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建筑电气消防工程实训论文

学院:建筑与材料学院

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摘要

消防是防火和灭火的总称。我国消防工作执行“预防为主，防消结合”的方针。火灾自动报警系统与控制是智能楼宇自动化系统的一个重要组成部分，它的工作可靠、技术先进是控制火灾蔓延、减少灾害、及时有效扑灭的关键。本设计是在满足国家相关消防规范的要求下，针对火灾可能发生的场所进行火灾危险性分析，从而确定所采用的火灾自动报警及自动灭火系统，并进行详细的设计。

本论文是给南昌安源科技信息大楼进行建筑消防设计。建筑规模为地上十九层，地下一层，建筑高度为71.8m。建筑防火分类为一类高层办公楼，耐火等级为地下一级，地上一级。本次设计针对灾报警与消防联动控制系统展开，主要是消防系统的感应机构，即探测器、手动报警按钮、报警器、警报器、消火栓按钮等报警系统，和其执行机构，即消火栓灭火系统、火灾事故广播、防排烟系统、防火卷帘门等灭火系统及各种联动控制系统的具体设置和产品选型。火灾探测器选用海湾公司的产品。充分考虑实际现场的特点，提出切实可行的方案，并根据设计说明书要求绘制了总的系统图。

关键词：综合办公楼；消防；火灾报警；探测器；联动控制

目 录
摘要 2
1. 绪论 4
2.火灾自动报警系统 4
2.1 火灾自动报警系统概述 4
2.2 火灾自动报警系统的组成 5
2.2.1 火灾探测器 5
2.2.2 手动火灾报警按钮 7
2.3 J-SAP-8402型手动火灾报警按钮 7
2.4 消火栓按钮的设置 9
2.5 ZF-101型火灾显示盘 9
3.火灾报警控制系统 12
3.1火灾报警控制器 12
3.2 JB-QG-GST5000型火灾报警控制器（联动型） 12
4.灭火控制系统 15
4.1水流指示器 15
4.2 信号阀 15
4．3 喷淋头……………………………………………………………………………………………16
5. 消防联动控制系统的设计 16
5.1消防广播系统 16
5.1.2每层的火灾事故广播扬声器布置 17
5.2 消防专用电话系统 17
5.2.1GST-TS-Z01A型消防电话总机 17
5.2.2 GST-TS-100A/100B型消防电话分机 19
结论 20
心得 21
附录 21
局部系统图及其布线要求 21
平面图 22

1. 绪论
办公信息大楼建筑层数为地上13层，建筑高度为45M。建筑防火分类为二类高层办公楼，耐火等级为二级。建筑面积均约为1120㎡。本次论文设计办公信息大楼火灾报警与消防联动控制系统，主要是消防系统的感应机构，即探测器、手动报警按钮、报警器、消火栓按钮等报警系统，和其执行机构，即消火栓灭火系统、火灾事故广播、防排烟系统等灭火系统及各种联动控制系统的具体设置和产品选型。并根据设计要求绘制参考产品样本中系统图对平面图进行布线、选线进行设备、管线的计算选择，绘制平面图以及总的系统图。

2.火灾自动报警系统
2.1 火灾自动报警系统概述
火灾自动报警系统能够在火灾初期，将燃烧产生的烟雾、热量和光辐射等物理量通过感烟、感温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。
现场铃声
灭火联动

报警显示器

控 制 器
现场正常情况整定值
报警声光

火灾探测器

火警按钮

火警电话

图2-1 火灾自动报警系统原理图

2.2 火灾自动报警系统的组成
火灾自动报警系统主要由触发器件、火灾报警装置、火灾警报装置和其他辅助功能的装置组成。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器件，主要包括火灾探测器和手动报警按钮。
2.2.1 火灾探测器
火灾探测器是火灾自动报警和自动灭火系统最基本和最关键的部分之一，它是整个系统的自动检测的触发器件，犹如一个人的“感觉器官”，能不断地监视现场火情和探测被保护区域火灾的初期信号。火灾探测器被安装在监控现场，用以监视现场火情，它将现场火灾信号（烟、光、温度）转换成电信号，并将其传送到火灾报警控制器，在自动消防系统中完成信号的检测与反馈。
(1)探测区域内的每个房间至少布置一只火灾探测器。
(2)感烟探测器、感温探测器的保护面积和保护半径应满足表2-2的规定。
(3)一个探测区域内所需设置的探测器数量应由下式计算

式中：N为一个探测区域内所设置的探测器的数量（只），（取整数）。
S为一个探测区域的面积(m2)。
A为一个探测器的保护面积(m2)。
K为修正系数，重点保护建筑取0.7～0.9，非重点保护建筑取1.0。
(4)在宽度小于3m以内的走廊顶棚上设置探测器时宜居中布置。感温探测器的安装距离L不应超过10m，感烟探测器的安装距离L不应超过15m，探测器至墙端的距离不应大于探测器距离的0.5。
表2-1 根据房间高度选择探测器
房间高度
(m)
感烟
探测器
感温探测器
一级
二级
三级
12<h≤20
不适合
不适合
不适合
不适合
8<h≤12
适合
不适合
不适合
不适合
6<h≤8
适合
适合
不适合
不适合
4<h≤6
适合
适合
适合
不适合
h≤4
适合
适合
适合
适合
(5)探测器至墙端、梁的水平距离不应小于0.5m，并且探测器的周围0.5m内不应有遮挡物。
(6)房间被书架、设备等分割且至顶棚或梁的距离小于房间净高5％时，则每个被隔开的部分至少安装一只探测器。
表2-2 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径
火灾
探测器的种类
地
面
面
积
(m2)
房
间
高
度
(m)
一只探测器的保护面积A和保护半径R
房间坡度θ
θ≤15°
15°<θ≤30°
θ>30°
A(m)
R(m)
A(m)
R(m)
A(m)
R(m)
感烟
探测器
s≤80
h≤12
80
6.7
80
7.2
80
8.0
S>80
6<h≤12
80
6.7
100
8.0
120
9.9
h≤6
60
5.8
80
7.2
100
9.0
感温探测器
S≤30
h≤8
30
4.4
30
4.9
30
5.5
S>30
h≤8
20
3.6
30
4.9
40
6.3
(7)探测器宜水平安装，如必须倾斜安装时，倾斜角不应大于45°，当屋顶坡度θ大于45°时，应加木台或类似方法安装探测器。
四 防火分区和警报区域的划分
办公信息大楼地上十三层，每层面积均约为1120 m2 。根据《火灾自动报警设计规范》将其界定为二级保护对象。根据《高层民用建筑防火设计规范》，该建筑物为二类建筑，耐火等级为二级。根据《高层民用建筑设计防火规范》地5.1条规定，一类建筑的每个防火分区允许的最大建筑面积为1000m2，又根据办公信息大楼楼层的详细结构将每层分别分为两个防火分区，每个独立房（套）间为一个防火分区。根据《火灾自动报警设计规范》第4.1.1条规定可将该办公楼每层划为一个报警区域。
五 本设计具体探测器的确定
根据《火灾自动报警设计规范》第8.1条规定，办公信息大楼探测器的布置如下：
感烟探测器、感温探测器的保护面积、保护半径与其他参数的相互关系如表2-2所示。设该办公楼一层4.5 m，二至十三层的高度均为3m，房顶坡度均为0。
三层：
三层办公层，每个独立房（套）间为一个防火分区。每间房面积大约为40m2，设置感烟探测器，取A=80，R=6.7，根据计算可得N大于等于一，因为该防火分区走廊面积S≈50m2，探测器选为感烟探测器，走廊按矩形计算，只需保证探测器到最远点距离小于5.8m即可。
所以办公楼三层共设置的感烟探测器为21只，感温探测器2只。

2.2.2 手动火灾报警按钮
二 手动火灾报警按钮的设置
每个防火分区应至少设在一个手动报警按钮，从一个防火分区的任何位置到邻近的一个手动报警按钮的距离不应大于30米。手动火灾报警按钮的位置宜设置在公共场所的出入口处，而且应设在明显和便于操作的部位。当安装在墙上时其底边距地高度宜为1.3～1.5米，且应有明显的标志。
2.3 J-SAP-8402型手动火灾报警按钮
一 特点
按规范要求，手动火灾报警按钮旁应设计消防电话插孔，考虑到现场实际安装调试的方便性，将手动火灾报警按钮与消防电话插座设计成一体，构成一体化J-SAP-8402型手动火灾报警按钮。本手钮火灾报警按钮主要具有以下特点：
（1）采用拔插式结构，安装简单方便；
（2）可电子编码，可现场改写；
（3）有机玻璃片在按下后可用专用工具复位；
（4）采用微处理器实现信号处理，用数字信号与控制器进行通信，工作稳定可靠，对电磁干扰有良好的抑制能力。
二 主要技术指标
（1）工作电压：总线24V
（2）监视电流≤0.6mA
（3）动作电流≤1.8mA
（4）线制：与控制器采用无极性信号二总线连接，与总线制编码电话模块采用四线制连接，与总线制电话主机或多线制电话主机采用电话二总线连接
（5）无源输出触点容量：DC60V/100mA
（6）使用环境：
温度：-10℃～+55℃
相对湿度≤95%，不结露
（7）外壳防护等级：IP43
（8）外形尺寸：
90mm×122mm×48.5mm (带底壳)
三 结构特征、安装与布线
手动火灾报警按钮安装方法与J-SAP-8401型手动火灾报警按钮相同，本手动火灾报警按钮外形示意图如Error! Reference source not found.所示：

图2- 2手动火灾报警按钮
本手动火灾报警按钮的对外端子示意图如图2-3：

图2-3 手动火灾报警按钮对外端子示意图
其中：
Z1、Z2：与控制器信号二总线连接的端子
K1、K2：无源输出端子，当报警按钮按下时，输出触点闭合信号，可直接控制外部设备
TL1、TL2、AL、G：与GST-LD-8304接口或电话主机连接的端子
布线要求：信号Z1、Z2采用阻燃RVS双绞线，截面积≥1.0mm2；消防电话线TL1、TL2采用阻燃RVVP屏蔽线，截面积≥1.0mm2；报警请求线AL、G采用阻燃BV线，截面积≥1.0mm2。

系统图如图2-4:

图2-4 系统图
在办公大楼第三层中对手动报警按钮的布置如下：
三层：在两个楼梯口各设置一个手动报警按钮。并在两走廊各设置一个手动报警按钮。计4个。
2.4 消火栓按钮的设置
根据《火灾自动报警设计规范》的相关规定，对办公信息大楼的消火栓按钮的布置如下：
三层：两个楼梯口各设一个，两走廊各设一个.消防前室一个。共计5个。

2.5 ZF-101型火灾显示盘
一 特点
ZF-101型火灾显示盘是一种用单片机设计开发的可以安装在楼层或独立防火区内的数字式火灾报警显示装置。它通过总线与火灾报警控制器相连，处理并显示控制器传送过来的数据。当建筑物内发生火灾后，消防控制中心的火灾报警控制器产生报警，同时把报警信号传输到失火区域的火灾显示盘上，火灾显示盘将产生报警的探测器编号及相关信息显示出来同时发出声光报警信号，以通知失火区域的人员，火灾显示盘设有8位报警信息显示窗，可将报警探测器的编码号显示出来，满足大范围的报警显示要求。当用一台报警控制器同时监控数个楼层或防火分区时，可在每个楼层或防火分区设置火灾显示盘以取代区域报警控制器。
二 主要技术指标
（1）显示范围：000000 00～999999 99中任意报警编码点
（2）显示容量：最多不超过50个报警信息
（3）线制：与火灾报警控制器间采用有极性二总线连接，另需两根DC24V电源供电线（不分极性）
（4）使用环境：
温度：0℃～＋40℃
相对湿度≤95%，不结露
（5）电源：采用DC24V电源集中供电
（6）静态功耗≤1W
（7）外形尺寸：
206mm×115mm×44mm
三 结构特征、安装与布线
ZF-101火灾显示盘的外形示意图如图2-5所示：

图2- 5 ZF-101火灾显示盘

火灾显示盘配合专用安装底座采用壁挂式安装，其底座示意图如图2-6：

图2- 6 底座示意图
火灾显示盘接线端子示意图如图2-7：

图2-7火灾显示盘接线端子示意图
其中:
A、B：连接火灾报警控制器的通讯总线端子
D1、D2：DC24V电源线端子，不分极性
：接地线端子
布线要求：DC24V电源线采用阻燃BV线，截面积≥2.5mm2；通讯线A、B采用阻燃屏蔽双绞线，截面积≥1.0mm2。
火灾显示盘系统图如Error! Reference source not found.8：

Error! Reference source not found.8 火灾显示盘系统图

具体设计：分别在两个电梯口附近。总计2个。

3.1火灾报警控制器
采用总线制火灾报警控制器：控制器与探测器采用总线方式连接，探测器并联或串联在总线上。
3.2 JB-QG-GST5000型火灾报警控制器（联动型）
一 特点
JB-QG-GST5000型控制器采用柜式结构，其最大容量可扩展到20个242地址编码点的回路，其功能操作显示面板与JB-QB-GST500型控制器相同，主要特点如下：
⑴控制器采用柜式结构，各信号总线回路板采用拔插式设计，系统容量扩充简 单、方便；
⑵进一步加强了控制器的消防联动控制功能，可配置多块手动消防启动盘，完成对总线制外控设备的手动控制，并可配置多块14路多线制控制盘，完成对消防控制系统中重要设备的控制；
⑶控制器可加配联动控制用电源系统，标准电源盘可提供DC24V、6A电源二总线；
⑷控制器容量内的任一地址编码点，可由编码火灾探测器占用，也可由编码模块占用；
⑸控制器可扩充消防广播控制盘和消防电话控制盘，组成消防广播和消防电话系统；
⑹包括JB-QB-GST500型控制器的全部功能。

二 主要技术指标液晶屏规格：
(1)液晶屏规格：320×240图形点阵，可显示12行汉字信息
(2)控制器容量：
①最多可带20个 242地址编码点回路，最大容量为4840个地址编码点
②可外接64台火灾显示盘；支持多级联网，每级最多可接32台其它类型控制器
③多线制控制点及直接手动操作总线制控制点可按要求配置
(3)线制：与JB-QB-GST500型控制器相同
(4)使用环境：
温度：0℃～＋40℃
相对湿度≤95％，不结露
(5)电源：
主电:为交流220V
控制器备电：DC24V 24Ah密封铅电池
联动备电：DC24V 38Ah密封铅电池
(6)功耗≤150W
控制器外接线端子示意图如图3-3：

图3- 3控制器外接线端子示意图
其中：
L、G、N：交流220V接线端子及机柜保护接地线端子；
+24V、GND：DC24V、6A供电电源输出端子；
A、B：连接火灾显示盘的通讯总线端子；
ZN-1、ZN-2（N=1~18）：探测器总线（无极性）；
S+、S-：火灾报警输出端子（报警时可配置成24V电源输出或无源触点输出）；
A、B：连接其它各类控制器的通讯总线端子；
C1+、C1-～C14+、C14-：控制盘输出端子（最多14路）。
布线要求：
DC24V、6A供电电源线在竖井内采用阻燃BV线，截面积≥4.0mm2，在平面采用阻燃BV线，截面积≥2.5mm2，其余线路要求与JB-QB-GST500型控制器的要求相同。
动型火灾报警控制器，集火灾报警与联动控制于一体，通过在每层设置感烟、感温探测器、手动报警按钮（带电话插孔）及消火栓按钮达到火灾报警的目的，然后通过设置在每层的消防广播扬声器通报火灾情况，并通过疏散指示灯和应急照明灯指示人员疏散，同时通过联动控制设备关断非消防电源使电梯迫降，并且根据火情起动有关的排烟设备和灭火设备，达到灭火的目的。
4.灭火控制系统
4.1水流指示器
水流指示器的作用是把水的流动转换成电信号报警的部件。其电接点即可直接启动消防水泵，也可接通电警铃报警。
在多层或大型建筑的自动喷水系统中，在每一层或每一分区的干管或支管的始端必须安装一个水流指示器。当火灾发生时，喷头喷水，水流指示器将水流信号转换成电信号传送到消防控制室，即发送报警信号，但不能作起泵信号。水流指示器用在系统中，需经输入模块与报警总线相连接。本设计，在三层有两根总管，设置两个水流指示器，共计2个。
4.2 信号阀
对于自动喷淋中，水流指示器前宜设信号阀。
ZSDF型消防信号蝶阀：
用途：ZSDF型消防信号蝶阀的顶部设有阀门启闭电信号装置，当阀门被误关闭25%时，电信号装置便输出被误关闭的信号到消防控制中心。所以此蝶阀是消防自动喷水灭火系统的最佳配套产品。
结构特点及工作原理：该蝶阀的电信号装置设计蜗杆、蜗轮驱动装置的顶部，并与阀杆直联传动，在精密全封闭的机电装置内，设有阀门开启度机械指示和进口电气元件及防锈机件。输出信号长期稳定可靠。 阀门有个电节点，用信号线引出至消控中心，信号线电压12v 。其实就是阀门开启、关闭，有信号传到消控中心，便于监控，阀门除了有电节点外，跟普通阀门没有多少区别，也有信号蝶阀。
水流指示器及信号阀系统图如图4-1：

4.3喷淋头
对于喷淋头间距的计算，因为该办公大楼为二类建筑，所以场所设置为轻危险级，采用喷水强度为4，正方形布置，边长为4.4，最大保护面积为20m,喷头与端墙的最大距离为2.2，喷头流量系数为80，喷头的工作压力为0.100mpa,消防总管采用直径为DN125，支管直径分别采用DN25和DN32的，根据计算间距可得，办公信息大楼第三层中公用消防喷头72只。总管分别从两走廊引出，水源从厕所引出，所以屋顶采用一用一备水泵，功率为75w。
5. 消防联动控制系统的设计
5.1消防广播系统
火灾发生后，为了便于组织人员的安全疏散和通知有关救灾的事项，对安源科技信息大楼设置火灾事故广播（火灾紧急广播）系统，根据《火灾自动报警设计规范》第5.4.2.1条规定，民用建筑内的扬声器应设置在走道和大厅等公共场所，每个扬声器的额定功率不应小于3W,其数量应能保证从一个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的距离不大于25m，走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5m。
当发生火灾时，为了疏散和减少不必要的混乱，火灾事故广播发出警报不能采用整个大楼火灾事故广播系统全部启动的方式，仅向着火的楼层和其有关的楼层进行广播。根据《火灾自动报警设计规范》第6.3.1.6规定做如下设置：在第三层中，两走廊各设一个，两楼梯各设一个。

消防广播系统接线图

5.1.2每层的火灾事故广播扬声器布置
三层：根据办公信息大楼的实际情况，走廊或过厅分别设置1个扬声器。楼梯处各设一个。
总计：3W的扬声器4个
5.2.1GST-TS-Z01A型消防电话总机
一 特点
GST-TS-Z01A型消防电话总机是消防通信专用设备，当发生火灾报警时，由它可以提供方便快捷的通信手段，是消防控制及其报警系统中不可缺少的通信设备。主要具有以下特点：
（1）每台总机可以连接最多90路消防电话分机或2100个消防电话插孔；
（2）总机采用液晶图形汉字显示，通过显示汉字菜单及汉字提示信息，非常直观的显示了各种功能操作及通话呼叫状态，使用非常便利；
（3）在总机前面板上设计有15路的呼叫操作键和状态指示灯，和现场电话分机形成一对一的按键操作和状态指示，使得呼叫通话操作非常直观方便；
二 主要技术指标
（1）工作电压：DC24V±10%
（2）工作电流≤0.5A
（3）允许消防电话分机环路电阻：<1000欧姆
（4）频率范围：300～3400Hz
（5）串音电平：<-60dB
（6）传输损耗：<5dB
（7）使用环境：
温度：0℃～+40℃
相对湿度≤95%，不结露
（8）外形尺寸：
482.6mm×88.1mm×155.0mm
三 结构特征、安装与布线
GST-TS-Z01A型消防电话总机外形尺寸及结构示意图如Error! Reference source not found.3：
本消防电话总机采用标准插盘结构安装，其后部示意图如图5-4：

图5- 4 GST-TS-Z01A型消防电话总机端子示意图
其中系统内部接线：
机壳地：与机架的地端相接
DC24V电源输入：接DC24V
RS485接控制器：与火灾报警控制器相连接
系统外部接线：
通话输出：消防电话总线，与GST-LD-8304接口连接
布线要求：通话输出端子接线采用截面积≥1.0mm2的阻燃RVVP屏蔽线，最大传输距离1500米。特别注意：现场布线时，总线通话线必须单独穿线，不要同控制器总线同管穿线，否则会对通话声产生很大的干扰。

5.2.2 GST-TS-100A/100B型消防电话分机
一 特点
GST-TS-100A/GST-TS-100B型消防电话分机是消防专用总线制通讯设备，GST-TS-100A型消防电话分机为固定式安装，摘机即呼叫电话主机；GST-TS-100B型消防电话分机为手提式，可直接插入电话插孔呼叫电话主机。通过消防电话分机可迅速实现对火灾的人工确认，并可及时掌握火灾现场情况，便于指挥灭火工作。消防电话分机采用专用电话芯片，工作可靠，通话声音清晰，使用方便灵活。
二 主要技术指标
（1）工作电压：DC24V，允许范围：DC20V～DC28V
（2）工作电流：通话时电流约为25mA
（3）线制：无极性二总线制
（4）使用环境：
温度：-10℃～+50℃
相对湿度≤95%，不结露
（5）外壳防护等级：IP30
（6）外形尺寸：
GST-TS-100A为：206mm×56mm×51.5mm(含底座)
GST-TS-100B为：200mm×50mm×38.3mm
结论
一 全楼统计：
（1）三层中，感烟探测器共21个，全部采用编码型，即占用21点。
（2）三层中，感温探测器共2个，全部采用编码型，即占用2点。
（3）三层中，手动报警按钮共 4个，全部采用编码型，即占用4点；
（4）三层中，消火栓报警按钮共4个，全部采用编码型，即占用4点；
（5）三层中，扬声器共4个。
（6）三层中，层显器共2个。
（7）三层中，单输入模块共1个，全部采用编码型，即占用1点。
（8）三层中，广播切换模块共1个，全部采用编码型，即占用1点。
（9）三层中，单输入与输出模块共1个，全部采用编码型，即占用1点。
（10）三层中，消防电话专用模块共1个，全部采用编码型，即占用1点。
二 设备选用：
（1）火灾报警控制器的选用：第三层中编码点共35点，设计采用海湾安全技术有限公司生产的JB-QT-GST5000型火灾报警控制器（联动性），此控制器最大容量可扩展到40个242地址编码点的回路，及最多9680点，完全可以满足本工程的点数需要，另外此控制器可外接64台层显器，亦可满足本工程的需要；
（2）消防广播设备的选用：设计选用300W的消防广播设备（包括一只播音话筒、一只录放机卡座、一只功率放大器），采用总线制结构在楼层通过消防广播切换模块控制楼层广播；
（3）消防电话主机的选用：设计选用TS-Z03型多线制消防电话主机。每个固定消防电话分机采用TS-200A型，独占一个消防电话主机中的一路，每层消防电话插孔并联占用一路。
心得
在我的实训论文即将完成之际，谨向在我实训课题的过程中指导过我的老师和帮助过我的同学致以崇高的敬意和深深的感谢。回想这一周多的实训过程中遇到种种困难都是通过杨老师的悉心指点才令我在各种困惑中茅塞顿开。在每次与老师碰面答辩时，老师都会敦促我们拿出每次的进展，同时对我们每次做出的成果细心检查并提出修改意见。可以说没有老师的指导我很难将这实训做好。
本次实训进行了对我所学知识的一个整体性的考察，其所费时日之长，所涉内容之广，所做工作量之大是其他从前所有实训无法比拟的。通过亲身体验整个设计过程，从初始阶段的查找资料，到中期的设计，再到后期的整理删改，才深深体会到实训是一个环环相扣的富有逻辑性的工程。说难也并不难，办法就是化整为零，将整个一体的建筑平面图分割成几个独立的部分，分别设计。最后在将各个知识点联系起来，这样就做到了化繁为简。

附录
局部系统图及其布线要求

平面图