大型卖场火灾自动报警及消防联动系统的设计分析

马春英 王亚慧

（1.北京大龙义盛建筑设计所有限公司 北京 100044 2.北京建筑大学电气与信息工程学院 北京 100044）

1 引言

电气专业是设计火灾报警的主导专业，但是需要其他专业的配合，其中暖通、给排水和电气专业配合最多，防排烟系统，加压送风系统，喷淋和消防泵系统的控制都需要水暖专业给电气专业提条件，防火卷帘，防火分区等的控制都需要建筑专业配合完成，最后由电气专业汇总成施工图，所以电气专业设计人员要熟悉火灾报警系统各个环节的控制和联动要求。

本文结合了北京某服装大厦的消防系统设计的有关内容。以火灾自动报警系统为出发点，结合了联动控制系统，探测器的选择，从消防电话，防排烟，系统供电等几个方面对火灾报警系统进行了论述。

2 工程概况及设计原则

本建筑为北京某服装卖场，地上10 层，地下1层，为消防系统改造工程，对大楼原有消防系统管网进行局部改造。设计范围包括:中部装修区域的火报系统，消防联动控制系统，火灾应急广播系统，消防专用电话系统。消防控制中心设在首层。

建筑智能化系统的应用越来越广泛，火报系统是其重要的组成部分，火报系统在保障人民生命和国家财产安全方面起到了关键性作用。在进行该系统设计时，应严格执行以下规范的要求。

(1)《建筑设计防火规范》GB50016-2014；

(2)《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013；

火灾自动报警系统的设计，必须依据国家现行规范和政策进行设计，做到安全有保障。

3 火灾自动报警与消防联动系统

3.1 火灾自动报警与消防联动概述

在火灾自动报警系统的消防安全保护区内，根据环境因素的变化，报警系统的敏感原件响应报警。消防电梯、消火栓、消防泵、喷淋泵、排烟风机、防火卷帘等消防联动系统都与自动报警系统配套联动，由系统内部预置的程序可以进行一系列连续的动作，以启动自动灭火设施灭火，减轻火灾危害。

火灾自动报警系统由触发器件（火灾探测器）、火灾报警配置等构成了火灾自动报警系统，如图1所示。

图1 火灾自动报警系统图Fig.1 Automatic fire alarm system

3.2 火灾自动报警系统的基本设计

3.2.1 火灾探测器的工作原理

火灾探测器分类如表1 所示，本工程局部火灾探测器布置图如图2 所示。

图2 火灾探测器布置图Fig.2 Setting of fire detector

表1 探测器分类及适用范围表Tab.1 Classification and application scope of fire detector

多线控制盘设置在首层消防控制室内，以方便控制，本工程部分总线报警图如图3 所示。

图3 总线报警图Fig.3 Alarm of bus

3.2.2 火灾探测器的数量计算

感烟、感温探测器的保护面积和保护半径，应该按照表2 确定执行。

表2 感烟、感温探测器的保护面积和半径Tab.2 Monitoring area and radius of smoke and temperature detector

感烟探测器、感温探测器的安装间距，应根据探测器的保护面积A 和保护半径R 确定。

一个探测区域内所需设置的探测器数量，不应小于下式（1）的计算值:

式中 N——应设置的探测器数量（只），取整数；

S——探测区域面积；

A——探测器的保护面积；

K——安全修正系数.

3.3 消防联动控制系统联动种类

联动控制系统的作用是完成对消防系统中重要设备的可靠控制。消防联动控制系统可以分为总线式和多线式。总线式的优点是布线少、监控设备多。不足之处是报警总线探测了建筑物内的各个角落，火灾一旦发生，报警总线并不可靠，当火势扩大时，线路基本瘫痪。

总线式对于火灾后期探测与联动没有保障。相比总线式，多线式属直接控制，其布线较多、监控设备少。多线式消防联动控制系统与火灾自动报警系统总线是相互独立的，增加系统响应的可靠性。多线控制盘设置在首层消防控制内，以方便控制。本工程部分总线报警图如图3 所示

3.4 消防联动控制系统联动种类

控制中心的输出单元是联动控制系统，消防联动控制系统的可靠性是非常重要的，是消防灭火成败的直接因素。火灾发生时，火灾报警控制器接收到火灾现场探测装置发出的报警讯息，然后消防联动控制器通过通讯线等联动相应消防设备。

消防联动应在“自动”和“手动”两种状态下同时实现。在自动模式下，根据来自敏感探测原件的报警信号，火灾自动报警系统输出控制指令，然后打开相应的消防设施。在手动模式下，应根据手工操作，实现相应的控制。联动控制系统包括以下消防控制设备的全部或部分:

（1）火灾警报装置与应急广播。

（2）消防专用电话。

（3）切断非消防电源控制，火灾应急照明和安全疏散指示灯控制。

（4）室内消火栓泵和喷淋水泵。

（5）消防电梯运行控制。

（6）防火门，防火卷帘控制。

（7）防烟、排烟风机，空调通风设备，送风阀、排烟阀。

根据规范GB50016-13，消防设备及其联动要求见表3。

3.5 关于联动的具体说明

3.5.1 自动喷水灭火系统

自动喷水灭火系统按喷水管道内是否有水，分为湿式和干式两种。首先由水暖专业确定用哪个系统，然后根据控制要求，给电气专业提条件，电气专业再做相应配合的控制。本工程采用湿式灭火系统。

干式系统不用考虑温度问题，在北方适用于不采暖的厂房等，喷水管网平时没有水，里面充满空气，当发生火灾时，在收到预作用阀发出的报警信号后，火报系统控制其动作，先排出管网中的空气，再开阀向管网内充水。干式系统适用于火灾危险性小的场所，其缺点是:一旦火灾，接收到报警信号后，充水产生了延时，降低了效率。湿式系统平时是充满了水，南方大多数用此系统，北方有采暖的房间也可采用，因为需要保证室温在5 度以上，才能保证水不冻，确保水流通畅性，当火灾发生时，温度上升到喷头的温度控制件限值，喷头爆破喷水，此时水流指示器联动动作，消防中心控制主机接收到此信号，发出报警信号。

本工程喷淋泵房设置在地下一层，湿式报警阀设置在喷淋泵房内，通过模块控制，湿式报警阀通过报警线与楼上各层信号蝶阀和水流指示器联动报警。在消防控制室设置喷淋泵的直接控制线。

表3 消防设备及联动要求Tab.3 Fire equipments and requirement of automatic control

3.5.2 防火门

按照规范要求，当火灾发生时，防火卷帘上方的控制装置是否开启是根据防火卷帘两侧探测器的动作决定的，探测器报警动作，使卷帘下降到距地1.8m 处，延时后自动下降到底，以达到控制火灾蔓延的目的。

本工程防火卷帘控制如上所述，局部防火卷帘两侧探测器布置图如图4 所示。

图4 防火卷帘两侧探测器布置图Fig.4 Setting of fire detector for fire roller shutter

3.5.3 疏散紧急广播、警铃控制

疏散广播系统可独立设置，也可与建筑物内的其余广播系统合并设置，非火灾情况下常规广播节目，当确认发生火灾时，系统应能保证立即将正常的广播系统强制切换至紧急广播系统，并能用话筒广播。

本工程局部消防广播的设置图如图5 所示。

3.5.4 疏散诱导照明、火灾紧急通话系统

一般疏散诱导灯自带镍铜电池，当外部电源中断时可以保持疏散照明0.5～2.0h。紧急通话插孔一般设置在消防控制室、消防泵房等主要场所，紧急通话多采用集中式对讲电话，主机设在消防中心。应急照明与备用照明的供电一般出自应急照明配电箱，并且火灾时可以强制开启，应急照明箱应保证有双电源供电，火灾时可以继续使用。

图5 疏散楼梯广播布置图Fig.5 Setting of the sounder equipment for stair

本工程疏散楼梯疏散灯布置图如图6 所示。

图6 疏散楼梯疏散灯布置图Fig.6 Setting of fire emergency lighting for stair

3.6 防排烟系统联动逻辑关系

对于本次设计，防排烟系统的设计不作为主要部分，但是作为我重要理解的部分，以下为防排烟系统的联动逻辑关系:在自动控制方式下，消防联动控制器接收到报警信息，随即联动触发信号，依据预置控制逻辑，发出联动控制信号，控制有关消防设施。联动触发信息有不同的组合方法，消防联动控制器根据不同的联动触发信号，发出控制不同自动消防设备工作的联动控制信号。

排烟系统的联动逻辑关系是:同一个防烟分区内2 个及以上独立的火灾探测器或者一个火灾探测器及一个手动报警按钮等设备报警后，消防联动控制器通过控制280 度防火阀开启排烟口，防火阀平时处于常闭状态，可以由消防联动控制器联动开启，也可以手动开启，但均应能联动启动排烟风机。开启防火阀的同时，为了避免火灾进一步扩大，立即停止该防烟分区的空气调节系统，作为联动触发信号的排烟阀（口）动作信号，传输至消防联动控制器，随即联动控制排烟风机的启动。

排烟风机房入口处的联动控制与排烟系统的联动控制有所区别:入口处的排烟防火阀在 280°C自熔关闭后，直接联动控制风机停止工作，以提高系统的可靠性。排烟防火阀和风机的动作信号应反馈至消防控制室。

3.7 系统供电

（1）根据火规2013 版10.1.1 条的要求:火灾自动报警系统应设置交流电源和蓄电池备用电源。强调了消防用电的重要性。

（2）根据火规2013 版10.1.2 条的要求:火灾自动报警系统的交流电源应采用消防电源，备用电源可采用火灾报警控制器和消防联动控制器自带的蓄电池电源或消防设备应急电源。

（3）根据火规2013 版10.1.4 条的要求:火灾自动报警系统主电源的保护开关不应设置剩余电流动作保护和过负荷保护装置。主要考虑的是消防用电的可靠性。

本工程消防系统供电采用双市电供电，排烟风机、加压风机、（消防）电梯、喷淋泵、消防泵等消防设备均设置双电源末端切换装置。

本工程部分消防设备双电源切换系统图如图7所示。

图7 双电源切换系统图Fig.7 Switch of duplicate supply

4 结论

设计一个完善的、技术先进的、符合建筑物本身特点的火灾报警和联动控制系统，以下是我的一些粗浅建议:

（1）熟悉有关设计规范。在国家所颁布的《建筑设计防火规范》、《民用建设电气设计规范》、《火灾自动报警系统设计规范》、《自动喷水灭火设计规范》、《采暖通风设计规范》等，对消防都作了明确的规定，作为工程设计人员必须熟悉掌握规范，不断深入学习及时了解规范的修订情况，从而全面准确地应用规范。

（2）增强专业之间的合作，熟悉各专业所选用的消防设施的运行特点、控制要求。

（3）了解各类消防报警和控制系统产品的特征。现有许多国内外生产的各种不同品牌、消防报警系统的制造商，产品特性甚至价格都应该是设计人员有所了解的，设计人员应该进行正确的采选编汇，根据工程实际选型。

（4）火灾自动报警系统中应用的信号模块没有规律可言，在设计过程中很容易遗漏，所以在平时的设计中应该注意积累，熟能生巧。

（5）在设计火灾报警系统时，常用的的线型有:信号报警总线、电源线、消防电话线路等，在平面图中，应做到画图清晰，路径明了。管线选型符合相关规范要求，另外，还要按规范要求强调管线敷设方式，一般是走专用的消防线槽或管路，不宜与其它弱电系统合用。

（6）要做到和消防施工单位及时沟通，做到施工图与工艺相配合，做到施工图纸与现场施工条件相配合。

（7）消防新技术和新产品的推广与使用。作为设计人员，应及时了解新产品的性能，选用设备时合理经济，符合建筑物本身的要求。近年来推出的高压细水雾灭火系统、冷却水幕喷头、球体灭火装置、消防机器人等新技术，都需要设计人员反复琢磨，更准确的应用到建筑火灾报警系统中。

[1]GB50116-13《火灾自动报警系统设计规范》,中国计划出版社.

[2]GB50166-07《火灾自动报警系统施工及验收规范》,中国计划出版社.

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