建筑防火和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警統(tǒng)設(shè)計(jì)探討

1前言

建筑消防設(shè)計(jì)是一項(xiàng)與現(xiàn)行消防法規(guī)聯(lián)系緊密、政策性很強(qiáng)，技術(shù)性復(fù)雜的設(shè)計(jì)工作在建筑物消防及火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，在嚴(yán)格執(zhí)行現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范的基礎(chǔ)上，還應(yīng)結(jié)合建筑物的特點(diǎn)、功能及國(guó)內(nèi)外消防技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展動(dòng)向，進(jìn)一步完善現(xiàn)行國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范欠明確或不完善的細(xì)節(jié)問(wèn)題。北京消防檢測(cè)維保公司關(guān)于建筑防火和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警統(tǒng)設(shè)計(jì)探討/文/鄭加良

2建筑防火設(shè)計(jì)規(guī)范要求

目前我國(guó)與建筑消防有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范主要有《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB50045—95以下簡(jiǎn)稱“高規(guī)”)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GBJ50016—2006以下簡(jiǎn)稱“低規(guī)”)，《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50116—98以下簡(jiǎn)稱“報(bào)警規(guī)范”)、《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》(JGJ／T1—92以下簡(jiǎn)稱“電氣規(guī)范”)等。前三部是國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，后者是國(guó)家建設(shè)部發(fā)布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。四部規(guī)范對(duì)建筑中一二類建筑的劃分以及對(duì)火災(zāi)報(bào)警與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)置與要求總體來(lái)講是一致的，但從各自不同角度三部規(guī)范也各有側(cè)重，有所區(qū)別。在實(shí)際應(yīng)用中國(guó)標(biāo)是帶有強(qiáng)制性的，必須嚴(yán)格遵守，部標(biāo)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)服從國(guó)標(biāo)。

3公共建筑防火分區(qū)設(shè)計(jì)與計(jì)算

現(xiàn)在公共建筑主要消防設(shè)施有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)、消火栓系統(tǒng)、自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)、雨淋系統(tǒng)、防煙排煙設(shè)施等。設(shè)置防火分區(qū)的目的是為了控制火災(zāi)大面積蔓延，減少人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。根據(jù)公共建筑的功能，確定最重要的消防安全目標(biāo)是保證人員的生命安全。因此，針對(duì)防火分區(qū)擴(kuò)大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)防火評(píng)估報(bào)告和項(xiàng)目實(shí)際情況從人員疏散、火災(zāi)煙氣、火災(zāi)蔓延等方面進(jìn)行分析，以調(diào)整消防措施以達(dá)到可接受的消防安全水平。

3．1人員安全疏散分析

(1)設(shè)計(jì)目標(biāo)。保證人員疏散的安全性，即建筑物中人員能夠在火災(zāi)來(lái)臨之前到達(dá)安全地點(diǎn)。

(2)公共建筑安全判定準(zhǔn)則(見(jiàn)表1)。所需安全疏散時(shí)間(RSET)小于可用安全疏散時(shí)間(ASET)。其中RSET為建筑中所有人員疏散至安全場(chǎng)所的時(shí)間。RSET由開始時(shí)間(Tstart)和行動(dòng)時(shí)間構(gòu)成(Taction)。ASET為火災(zāi)發(fā)展到對(duì)人構(gòu)成危險(xiǎn)時(shí)間。煙氣是火災(zāi)中影響人員疏散的最主要危險(xiǎn)，一般以煙氣降下一定高度或濃度超標(biāo)的時(shí)間作為ASET的控制指標(biāo)。根據(jù)計(jì)算來(lái)確定RSET<ASET即滿足人員安全疏散要求。

表1有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)的設(shè)定

3．2煙氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)設(shè)計(jì)目標(biāo)。控制火災(zāi)情況下煙氣的流動(dòng)，為人員疏散和消防撲救提供較為安全的環(huán)境。

(2)煙氣控制系統(tǒng)達(dá)到要求的判定條件。火災(zāi)中煙和熱的影響直接作用與人，會(huì)使人失去正常的行為能力，從而影響人員疏散。溫度、co濃度，能見(jiàn)度常常作為判斷人員是否能夠安全疏散的指標(biāo)。依據(jù)國(guó)外資料，允許逃生的空氣溫度不應(yīng)高于6o℃，允許逃生的co濃度不應(yīng)高于500ppm，允許逃生煙氣能見(jiàn)度不應(yīng)低于13In。同時(shí)，根據(jù)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行排煙系統(tǒng)的核算。

  設(shè)計(jì)時(shí)一般采用CFD火災(zāi)模擬軟件進(jìn)行煙氣蔓延計(jì)算，同時(shí)合理組織現(xiàn)有排煙系統(tǒng)。根據(jù)可燃物的數(shù)量和布置形式，通過(guò)危險(xiǎn)源辨識(shí)，選擇模擬30MW和10MW兩種火災(zāi)規(guī)模，一層三個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景，二層兩個(gè)火災(zāi)場(chǎng)景。根據(jù)《民用建筑防排煙技術(shù)規(guī)程》，著火房間清晰高度(火災(zāi)煙氣層危險(xiǎn)高度)h=1．6+0．1H，H為層高，一層h為2．8m，二層考慮看臺(tái)區(qū)最高處與地板及人員的平均高度，h取6m經(jīng)計(jì)算，20min時(shí)耐受指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表2、表3：表2一層地面2．8m高處

  以上結(jié)果表明：火災(zāi)20min時(shí)，各項(xiàng)人員耐受指標(biāo)沒(méi)有達(dá)到危險(xiǎn)點(diǎn)，即ASET大于20min，人員疏散不會(huì)受到煙氣威脅。

4防火防煙分區(qū)建筑構(gòu)造設(shè)計(jì)

公共建筑防火分區(qū)時(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)防煙分區(qū)，并設(shè)置自動(dòng)噴淋滅火系統(tǒng)，每相鄰兩個(gè)防火分區(qū)均用防火墻及**防火門分隔，具體處理措施如下：

1)設(shè)在建筑內(nèi)的設(shè)備用房，消防控制室均采用耐火極限不低2．0h的隔墻，1．5h的樓板和**防火門與其他部位隔開，管道井，排煙道，排氣道等豎向管道井，分別獨(dú)立設(shè)置，其井壁為耐火極限不低于1．Oh的不燃燒體，在每層樓板處用相當(dāng)于樓板耐火極限的不燃燒體作防火分隔，與其相連通的孑L洞用不燃燒材料填塞密實(shí)。

2)管道穿過(guò)隔墻、樓板時(shí)均采用不燃體材料，將其周圍的縫隙填塞密實(shí)。

3)建筑內(nèi)部隔墻均砌至梁板底部且不留縫隙。

4)立面上窗檻墻高度均大于或等于0．8m。

5防火門窗設(shè)計(jì)要求

樓梯間疏散門，前室人El門，開向前室的戶門及住宅樓人戶門均為乙級(jí)防火門。消防控制室的門采用**防火門，消防泵房、配電間的門采用**防火門，管道井檢修門為丙級(jí)防火門，相鄰套房間窗間墻不足1．0m者設(shè)**防火窗。

6火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)與消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)

6．1聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備

公共建筑的消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備對(duì)室內(nèi)消火栓系統(tǒng)應(yīng)控制消防水泵的啟、停，且應(yīng)顯示啟泵按鈕的位置和顯示消防水泵的工作、故障狀態(tài)。此外，對(duì)消火栓設(shè)有消火栓按鈕等電氣裝置，其電氣裝置的工作部位也應(yīng)顯示消防水泵的工作狀態(tài)(即設(shè)置?肖防水泵的工作指示燈)。消防聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備控制著消防水泵，自動(dòng)噴淋和水噴霧滅火系統(tǒng)的啟、停，且顯示水泵的工作、故障狀態(tài)和顯示水流指示器、報(bào)警閥、安全信號(hào)閥的工作狀態(tài)。此外，對(duì)水池水箱的水位也應(yīng)進(jìn)行顯示監(jiān)測(cè)；為防止檢修造成信號(hào)閥被關(guān)閉造成不必要的損失，應(yīng)采用帶電氣信號(hào)轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)閥進(jìn)行顯示監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的控制信號(hào)閥之開啟狀態(tài)。

6．2消防設(shè)備控制

消防水泵(包括消火栓泵、噴淋泵)是滅火手段中的重要設(shè)施，對(duì)?肖火栓系統(tǒng)而言，根據(jù)“高規(guī)”的要求，在消火栓處應(yīng)能直接啟動(dòng)消火栓泵。根據(jù)“報(bào)警規(guī)范”的要求，在消防控制室處也應(yīng)能手動(dòng)控制消火栓泵的啟、停。這兩部規(guī)范從各自不同角度提出要求。此外，在水泵房?肖火栓泵附近還有一個(gè)控制箱直接控制水泵電機(jī)開啟停，這樣消火栓泵的啟動(dòng)就有三處地方可控制，因此，設(shè)計(jì)時(shí)存在這樣兩個(gè)問(wèn)題，一是消火栓泵的控制權(quán)，二是?肖火栓泵的啟動(dòng)方式。

消火栓泵的啟動(dòng)控制權(quán)即是消防中心控制室、?肖火栓動(dòng)作按鈕與泵房控制箱的主從控制關(guān)系。一般來(lái)講應(yīng)以消防控制室為主。目前很多大廈消火栓的控制方式是在泵房控制柜上設(shè)置手動(dòng)、自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)，通常情況下置于自動(dòng)位置。這樣設(shè)置有一個(gè)好處，就是一旦自動(dòng)控制失效，工作人員可在水泵房將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)位置，直接啟動(dòng)?肖防泵，且就地維修也很方便。但是，這樣一來(lái)，將會(huì)帶來(lái)負(fù)面影響。在水泵房設(shè)置轉(zhuǎn)換開關(guān)，容易引起人為的操作失誤，因?yàn)橐话闱闆r下泵房是無(wú)人值班的，萬(wàn)一工作人員或其他人員將開關(guān)置于手動(dòng)位置，而消防中心未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)，就會(huì)出現(xiàn)重大的消防隱患(此時(shí)?削中心和消火栓按鈕均無(wú)法啟動(dòng)消防泵)。為了有效解決以上矛盾，在實(shí)際設(shè)計(jì)中，消防控制室的手動(dòng)啟停按鈕可不經(jīng)過(guò)泵房設(shè)置的轉(zhuǎn)換開關(guān)，而直接啟動(dòng)消防泵，這樣一來(lái)既能解決直接啟動(dòng)問(wèn)題，又便于?肖防中心統(tǒng)一監(jiān)控。

消防控制室與消防火栓動(dòng)作按鈕啟動(dòng)關(guān)系與?肖火栓泵的啟動(dòng)形式有關(guān)。消火栓泵的啟動(dòng)方式一般分為兩種，**種啟動(dòng)方式是在總線制聯(lián)控方式下，消火栓動(dòng)作按鈕的啟動(dòng)可通過(guò)設(shè)在消火栓旁的聯(lián)動(dòng)接El模塊將其要求的啟動(dòng)信號(hào)送至消防控制室控制臺(tái)，再?gòu)拇颂庉敵鍪瓜鹚▎?dòng)的開關(guān)量觸點(diǎn)。第二種啟動(dòng)方式是直接將消火栓動(dòng)作按鈕的開關(guān)量觸點(diǎn)輸出到消火栓泵啟動(dòng)箱。這兩種啟動(dòng)方式在實(shí)際設(shè)計(jì)中都可以運(yùn)用，前一種方式接線省，但需在總線制下，對(duì)消火栓聯(lián)動(dòng)模塊進(jìn)行地址編碼編程來(lái)達(dá)到監(jiān)測(cè)大量消火栓的目的。后一種啟動(dòng)方式簡(jiǎn)單可靠，但還需要把消火栓動(dòng)作信號(hào)返給消防控制室。在具體設(shè)計(jì)中可根據(jù)實(shí)際工程規(guī)模大小來(lái)選用，工程規(guī)模大、建筑形式復(fù)雜可采用前一種啟動(dòng)方式，規(guī)模小可采用后一種啟動(dòng)方式，公共建筑一般采用前一種啟動(dòng)方式。

噴淋泵的自動(dòng)啟動(dòng)是通過(guò)各保護(hù)區(qū)的管網(wǎng)噴嘴玻璃球高溫下爆碎，引起管網(wǎng)水流流動(dòng)，從而聯(lián)動(dòng)報(bào)警閥壓力開關(guān)動(dòng)作，達(dá)到自啟動(dòng)噴淋泵的目的。通過(guò)水流指示器聯(lián)動(dòng)模塊或報(bào)警閥壓力開關(guān)引線至控制室，消防控制室能準(zhǔn)確反映其動(dòng)作信號(hào)，同時(shí)控制室應(yīng)能直立控制噴淋泵啟停。

6．3防火閥、排煙閥的控制及返回信號(hào)、

根據(jù)“報(bào)警規(guī)范”的要求，消防水泵啟動(dòng)后要返回其工作的信號(hào)，有兩種做法。其一是取電路信號(hào)即接觸器的合閘輔助接點(diǎn)，其二是取物理量信號(hào)即取供水管網(wǎng)上的水流壓力傳感器，后者目前使用較少。關(guān)于故障信號(hào)的返回，電源斷電故障信號(hào)的反應(yīng)比較清楚。其它故障信號(hào)的反應(yīng)，“報(bào)警規(guī)范”、“電氣規(guī)范”都沒(méi)有明確說(shuō)明。比如消防水泵過(guò)負(fù)荷故障信號(hào)應(yīng)該反應(yīng)到消防控制室，但具體如何反應(yīng)是在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的一個(gè)問(wèn)題。

“報(bào)警規(guī)范”要求在消防控制室能夠關(guān)閉防火閥。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，通常選用的是易熔環(huán)熔斷的防火閥，建議將防火閥做成電磁閥的形式，至于信號(hào)返回是一對(duì)一返回還是組返回要視具體工程情況來(lái)定。

“報(bào)警規(guī)范”也要求在消防控制室能夠啟動(dòng)排煙閥。以何種方式啟動(dòng)排煙閥也值得探討。所有的排煙閥都可裝上編碼接口駁動(dòng)模塊，由消防控制室聯(lián)動(dòng)控制器來(lái)達(dá)到控制啟動(dòng)排煙閥的目的。其次還可由就近的感煙探測(cè)器組成的控制線路啟動(dòng)即可，消防控制室只接收其工作后返回的信號(hào)。如要求先打開著火層排煙閥，再打開屋頂排煙機(jī)，這種情況下采用后一種做法較妥。

7結(jié)語(yǔ)

綜上所述，公共建筑由于涉及公共安全問(wèn)題在設(shè)計(jì)時(shí)特別是消防設(shè)計(jì)時(shí)尤其應(yīng)慎重，在設(shè)計(jì)前，應(yīng)認(rèn)真根據(jù)防火評(píng)估分析報(bào)告和工程實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的細(xì)部計(jì)算驗(yàn)證，從而從設(shè)計(jì)上保障建筑物消防設(shè)施符合設(shè)計(jì)要求防患于未然，以滿足公共建筑消防安全需求。北京消電檢公司之建筑防火和火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警統(tǒng)設(shè)計(jì)探討/作者/鄭加良