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消防工程学课程设计指导书

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《消防工程学》课程设计指导书

徐竟天 张乃禄

电子工程学院自动化系
8月
目 录

1 课程设计性质和内容 1
2 消防计算机监控系统介绍 2
2.1 火灾自动报警系统的工作原理及组成 2
2.2 火灾探测器的分类及工作原理 3
2.3 探测器的选择 8
2.4 火灾报警及控制 11
3 海湾公司消防监控系统 16
3.1 GST-119NET城市火灾自动报警监控管理网络系统 16
3.2 海湾公司火灾自动报警监控系统设计 19
4 消防监控系统应用举例 47
4.1 楼宇级别消防监控系统 47
4.2 单位级别消防监控系统 55
5 课程设计任务 58

1 课程设计性质和内容
《消防工程学课程设计》是在学完《消防工程学》、 《自动控制理论》、 《安全检测技术》等课程之后, 为使所学到的理论知识得以实践, 增强学生的对基本知识的理解、 掌握能力和工程实践能力而进行的一个重要的实践性教学环节。
经过本次设计, 使学生能够运用已学过的各种火灾探测器的探测原理, 火灾自动报警系统的工作原理及各种灭火系统、 防排烟系统及火灾探测新技术进行火灾监测监控系统的初步设计, 进一步理解火灾探测与控制的基本原理, 了解火灾监测监控系统设计的步骤和方法, 培养学生初步设计、 安装和使用火灾监测监控系统的能力。要求学生最后写出课程设计报告。
1、 在教师的指导下, 学生应独立按时完成课程设计任务书所规定的全部内容和工作量。
2、 课程设计应完成1个完整的有关火灾监测监控系统的设计任务。
内容包括:
1)模拟室内火灾, 选用温度、 离子感烟、 光电等不同种类的火灾探测器探测火灾, 加深理解火灾探测器工作原理。
2)进行火灾探测器选型, 掌握基本的安装方法。
3)了解火灾自动报警系统的工作原理、 基本构造及使用方法, 设计一个火灾自动报警系统, 并画出系统的方框图。
4)掌握火灾联动控制系统的基本结构和工作原理, 设计一个火灾自动喷淋灭火系统, 画出系统的方框图, 所做设计要符合国家规范的要求。
3、 经过课程设计使学生系统掌握有关火灾基础理论、 火灾被动防护和主动防护的基本原理与技术, 了解火灾防护技术发展现状, 火灾被动防护设计和主动防护产品工作原理、 类型、 结构及应用设计等, 要求考生有较强的消防基础知识, 具备较强的设计计算与审核能力, 具有初步设计、 安装和使用火灾监测监控系统的能力。
2 消防计算机监控系统介绍
2.1 火灾自动报警系统的工作原理及组成
1、 火灾自动报警系统的工作原理
火灾自动报警系统的工作原理是: 被保护场所的各类火灾参数由火灾探测器或经人工发送到火灾报警控制器, 控制器将信号放大、 分析、 处理后, 以声、 光、 文字等形式显示或打印出来, 同时记录下时间, 根据内部设置的逻辑命令自动或由人工手动启动相关的火灾警报设备和消防联动控制设备, 进行人员的疏散和火灾的扑救。
2、 火灾自动报警系统的组成
火灾自动报警系统由触发器件、 火灾报警装置、 火灾警报装置、 电源以及具有其它辅助控制功能的装置所组成。它能在火灾初期, 将燃烧产生的烟雾、 热量、 光辐射及变化的空气组分等物理量, 经过感温、 感烟、 感光及气体浓度等火灾探测器变成电信号, 传输给火灾报警控制器, 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、 防烟排烟系统、 通风系统、 空调系统、 防火门、 防火卷帘门、 挡烟垂壁等相关系统联动, 经过自动或手动方式发出指令, 控制外围联动装置的启停并接收其反馈信号。

图2-1 火灾自动报警系统的组成
1)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器件, 主要包括火灾探测器和手动报警按钮。火灾探测器是能对火灾参数(如烟、 温、 光、 火焰辐射、 气体浓度等)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, 火灾探测器分成感烟火灾探测器、 感温火灾探测器、 感光火灾探测器、 可燃气体探测器和复合火灾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。手动报警按钮是手动方式产生火灾报警信号的器件, 也是火灾自动报警系统中不可缺少的组成部分之一。现代消防设施中的重要部件, 如自动喷水灭火系统中的压力开关、 水流指示器、 供水阀门等, 由于其所处状态直接反映出系统的当前状态, 关系到灭火行动的成败, 因此, 在很多工程实践中, 已将此类与火灾有关的信号传送至火灾报警控制器。
2)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, 同时执行相应的辅助控制等诸多任务, 是火灾报警系统中的核心组成部分。
在火灾报警装置中, 还有一些如中继器、 区域显示器、 火灾显示盘等功能不完整的报警装置, 它们可视为火灾报警控制器的演变或补充。在特定条件下应用, 与火灾报警控制器同属火灾报警装置。
火灾报警控制器的基本功能主要有: 主电源、 备用电源自动转换; 备用电源充电; 电源故障检测; 电源工作状态指示; 为探测器回路供电; 控制器或系统故障声光报警; 火灾声、 光报警; 火灾报警记忆; 时钟单元; 火灾报警优先故障报警; 声报警音响消音及再次声响报警。
3)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。声光报警器就是一种最基本的火灾警报装置, 一般与火灾报警控制器(如区域显示器、 火灾显示盘、 集中火灾报警控制器)组合在一起, 它以声、 光方式向报警区域发出火灾警报信号, 以提醒人们展开安全疏散、 灭火救灾等行动。
警铃、 讯响器也是一种火灾警报装置, 火灾时接收由火灾报警装置经过控制模块、 中间继电器发出的控制信号, 发出有别于环境声音的音响, 它们大多安装于建筑物的公共空间部分, 如走廊、 大厅。
4)控制装置
在火灾自动报警系统中, 当接收到来自触发器件的火灾信号后, 能自动或手动启动相关消防设备并显示其工作状态的装置, 称为控制装置。主要包括: 火灾报警联动一体机; 自动灭火系统的控制装置; 室内消火栓的控制装置; 防烟排烟控制系统及空调通风系统的控制装置; 常开防火门、 防火卷帘的控制装置; 电梯迫降控制装置; 以及火灾应急广播、 火灾警报装置、 消防通信设备、 火灾应急照明及疏散指示标志的控制装置等十类控制装置中的部分或全部。控制装置一般设置在消防控制中心, 以便于实行集中统一控制。如果控制装置位于被控消防设备所在现场, 其动作信号则必须返回消防控制室, 以便实行集中与分散相结合的控制方式。
5)电源
火灾自动报警系统属于消防用电设备, 其主电源应当采用消防电源, 备用电源一般采用蓄电池组。系统电源除为火灾报警控制器供电外, 还为与系统相关的消防控制设备等供电。
2.2 火灾探测器的分类及工作原理
1、 火灾探测器的分类
火灾探测器的分类比较复杂, 常见的分类方法有:
1)按探测器的结构造型可分为: 点型火灾探测器, 这是一种响应某一点周围的火灾参数的火灾探测器; 线型火灾探测器, 这是一种响应某一连续线路周围的火灾参数的探测器, 其连续线路能够是”光路”, 也能够是实际的线路或管路。
2)按响应的火灾参数不同可分为: 感烟式、 感温式、 感光式、 可燃气体和复合式火灾探测器等。
3)按使用环境的不同可分为: 陆用型、 船用型、 耐寒型、 耐酸型、 耐碱型、 防爆型等。
2、 火灾探测器的工作原理
1)感烟火灾探测器
感烟火灾探测器是响应环境烟雾浓度的探测器, 根据探测烟范围的不同感烟探测器可分为点型感烟探测器和线型感烟探测器。其中点型感烟探测器可分为离子感烟探测器、 光电感烟探测器, 光电感烟探测器又可分为散射光型和遮光型探测器; 线型感烟探测器可分为红外光束、 激光等火灾探测器。
①离子感烟探测器
离子感烟探测器是利用电离室离子流的变化基本正比于进入电离室的烟雾浓度大小来探测烟雾浓度的。电离室内的放射源(放射性元素”镅241”)将室内的纯净空气电离, 形成正负离子, 当两个收集极板间加一电压后, 在极板间形成电场, 在电场的作用下, 离子分别向正负极板运动形成离子流; 当烟雾粒子进入电离室后, 由于烟雾粒子的直径大大超过被电离的空气粒子的直径, 因此, 烟雾粒子在电离室内对离子产生阻挡和俘获的双重作用, 从而减少了离子流。
②光电式感烟探测器
光电感烟探测器是利用烟雾能够改变光的传播特性这一基本性质而研制的。根据烟雾粒子对光线的吸收和散射作用, 光电感烟探测器又分为散光型和遮光型两种。
散光型光电感烟探测器的工作原理是当烟雾粒子进入光电感烟探测器的烟雾室时, 探测器内的光源发出的光线被烟雾粒子散射, 其散射光使处于光路一侧的光敏元件感应, 光敏元件的响应与散射光的大小有关, 且由烟雾粒子的浓度所决定。如探测器感受到的烟雾浓度超过一定限量时, 光敏元件接收到的散射光的能量足以激励探测器动作, 从而发出火灾报警信号。
③红外光束感烟探测器
红外光束感烟探测器为线型火灾探测器, 其工作原理和遮光型光电感烟探测器相同。它由射器和接收器两个独立部分组成, 作为测量用的光路暴露在被保护的空间, 且加了许多倍。如果有烟雾扩散到测量区, 烟雾粒子对红外光束起到吸收和散射的作用, 使到达受光元件的光信号减弱, 当光信号减弱到一定程度时, 探测器发出火灾报警信号。
④激光感烟探测器
其工作原理与对射式红外光束感烟探测器相同, 不同之处是光源。激光具有方向性强、 亮度、 单色性和抗干扰性能好等优点。
2)感温火灾探测器
感温火灾探测器是对警戒范围中的温度进行监测的一种探测器。物质在燃烧过程中释放出量热, 使环境温度升高, 致使探测器中热敏元件发生物理变化, 从而将温度转变为电信号, 传输控制器, 由其发出火灾信号。根据其结构造型的不同分为点型感温探测器和线型感温探测器类; 根据监测温度参数的特性不同, 可分为定温式、 差温式及差定温组合式三类。定温类火灾测器用于响应环境的异常高温; 差温类火灾探测器响应环境温度异常变化的升温速率; 差定温火灾探测器则是以上两种火灾探测器的组合。
①点型定温火灾探测器
点型定温火灾探测器的工作原理是: 当它的感温元件被加热到预定温度值时发出报警信号。般用于环境温度变化较大或环境温度较高的场所, 用来监测火灾发生时温度的异常升高。常的有双金属型、 易熔合金型、 水银接点型、 热敏电阻型及半导体型几种。
②点型差温火灾探测器
当火灾发生时, 室内局部温度将以超过常温数倍的异常速率升高。差温火灾探测器就是利用对这种异常速率产生感应而研制的一种火灾探测器。当环境温度以不大于1℃/min的温升速率缓慢上升时, 差温火灾探测器将不发出火灾报警信号, 较为适用于产生火灾时温度快速变化的场所。点型差温火灾探测器主要有膜盒差温、 双金属片差温、 热敏电阻差温火灾探测器等几种类型。
③点型差定温火灾探测器
差定温火灾探测器是将差温式、 定温式两种感温探测器结合在一起, 同时兼有两种火灾探测功能的一种火灾探测器。其中某一种功能失效, 则另一种功能仍起作用, 因而大大提高了可靠性, 使用相当广泛。点型差定温火灾探测器主要有膜盒差定温、 双金属差定温和热敏电阻差定温火灾探测器三种。
④线型感温火灾探测器
线型感温火灾探测器的热敏元件是沿一条线路连续分布的, 只要在线段上的任何一点上出现温度异常, 就能感应报警。常见的有缆式线型定温火灾探测器和空气管线型差温火灾探测器两种
缆式线型定温火灾探测器是对警戒范围中某一线路周围温度升高响应的火灾探测器。这种探测器的结构一般用两根涂有热敏绝缘材料的载流导线绞接在一起, 或者是同芯电缆, 电缆中的两根载流芯线用热敏绝缘材料隔离起来。在正常工作状态下, 两根载流导线间呈高阻状态; 当环境温度升高到或超过规定值时, 热敏绝缘材料熔化, 造成导线短路, 或使热敏材料阻抗发生变化, 呈低阻状态, 从而发出火灾报警信号。
空气管线型差温火灾探测器是以空气管为敏感元件的线型感温火灾探测器。它由空气管和膜盒以及电路部分组成。空气管由细铜管或不锈钢管制成, 并与膜盒连接构成气室。当环境温度缓慢变化时, 空气管内空气受热膨胀后, 能从膜盒的漏气孔泄出, 因此不会推动波纹片, 电接点不会闭合; 当环境温度上升很快, 空气管内的空气受热膨胀迅速, 来不及从膜盒的漏气孔泄出, 膜盒内压力增加, 推动波纹片位移, 使接点闭合, 从而产生火灾报警信号。
3)感光火灾探测器
物质在燃烧时除了产生大量的烟和热外, 也产生波长为4×10-7m(4000Å)以下的紫外光、 波长为4×10-7~7×10-7m(4000~7000Å)内的可见光和波长为7×10-7m(7000Å)以上的红外光。由于火焰辐射的紫外光和红外光具有特定的峰值波长范围, 因此, 感光火灾探测器能够用来探测火焰辐射的红外光和紫外光。感光火灾探测器又称火焰探测器, 它是用于响应火灾的光学特性即辐射光的波长和火焰的闪烁频率, 可分为红外火焰探测器和紫外火焰探测器两种。感光火灾探测器对火灾的响应速度比感烟、 感温火灾探测器快, 其传感元件在接收辐射光后几毫秒, 甚至几微秒内就能发出信号, 特别适用于突然起火而无烟雾的易燃易爆场所。由于它不受气流扰动的影响, 是唯一能在室外使用的火灾探测器。
①红外火焰探测器
红外火焰探测器是对火焰辐射光中红外光敏感的一种探测器。在大多数火灾燃烧中, 火焰的辐射光谱主要偏向红外波段, 同时火焰本身具有一定的闪烁性, 其闪烁频率在3～30Hz之间。用于红外火焰探测器的敏感元件有硫化铝、 热敏电阻、 硅光电池等。
燃烧产生的辐射光经红外滤光片的过滤, 只有红外光进入探测器内部, 红外光经凸透镜聚焦在红外光敏元件上, 将光信号转换成电信号, 其放大电路根据火焰闪烁频率鉴别出火焰燃烧信号并进行放大。为防止现场其它红外光辐射源偶然波动可能引起的误动作, 红外探测器还有一个延时电路, 它给探测器一个相应的响应时间, 用来排除其它红外源的偶然变化对探测器的干扰, 延时时间的长短根据光场特性和设计要求选定, 一般有3s、 5s、 10s和30s等几档。当连续鉴别所出现信号的时间超过给定要求后便触发报警装置, 发出火灾报警信号。
②紫外火焰探测器
紫外火焰探测器是对火焰辐射光中的紫外光敏感的一种探测器。其灵敏度高, 响应速度快, 对于爆燃火灾和无烟燃烧(如酒精)火灾尤为适用。
火灾发生时, 大量的紫外光经过透紫玻璃片射入光敏管, 光电子受到电场的作用而加速, 由于管内充有一定的惰性气体, 当光电子与气体分子碰撞时, 惰性气体分子被电离成正离子和负离子(电子), 而电离后产生的正、 负离子又在强电场的作用下被加速, 从而使更多的气体分子电离。于是在极短的时间内, 造成”雪崩”式放电过程, 使紫外光敏管导通, 产生报警信号。
4)可燃气体探测器
可燃气体的危险性在于当其浓度达到一定值时, 遇明火可产生燃烧爆炸。可燃气体探测器就是用来探测可燃气体在某一位置或区域内的浓度。它的动作阈值一般选在远低于可燃气体燃烧或爆炸浓度的下限以下, 一般在爆炸极限值的1/4～1/6之间。较为常见的可燃气体探测器有三种类型: 催化型可燃气体探测器、 半导体型可燃气体探测器和三端电化学式可燃气体探测器。
①催化型可燃气体探测器
它是利用难熔的金属铂丝加热后的电阻变化来测定可燃气体浓度的。铂丝加热由靠近铂丝的电热体通电进行。当可燃气体进入探测室后, 由于铂丝的催化作用, 便在铂丝表面引起氧化反应(即所谓的”无烟燃烧”), 其产生的热量使温度升高, 从而改变了铂丝的电阻率, 经过检测铂丝电阻率的变化, 即可测量出可燃气体的存在及其达到的浓度。
②半导体型可燃气体探测器
它的气敏元件是在金属氧化物(一般有氧化锡、 氧化锌等)中掺入适量杂质、 高温烧成的晶体。在它的工作温度下(一般电加热到200～500℃), 遇到可燃气体时, 其电阻值会减小, 且电阻下降的幅度与可燃气体的浓度有关。根据半导体材料的这种阻值和可燃气体浓度的关系, 能够将可燃气体的浓度大小转换成电信号, 进而发出报警信号。
③三端电化学式可燃气体探测器
它的工作原理是: 利用恒电位电解法, 在电解池内安置三个电极并施加一定的极化电压, 用透气薄膜将电解池同外部隔开, 被测气体透过此薄膜到达工作电极, 发生氧化还原反应, 从而使传感器产生与气体浓度成正比的输出电流, 达到探测目的。
5)复合型火灾探测器
上面介绍的几种火灾探测器都是对火灾单一参数的检测, 现实生活中往往因为火灾类型的不确定性, 以及火灾探测器本身的缺陷, 容易导致延误报警甚至漏报火情。在不增加探测器数量和类型的前提下, 为了尽量降低误报、 漏报和实现早期报警, 人们提出了将多种探测功能集于一体的复合型火灾探测器概念。从探测火灾的角度讲, 只要技术上可行, 可任意将探测功能复合, 如感烟与感温、 感烟与感光、 感温与感光、 感烟与可燃气体等。当前, 市场上出现的三元复合火灾探测器就是将光电感烟、 感温、 CO三种探测功能进行复合。这种探测器具有多参数输入单结果输出的特点, 因而对各种烟雾均有很高的灵敏度, 可安装在任何场所。
6)新型火灾探测器及探测技术
随着对火灾现象的深入研究, 人们发现在燃烧区域内空气的组分会发生显著变化, 如空气中CO的浓度会升高、 现场空气中会弥漫一股物体烧焦的”糊味”, 同时伴随着燃烧物质因膨胀变形而发出不同频率的声音等现象。因此, 人们就研究出以CO浓度、 气味、 次声波为探测对象的探测器。
①CO探测器
研究认为这种探测器有如下明显优点: 由于空气中CO含量的变化早于烟雾和火焰的生成, 因此, 这种探测器比感烟、 感温探测器的响应速度高; 由于CO比空气轻, 扩散到天花板顶部比烟雾更容易, 因此易使探测器响应; 对昆虫、 香烟、 烹调不敏感; 无放射性; 比一般需要加热的气敏元件功耗低很多。但这种探测器的生产成本较高。
②气味探测器
很多人有这样的经验, 即在出现火灾危险前最先觉察到的器官往往是鼻子, 鼻子能嗅到”糊味”。德国的一家公司研究了一种识别早期火灾的新技术, 利用高灵敏度气体分析技术检测、 鉴别火灾早期阶段产生的气体及气味物质, 即对各种不同的应用场所使用不同的传感元件, 这种元件的高灵敏度和可靠性大大降低了误报率。
③光纤火灾探测器
在工业区、 煤矿、 军事或民用设施中, 经常有电磁干扰、 高压电流, 甚至存在爆炸的危险。在这种环境条件下, 远程光纤火灾探测器的功能和特性要远远超过普通的探测器。
④高灵敏度火灾探测器报警系统
这主要是指吸气式极早期火灾智能报警系统。它主动经过PVC塑料管(或特制的薄壁铝合金管)采集保护区域的空气, 在控制主机中利用先进的激光侦测技术, 对空气中的烟雾粒子进行计数, 当烟雾粒子的个数达到一定值时就发出报警信号, 因此比传统火灾探测器灵敏度高, 能实现极早期火灾报警, 为人员的疏散和处理事故赢得更多的时间。由于其是经过PVC管抽取空气, 因此位于保护区域的探测部分是无电源和无信号线的, 更能适用于防爆和强电磁干扰的场所。
⑤模拟量探测技术
模拟量火灾报警系统中的火灾探测器相当于传感器, 它本身不再对是否发生火灾做出判断, 而是实时地将环境中的火灾参数发送回控制主机, 由控制主机根据内部设定的软件和算法来分析、 判断当前环境是否发生火灾。模拟量报警系统不但能够查询到每个火灾探测器的地址, 而且能报出传感器的模拟输出量, 逐一监视和分级报警, 明显地改进了系统的使用和维护状态。系统组件的故障能够被迅速地探出, 并能够确定是否需要进行预防性检修, 必须检修时可采取清洗传感器灰尘等处理方法。响应阈值自动浮动式模拟量报警系统, 不但能够报出传感器的模拟输出量, 而且可在报警和非报警状态之间自动地调整它们的响应阈值, 从而使误报大大降低。
⑥分布智能探测技术
与模拟量探测技术相比, 分布智能探测技术将一部分智能从中央控制器中分离出来, 降低了总线的信息负荷, 提高了系统的响应速度。智能探测器的内置CPU能自行处理数据, 将伪火警曲线、 室内火灾实验数据模型, 以及现场火灾实验数据模型与实际数据进行比较分析, 得出是否发生火警并将此结论信息送给控制器。控制器根据其探测逻辑, 将探测器返回的数据进行最终的分析判断。同时探测器的内置CPU自动检测和跟踪由灰尘积累、 电磁干扰而引起的工作状态漂移并对其进行补偿, 使得探测器在积尘以及有电磁干扰的状态下能维持原探测器真正的探测能力, 避免误报。当这种漂移超出给定范围时, 自动发出维护警告, 分类提醒。与分布智能探测器相配套的控制器能提供三级探测器灵敏度, 能够由人工设定也能够经过软件调整现场的探测灵敏度, 同时具有白天、 黑夜、 节假日灵敏度自动调整功能, 根据事先设定的报警极限选择报警灵敏度。
2.3 探测器的选择
1、 探测器的选择原则
火灾报警系统中, 探测器是主要关键元件。探测器的选择与布置将直接影响火灾报警的效果与灵敏度, 因此在火灾报警系统的设计中, 探测器的选择与布置是重要的一个环节。
1)根据火灾的特点选择火灾探测器, 应符合下述原则。
①若火灾初期有阴燃阶段, 产生大量的烟和少量热, 很少或没有火焰辐射, 则应选用感烟探测器。
②若火灾发展迅速, 产生大量热、 烟和火焰辐射, 则可选用感温探测器、 感烟探测器、 火焰探测器或其组合。
③若火灾发展迅速, 有强烈的火焰辐射和少量烟热, 则应选用火焰探测器。
④情况复杂或火灾形成特点不可预料, 可进行模拟试验, 根据试验结果选择探测器。
2)在不同房间设置火灾探测器时, 应考虑房间高度。
3)在散发可燃气体和可燃蒸气的场所, 宜选用可燃气体探测器。
4)在下列场所宜选用离子感烟探测器或光电感烟探测器:
①饭店、 旅馆、 教学楼、 办公楼的厅堂、 卧室、 办公室等;
②电子计算机机房、 通信机房、 电影电视放映室等;
③楼梯、 走道、 电梯机房等;
④书库、 档案库等;
⑤有电器火灾危险的场所。
5)下列情形不宜选用离子感烟探测器:
①相对湿度长期大于95％;
②气流速度大于5ｍ/ｓ;
③有大量粉尘、 水雾滞留;
④可能产生腐蚀性气体;
⑤在正常情况下有烟滞留;
⑥产生醇类、 醚类、 酮类等有机物质。
6)在下列情况下不宜选用光电感烟探测器:
①可能产生黑烟;
②大量积聚粉尘;
③能够产生蒸气和油雾;
④在正常情况下有烟滞留;
⑤存在高频电磁干扰。
7)在下列情况或场所宜选用感温探测器:
①可能发生无烟火灾
②相对湿度经常高于95％以上;
③有大量粉尘;
④在正常情况下有烟和蒸气滞留;
⑤厨房、 锅炉房、 发电机房、 茶炉房、 烘干车间;
⑥汽车库;
⑦吸烟室、 小会议室;
⑧其它不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所。
8)在下列情况下不宜选用感温探测器:
①可能产生阴燃火;
②必须早期报警;
③温度在0℃以下, 不宜选用定温探测器;
④正常情况下温度变化较大, 不宜选用差温探测器。
9)在下列情况宜选用火焰探测器:
①火灾时有强烈的火焰;
②无阴燃阶段的火灾;
③需要对火焰作出快速反应。
10)在下列情况下不宜选用火焰控测器:
①可能发生无焰火灾;
②在火焰出现前有浓烟扩散;
③探测器的镜头易被污染;
④探测器的”视线”被遮挡;
⑤探测器易受阳光或其它光源直接或间接照射;
⑥在正常情况下有明火作业以及ｘ射线、 弧光等影响。
11)当有自动联动装置或自动灭火系统时, 宜把感烟、 感温、 火焰探测器结合使用。
12)具有腐蚀性毒气存在的危险场所, 应采用耐酸碱型的探测器。
13)具有可燃性毒气或粉末滞留存在的危险场所应采用防爆型探测器, 具有水蒸气潮湿的场所应采用防水型探测器。
14)定温式探测器应使用在额定动作温度75℃以下。
2、 常见探测器的选用
1)离子感烟探测器
(1)适用场所
离子感烟探测器适用于火灾的前期报警, 具有较好的报警功能。一般适用于下列场所:
①大厦、 宾馆、 公寓、 影剧院等公共场所;
②重要机关、 高层住宅、 档案馆、 图书馆、 资料库、 博物馆及其它重点文物古迹保护场所;
③计算机房、 通讯机房、 科研机构等重要设备场所;
④银行、 重要仓库、 商场等的易燃物资存放场所;
⑤工厂、 矿山、 码头、 轮船、 地下重要设施等的易燃物资堆积场所。
(2)注意下列事项
①探测微小颗粒如油漆味、 烤焦味均能敏感反应, 对于分子量大的气体分子均能引起探测器的动作。
②当风速大于10ｍ/ｓ时, 探测器工作不稳定, 甚至发生误动作。
(3)不适用场所
①餐厅、 厨房, 在正常情况下多烟的场所;
②在有粉尘及水蒸气等固体与液体的场所;
③生产与储运易爆物的场所, 如火药库、 汽油库等发火迅速场所;
④安装场所高度大于20ｍ, 且烟不易到达的场所;
⑤维护管理十分困难的场所。
2)光电式感烟探测器
(1)它对光电敏感。它在一定程度上克服离子感烟探测器的缺点, 适用于特定场所使用。
(2)当附近有过强的红外光源, 可导致探测器工作不稳定。
(3)敏感元件的寿命较前者短。
3)感温探测器
(1)感温探测器在火灾早期、 中期产生一定温度时报警, 但火灾已引起物质上的损失。
(2)当火灾形成一定温度时感温探测器工作比较稳定, 不受非火灾性烟尘雾气等干扰。
(3)凡无可能采用感烟探测器的场所, 并允许产生一定损失、 非爆炸的场所, 均可应用感温探测器。
4)差温探测器
(1)差温探测器适用于早期报警, 它以环境温度升高速率为动作报警参数, 当环境温度达到一定要求时发出报警信号。
(2)为了避免火灾温度升高过慢而引起漏报, 在感温探测器的基础上附加一个固定温度阀值, 超过阀值即可发出报警信号。
(3)差定感温探测器具有感温探测器的一切优点而又比其可靠。
5)定温探测器
定温探测器只从固定限度的温度值发出火灾报警信号, 允许环境温度有较大变化而工作比较稳定, 但火灾引起的损失较大。
3、 探测器设置的影响因素
在火灾自动报警系统的工程设计中, 设计人员确定探测器的保护面积要考虑许多因素, 其中有以下四个方面必须考虑的:
(1)探测器的设计特性
例如感温探测器感热元件的感热能力(热容量、 传热系数、 有效面积)及整定的”额定动作温度”, 感烟探测器的火灾灵敏度级别及整定的感烟灵敏度档次, 火焰探测器的灵敏度档次等。
(2)火灾类型
燃烧材料的燃烧率、 烟粒径及其组分、 热释放产生的热对流。
(3)建筑物结构特点
房间地面大小、 探测器的安装高度、 顶棚或屋顶形状以及房间中设备摆放方式。
(4)环境条件
周围环境的温度和湿度、 自然的气流或空气调节系统、 加热系统产生的空气运动。按以上所有的因素确定探测器的保护面积将是极其复杂的。国家标准《火灾自动报警系统设计规范》(ＧＢＪ116－88)中规定的探测器的保护面积是根据在特定的建筑物(无障碍物的宽阔平顶棚)特定的环境条件(温度和湿度恒定、 无空调通风、 加热的实际尺寸封闭房间)使用标准的试验火测试探测器的响应时间、 温度增量、 烟浓度等数据, 经过分析研究并参照国外先进标准规范制订的, 用来为设计人员确定火灾报警系统中采用探测器数量的主要依据。
2.4 火灾报警及控制
1、 机械加压送风防烟
机械加压送风防烟就是对建筑物的某些部位送入足够量的新鲜空气, 使其维持高于建筑物其它部位一定的压力, 从而使其它部位因着火所产生的火灾烟气或因扩散所侵入的火灾烟气被堵截于加压部位之外。设置机械加压送风防烟系统的目的, 是为了在建筑物发生火灾时, 提供不受烟气干扰的疏散路线和避难场所。因此, 加压部位在关闭门时, 必须与着火楼层保持一定的压力差(该部位空气压力值为相对正压); 同时, 在打开加压部位的门时, 在门洞断面处能有足够大的气流速度, 以有效地阻止烟气的入侵, 保证人员安全疏散与避难。
1)机械加压送风防烟系统的组成
(1)对加压空间的送风
一般是依靠通风机经过风道分配给加压空间中必要的地方。这种空气必须吸自室外, 并不应受到烟气的污染。加压空气不需要作过滤、 消毒或加热等任何处理。
(2)加压空间的漏风
任何建筑物空间的围护物, 都不可避免地存在着不严密的漏风途径, 如门缝、 窗缝等。因此, 加压空间和相邻空间之间的压力差必然会造成从高压侧到低压侧的漏风。加压空间和相邻空间的严密程度将决定漏风量的大小。
机械排烟的基本原理就是利用排烟风机把发生火灾区域内所产生的高温烟气经过排烟口排至室外。
2)机械排烟设置的部位
根据《高层民用建筑设计防火规范》(GB50045—95, )的规定, 对一类建筑和高度超过32m的二类建筑的下列走道和房间应设置机械排烟设施:
(1)长度超过20m, 且无直接自然采光或设固定窗的内走道。
(2)虽有直接采光和自然通风, 但长度超过60m的内走道。
(3)面积超过100m, 经常有人停留或可燃物较多的无窗房间或设固定窗的房间。
(4)净空高度超过12m及12m以下且不具备自然排烟条件的中庭。
(5)地下室各房间总面积超过200m或一个房间面积超过50m, 且经常有人停留或可燃物较多的房间(设有窗井等采用可开外窗自然排烟措施的房间除外)。
3)机械排烟方式和系统组成
(1)机械排烟方式
机械排烟可分为局部排烟和集中排烟两种方式。局部排烟方式是在每个需要排烟的部位设置独立的排烟风机直接进行排烟; 集中排烟方式是将建筑物划分为若干个区, 在每个区内设置排烟风机, 经过排烟风道排烟。局部排烟方式投资大, 而且排烟风机分散, 维修管理麻烦, 因此很少采用。如采用时, 一般与通风换气要求相结合, 即平时可兼作通风排气使用。
(2)机械排烟系统组成
机械排烟系统是由挡烟壁(活动式或固定式挡烟壁, 或挡烟隔墙、 挡烟梁)排烟口(或带有排烟阀的排烟口)防火排烟阀门、 排烟道、 排烟风机和排烟出口组成。
4)防排烟设施的控制
防排烟系统电气控制的设计, 是在选定自然排烟、 机械排烟、 自然与机械排烟并用或机械加压送风方式以后进行, 一般排烟控制有中心控制和模块控制两种方式, 如图2.2所示。其中(ａ)为中心控制方式: 消防中心接到火警信号后, 直接产生信号控制排烟阀门开启、 排烟风机启动, 空调、 送风机、 防火门等关闭, 并接收各设备的返回信号和防火阀动作信号, 监测各设备运行状况; (ｂ)为模块控制方式: 消防中心接收到火警信号后, 产生排烟风机和排烟阀门等动作信号, 经总线和控制模块驱动各设备动作并接收其返回信号, 监测其运行状态。
机械加压送风控制的原理与过程相似于排烟控制, 只是控制对象变成为正压送风机和正压送风阀门。
图2-2 所示为机械排烟控制框图
2、 火灾事故广播和警报装置
火灾警报装置(包括警铃、 警笛、 警灯等)是发生火灾时向人们发出警告的装置, 即告知人们着火了, 或者有什么意外事故。火灾事故广播是火灾时(或意外事故时)指挥现场人员进行疏散的设备。由于两种设备各有所长, 在火灾发生初期, 两者交替使用, 效果较好。
1)火灾事故广播的设置范围和技术要求
《火灾自动报警系统设计规范》规定: 控制中心报警系统应设置火灾应急广播系统; 集中报警系统宜设置火灾应急广播系统。按照规范的规定, 火灾事故广播系统在技术上应符合以下要求:
(1)对扬声器设置的要求
①在民用建筑里, 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小于3Ｗ, 其间距应保证从一个防火分区的任何部位到最近一个扬声器的步行距离不大于15ｍ, 走道末端扬声器距墙不大于18ｍ。
②在环境噪声大于60ｄＢ(Ａ)的工业场所, 设置的扬声器在其播放范围内远点的声压级应高于背景噪声15ｄＢ(Ａ)。
③客房独立设置的扬声器, 其功率一般不小于1Ｗ。
④火灾事故广播线路应独立敷设, 不应和其它线路(包括火警信号、 联动控制等线路)同管或同线槽、 孔敷设。
(2)火灾事故广播播放疏散指令的控制程序
①地下室发生火灾, 应先接通地下各层及首层。若首层与2层具有大的共享空间时, 也应接通2层;
②首层发生火灾, 应先接通本层、 2层及地下各层;
③2层及2层以上发生火灾, 应先接通火灾层及其相邻上、 下层。
2)火灾应急广播与其它广播(包括背景音乐等)合用时的要求
(1)火灾时, 应能在消防控制室将火灾疏散层的扬声器和公共广播扩音机强制转入火灾应急广播状态。
(2)消防控制室应能监控用于火灾应急广播时的扩音机的工作状态, 并能开启扩音机进行广播。
(3)床头控制柜设有扬声器时, 应有强制切换到应急广播的功能。
(4)火灾应急广播应设置备用扩音机, 其容量不应小于火灾应急广播扬声器最大容量总和的15倍。
3)火灾警报装置的设置范围和技术要求
规范规定: 设置区域报警系统的建筑, 应设置火灾警报装置; 设置集中报警系统和控制中心报警系统的建筑, 宜装置火灾警报装置。同时还规定: 在报警区域内, 每个防火分区至少安装一个火灾警报装置。其安装位置宜设在各楼层走道靠近楼梯出口处。为了保证安全, 火灾警报装置应在火灾确认后, 由消防中心按疏散顺序统一向有关区域发出警报。在环境噪声大于60ｄＢ(Ａ)场所设置火灾警报装置时, 其声压级应高于背景噪声15ｄＢ(Ａ)。
3、 消防专用电话
消防专用电话十分必要, 它对能否及时报警, 消防指挥系统是否畅通起着关键作用。为保证消防报警和灭火指挥畅通, 规范对消防专用电话作了明确规定:
1)消防专用电话, 应建成独立的消防通信网络系统。
2)消防控制室、 消防值班室或工厂消防队(站)等处应装设向公安消防部门直接报警的外线电话(城市119专用火警电话用户线)。
3)消防控制室应设消防专用电话总机。
4)民用建筑的下列部位应设有消防专用电话分机和塞孔。
(1)消防水泵房、 变配电室、 防排烟机房、 电梯机房、 自备发电机房等与消防联动有关的值班室设分机;
(2)灭火系统控制、 操作处或控制室设分机;
(3)民用建筑中手动报警按钮及消火栓启泵按钮等处宜设消防电话塞孔;
(4)特级保护对象的建筑中各避难层应设置消防电话分机或电话塞孔。
5)工业建筑中下列部位应设置消防专用电话分机。
(1)总变、 配电站及车间变、 配电所;
(2)工厂消防队站、 总调度室;
(3)保卫部门总值班室;
(4)消防泵房、 取水泵房(处)电梯机房;
(5)车间送、 排风及空调机房等处。
工业建筑中手动报警按钮、 消火栓启泵按钮等处宜设消防电话塞孔。
4、 消防泵的控制
在现场, 对消防泵的手动控制有两种方式: 一是经过消火栓按钮(破玻璃按钮)直接启动消防泵; 二是经过手动报警按钮, 将手动报警信号送入控制室的控制器后, 产生手动或自动信号控制消防泵启动, 同时接收返回的水位信号。一般消防泵都是经中