控制器和集中报警控制器在其组成和工作原理上基本相似，但选择上有以下几点区别：a．区域报警控制器控制范围小，可单独使用，而集中报警控制器负责整个系统，不能单独使用；b．区域报警控制器的信号来自各种各样探测器，而集中报警控制器的输入一般来自区域报警探测器；c．区域报警探测器必须具备自检功能，而集中报警控制器应有自检及巡检两种功能。

由于上述区别，故使用时两者不能混同。当监测区域小时可单独使用一台区域报警控制器组成火灾自动报警控制系统，但集中报警控制器不能代替区域报警控制器而单独使用。

4.报警系统中火灾探测器的选用

触发器件在火灾自动报警系统中，自动或手动产生火灾报警信号的器件称为触发件，主要包括火灾探测器和手动火灾报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数响应，并自动产生火灾报警信号的器件。

按响应火灾参数的不同，探测器分成感温探测器、感烟探测器、感光探测器、可燃气体探测器和复合探测器五种基本类型。不同类型的火灾探测器适用于不同类型的火灾和不同的场所。手动火灾报警按钮是手动方式产生火灾报警信号、启动火灾自动报警系统的器件，也是火灾自动报警系统中不可缺少的组成部分之一。

火灾探测器是火灾自动报警系统的检测元件，它将火灾初期所产生的热、烟或光转变为电信号，当其电信号超过某一定值时，传递给与之相关的报警控制设备。它的工作稳定性可靠和灵敏度等技术指标直接影响着整个消防系统的运行。

火灾初期有阴燃等级，即有大量的烟和少量的热产生，很少或没有火焰辐射的火灾(如棉、麻织物的引燃等)，应选用感烟探测器。为了较早发现火灾隐患，智能小区应多选用这种探测器。对于感烟探测器而言，在禁烟、清洁、环境条件较稳定的场所，如计算机房、书库等，选用Ⅰ级灵敏度，对于一般场所，如卧室、起居室等，选用Ⅱ级灵敏度。对于经常有少量烟、环境条件常变化的场所，如会议室、会所及商场等，选用Ⅲ级灵敏度。

5..消防广播系统和警报装置

装置总线消防广播系统的高层建筑，消防广播平时兼作背景音乐和正常广播，发生火灾时，由控制中心输出单元通过信号线相关声光报警驱动模块或总线消防广播模块发出指令，若地下室发生火灾，则接通地下各层及首层；若首层发生火灾，则接通地下各层，首层及二层；若二层或二层以上发生火灾，应先接通火灾层及相邻的上、下层，以帮助现场人员疏散逃生。

消防广播扬声器不应低于3W，且应满足在一个防火分区内任何位置到邻近的扬声器的步行距离不大于25米的要求。根据各层建筑的格局，每层设置了若干数量的总线消防广播模块，对各层的扬声器分区域进行控制。为确保在火灾时报警区域发送火灾警报信叫，本设计除了设置灭火应急广播系统外，还在各报警区域内主要通道进出口、楼梯口、电梯前室、手报按钮及消火栓按钮旁设置了一定数量的火灾警报装置，如电铃声光讯响等。

6..消防电话系统

消防电话系统为多线制消防电话系统，根据工程需要的数量来确定电话主机的容量，按照规范要求，设计中在消防水泵房、变配电所、主要通风和空调机房、电梯机房、值班室、控制中心设置了消防电话分机；在各层的手动报警按钮处设电话插孔，由控制中心电话总机以放射式布线，引至消防电话分机和电话插孔。消防电话总机与电话分机或电话插孔之间呼叫方式是直通的，线路为独立布线，是独立的消防通信网络。由于地上各层的层面积并不是很大，根据建筑的格局部分的电话插孔合用一个电话回路，控制中心电话主机的容量要求为大于60路，最后选取用主机容量为80路。

7.消防联动控制系统

消防联动控制系统就是控制中心输出单元，是消防设备，非消防设备发出控制信号的。是在对火灾确认后的处理单元，消防联动控制系统这一职能决定了它工作可靠性是相当重要的，直接关系到消防灭火工作的成败。

1 火灾自动报警系统的联动控制功能

火灾自动报警系统对以下消防设备和消防灭火系统具有联动控制功能:消防水、防排烟及空调通风、非消防电源切断及电梯回降/ 电扶梯停止、防火卷帘、门禁、

气体灭火和燃气泄漏报警等系统。任何报警装置启动后,有关防火分区内的警铃会同时响起,而有关联动控制会投入工作,相应讯号亦会在消防控制屏上显示。此外,保安人员亦可启动紧急广播系统以通知火灾层及相应上下层的人员进行疏散。除上述功能外,消防控制屏亦有显示消防水泵运作情况、水池和水箱的贮水情况等功能。

2 消防水系统的联动控制

1) 消火栓泵由消火栓按钮或消防控制室联动控制盘的远程手动按钮直接起、停。喷淋泵由报警阀的压力开关直接动作或消防控制室联动控制盘的远程手动按钮直接起、停。

2) 消防控制室内监控各消防水泵的起、停;显示各消防泵的工作、故障状态;显示消火栓按钮的工作部位;监视各水箱及水池的水位;监视压力开关、减压阀、信号阀、水流指示器等的状态;控制电磁阀动作并接收其反馈信号。

3 防排烟设施及空调通风系统的联动控制

1) 接到火灾报警信号后,打开有关部位的电动正压送风口、排烟口,启动有关部位的排烟风机和正压送风机;停止相关范围的其他送、排风机。对于地下车库排风兼排烟系统,同时应关闭电动防火阀,并接收其反馈信号。设在排烟风机入口处的防火阀运作后联动停止风机,并接收其反馈信号。2) 消防控制室内联动控制盘的远程手动按钮可以直接起、停正压送风机、排烟风机和地库的补风机等防排烟风机,并且接收其反馈信号。

4 非消防电源断电及电梯回降/ 电扶梯停止火灾确认后,在消防控制室或配电室可自动或手动切除相关区域非消防电源,接收其反馈信号。火灾发生后,根据火灾情况强制所有电梯依次停于一层,并切除其电源,接收其反馈信号(但消防电梯除外) 。

5 防火卷帘的联动控制

防火卷帘将按需要安装于地库层及裙楼商场作防火分区之用。所选用的包括背火面温升作耐火极限判定条件的防火卷帘均达到相邻防火墙所要求的耐火极限,故不另加闭式自动喷水灭火系统。

6 与门禁系统的联动控制

当发生火警时,消防控制器联动相关着火区域及相邻防火区域的门禁控制器,打开着火层及相应防火区域的电锁,便于人员紧急疏散。

7 气体灭火系统的联动控制

在高、低压配电室、变压器室及酒店电话交换机房、模块局、网络机房等区域设置气体灭火,每个保护区内都设有双探测器回路,当某一个回路报警时,系统进入报警状态,警铃鸣响;当两个回路都报警时设在该防护区域内外的蜂鸣器及闪灯将动作,通知防护区内人员疏散,关闭空调及通风系统、防火阀,启动有关保护区域的“时间延迟”装置开始倒数,当“时间延迟”完成,控制盘启动气体钢瓶组上的电磁阀动作,打开气瓶,气体将经过相应管路到相应保护区域,气体释放后,设在管道上的压力开关将监测到气体已释放的信号。

8 燃气泄漏报警系统的联动控制

在燃气总表间、燃气管道设置燃气探测器,联动燃气快速切断阀。在酒店厨房内设置的燃气探测器,探测出燃气泄漏的情况后,除了联动燃气快速切断阀,还将联动相应燃气泄漏区域的排风机,以及时将泄漏的可燃气体排放至室外。

8. 消防设备配电设计

（1）保证供电的可靠性

根据《高层民用建筑设计防火规范 GB 50045—95》高层建筑的耐火等级应分为一、二两级，假如某建筑为一类防火建筑，所以设计时要同供电部研究确定两个独立的供电电源回路，以保证消防用电，必要时还应备有柴油发电机作为应急电源，以及后备电池组作为第三电源，保证防火通信系统的需要。

（2）保证接线的灵活性

消防系统的配电方式力求简单灵活，便于维护管理，能适应负荷的变化，并留有必要的发挥余地。消防用电设备的配电按防火区进行。消防用电设备的两个电源或两个供电回路应在末端切换。

从配电箱至消防设备应是放射式配电，每个回路的保护应分开设置，以免相互影响。配电线路不设漏电保护装置可根据需要设置单相接地报警装置，以便监测电路发生接地故障。

在消防过程中，如果外电源突然中断供电，全自动应急柴油发电机组将带着所有正在使用的消防用电设备自动起动。而发电机的功率特性只允许最多带50％左右的负荷起动。如果不采取措施，发电机组很可能会熄火，发不出电来，解决方法是使消防设备分批起动。但如果应急发电机组容量是按平时负荷选用，容量比消防负荷大一倍以上，也可不分批延时起动。

9. 消防控制室

《消防控制室基本技术标准》适用于工业与民用建筑内的消防控制室，包括《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116）规定的集中火灾报警系统、控制中心报警系统中的消防控制室或消防控制中心；

消防控制室的设置位置、防火分隔措施和安全疏散条件，以及设备组成、一般要求、控制和显示要求、信息记录要求、信息传输要求和其他要求应符合国家有关消防技术标准和规范的规定；

消防控制室应能监控保护区域内的火灾自动报警系统（包括火灾探测报警系统及联动控制系统）、消火栓系统、自动灭火系统、防烟排烟系统、防火门及卷帘系统、电梯、消防电源、消防应急照明系统、消防通讯等各类消防系统及系统中的各类消防设备（设施），并能显示各类消防设备（设施）的动态信息和消防管理信息；

消防控制室应由火灾报警控制器、消防联动控制器、消防控制室图形显示装置或其组合设备组成；

消防控制室应有一部用于火灾报警的外线电话。

本文只是初步探讨了高层建筑安全及火灾自动报警系统的设计的几个问题，实际上高层建筑消防安全涉及许多方面，而且不能相互割裂。高层建筑的防火设计是一个持续性的课题，随着近年来超大型公共建筑的出现，其功能的复杂化和不断出现的新的问题，有待建筑设计人员和消防专业人士做进一步的探讨和研究。

参考文献《高层民用建筑设计防火规范 GB 50045—95》

《高层建筑的火灾自动报警与消防联动控制设计》魏伟华

《浅谈火灾自动报警系统的组成和形式》尚金梅冯勇

《论高层建筑消防安全》邓渠明

《浅谈超高层建筑消防电气设计》王婧

《某大楼火灾自动报警及消防联动控制系统设计》杨怡;