樓宇電力消防設備控制系統探究

三明農業學校 朱增健

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樓宇電力消防設備控制系統探究

三明農業學校 朱增健

該文根據相關的設計規范，對民用建筑消防電氣設備的控制工藝進行論述。

消防 電氣設備 控制工藝

1 概述

在民用建筑電氣設計中，消防設備的供電和控制是非常重要的。民用建筑中的消防設備主要包括消防水泵、排煙風機、正壓送風機、消防電梯、防火閥、防火卷簾門、氣體滅火裝置等。

消防設備供電與控制的設計中，主要涉及到以下幾個常用規范：《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92；《建筑設計防火規范》GBJ16-87（2001年版）；《火災自動報警系統設計規范》GB500116-98。

消防設備供電與控制流程上的合理是保證消防設備在發生火災時正常發揮其功能的重要保證，是將火災損失減小到最小程度比較有效的方法。因此，對消防設備的供電和工藝控制流程進行討論是非常必要的。

2 消防設備的供電

2.1 消防設備的供電負荷等級

根據《民用建筑電氣設計規范》、《建筑設計防火規范》、《高層建筑設計防火規范》等，消防用電的負荷等級與建筑物中供電負荷的最高等級相同。

一類建筑的消防用電按一級負荷供電，二類建筑的消防用電按二級負荷供電，除此以外的建筑采用三級負荷供電。

火災事故照明和疏散指示標志在外部電源不能保證時，可采用蓄電池作為備用電源，連續供電時間不應少于20分鐘。

火災自動報警系統應設有主電源和直流備用電源。主電源應采用消防電源，備用電源宜采用火災報警系統控制器的專用蓄電池或集中設置的蓄電池。在設CTR顯示器、通信設備等時，宜由UPS裝置供電。

2.2 消防電氣的供電線路

消防用電設備應采用單獨的回路供電，并當發生火災切斷生產、生活用電時，應仍能保證消防用電，其配電設備應有明顯的標志。建筑物內不設配電柜室，消防電源應單獨接引，單獨配線穿管；室內設配電柜室，消防電源可從配電柜單獨專線配出。

一、二級負荷供電的消防電源線路，應采用雙源雙回路供電，并在線路末端設雙電源自切自投裝置，兩個供電線路不能穿同一鋼管、線糟、電纜橋架。

消防電源線路若采用普通電線電纜，必須穿穿管暗敷設在非燃燒結構體內，明致設時，必須穿金屬管并采取防火保護措施。在電纜溝、電纜橋架內敷設時，應采用阻燃型電線電纜。

隨著社會經濟的發展和進步，電線電纜絕緣層著火發出的有害氣體逐漸為人們所重視，因此，電線電纜的低煙無鹵要求逐漸提上日程，對于地鐵車站等人員密集的場合，電線電纜必須要求低煙無鹵，對于地上建筑至少應保證低鹵低煙。

3 常見的消防電氣設施

在民用建筑中，常見消防電氣設施主要有以下幾種：

3.1 消火栓及其消防泵

這是最常規的消防電氣設施，設置于大多數可以使用水防的場合，主要用于火災時滅火。該系統一般采用手動觸發。

3.2 自噴消防泵

設置于可以使用水消防且面積較大、人流較密的場合，如高層、大型商場等，主要用于火災時大面積的滅火。該系統一般采用壓力開關進行觸發。

3.3 防火卷簾門及電動防火門

主要設置于高層建筑、空間面積比較大的商場等，主要用途是防火、防煙，縮小火災事故范圍，防止火災的蔓延。該系統一般采用安裝于卷簾兩側的探測器觸發。

3.4 正太送風機

發生火災時，向火災層輸送正壓新鮮空氣，一方面為火災層的人員提供足夠逃生的氧氣，以免因空氣中氧氣缺少而窒息，另一方面阻止因煙囪效應使火災向上層蔓延。該系統一般由火災報警聯動控制器觸發。

3.5 排煙風機

火災撲滅后，排出火災層的煙霧和有害氣體，保持火災救護人員能夠呼吸到足夠的新鮮空氣。該系統一般由火災報警聯動控制器觸發。

3.6 消防電梯

火災發生時，幫助人們從火災發生層快速逃生至底層，離開發生火災的建筑物。

3.7 火災自動報警系統

利用火災早期的一些現象，如各種煙霧、火光等信息，及時反映火災信息，做到先期預防，將火災發生的可能消滅在萌芽狀態，最大限度地減少火災損失。該系統一般由探測器、控制器、消除設備執行機構和相關的控制線路組成。

3.8 氣體消防系統

該系統集火災探測、氣體滅火為一體，主要適用于一些不便用水消除的含有貴重設備的場合。

該系統一般自成體系，它包含必要的火災探測和相應的執行機構，在保護區域發生火災時，自動釋放滅火氣體。該系統由保護區域內配套的火災探測器進行觸發。

3.9 消防廣播和聲光報警器

該系統主要用于發生火災時，組織和疏導人員疏散和快速撤離，該系統觸發由消防控制中心（消防值班室）完成。

3.10 火災應急照明

該系統用于發生停電事故時（包括火災事故），幫助人員逃生與疏散。

4 常見消防設施的控制

對于消防設施的控制要求，有以下幾點基本要求：

（1）容易造成混亂、帶來嚴重后果的被控對象應由消防控制室集中管理。

（2）火災報警信號由人直接發出的消防系統，應直接啟動消防設施，無須經過消防控制室確認。

（3）消防水泵（包括噴灑泵）、排煙風機及正壓送風機等重要消防用電設備，宜采取定期自動試機、檢測措施。

4.1 消火栓及其消防泵

消火栓消防泵的起停一般直接由消防栓上的消防按鈕直接啟動。即使在有火災自動報警系統的建筑中，火災自動報警系統僅監視該系統的各種信息，并不對消火栓按鈕的報警信息進行加工處理，原因十分簡單，消火栓按鈕是由人工進行觸發的，無需再進行火災的確認。值得注意的是，消火栓按鈕的控制電壓若采用220V，則必須保證使用消火栓時按鈕上無電，以免發生觸電事故。若采用36V的安全電壓，則不需選擇適當截面的控制線，以免因線路壓降過大而無法驅動接觸器線圈。

設有火災自動報警系統的建筑，對消火栓消防系統的控制要求如下：

⑴消火栓按鈕控制回路應采用50V以下的安全電壓。

⑵消火栓設有消火栓按鈕時，應能向消防控制（值班）室發送消火栓工作信號和起動消防水泵。

⑶消防控制室內，對消火拴滅火系統應有下列控制、顯示功能：控制消防水泵的起、停；顯示消防水泵的工作、故障狀態；顯示消火栓按鈕的工作部位，當有困難時可按防火分區或樓層顯示。

從上邊的要求可以看出，在設有火災自動報警系統的建筑物中，消火栓系統除了常規的消火栓控制按鈕控制起動消防泵線路外，還應增加以下的線路：

（1）每個消火栓按鈕的接點狀態通過地編模塊接入火災自動報警系統，將其作為一個探測器看待，以便消防控制室能夠顯示火栓按鈕的工作部位。

（2）消防泵控制箱的控制線路中并聯消防控制室的起?？刂平狱c，并將泵的運行信息返回消防控制室。

4.2 自噴消防泵

自噴消防系統一般較少單獨使用，往往與火災自動報警系統同時使用。

自噴消防系統的工作流程為：當保護區域內因發生火災引起溫度升高，從而使噴頭上的阻水設施爆裂，管道內壓力下降，管道上壓力開關觸點閉合，開啟自噴消防泵。

自動噴水滅火系統的控制應符合下列要求：

（1）設有自動噴水滅火噴頭、需早期火災自動報警的場所（不易檢修的天棚、悶頂內或廚房等處除外），宜同時設置感煙探測器。

（2）自動噴水滅火系統中設置的水流指示器，不應作自動起動消防水泵的控制裝置。報警閥壓力開關、水位控制開關和氣壓罐壓力開關等可控制消防水泵自動起動。

（3）消防控制室內，自動噴水滅火系統宜有下列控制監測功能：

①控制系統的起、停；

②系統的控制閥處開啟狀態。但對管網末端的試驗閥，應在現場設置手動按鈕就地控制開閉，其狀態信號可不返回；

③消防水泵電源供應和工作情況；

④水池、水箱的水位。對于重力式水箱，在嚴寒地區宜安設水溫探測器，當水溫降低到5℃以下時，即應發出信號報警；

⑤干式噴水滅火系統的最高和最低氣壓。一般壓力的下限值宜與空氣壓縮機聯動，或在消防控制室設充氣機手動起動和停止按鈕；

⑥預作用噴水滅火系統的最低氣壓；

⑦報替閥和水流指示器的動作情況。

（4）設有充氣裝置的自動噴水滅火管網應將高、低壓力告警信號送至消防控制室。消防控制室宜設充氣機手動啟動按鈕和停止按鈕。

（5）預作用噴水滅火系統中應設置由感煙探測器組成的控制電路，控制管網預作用充水。

（6）雨淋和水噴霧滅火系統中宜設置由感煙、定溫探測器組成的控制電路，控制電磁閥。電磁閥的工作狀態應反饋消防控制室。

由于自噴消防系統的消防泵（包括電磁閥、氣壓泵）可以直接由壓力開關控制，因此，在該系統的設計中，應盡量利用壓力開關和相應的消防泵組成自動控制系統，在和火災自動報警系統配合使用時，應將其作為獨立的一個子系統，火災報警系統只監視其報警信號（包括壓力開關、水流指示儀）。

自噴消防系統和火災自動報警系統配套使用時的基本要求如下：

（1）消防泵（包括電磁閥、氣壓泵）的啟動應有相應的壓力開關（包括水位控制儀）直接啟動，同時并接消防控制室傳來的強制起停按鈕信號。

（2）所有相關的報警及反映系統工作的傳感器信號應通過地編輸入模塊進入報警總線。

4.3 防火卷簾門及電動防火門

防火卷簾門是現代高層建筑防火中不可缺少的設施，具有防火、防煙、防盜、防風等多種功能，廣泛應用于高層建筑、大型商場等人員密集的場合，其作用是在火災事故發生時，在能夠保證人員快速疏散的情況下，阻止火災事故的蔓延，將火災限制在一定的范圍內，從而最大限度地限制火災事故的損失。

該消防設施一般自成體系，其自帶的控制箱內一般設有溫感探測器、煙感探測器、限位開關、外部控制信號的接口，在完成外部接線后，一般就能獨立工作。

電動防火卷簾的控制應符合下列要求：

（1）一般在電動防火卷簾兩側設專用的感煙及感溫兩種探測器，聲、光報警信號及手動控制按鈕（應有防誤操作措施）。當在兩側裝設確有困難時，可在火災可能性大的一側裝設。

（2）電動防火卷簾應采取兩次控制下落方式：第一次由感煙探測器控制下落距地1.5m處停止；第二次由感溫探測器控制下落到底。并應分別將報警及動作信號送至消防控制室。

（3）電動防火卷簾宜由消防控制室集中管理。當選用的探測器控制電路采用相應措施提高了可靠性時，亦可在就地聯動控制，但在消防控制室要有應急控制手段。

（4）當電動防火卷簾采用水幕保護時，水幕電磁閥的開啟宜用定溫探測器與水幕管網有關的水流指示器組成電路控制。

電動防火門的控制，應符合以下要求：

（1）門兩側應裝設專用的感煙探測器組成控制電路，在現場自動關閉。此外，在就地亦宜設人工手動關閉裝置。

（2）電動防火門宜選用平時不耗電的釋放器，且宜吸設。要有返回動作信號功能。

電動防火卷和防火卷簾門由于自成體系，實際使用時只需按照其外部接線端子的要求配置操作電源、火災探測器和相關的手動操作按鈕。在和火災自動報警系統配合使用時，在其火災探測器回路中接入總線型控制模塊來仿真火災探測器的動作，使消防控制時的指令能夠得到執行（一般需要兩個總線制控制模塊，分別指令半降和全降），同時應將卷簾門的工作狀態通過總線型輸入模塊返回消防控制中心。

4.4 正壓送風機

該系統一般單獨較少使用，往往和火災自動報警系統聯合使用，其動作指令直接由消防控制室發出。

4.5 排煙風機

防煙、排煙設施包括排煙閥和相關的風機。其控制要求如下：

（1）排煙閥宜由其排煙分擔區內設置的感煙探測器組成的控制電路在現場控制開啟。

（2）排煙閥動作后，應起動相關的排煙風機和正壓送風機，停止相關范圍內的空調風機及其他送、排風機。

（3）同一排煙區內的多個排煙閥，若需同時動作，可采用接力控制方式開啟，并由最后動作的排煙閥發送動作信號。

（4）設在排煙風機入口處的防火閥動作后，應聯動停止排煙風機。

（5）防煙垂壁應由其附近的專用感煙探測器組成的控制電路就地控制。

（6）設于空調通風管道上的防排煙閥，宜采用定溫保護裝置直接動作閥門關閉；只有必須要求在消防控制室遠方關閉時，才采取遠方控制。關閉信號要反饋消防控制室，并停止有關部位風機。

（7）消防控制室應能對防煙、排煙風機（包括正壓送風機）進行應急控制。

防、排系統單獨使用時，根據上述要求采用電氣連鎖的方式完成其控制，在和火災自動報警控制系統配套使用時，其連鎖控制可以通過系統進行程序連鎖。

4.6 氣體消防系統

自動滅火系統的控制應要求如下：

（1）設有鹵代烷、二氧化碳等氣體自動滅火裝置的場所（或部位）應設感煙定溫探測器與滅火控制裝置配套組成的火災報警控制系統。

（2）管網滅火系統應有自動控制、手動控制和機械應急操作三種起動方式；無管網滅火裝置應有自動控制和手動控制兩種起動方式。

（3）自動控制應在接到兩個獨立的火災信號后才能起動。

（4）應在被保護對象主要出入口門外，設手動緊急控制按鈕，并應有防誤操作措施和特殊標志。

（5）機械應急操作裝置應設在貯瓶間或防護區外便于操作的地方，并能在一個地點完成釋放滅火劑的全部動作。

（6）應在被保護對象主要出入口外門框上方設放氣燈，并應有明顯標志。

（7）被保護對象內應設有在釋放氣體前30s內人員硫散的聲警報器。

（8）被保護區域常開的防火門，應設有門自動釋放器，在釋放氣體前能自動關閉。

（9）應在釋放氣體前，自動切斷被保護區的送、排風風機或關閉送風閥門。

（10）對于組合分配系統，宜在現場適當部位設置氣體滅火控制室；單元獨立系統是否設控制室，可根據系統規模及功能要求而定；無管網滅火裝置一般在界場設獨制盤（箱），但裝設位置應接近被保護區，控制盤（箱）應采取防護措施。在經常有人的防護區內設置的無管網滅火系統，應設有切斷自動控制系統的手動裝置。

（11）氣體滅火控制室應有下列控制、顯示功能：

①控制系統的緊急起動和切斷；

②由火災探測器聯動的控制設備，應具有30s可調的延時功能；

③顯示系統的手動、自動狀態；

④在報警、噴射各階段，控制室應有相應的聲、光報警信號，并能手動切除聲響信號；

⑤在延時階段，應能自動關閉防火門、停止通風、空氣調節系統。

（12）氣體滅火系統在報警或釋放滅火警時，應在建筑物的消防控制室（中心）有顯示信號。

（13）當被保護對象的房間無直接對外窗戶時，氣體釋放滅火后，應有排除有害氣體的設施，但此設施在氣體釋放時應是關閉的。

由于氣體消防系統大都是自成體系，其控制設備均由廠家配套，實際使用時只需按照生產廠家的要求配置相關的火災探側器，并按照其要求安裝好相關的聲光報警裝置即可，在和火災報警系統配套使用時，火災報警系統僅監視其工作狀態，一般不對其發出操作指令。

4.7 消防廣播和聲光報警器

本部分一般和火災自動報警系統配套使用，在發生火災時由消防控制室發出指令。

4.8 火災應急照明

火災應急照明集中供電時，應由消防控制中心在切斷其它非消防電源的同時，強制開啟應急照明；分散供電時，應設里外部電源斷電后的自開啟功能。

4.9 非消防電源斷電及電梯應急控制

非消防電源斷電和電梯應急控制要求如下：

（1）火災確認后，應能在消防控制室或配電所（室）手動切除相關區域的非消防電源。

（2）火災發生后，根據火情強制所有電梯依次停于首層，并切斷其電源，但消防電梯除外。

在通常情況下，非消防電源的開關均由低壓斷路器擔當，為了使其能夠進行遠程斷電，必須在開關上增加分勵脫扣器或選用具有遠程通訊能力的開關（本類開關價格比較高），通過火災報警控制器的控制模塊完成其控制。

電梯的強迫降至首層通過向電梯控制臺發送指令的方式實現，切斷電源的方式同切斷非消防電源。