高層建筑設(shè)計中自動噴水滅火系統(tǒng)及電氣聯(lián)動控制的分析

摘要：隨著建設(shè)經(jīng)濟的發(fā)展，建設(shè)行業(yè)的日新月異；本文結(jié)合工作實際，著重對自動化噴水滅火系統(tǒng)及電氣聯(lián)動控制有關(guān)問題進行簡單分闡述，提出了設(shè)計中應(yīng)該注意的事項;提出了改進的方法以及一些個人觀點供同行參考。
引言：
        自動化噴水滅火系統(tǒng)效率高，用水量小，水漬損失少，又能及時有效地發(fā)現(xiàn)和撲救火災(zāi)，特別是初起火災(zāi)的控制，一是僅限于火災(zāi)區(qū)域；二是把水直接噴向最需水的地方。它又具備二個基本功能：①發(fā)生火災(zāi)后自動滅火；②在滅火的同時進行報警。加之自動化程度高，因此自動噴水滅火系統(tǒng)在消防領(lǐng)域取得突出地位，是目前滅火系統(tǒng)最有效的方法之一，在保護人民生命財產(chǎn)安全方面有著其它系統(tǒng)無可比擬的優(yōu)點。缺點是投資大。室內(nèi)消火拴滅火系統(tǒng)也是利用固定管網(wǎng)，不同之處是自動噴水滅火系統(tǒng)利用噴頭能自動作用噴水滅火，室內(nèi)消火拴滅火系統(tǒng)是利用消火栓箱內(nèi)的設(shè)施進行滅火。系統(tǒng)簡單，操作簡便，投資小。它是利用人在得到火警信號后打開消火栓進行滅火的一種工具。在有自動噴水滅火系統(tǒng)的高層建筑中，室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)僅是對自動噴水滅火系統(tǒng)的一種補充，但又必不可少。自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)在一些重要的建筑物及其場所中的消防安全保障起著十分重要的作用。因此《建筑設(shè)計防火規(guī)范》、《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》和《自動噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》對它的穩(wěn)定性和可靠性提出了嚴格的要求。但是自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)在工程總造價中占有相當(dāng)大的比例。本著安全可靠、準(zhǔn)確有效、經(jīng)濟合理、符合技術(shù)條件特定要求的原則，本文認為自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)局部具有可行性和必要性。

1、水泵組合的實現(xiàn)方法：
        《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》第7.4.3條規(guī)定：室內(nèi)消火栓給水系統(tǒng)應(yīng)與自動化噴水滅火系統(tǒng)分開設(shè)置，有困難時，可合用消防泵，但在自動噴水滅火系統(tǒng)報警閥前（沿水流方向）必須分開設(shè)置。該條文說明允許合用消防水泵�！陡邔用裼媒ㄖ�設(shè)計防火規(guī)范》不提倡使用，主要基于以下幾點考慮：①自動噴水滅火系統(tǒng)和室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)兩者作用時間不同。自動噴水滅火系統(tǒng)為1h，室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)使用延續(xù)時間為3h；②壓力的要求不同。自動噴水滅火系統(tǒng)噴頭處工作壓力一般為100kpa，最不利點允許降至50kpa。室內(nèi)消火栓的工作壓力一般在200kpa；③水質(zhì)要求不同。自動噴水滅火系統(tǒng)比室內(nèi)消火栓滅火系統(tǒng)水質(zhì)要求高；④消火栓用水易影響自動噴水滅火系統(tǒng)用水。如果要實行消防水泵組合必須克服以上四點中提出的問題。下面分別介紹水泵組合的實現(xiàn)方法：
        消防水泵及其局部管道組合的可能性消防給水系統(tǒng)組合分以下兩點：第一類是：室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)各自獨立設(shè)置，這種設(shè)置方式性能可靠，互不干擾，互不影響。但這兩種獨立設(shè)置的給水系統(tǒng)，投資大，用費高。因為這兩種系統(tǒng)每一種系統(tǒng)必須設(shè)一共一備或兩工一備泵組合，兩條供水管道組合供水。第二類為：消防水泵使用蓄水池到環(huán)狀管網(wǎng)之間的管道合用，兩個系統(tǒng)采用合為一組一工一備或兩工一備的水泵和管道合并方式供水。這種組合優(yōu)點多，值得推廣應(yīng)用，本文專一討論這種組合。另外一種是給水主管道系統(tǒng)完全合并，由于它的可靠性差，《規(guī)范》尚不允許，加之這種組合同第二類比較，使得復(fù)雜化，本文排除這種組合方式。首先對室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)的動作原理進行比較：從上述兩種動作原理進行比較可以看出室內(nèi)消火栓系統(tǒng)的水泵是通過人手動打開消火栓按紐，直接啟動消火栓泵。自動噴水滅火系統(tǒng)是通過水流指示器動作、濕式報警閥動作、壓力開關(guān)動作或由消防控制中心傳達指令啟動消防水泵。兩個系統(tǒng)在水泵前后均無特殊要求，不同的是水泵電源控制柜接受到的啟動信號不一致，因此合用水泵及前后管道從動作原理上是可以實現(xiàn)的，這就要求消防水泵電源控制柜應(yīng)同時具備這幾種功能。通過兩個系統(tǒng)比較，管道的工作形式及作用相同，完全可以組合，兩個系統(tǒng)共同使用。
        1.1 實現(xiàn)消火栓泵與噴淋泵的組合和消防水泵電源控制柜的組合，消防水泵電源控制柜應(yīng)具備以下功能：①接收到消火栓按鈕信號直接啟動消防水泵；②濕式報警閥開啟后接收到壓力開關(guān)信號后直接啟動消防水泵；③接收到消防控制中心的指令后，具備啟動或關(guān)閉消防水泵的功能。 
        1.2 實現(xiàn)由水池到消防管網(wǎng)的供水主管道的合并。這使部分管道成為室內(nèi)消火栓系統(tǒng)和自動噴水滅火系統(tǒng)公用區(qū)域。其流量應(yīng)按《高層民用建筑設(shè)計防火規(guī)范》第7.2.4條規(guī)定的室內(nèi)消防用水量確定。而分支管肉以外實現(xiàn)系統(tǒng)獨立，即室內(nèi)消火栓環(huán)管與進水主管相連接處設(shè)止回閥，自動噴水滅火系統(tǒng)的濕式報警閥和止回閥連接在分支后噴淋主管道上。這樣接連克服了室內(nèi)消火栓系統(tǒng)因檢修或漏水而發(fā)生誤報警造成互相影響，又保證了獨自的工作壓力。即實現(xiàn)消火栓系統(tǒng)可獨立使用不影響噴淋系統(tǒng)獨立使用，或兩個系統(tǒng)同時使用，保持了系統(tǒng)使用的靈活性和可靠性。
        1.3 壓力的克服。這里值得注意的是，當(dāng)自動噴頭滅火系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)，而消火栓系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，對自動噴水滅火系統(tǒng)有無影響呢？由于局部合并，消火栓系統(tǒng)部分的壓力和自動噴水滅火系統(tǒng)的壓力顯然不相適應(yīng)。室內(nèi)消火栓系統(tǒng)工作壓力為200kpa，自動噴水滅火系統(tǒng)100kpa。所以在主管道分支后分別設(shè)止回閥。消火栓最初滅火用水可以利用消防水箱的儲水和消火栓增壓泵來維修。由于主管分支后設(shè)止回閥，只要消防水泵不啟動，消防水泵系統(tǒng)內(nèi)水壓變化與噴淋系統(tǒng)無關(guān)。一旦消防用水需啟動水泵時，考慮誤報警已不具有任何意義了。兩個系統(tǒng)控制目的只有一個即火災(zāi)狀態(tài)下保證消防水泵的正常啟動。
2、信號干擾與抑制：
        隨著經(jīng)濟的發(fā)展，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)進入了智能階段。在進行細微信號處理過程中，經(jīng)常會因為各種信號干擾因素的存在而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，嚴重時會引起火災(zāi)信號的誤報。為保證火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的可靠性，減少火災(zāi)信號的誤報率，采用必要的信號干擾抑制技術(shù)就顯得十分必要。
        2．1 內(nèi)部干擾與抑制  內(nèi)部干擾很大程度上是電源干擾，在火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的電源系統(tǒng)中實現(xiàn)內(nèi)部干擾的抑制，一方面可以裝設(shè)干擾抑制器、濾波器、隔離變壓器，另一方面電器元件還可采用軟磁材料。同時，電源本身可以采用在線式不間斷電源系統(tǒng)等措施。
        2．2 外部干擾與抑制  火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)主要是弱電系統(tǒng)，周圍電磁場的變化均會形成干擾，如雷電及靜電電磁干擾等，從而形成火災(zāi)自動報警系統(tǒng)誤報或數(shù)據(jù)丟失，或引起不必要的滅火裝置啟動。抑制外部干擾，可采用屏蔽、接地、雙絞線及濾波等技術(shù)抑制外部干擾。隨著光纖傳輸線的研發(fā)，信號干擾的抑制技術(shù)將會有更大的發(fā)展。
3、穩(wěn)壓泵的控制：
        消防系統(tǒng)中的穩(wěn)壓裝置，是維持自動噴水滅火系統(tǒng)及消火栓供水系統(tǒng)工作壓力的裝置。通常情況下，電氣工程設(shè)計中已設(shè)計了低壓自動起泵、高壓自動停泵的功能，其控制與火災(zāi)自動報警系統(tǒng)無關(guān)。與噴淋泵和消火栓泵不同的是，穩(wěn)壓泵在非火災(zāi)狀態(tài)下也會時常自動起泵和停止，其運行狀態(tài)沒有監(jiān)視的必要性，但是火災(zāi)自動報警系統(tǒng)仍須予以監(jiān)視。由于穩(wěn)壓裝置存在系統(tǒng)管網(wǎng)超高壓及超低壓兩種故障形式，因此設(shè)計時應(yīng)增加對噴淋系統(tǒng)和消火栓系統(tǒng)穩(wěn)壓裝置的極限高壓和極限低壓的監(jiān)視。具體實施時，可以在穩(wěn)壓裝置上增加兩塊電接點壓力表，一塊壓力表用于檢測管網(wǎng)極限高壓,其整定值應(yīng)不小于穩(wěn)壓泵的起泵壓力值；一塊用于檢測管網(wǎng)極限低壓，其整定值應(yīng)小于穩(wěn)壓泵的起泵壓力值。但對于噴淋系統(tǒng)，極限低壓整定值不能低于0.05MPa；對于消火栓系統(tǒng)，極限低壓整定值不能低于0.07MPa。極限電接點壓力表的動作通過報警系統(tǒng)的輸入模塊，傳輸?shù)较�防控制室，發(fā)出報警信號，以便值班人員及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障。
 4、聯(lián)動控制命令的形式：
        通常情況下，聯(lián)動控制模塊的輸出形式有兩種，一種是持續(xù)電平輸出，即輸出命令信息由火災(zāi)自動報警系統(tǒng)保持；另一種是脈沖輸出，即火災(zāi)自動報警系統(tǒng)發(fā)出的命令，僅僅是一個具有一定寬度的脈沖信號。在工程設(shè)計中，對于這兩種輸出形式必須進行正確選擇。在聯(lián)動控制的對象中，有些是以DC24V做為控制手段的或者自身并沒有專用的控制設(shè)備。例如總線制應(yīng)急廣播系統(tǒng)的控制，就是由廣播切換模塊執(zhí)行的。因此在規(guī)范所規(guī)定的必須連續(xù)工作的時間內(nèi)，廣播切換模塊必須一直保持輸出狀態(tài)。還有一些受控對象有專用的控制設(shè)備且控制電壓為AC220 V或AC380 V。例如消防水泵、防排煙風(fēng)機、應(yīng)急照明裝置及非消防電源切換裝置等。對于這類受控對象，不能采用依靠火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動模塊電平輸出形式來保持控制狀態(tài)，只能采用脈沖輸出，而控制命令的保持由受控對象自身控制設(shè)備來完成。對于消防水泵和防排煙風(fēng)機而言，在火災(zāi)狀態(tài)下，規(guī)范規(guī)定它們都應(yīng)有足夠的連續(xù)工作時間。例如，噴淋系統(tǒng)連續(xù)工作不應(yīng)小于1h；消火栓系統(tǒng)不應(yīng)小于2h；防排煙風(fēng)機在排煙管道總出口處的氣流溫度未達到280前，應(yīng)一直處于工作狀態(tài)。但是，規(guī)范對火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)在火災(zāi)狀態(tài)下的連續(xù)工作時間沒有提出如此高的要求。JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范第241916條規(guī)定，消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間的最少連續(xù)供電時間為：火災(zāi)自動報警裝置?坌10min；人工報警器?坌10min；各種確認、通報手段?坌10min；火災(zāi)廣播?坌20min。在這段時間內(nèi)，系統(tǒng)應(yīng)把所有的控制命令發(fā)出，做好人員疏散工作，聯(lián)系所有應(yīng)該堅守崗位的工作人員。由于火災(zāi)自動化報警系統(tǒng)總有一部分在火災(zāi)區(qū)域內(nèi)，因此，20min后系統(tǒng)是否還能正常工作是一個無法確定的事，這種狀態(tài)與火災(zāi)的事實是相符的。至此我們可以看出，用火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的聯(lián)動模塊的輸出信號，來保持消防水泵、防排煙風(fēng)機的控制狀態(tài)是很危險的，在設(shè)計中絕不可再采用。