洪 泉

（福建天成力達(dá)建設(shè)工程有限公司，福建 福州 350100）

0 引言

建筑發(fā)生火災(zāi)后會(huì)給建筑結(jié)構(gòu)和內(nèi)部人員帶來(lái)嚴(yán)重的影響。在火災(zāi)高溫和火焰的作用下，建筑材料可能會(huì)熔化、炭化或變形，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降甚至發(fā)生倒塌。同時(shí)，火災(zāi)導(dǎo)致的破壞和損毀會(huì)造成巨大的財(cái)產(chǎn)損失，建筑內(nèi)的設(shè)備、家具、辦公用品等可能被燒毀或受損，給企業(yè)、機(jī)構(gòu)或個(gè)人的經(jīng)濟(jì)造成重大損失[1]。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，煙霧和有毒氣體的散發(fā)可能導(dǎo)致人員中毒和窒息。為了減少火災(zāi)對(duì)建筑的影響，建筑施工單位應(yīng)采取有效的防火措施和安全管理措施，避免火災(zāi)發(fā)生及其對(duì)建筑正常使用的影響[2]。建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制是指針對(duì)建筑物內(nèi)部安裝的電氣設(shè)備和消防設(shè)施，通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的協(xié)同工作，提高滅火救援效果，保障人員安全。該技術(shù)的核心是通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制手段，實(shí)現(xiàn)電氣消防設(shè)施自動(dòng)化、智能化的管理。為此，本文就建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及效果進(jìn)行分析。

1 工程概況

選取某高層綜合體建筑作為本文研究對(duì)象，對(duì)該建筑工程項(xiàng)目進(jìn)行電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。該建筑物可供商業(yè)、辦公、會(huì)議等活動(dòng)，且日常人流量較大，若突發(fā)火災(zāi)，會(huì)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。為此，該建筑項(xiàng)目對(duì)火災(zāi)防護(hù)需求相對(duì)較高。本文為這一建筑項(xiàng)目設(shè)計(jì)電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制施工方案，在聯(lián)動(dòng)控制下，可有效降低火災(zāi)的危害程度，保障建筑的使用安全和使用壽命。

2 建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制通常是指火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與消防設(shè)備的統(tǒng)一控制，通過(guò)火災(zāi)報(bào)警控制器與消防聯(lián)動(dòng)控制器之間的通信，實(shí)現(xiàn)建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制施工，具體控制架構(gòu)如圖1所示。

圖1 建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制架構(gòu)

從圖1可知，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)不同類型的火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)信號(hào)，并實(shí)時(shí)傳送至相應(yīng)模塊中，由報(bào)警設(shè)備發(fā)出火災(zāi)警告，并將信號(hào)傳輸至聯(lián)動(dòng)控制器中，在聯(lián)動(dòng)控制器的控制下，向建筑電氣消防設(shè)備發(fā)出動(dòng)作指令，實(shí)現(xiàn)建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制。

3 建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

3.1 火災(zāi)報(bào)警控制模塊設(shè)計(jì)

火災(zāi)報(bào)警控制模塊由探測(cè)器、報(bào)警設(shè)備以及控制器組成。控制器采用美國(guó)NOTIFIER公司制造的火災(zāi)報(bào)警控制系統(tǒng)，型號(hào)為NFS-3030，這一系統(tǒng)具備1～10個(gè)信號(hào)回路，可同時(shí)接收多個(gè)探測(cè)器的實(shí)時(shí)探測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)該系統(tǒng)配備LCD屏幕，可實(shí)時(shí)向管理人員顯示火情信息[3]。報(bào)警控制模塊所使用的探測(cè)器包括煙感探測(cè)、可燃?xì)怏w探測(cè)等，當(dāng)利用探測(cè)器獲取到火情信息后，經(jīng)由報(bào)警設(shè)備將火災(zāi)狀態(tài)傳輸至控制器中，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)報(bào)警，該模塊包含以下探測(cè)設(shè)備。

3.1.1 智能型光電感煙探測(cè)器

該工程建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)配備的這種探測(cè)器內(nèi)部存在迷宮式暗室，當(dāng)探測(cè)器的發(fā)射管發(fā)射光束時(shí)，若煙霧進(jìn)入迷宮，則會(huì)被光束接收管接收，而接收管可對(duì)獲取的信號(hào)進(jìn)行處理，經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后，生成處理器可識(shí)別的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)煙霧探測(cè)。

3.1.2 智能型感溫探測(cè)器

感溫探測(cè)器主要由外部溫度傳感器、溫度補(bǔ)償控制等部分構(gòu)成。該探測(cè)器將采集到的外部溫度經(jīng)內(nèi)置處理器進(jìn)行比較與運(yùn)算后，分析溫度是否超出設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)超出預(yù)設(shè)溫度后，可將溫度信號(hào)調(diào)整為數(shù)字信號(hào)，提供至火災(zāi)報(bào)警控制器，在控制器中發(fā)出火災(zāi)報(bào)警并進(jìn)行相關(guān)建筑電氣設(shè)置控制[4]。

3.1.3 紅外火焰探測(cè)器

該探測(cè)器用于捕捉火焰燃燒時(shí)的熱量，以此判斷火災(zāi)發(fā)生狀態(tài)。當(dāng)火焰燃燒時(shí)，會(huì)持續(xù)散發(fā)大量的二氧化碳，并同時(shí)放射出波長(zhǎng)為4.3μm的紅外線，而該探測(cè)器可捕捉紅外線反射波長(zhǎng)，并在探測(cè)器內(nèi)部進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換后，傳輸給火災(zāi)報(bào)警控制器。

3.1.4 可燃?xì)怏w探測(cè)器

該探測(cè)器通常安裝在燃?xì)夤芫浇?，?shí)時(shí)監(jiān)測(cè)燃?xì)庾兓?dāng)該探測(cè)器監(jiān)測(cè)到可燃?xì)怏w波動(dòng)變化時(shí)，可迅速傳輸至報(bào)警模塊，并通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制器立即關(guān)閉燃?xì)夤艿篱y門。

3.1.5 手動(dòng)報(bào)警按鈕

在建筑內(nèi)同時(shí)配備手動(dòng)報(bào)警按鈕，當(dāng)通過(guò)外力擊碎按鈕外側(cè)的玻璃時(shí)，報(bào)警按鈕的開關(guān)量信號(hào)可立即轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，并經(jīng)過(guò)報(bào)警模塊傳輸至聯(lián)動(dòng)控制模塊中，在聯(lián)動(dòng)控制模塊的指令下，可迅速點(diǎn)亮火警確認(rèn)燈。

根據(jù)探測(cè)器性能的不同，需將不同探測(cè)器裝置在相應(yīng)場(chǎng)所[5]，在探測(cè)器安裝施工時(shí)，需嚴(yán)格按照《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》實(shí)行，通常情況下，被探測(cè)位置需按照公式（1）設(shè)置探測(cè)器數(shù)量：

式中：

N——探測(cè)器個(gè)數(shù)；

K——修正系數(shù)；

S——被探測(cè)區(qū)域面積；

A——探測(cè)器可探測(cè)面積。

根據(jù)公式（1）的計(jì)算，可有效獲取每一探測(cè)區(qū)域應(yīng)布置探測(cè)器的數(shù)量。

3.2 消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制模塊設(shè)計(jì)

通過(guò)消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制模塊，實(shí)現(xiàn)建筑電氣消防設(shè)施的同步控制，該模塊具體控制設(shè)計(jì)內(nèi)容包括消防滅火栓泵的控制、專用排煙風(fēng)機(jī)的控制、電梯迫降的控制、應(yīng)急照明燈的控制和非消防電源的控制等。

3.2.1 消防滅火栓泵控制

消防滅火栓泵控制是電氣設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制的重要組成部分，這種設(shè)施主要由蓄水池、水泵以及滅火栓構(gòu)成，利用通信總線，將探測(cè)器探測(cè)到的火災(zāi)信號(hào)傳輸至控制器中，控制器利用編碼型輸入模塊自動(dòng)開啟起火點(diǎn)周圍的消防栓，并同步控制加壓水量，經(jīng)水量控制后，可實(shí)時(shí)顯示水位變化并發(fā)出低水位預(yù)警，從而保證加壓噴水時(shí)有足夠用水。消防栓控制邏輯圖見圖2所示。

圖2 消防栓控制邏輯圖

消防栓壓力水泵放置在建筑的負(fù)一層，且應(yīng)靠近消防水池。按照?qǐng)D2中的控制方式，可精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)地實(shí)現(xiàn)建筑消防栓控制。

3.2.2 專用排煙風(fēng)機(jī)控制

根據(jù)歷史資料統(tǒng)計(jì)，大部分火災(zāi)受煙熏中毒死亡的概率明顯較高，因此目前建筑在建設(shè)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)均會(huì)配備大量的排煙設(shè)備。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可利用排煙設(shè)備過(guò)濾建筑內(nèi)的煙霧，從而提高人員逃生的概率，避免大規(guī)模煙霧對(duì)人員造成傷害。本文針對(duì)排煙風(fēng)機(jī)進(jìn)行控制，當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到過(guò)量煙霧時(shí)，立即發(fā)出報(bào)警指令，并傳輸給設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制模塊，由控制模塊啟動(dòng)排煙閥門與風(fēng)機(jī)，同時(shí)通過(guò)LonWorks總線對(duì)排煙效果進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。

3.2.3 電梯迫降控制

為保障火災(zāi)發(fā)生時(shí)電梯的安全性，可通過(guò)兩種方式控制電梯迫降，一種是利用探測(cè)器聯(lián)動(dòng)電梯，該工程設(shè)計(jì)的控制模塊可以精準(zhǔn)控制電梯運(yùn)行；另一種可在消防控制室內(nèi)控制電梯運(yùn)行，由控制室管理人員手動(dòng)操控電梯運(yùn)行裝置。通過(guò)兩種方式相結(jié)合應(yīng)用，可有效保證電梯運(yùn)行安全，避免電梯在火災(zāi)發(fā)生時(shí)出現(xiàn)失控現(xiàn)象。

3.2.4 應(yīng)急照明燈控制

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，需立即點(diǎn)亮應(yīng)急照明燈設(shè)備。因此，該工程通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制模塊，實(shí)時(shí)控制應(yīng)急照明燈裝置。當(dāng)火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)到火情信息后，通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制模塊，啟動(dòng)應(yīng)急照明燈開關(guān)，并實(shí)時(shí)監(jiān)控照明燈開啟狀態(tài)，等待火情結(jié)束后，即可關(guān)閉應(yīng)急照明燈。

3.2.5 非消防電源控制

當(dāng)發(fā)生火災(zāi)后，需要立即切斷部分非消防設(shè)備電源，以防這些電源引發(fā)更大的火災(zāi)。因此，為了降低火災(zāi)帶來(lái)的損失，本文通過(guò)聯(lián)動(dòng)控制模塊，對(duì)非消防設(shè)備電源進(jìn)行控制，控制過(guò)程主要利用電源脫扣器實(shí)現(xiàn)。當(dāng)探測(cè)器探測(cè)到火災(zāi)問(wèn)題后，控制模塊驅(qū)動(dòng)板向中間繼電器線圈傳輸24V直流信號(hào)，當(dāng)繼電器線圈獲取電信號(hào)后，即開啟常開觸點(diǎn)，此時(shí)在常開觸點(diǎn)連同通后，電源脫口器線圈出現(xiàn)脫口，從而控制非消防電源斷電。

4 建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)效果分析

為了評(píng)估該工程設(shè)計(jì)的建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)能否實(shí)時(shí)完成火災(zāi)報(bào)警與聯(lián)動(dòng)控制，本文采用模擬實(shí)驗(yàn)方式模擬建筑物內(nèi)的火情信息，分析該設(shè)計(jì)的應(yīng)用效果。在普通建筑中，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)后，火勢(shì)的初期增長(zhǎng)速率相對(duì)緩慢，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，火情會(huì)迅速蔓延，導(dǎo)致火勢(shì)增長(zhǎng)速率變快。此時(shí)，可通過(guò)公式（2）計(jì)算火災(zāi)釋放速率變化情況：

式中：

Qf——火源熱釋放速率；

t、t0——燃燒時(shí)間與阻燃時(shí)間；

α——火情增長(zhǎng)速率。

通過(guò)公式（2）的計(jì)算，即可獲取建筑物內(nèi)起火后的熱釋放速率。

4.1 預(yù)警及消防控制效果

模擬建筑物內(nèi)不同位置發(fā)生火災(zāi)事故，分析在不同火災(zāi)增長(zhǎng)系數(shù)與熱釋放速率下，該工程設(shè)計(jì)的系統(tǒng)能否及時(shí)發(fā)出預(yù)警并對(duì)相關(guān)設(shè)施進(jìn)行有效控制，分析結(jié)果如表1所示。

表1 設(shè)計(jì)報(bào)警與控制能力分析

根據(jù)表1的分析結(jié)構(gòu)可知，該工程設(shè)計(jì)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)可在不同火災(zāi)場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)有效報(bào)警，保證建筑物內(nèi)相關(guān)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)火情信息，且當(dāng)火災(zāi)出現(xiàn)后，可有效控制電氣消防設(shè)施進(jìn)行防火操作。由此可以看出，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的可靠性，可有效實(shí)現(xiàn)設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制，從而快速疏散建筑內(nèi)人員。

4.2 系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間分析

分析該工程設(shè)計(jì)的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)在建筑物不同熱釋放速率狀態(tài)下執(zhí)行控制任務(wù)時(shí)設(shè)施的響應(yīng)時(shí)間，以此驗(yàn)證該系統(tǒng)對(duì)建筑電氣消防設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制能力，分析結(jié)果如圖3所示。

圖3 設(shè)施響應(yīng)時(shí)間分析

根據(jù)圖3可知，在任意熱釋放速率下，在該工程聯(lián)動(dòng)控制下的建筑電氣消防設(shè)施均能夠快速響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間始終保持在0.7s以下，說(shuō)明在火勢(shì)較大狀態(tài)下，該系統(tǒng)仍然能夠快速發(fā)出控制指令，且相關(guān)設(shè)施能夠及時(shí)起到防火作用。因此，該系統(tǒng)具有較強(qiáng)的設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制能力。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文主要研究了建筑電氣消防設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，為所選建筑設(shè)計(jì)有效的火災(zāi)報(bào)警與設(shè)施聯(lián)動(dòng)控制方案。當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可經(jīng)由探測(cè)器迅速采集相關(guān)火情信息，并進(jìn)行火災(zāi)預(yù)警，同時(shí)與建筑內(nèi)電氣消防設(shè)施進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，在火災(zāi)出現(xiàn)后第一時(shí)間控制相關(guān)設(shè)施，避免火勢(shì)進(jìn)一步擴(kuò)大，以此保障建筑物內(nèi)人員與設(shè)施的安全。在未來(lái)研究過(guò)程中，可針對(duì)現(xiàn)有控制技術(shù)繼續(xù)進(jìn)行優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)更多設(shè)施的安全操控。