某综合楼火灾自动报警及消防联动系统控制毕业论文

摘要

随着我国经济建设的迅速发展，人民生活水平不断提高，城市用地日益紧张，促使建筑物正朝着高层化、密集化方向发展。高层建筑的特点决定其火灾的危险性和高层建筑的火灾自动报警系统的重要性，一套完整的火灾自动报警系统是高层建筑发生火灾时人们生命财产的有利保障，是能否快速准确地发现火情，把火灾扑灭在萌芽状态的关键所在，本设计主要由下面几个部分组成：

（1）火灾自动报警系统

该大楼的自动报警系统由火灾探测器、区域显示器和集中报警器组成。在一层设置消防控制中心并在每层设区域显示器。

（2）消防通讯系统

火灾事故广播与公共广播结合使用。事故广播功放设置一主一备两台，并且功率满足要求。采用总线制设备，每路设控制模块,每个控制模块可控制40个3w的扬声器。

消防专用电话独立设置消防通讯网络系统。在消防控制室、各值班室、主要出入口处，设置消防专用电话。消防专用电话距地1.5m，并能和市119火警电话线接通。

（3）安全疏散和防排烟系统

火灾发生时由烟感器感知，并在防灾中心显示所在分区。以手动操作为原则将排烟口开启，排烟风机与排烟口的操作连锁启动，人员开始疏散。火势扩大后，排烟风道中的阀门在温度达到280℃时关闭，停止排烟，这时，火灾层的人员全部疏散完毕。

（4）联动控制系统

消防泵、喷洒泵启动，防烟和排烟风机启动、切除非消防电源、电梯迫降、防火卷帘的下降逻辑编制，任何确认火灾信号均联动消防设施动作。在系统设计上，自动确认，用两组探测器或两种不同类别的火灾探测器同时报警后确定。确认火灾后，切除非消防电源和电梯迫降；火灾报警后应停止空调送风，关闭电动防火阀，启动有关部位的防烟和排烟风机、排烟阀等，并接收反馈信号。

关键词：自动报警消防通讯安全疏散和防排烟联动控制

Abstract

With the rapid development of China's economic construction, people's rising living standards, urban land increasingly tense, to promote high-level of the building is moving, the direction of intensive development. Determine the characteristics of high-rise building fire risk and high-rise building of the importance of automatic fire alarm system, a complete automatic fire alarm system is a high-rise building fire when it was beneficial to protect life and property, is the ability to quickly and accurately find fire, the fire is extinguished the key in the bud, the design mainly consists of the following components:

（1）Fire alarm system

The building's automatic fire alarm system consists of detectors, regional centralized alarm display and composition. Set in a layer of fire control center located in each area displays.

（2）The Fire Services Communication System System

Fire combination of broadcasting and public broadcasting. Accident radio amplifier set a preparation of a master of two, and power to meet the requirements. Equipment using the bus system, each set control module, each control module can control 40 3w speakers.

Independent set fire dedicated telephone communication network system. In the fire control room, the duty room, the main

entrance, set fire special phone. Dedicated telephone from the fire to 1.5m, and can fire 119 telephone lines and the city connected.

（3）Safe evacuation and smoke control system

Fire by the smoke detector sensing, and the partition shown in the Disaster Prevention Center. To manually turn on the principle of the exhaust port, exhaust fan and the exhaust port of the operating chain started, people began to evacuate. The spread of fire, the smoke in the air duct in the valve closed when the temperature reaches 280 ℃, stop smoke, this time, fire personnel evacuated finished floor.

（4）Coordinated control system

Fire pump, sprinkler pump starts, smoke and exhaust fan starts, the removal of non-fire power, the elevator landing, fire shutter down logic preparation, any confirmation of fire signal fire facilities are linked actions. In the system design, automatic recognition, with two sets of two different types of detectors or fire detectors alarm at the same time determined. Confirmed after the fire, the removal of non-fire power and the elevator landing; fire alarm should stop after the air supply, turn off the electric fire damper, start the relevant parts of the smoke and exhaust fan, exhaust valves, etc., and receive feedback signals.

Key words: Automatic alarm Fire communications Safe evacuation and smoke control coordinated control

目录

1 绪论 (1)

1.1选题的目的和意义 (1)

1.2国内外研究现状简述 (1)

1.3所采用的研究方法和手段 (2)

2 火灾自动报警系统 (3)

2.1 防火类别及等级的确定 (3)

2.2 该大楼火灾自动报警系统结构选型 (3)

2.2.1 火灾自动报警系统结构类型 (3)

2.2.2 该大楼结构选型 (4)

2.3 报警区域及探测区域的划分 (5)

2.3.1 探测区域划分规定 (5)

2.3.2 该综合大楼的探测区域的划分 (5)

2.4 火灾探测器的选择与设计 (6)

2.4.1火灾探测器的设置要求 (6)

2.4.2火灾探测器的设置部位 (7)

2.4.3火灾探测器的数量计算 (7)

2.5 手动火灾报警按钮、消火栓按钮的设置 (9)

2.6 区域显示器的布置 (9)

2.7 水流指示器的布置 (9)

3 消防通讯系统 (10)

3.1 消防广播系统 (10)

3.1.1 火灾应急广播扬声器的设置要求 (10)

3.1.2 火灾应急广播扬声器的设计布置计算 (11)

3.1.3 火灾应急广播扬声器的设置 (12)

3.2 消防专用电话系统 (13)

3.2.1 消防专用电话设计要求 (13)

3.2.2 消防专用电话的布置 (14)

4 安全疏散与防排烟系统 (15)

4.1 安全疏散诱导与防排烟系统的基本概念 (15)

4.2 应急照明系统设计 (16)

4.2.1 应急照明设置要求 (16)

4.2.2 应急疏散照明设置 (17)

4.3 消防电梯 (17)

4.3.1 消防电梯的设置要求 (17)

4.3.2 消防电梯的设置 (18)

4.4 排烟系统 (19)

4.4.1 高层建筑的排烟方式的分类 (19)

4.4.2 排烟设备的安装设置 (20)

4.5 防烟系统 (22)

4.5.1 防烟系统分类 (22)

4.5.2 防烟设备的的安装设置 (24)

4.6 防排烟系统的设置和监控 (24)

4.6.1 防排烟系统的设置 (24)

4.6.2 防排烟设备的监控 (25)

5 联动控制系统 (28)

5.1 消防联动控制系统的基本概念 (28)

5.2 防火卷帘的联动控制 (29)

5.3 喷淋泵联动控制 (30)

5.4 正压风机控制 (32)

5.5 排烟风机控制 (33)

6 系统供电接地和布线 (35)

6.1 系统供电设计 (35)

6.2 系统接地设计 (35)

6.3 系统布线设计 (36)

7 结论与展望 (38)

致谢 (39)

参考文献 (40)

1 绪论

1.1选题的目的和意义

随着社会经济的快速发展，高层建筑不断涌现，火灾的危害性也越来越大了。主要原因有四个：①建筑物装饰装修的档次越来越高，而在装饰装修材料中有很多的有机易燃物，发生火灾的几率增加了。②新建的建筑物内一般都设置有各种管道和竖井，他们像一个个直立的烟囱，一旦失火，火势借助“烟囱效应”蔓延很快。③由于楼层较高，建筑物内的人员和物资难以疏散。④由于楼与楼之间的距离较小，消防车辆难以接近，消防扑救也相当困难。所以在现代的建筑物内建立一个先进的、行之有效的火灾自动报警及消防联动控制系统是非常重要的。

1.2国内外研究现状简述

纵观一百多年来，火灾自动报警技术主要经历了多个发展阶段：最初阶段是用一些简单的分立元件构成的火灾自动报警系统，从十九世纪四十年代一直延续到本世纪四十年代，这期间感温探测器占主导地位，火灾自动报警系统的发展处于初级阶段。1847年美国缅因大学教授Farmer等研究出世界上第一台用于城镇的火灾报警发送装置，1852年成功安装在波士顿。1874年英国安装了世界上第一套水喷淋装置，1890年英国科学家研制成功感温式火灾探测器，到1896年几种不同类型的定温火灾探测装置相继研制成功了，并得到实际应用。从八十年代开始至今。

总线制火灾自动报警系统蓬勃兴起，它同以前的产品相比有了很大的飞跃，布线工作显著减少，安装调试变的容易，降低了安装和维修费用，其最大优点是施工简单并能精确确定报警部位，因而得到了较普遍的应用。就如同设置房间号一样，人们为每个探测点设置单独的地址编码。火灾报警控制器通过巡检方式，分别采集各探测点的数据，并报出火警及故障等具体信息。中科院合肥智能机械研究所在85年就研制成功了我国第一套总线制火灾报警控制系统（船用）。

随着技术的不断进步，智能系统已突破传统的火灾探测报警范畴，它与建筑物内的防盗报警系统，电视监控系统，信息交换系统，公共安全系统等组成楼宇自动系统而成智能大厦。

1.3所采用的研究方法和手段

本设计为火灾自动报警与联动控制系统，它又可分为两大部分，第一部分为火灾报警系统，主要说明感温、感烟探测器、手动报警按钮、消防电话、消防广播及复视器等的选择原则、方法、布置位置等内容，并通过计算结合利用保护半径作辅助线的方法确定出各场所所需的探测器数量，确保保护无死区，同时也进行了消防广播、消防电话等设计工作；第二部分为联动控制部分，主要说明对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯等的控制等内容，并对消防泵、喷淋泵、正压送风机、排烟机以及非消防电源、电梯的控制做出了具体设计，确保发生火灾后相关水泵能启动，风机能按要求投入或退出，非消防电源能自动切断，电梯实现回归地层，对重要设备能在控制室手动控制。

2 火灾自动报警系统

2.1 防火类别及等级的确定

该大厦为一综合性的公共建筑，建筑高度为64米，超过了50米，且在其内部还有各种贵重设备、资料、文献等。疏散和扑救难度大，依据《高层民用建筑防火设计规范》故划分为一类建筑，确定为一级保护对象。

2.2 该大楼火灾自动报警系统结构选型

2.2.1 火灾自动报警系统结构类型

根据建筑物防火等级的不同，其自动报警系统采用不同的结构形式，一般来说报警系统有如下三种类型。

（1）控制中心报警系统

控制中心报警系统集中火灾报警控制器设在消防控制室内，其他消防设备及联动控制设备，可采用分散就地控制和集中遥控两种方式，各消防设备工作状态的反馈信号，必须集中显示在消防控制室的监视或总控制台上，以便对建筑物内的防火安全设施进行全面控制与管理。控制中心报警系统探测区域可多达数百甚至上千个。

（2）集中报警系统

集中报警系统应设置在由专人值班的房间或消防值班室内，若集中报警不设在消防控制室内的，则应将它的输出信号引至消防控制室，这有助于建筑物内整体的火灾自动报警系统集中监控和统一管理。

（3）区域报警系统

区域报警系统采用区域报警系统时，其区域报警控制器不应超过三台，因为未设集中报警控制器，当火灾报警区域过多而又分散时就不便于集中监控与管理。

2.2.2 该大楼结构选型

本工程采用控制中心报警系统，考虑到楼层较多，探测区域较多，故采用此系统，用分散控制然后集中控制方式。在消防控制室内设置集中火灾报警控制器。控制中心报警系统的组成如图2-1所示：

图2-1控制中心报警系统框图消防控制设备

火灾探测器

手动火灾报警按钮

火灾探测器

手动火灾报警按钮区域

报警

控制

器（或

楼层

区域报

警控制

器（或

楼层显

示器）

火灾警报装置

火警电话

火灾事故照明

火灾事故广播

联动控制装置

固定灭火系统

控制装置

集

中

报

警

控

制

器

电源

1区

N区

2.3 报警区域及探测区域的划分

2.3.1 探测区域划分规定

（1）探测区域划分的一般规定规定

①探测区域应按独立房(套)间划分，一个探测区域的面积不宜超过500m2；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000m2的房间，也可划为一个探测区域。

②红外光束线型感烟火灾探测器的探测区域长度不宜超过100m；缆式感温火灾探测器的探测区域长度不宜超过200m；空气管差温火灾探测器的探测区域长度宜在20～100m之间。

（2）将几个房间划为一个探测区域的特殊规定

①相邻房间不超过5间，总面积不超过400m2，并在门口设有灯光显示装置。

②相邻房间不超过10间，总面积不超过100m2，在每个房间门口均能看清其内部，并在门口设有灯光显示装置。

（3）必须分别单独划分探测区域的规定

①敞开或封闭楼梯间；

②防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室；

③走道、坡道、管道井、电缆隧道；

④建筑物闷顶、夹层。

2.3.2 该综合大楼的探测区域的划分

报警区域分1-16层划分，地下车库由于空间大，划分两个防火

分区。

探测区域的划分按独立房间划分，一个探测区域的面积不超过500m2，从主要入口能看清内部，且面积不超过1000m2的房间，也要划分为一个探测区域，另外楼梯间，电梯前室，走道，电梯井等都要作为独立的探测区域。

2.4 火灾探测器的选择与设计

2.4.1火灾探测器的设置要求

（1）对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的，选用感烟探头；

（2）对火灾发展迅速，产生大量热、烟和火焰辐射的，选用感烟探头、感温探头、火焰探头或它们的组合；

（3）对火灾发展迅速，有强烈的火焰辐射和少量烟、热的，选用火焰探头；

表2-1点型感烟、感温火灾探测器的实用高度

房间高度(m)感烟探测器感温探测器

一级二级三级

12

8

6

4

h≤4适合适合适合适合（4）对情况复杂或火灾形成特点不可预料的，可进行模拟实验，根据实验选用适宜的探头；

（5）在不同高度的房间设置火灾探测器时可参照表2-1的规定。

2.4.2火灾探测器的设置部位

一级保护对象的大部分场所应设火灾探测器，在本工程中具体在下列场所设置了探测器：地下车库，水泵房，发电机房，走道及电梯前室等。首层的大厅，门厅，厨房，餐厅，营业大厅，办公室，银行办公区，密室，走道，及电梯前室，楼梯间等；2楼的大厅，大小会议室，会议休息区，大堂，包厢，库房，卫生间，走道，楼梯间及电梯前室等；3楼的展厅，办公室，杂物间，走道，电梯前室，楼梯间；4-15楼的办公室，走道，消防电梯前室，楼梯间，16楼的电梯机房，走道，楼梯间等部位。

2.4.3火灾探测器的数量计算

根据点型火灾探测器的选择规范中，对不同高度的房间、选择探测器的类型不同，以及保护面积和保护半径，应按表2-2确定。

一个探测区域内所需设置的探测器数量，应由下式计算：

N A S

K ≥?

式中：

N —一个探测区域所需设置的探测器数量(只)，N ≥1(取整数)； S —一个探测区域的面积(m 2)；

A —一个探测器的保护面积；

K —修正系数，重点保护建筑K 取0.7～0.9，普通保护建筑K 取1.0。 在本工程中布置定温型感温探测器和光电感烟探测器，具体计算布置如下：

例如，房间S=75.6m 2,选用感烟探测器。

计算数量 N ≥S/(K*A)=80*8.06

.75 =1.2只。

选两只，布置如图2-2所示,以保护半径6.7米做圆，由辅助圆可知，两只可以保护整个房间。

表2-2 感烟、感温探测器的保护面积和保护半径

图2-2库房感烟探测器布置平面图

火灾探测

器的 种

类 地面面积 S （m 2） 房间高度h(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≤ 3° θ＞30° A

m 2

R m A m 2 R m A m 2 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

感烟探测

器

本大楼共设JTY－GD－FI6101智能点型光电感烟火灾探测器473个，JTW-ZD-FT6103智能点型定温感温探测器80个。

2.5 手动火灾报警按钮、消火栓按钮的设置

在每个防火分区应设置两个手动火灾报警按钮。手动火灾报警按钮及消火栓按钮设置在楼梯口处、走廊至疏散方向大厅、展厅等公共场所的明显部位，其安装高度为1.4m。从一个防火分区内的任何位置到最近的一个手报、消火栓的步行距离为25m。

2.6 区域显示器的布置

在每一楼层的走道或电梯前室,主要的通道出入口处设置区域显示盘。用来显示来自报警器的火警及故障信息，监视各防火分区或楼层的情况。

2.7 水流指示器的布置

水流指示器安装在管网中，当有大于预定流量的水流通过管网时，水流指示器能发出信号，显示水的流动情况。通常水流指示器设在喷水灭火系统的分区配水管上，当喷头开启时，向消防中控制室指示喷头所在的位置分区，有时也可以设在水箱的出水管上，一旦系统开启，水箱中的水被动用，水流指示器可以发出信号通知消防中控室或直接启动水泵供水灭火。在系统中，安装在每一层的消防管网的进水口处。

3 消防通讯系统

在高层建筑物中，尤其是高层宾馆、饭店、办公楼、综合楼、医院等，一般人员都比较集中，发生火灾时影响面很大，现场非常混乱。为了便于发生火灾时统一指挥疏散，控制中心报警系统应设置火灾应急广播。

3.1 消防广播系统

3.1.1 火灾应急广播扬声器的设置要求

（1）走道、大厅、餐厅等公共场所人员都很集中，并且是主要疏散通道。故应在这些公共场所按“从一个防火分区内的任何部位到最近的一个扬声器的距离不大于25米”及“走道内最后一个扬声器至走道末端的距离不应大于12.5米”设置火灾应急广播扬声器。

（2）在公共卫生间的场所也应设置火灾应急广播扬声器。

（3）前室（包括防烟楼梯间前室、消防电梯前室、消防电梯与防烟楼梯间合用的前室）是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且有防火门分隔及人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器。一般电梯前室也应设置火灾应急广播扬声器。疏散楼梯间也是发生火灾时人员疏散和消防扑救的必经之地，且人声嘈杂，故应设置火灾应急广播扬声器，以利于火灾应急播放疏散指令。

3.1.2 火灾应急广播扬声器的设计布置计算

根据海湾公司的产品：XD-FT6404吸顶式音箱将定压120v 音频信号转变为声音播放出去，具有3W 功率规格，主要性能指标详见产品选型。

计算过程如下:

扬声器的最大输出声压等级max 0L ；

P L L lg 10max 00+=dB 8.943lg 1090=+=

其中0L 为特性灵敏度（取90dB ），P 为最大输出功率;

某一点的输出声压级R L ：R L L R lg 20max 0-=

R-声波辐射球面半径: 20/)(max 010R L L R -=

保护面积： 2)45sin 2( r S r =

在综合楼平面中，层高为4米，采用吸顶式安装，故安装高度为4米，设计中选择收听点处的最小允许声压等级为75Db ，且收听点的高度为1米，下面计算扬声器的保护面积r S 和保护半径R 。

由20/)(max 010R L L R -=得：m R 8.91010

99.020/)758.94(≈==- 保护半径：m h H R r 33.9)14(8.9)(2222≈--=--=

保护面积：174)45sin 33.92()45sin 2(22=??==

r S r m 2 所以一只扬声器的保护面积为174 m 2，保护半径为9.33m

下面计算各房间扬声器的个数以二层大堂上空为例：

大堂的面积：S=24×34.7=832.8 m 2

扬声器的个数：n=832.7/174=4.78≈5（只）

本大楼共设XD- FT6404消防广播扬声器105个。

3.1.3 火灾应急广播扬声器的设置

消防广播系统一般由音源（如录放机卡座、CD机等）、播音话筒、功率放大器、音箱（分壁挂和吸顶两种）、多线制广播分配盘、广播模块等组成。常见的消防广播系统分为多线制和总线制两种。

本次设计广播系统采用100V定压输出。

广播功放的额定输出功率应是广播扬声器总功率的1.3倍左右。

系统须设置紧急广播功放，根据《高层民用建筑设计防火规范(2001版)》要求，紧急广播功放的额定输出功率应是广播扬声器容量最大的三个分区中扬声器容量总和的1.5倍。

本建筑消防广播与背景音乐广播相结合，按层分区，地下层和一层为一个分区，顶层和16层为一个分区，其它每层为一个分区，火灾时利用海湾公司的8305控制（强行切至消防广播，火灾发生时，按本层及上、下层进行广播。采用总线制消防广播系统如图3-1所示：

图3-1总线制消防广播系统的组成

3.2 消防专用电话系统

消防消防专用电话系统的设置是十分必要的，它对能否及时报警、消防指挥系统是否畅通起关键的作用。

消防消防专用电话系统一般由消防电话主机、消防电话插座、消防电话分机、消防电话编码模块组成。

3.2.1 消防专用电话设计要求

（1）消防专用电话网络应为独立的消防通信系统。

（2）应设置消防专用电话分机的部位：

①消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和调机房、排烟机房、消防电梯机房及其他与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房；

②灭火控制系统操作装置处或控制室；

③企业消防站、消防值班室、总调度室。

（3）设有手动火灾报警按钮、消火栓按钮等处宜设置电话塞孔。电话塞孔在墙上安装时，其底边距地面高度宜为1.3-1.5m。

（4）特级保护对象的各避难层应每隔20m设置一个消防专用电话分机或电话塞孔。

（5）消防控制室、消防值班室或企业消防站等处，应设置可直接报警的外线电话。

3.2.2 消防专用电话的布置

在本工程中，在消防控制室、消防泵房、低压配变电室、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯机房及其他与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房，安装消防电话风机。在消防电梯内设专用电话，要求电梯机房与电梯轿厢、电梯机房与消防控制室、电梯轿厢与消防控制室三者满足对讲通信电话的要求，即在消防控制室设置电梯监控显示盘（包括位置指示器、方向指示灯、对讲通信电话、故障指示灯等功能对电梯的运行进行监视及控制紧急情况下的运行）。 本系统采用总线式火警通信系统总机（如图3-2所示），通过总线与电话模块、电话插孔、电话分机一起构成火灾报警通信系统。一般具有分机呼叫主机、自动录音等功能。

图3-2 总线制消防电话系统

总线制 DM DM DM

DM DM DM DM

N 个 电话线 BV2*1.0 电源线 BV2*1.0 电话模块数量≤80 电话模块