高层建筑设计中自动喷水灭火系统及电气联动控制的分析

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随着建设经济的发展，建设行业的日新月异；本文结合工作实际，着重对自动喷水灭火系统及电气联动控制有关问题进行简单分阐述，提出了设计中应该注意的事项；提出了改进的方法以及一些个人观点供同行参考。

　　0 引言

　　自动喷水灭火系统效率高，用水量小，水渍损失少，又能及时有效地发现和扑救火灾，特别是初起火灾的控制，一是仅限于火灾区域；二是把水直接喷向最需水的地方。它又具备二个基本功能：①发生火灾后自动灭火；②在灭火的同时进行报警。加之自动化程度高，因此自动喷水灭火系统在消防领域取得突出地位，是目前灭火系统最有效的方法之一，在保护人民生命财产安全方面有着其它系统无可比拟的优点。缺点是投资大。室内消火拴灭火系统也是利用固定管网，不同之处是自动喷水灭火系统利用喷头能自动作用喷水灭火，室内消火拴灭火系统是利用消火栓箱内的设施进行灭火。系统简单，操作简便，投资小。它是利用人在得到火警信号后打开消火栓进行灭火的一种工具。在有自动喷水灭火系统的高层建筑中，室内消火栓灭火系统仅是对自动喷水灭火系统的一种补充，但又必不可少。自动喷水灭火系统和室内消火栓灭火系统在一些重要的建筑物及其场所中的消防安全保障起着十分重要的作用。因此《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》和《自动喷水灭火系统设计规范》对它的稳定性和可靠性提出了严格的要求。但是自动喷水灭火系统和室内消火栓灭火系统在工程总造价中占有相当大的比例。本着安全可靠、准确有效、经济合理、符合技术条件特定要求的原则，本文认为自动喷水灭火系统和室内消火栓灭火系统局部具有可行性和必要性。

　　1 水泵组合的实现方法

　　《高层民用建筑设计防火规范》第7.4.3条规定：室内消火栓给水系统应与自动喷水灭火系统分开设置，有困难时，可合用消防泵，但在自动喷水灭火系统报警阀前（沿水流方向）必须分开设置。该条文说明允许合用消防水泵。《高层民用建筑设计防火规范》不提倡使用，主要基于以下几点考虑：①自动喷水灭火系统和室内消火栓灭火系统两者作用时间不同。自动喷水灭火系统为1h，室内消火栓灭火系统使用延续时间为3h；②压力的要求不同。自动喷水灭火系统喷头处工作压力一般为100kpa，最不利点允许降至50kpa.室内消火栓的工作压力一般在200kpa；③水质要求不同。自动喷水灭火系统比室内消火栓灭火系统水质要求高；④消火栓用水易影响自动喷水灭火系统用水。如果要实行消防水泵组合必须克服以上四点中提出的问题。下面分别介绍水泵组合的实现方法：

　　消防水泵及其局部管道组合的可能性消防给水系统组合分以下两点：第一类是：室内消火栓系统和自动喷水灭火系统各自独立设置，这种设置方式性能可靠，互不干扰，互不影响。但这两种独立设置的给水系统，投资大，用费高。因为这两种系统每一种系统必须设一共一备或两工一备泵组合，两条供水管道组合供水。第二类为：消防水泵使用蓄水池到环状管网之间的管道合用，两个系统采用合为一组一工一备或两工一备的水泵和管道合并方式供水。这种组合优点多，值得推广应用，本文专一讨论这种组合。另外一种是给水主管道系统完全合并，由于它的可靠性差，《规范》尚不允许，加之这种组合同第二类比较，使得复杂化，本文排除这种组合方式。首先对室内消火栓系统和自动喷水灭火系统的动作原理进行比较：从上述两种动作原理进行比较可以看出室内消火栓系统的水泵是通过人手动打开消火栓按纽，直接启动消火栓泵。自动喷水灭火系统是通过水流指示器动作、湿式报警阀动作、压力开关动作或由消防控制中心传达指令启动消防水泵。两个系统在水泵前后均无特殊要求，不同的是水泵电源控制柜接受到的启动信号不一致，因此合用水泵及前后管道从动作原理上是可以实现的，这就要求消防水泵电源控制柜应同时具备这几种功能。通过两个系统比较，管道的工作形式及作用相同，完全可以组合，两个系统共同使用。

　　1.1 实现消火栓泵与喷淋泵的组合和消防水泵电源控制柜的组合，消防水泵电源控制柜应具备以下功能：①接收到消火栓按钮信号直接启动消防水泵；②湿式报警阀开启后接收到压力开关信号后直接启动消防水泵；③接收到消防控制中心的指令后，具备启动或关闭消防水泵的功能。

　　1.2 实现由水池到消防管网的供水主管道的合并。这使部分管道成为室内消火栓系统和自动喷水灭火系统公用区域。其流量应按《高层民用建筑设计防火规范》第7.2.4条规定的室内消防用水量确定。而分支管肉以外实现系统独立，即室内消火栓环管与进水主管相连接处设止回阀，自动喷水灭火系统的湿式报警阀和止回阀连接在分支后喷淋主管道上。这样接连克服了室内消火栓系统因检修或漏水而发生误报警造成互相影响，又保证了独自的工作压力。即实现消火栓系统可独立使用不影响喷淋系统独立使用，或两个系统同时使用，保持了系统使用的灵活性和可靠性。

　　1.3 压力的克服。这里值得注意的是，当自动喷头灭火系统处于静止状态，而消火栓系统处于工作状态，对自动喷水灭火系统有无影响呢？由于局部合并，消火栓系统部分的压力和自动喷水灭火系统的压力显然不相适应。室内消火栓系统工作压力为200kpa，自动喷水灭火系统100kpa.所以在主管道分支后分别设止回阀。消火栓最初灭火用水可以利用消防水箱的储水和消火栓增压泵来维修。由于主管分支后设止回阀，只要消防水泵不启动，消防水泵系统内水压变化与喷淋系统无关。一旦消防用水需启动水泵时，考虑误报警已不具有任何意义了。两个系统控制目的只有一个即火灾状态下保证消防水泵的正常启动。

　　2 信号干扰与抑制

　　随着经济的发展，火灾自动报警系统进入了智能阶段。在进行细微信号处理过程中，经常会因为各种信号干扰因素的存在而影响系统的稳定运行，严重时会引起火灾信号的误报。为保证火灾自动报警系统的可靠性，减少火灾信号的误报率，采用必要的信号干扰抑制技术就显得十分必要。

　　2.1 内部干扰与抑制 内部干扰很大程度上是电源干扰，在火灾自动报警系统的电源系统中实现内部干扰的抑制，一方面可以装设干扰抑制器、滤波器、隔离变压器，另一方面电器元件还可采用软磁材料。同时，电源本身可以采用在线式不间断电源系统等措施。

　　2.2 外部干扰与抑制 火灾自动报警系统主要是弱电系统，周围电磁场的变化均会形成干扰，如雷电及静电电磁干扰等，从而形成火灾自动报警系统误报或数据丢失，或引起不必要的灭火装置启动。抑制外部干扰，可采用屏蔽、接地、双绞线及滤波等技术抑制外部干扰。随着光纤传输线的研发，信号干扰的抑制技术将会有更大的发展。

　　3 稳压泵的控制

　　消防系统中的稳压装置，是维持自动喷水灭火系统及消火栓供水系统工作压力的装置。通常情况下，电气工程设计中已设计了低压自动起泵、高压自动停泵的功能，其控制与火灾自动报警系统无关。与喷淋泵和消火栓泵不同的是，稳压泵在非火灾状态下也会时常自动起泵和停止，其运行状态没有监视的必要性，但是火灾自动报警系统仍须予以监视。由于稳压装置存在系统管网超高压及超低压两种故障形式，因此设计时应增加对喷淋系统和消火栓系统稳压装置的极限高压和极限低压的监视。具体实施时，可以在稳压装置上增加两块电接点压力表，一块压力表用于检测管网极限高压，其整定值应不小于稳压泵的起泵压力值；一块用于检测管网极限低压，其整定值应小于稳压泵的起泵压力值。但对于喷淋系统，极限低压整定值不能低于0.05MPa；对于消火栓系统，极限低压整定值不能低于0.07MPa.极限电接点压力表的动作通过报警系统的输入模块，传输到消防控制室，发出报警信号，以便值班人员及时发现系统故障。

　　4 联动控制命令的形式

　　通常情况下，联动控制模块的输出形式有两种，一种是持续电平输出，即输出命令信息由火灾自动报警系统保持；另一种是脉冲输出，即火灾自动报警系统发出的命令，仅仅是一个具有一定宽度的脉冲信号。在工程设计中，对于这两种输出形式必须进行正确选择。在联动控制的对象中，有些是以DC24V做为控制手段的或者自身并没有专用的控制设备。例如总线制应急广播系统的控制，就是由广播切换模块执行的。因此在规范所规定的必须连续工作的时间内，广播切换模块必须一直保持输出状态。还有一些受控对象有专用的控制设备且控制电压为AC220 V或AC380 V.例如消防水泵、防排烟风机、应急照明装置及非消防电源切换装置等。对于这类受控对象，不能采用依靠火灾自动报警系统联动模块电平输出形式来保持控制状态，只能采用脉冲输出，而控制命令的保持由受控对象自身控制设备来完成。对于消防水泵和防排烟风机而言，在火灾状态下，规范规定它们都应有足够的连续工作时间。例如，喷淋系统连续工作不应小于1h；消火栓系统不应小于2h；防排烟风机在排烟管道总出口处的气流温度未达到280前，应一直处于工作状态。但是，规范对火灾自动报警系统在火灾状态下的连续工作时间没有提出如此高的要求。JGJ 16-2008民用建筑电气设计规范第241916条规定，消防用电设备在火灾发生期间的最少连续供电时间为：火灾自动报警装置？坌10min；人工报警器？坌10min；各种确认、通报手段？坌10min；火灾广播？坌20min.在这段时间内，系统应把所有的控制命令发出，做好人员疏散工作，联系所有应该坚守岗位的工作人员。由于火灾自动报警系统总有一部分在火灾区域内，因此，20min后系统是否还能正常工作是一个无法确定的事，这种状态与火灾的事实是相符的。至此我们可以看出，用火灾自动报警系统的联动模块的输出信号，来保持消防水泵、防排烟风机的控制状态是很危险的，在设计中绝不可再采用。

　　参考文献：

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