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高层建筑消防电气设计中若干问题探讨

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  一、消防电气设计应遵循的规范   目前设计者应该熟悉和把握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有“高层民用建筑设计防火规范”、“火灾自动警系统设计规范”、“民用建筑电气设计规范”等。前两部是国家标准,后者是国家建设部发布的行业标准。三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的,但从各自不同角度三部规范也各有侧重,有所区别。对设计者来说,国标是带有强制性的,必需严格遵守,部标或行业标准应服从国标。

  一、消防电气设计应遵循的规范
  目前设计者应该熟悉和把握的与高层建筑消防电气有关的设计规范主要有“高层民用建筑设计防火规范”、“火灾自动警系统设计规范”、“民用建筑电气设计规范”等。前两部是国家标准,后者是国家建设部发布的行业标准。三部规范对高层建筑中一、二类建筑的划分以及对火灾警与消防联动控制系统的设置与要求总体来讲是一致的,但从各自不同角度三部规范也各有侧重,有所区别。对设计者来说,国标是带有强制性的,必需严格遵守,部标或行业标准应服从国标。
  二、火灾警系统基本形式的划分及设备设置
  火灾警系统的形式应根据具体设计对象来确定,设计者首先必需搞清楚设计对象的建筑形式、规模、分类、建筑个体的分布等诸多因素,再根据这些因素来确定火灾警系统的形式。
  按“警规范”,将火灾警系统划分为三种基本形式:区域警系统,集中警系统和控制中心警系统。而“民规”把警系统分为四种基本形式:区域系统、集中系统、区域——集中系统、控制中心系统。随着新技术不断出现,火灾警设备和元件也在不断更新和发展。笔者认为,警系统设备的设置不宜复杂过多,过多会造成投资增大,可靠性降低,也不宜过于简单而达不到警联动要求。应该在满足规范要求的前提下,强调注重系统的可靠性和经济性,还应注重不要单纯追求消防技术的先进性,而应结合国情充分考虑维护方便和维护水平。
  一类建筑划分:
  1.建筑高度不超过100m的高层民用建筑和超过24m的单层公共建筑
  2.200床及以上的病房楼;每层建筑面积1000m2及以上的门诊楼
  3.每层建筑面积超过3000m及以上的商业楼、展览楼等。
  4.大型以上影剧院、会堂、礼堂
  5.地下铁道、车站
  1.高层住宅、十九层及以上的普通住宅
  2.医院
  3.建筑高度超过50m或每层建筑面积超过1000的商业楼、展览楼等。
  4.中心级和省级广播电视楼
  5.重要的办公楼科研楼、档案楼
  6.建筑高度超过50m的教学楼和普通的旅馆、办公楼、科研楼、档案楼等
  1.高级住宅、十九层及以上的普通住宅
  2.高层医院病房楼、300张床位以上的多层病房楼
  3.每层建筑面积超过1000m及以上的商业楼展览楼等
  4.1200座以上的影剧院
  5.特大型和大型铁咱旅客站
  6.省级及重要开放城市的航空港
  7.一级汽车站及码头客运站
  控制系统形成:
  区域警系统;集中警系统;控制中心警系统
  同警规范
  区域系统;集中系统;区域-集中系统;控制中心系统
  主要特点
  1.一般有五线制和四线制.
  2.电源驱动线与信号线分开,电源、检测、控制分别占用导线
  3.布线多,监控设备少
  1.一般有三线制和二线制
  2.电源驱动线与信号线分时复用,利用计算机编程技术来达到监测与控制目的
  3.布线少,监控设备多
  三、消防联动控制制式问题
  消防联动控制有采用多线制的,有采用总线制的。多线制是电源驱动线与信号线分开,电源、检测、控制分别占用导线的制式。多线制一般有五线制、四线制。总线制是基于计算机技术中控制总线的原理,采用信号线与电源驱动线分时复用的方式,利用计算机编程技术来达到监测与控制目的,总线制有三总线制和二总线制。总线制比多线制有布线少,监测控制设备多等优点,目前大中型项目多采用总线制。在具体设计中选择采用哪种制式可结合工程的具体情况而定。
  四、线路的敷设问题
  许多电气设计消防线路采用穿塑料管保护,并从吊顶内走线。而“民规”第24.8.5条规定:消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播等线路,应穿金属管保护,并暗敷在非燃烧体结构内,其保护层厚度不应小于30mm。当必需明敷时,应在金属管上采取防火措施。在布线上要求与“民规”、“警规范”基本一致,只是根据“警规范”线路在暗敷时可采用金属管或经阻燃的硬质塑料管保护。从实际情况可以看出,很多设计人员对这一条有所疏忽。
  笔者理解,本条之所以没有包括火灾探测器线路,是因为探测器线路只是在火灾初燃生烟发热阶段起作用,而条文中规定的消防联动控制、自动灭火控制、通信、应急照明及紧急广播线路,在火灾发生后一段时间内还需起作用,在这段时间内,这些线路应保证安全使用。
  敷设在吊顶内的线路,在发生火灾时并不安全,而且吊顶内下是火灾多发地段。设计人员应对规范条文给予足够的重视,在实际操作中,凡是新设计的建筑,对该条文规定的线路,一律穿金属管或阻燃PVC管保护并在现浇板内、墙内等处暗敷走线。而在改造工程中,由于条件限制不能暗敷时,应对保护钢管或金属线槽采取防火措施,如刷防火涂料等。
  五、消防水泵的控制启停问题
  消防水泵是灭火手段中的重要设施,对消火栓系统而言,根据“高规”的要求,在消火栓处应能直接启动消火栓泵。根据“警规范”的要求,在消防控制室处也应能手动控制消火栓泵的启、停。这两部规范从各自不同角度提出要求。此外,在水泵房消火栓泵四周还有一个控制箱直接控制水泵电机启停,这样消火栓泵的启动就有三处地方可控制,因此,存在这样两个问题,一是消火栓泵的控制权,二是消火栓泵的启动方式。
  消火栓泵的启动控制权即是消防中心控制室、消火栓动作按钮与泵房控制箱的主从控制关系。一般来讲应以消防控制室为主。目前很多大厦消火栓的控制方式是在泵房控制柜上设置手动、自动转换开关,通常情况下置于自动位置。这样设置有一个好处,就是一旦自动控制失灵,工作人员可在水泵房将转换开关打到手动位置,直接起动消防泵,且就地维修也很方便。但是,这样一来,将会带来负面影响。在水泵房设置转换开关,轻易引起人为的操作失误,因为一般情况下泵房是无人值班的,万一工作人员或其他人员将转换开关置于手动位置,而消防中心未能及时发现,就会出现重大的消防隐患。为了有效解决以上矛盾,在实际设计中,消防控制室的手动起停按钮可不经过泵房设置的转换开关,而直接启动消防泵,既能解决直接起动问题,又便于消防中心统一监控。
  消防控制室与消火栓动作按钮启动关系与消火栓泵的启动形式有关。消火栓泵的启动方式一般分为两种,第一种启动方式是在总线制联控方式下,消火栓动作按钮的起动可通过设在消火栓旁的联动接口模块将其要求的启动信号送至消防控制室控制台,再从此处输出使消火栓启动的开关量触点。第二种起动方式,是直接将消火栓动作按钮的开关量触点输出到消火栓泵启动箱。这两种启动方式在实际设计中都可以运用,前一种方式接线省,但需在总线制下,对消火栓联动模块进行地址编码编程来达到监测大量消火栓的目的。后一种启动方式简单可靠,但还需要把消火栓动作信号返给消防控制室。设计者在具体设计中可根据实际工程规模大小来选用,工程规模大、建筑形式复杂可采用前一种启动方式,规模小可采用后一种启动方式。
  喷淋泵的自启动是通过各保护区的管网喷嘴玻璃球高温下爆碎,引起管网水流流动,从而联动警阀压力开关动作,达到自启动喷淋泵的目的。通过水流指示器联动模块或警阀压力开关引线至控制室,消防控制室能准确反映其动作信号,同时控制室应能直接控制喷淋泵启停。
  六、消防控制室反应消火栓泵和喷淋泵的工作和故障状态
  根据“警规范”的要求,消防水泵启动后要返回已工作的信号,有两种做法。其一是取电路信号即接触器的合闸辅助接点,其二是取物理量信号即取供水管网上的水流压力传感器,后者目前使用较少。关于故障信号的返回,电源断电故障信号的反应比较清楚,其它故障信号的反应,“警规范”、“民规”都没有明确说明。比如消防水泵过负荷故障信号应该反应到消防控制室,但具体如何反应是在设计中应予考虑的一个问题。
  七、防火阀、排烟阀的控制及返回信号
  “警规范”要求在消防控制室能够关闭防火阀。在实际设计中,选用的基本是280℃易熔环熔断的防火阀,建议将防火阀做成电磁阀的形式,至于信号返回是一对一返回还是成组返回要视具体工程情况来定。
  “警规范”也要求在消防控制室能够启动排烟阀。以何种方式启动排烟阀也值得探讨。所有的排烟阀都可装上编码接口联动模块,由消防控制室联动控制器来达到控制启动排烟阀的目的。其次还可由就近的感烟探测器组成的控制线路启动即可,消防控制室只接收其工作后返回的信号。如要求先打开着火层排烟阀,再打开屋顶层排烟机,这种情况下采用后一种做法较妥。

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