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火灾自动报警系统设计、施工常见问题探讨

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摘要:通过在工程实践中遇到的一些问题,依据国家规范,提出了设计、施工中应该注意的事项;对于因对设计规范理解不深或对产品特点不甚了解而产生的设计不足,提出了改进的方法。

关键词:消防系统;自动报警;联动控制;规范

1火灾自动报警控制系统中消防电源的设计

1.1控制电源供电方式的选择考虑不周

执行机构要可靠动作必须要有可靠的电源作保证,因此控制电源的设计显得尤为重要。控制电源的供电有两种方式

1.1.1集中供电

整个系统的电源全部由联动控制柜供给,这种做法比较简单,但存在电源体积庞大,要求电压稳定且可根据系统变化进行调整,以及由于远距离传输线路压降大,电压等级得不到保证,为此需增大电源导线的截面以减少线路压降的问题,此种方式适用于中小型系统;

1.1.2分散供电

对于大的工程,模块一般均为集中布置,这种方式可在模块箱内设置稳压电源供给局部控制模块使用,它不仅体积小,传输距离短,线路压降小,从而控制电压得到了保证,控制的可靠性提高。

1.2许多设计中消防控制室无法监视重要消防设施的供电电源。规范对一些重要消防设施(如消火栓泵、喷淋泵)要求有故障指示,目前大多数消防泵控制柜虽有故障指示,但却未包括供电故障指示。建议设计人员在设计消防泵控制柜时,增加电源故障指示。

1.3在许多消防联动控制中,设计人员未考虑非消防电源的切断。有些虽在设计中有所要求,但业主按施工图购回的配电柜上却只有空气开关,而不带脱扣装置,使得控制难以实现。因此,在电施工图中注明配电柜具备能切断电源的脱扣装置非常重要。

1.4有些设计没有考虑消防控制室供火灾自动报警系统用的消防电源,系统的电源仅靠自身携带的蓄电池供给。一方面降低了系统工作的可靠性;另一方面由于系统探测单元和控制单元数量很多时用电量特别大,而蓄电池电量不足,从而影响火灾探测和消防设备的运行。

因此,火灾自动报警系统必须按规范要求设有主电源和直流备用电源,主电源采用消防电源,并在最末一级配电柜自动切换。

2线路保护方式不符合设计规范

根据GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》10.2.1条:火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理的硬质塑料管或封闭式线槽保护方式布线。10.2.2条:消防控制、通信和警报线路采用暗敷设时,宜采用金属管或经阻燃处理的硬质塑料管保护,并应敷设在不燃烧体的结构层内,且保护层厚度不宜小于30mm。

当采用明敷设时,应采用金属管或金属线槽保护,并应在金属管或金属线槽上采取防火保护措施。采用经阻燃处理的电缆时,可不穿金属管保护,但应敷设在电缆竖井或吊顶内有防火保护措施的封闭式线槽内。

实际工程设计和施工时,往往未严格将火灾自动报警系统的传输线路与消防控制、通信和警报线路的敷设要求分开对待,特别在明敷时,有些施工单位将两种线路均穿硬质塑料管保护,即使消防控制、通信和警报线路穿金属管保护,也未采取防火保护措施。

消防控制、通信和警报线路与火灾自动报警系统的传输线路相比较,前者更加重要,所以这部分的穿线导管选择要求更高,只有在暗敷时才允许采用阻燃型硬质塑料管,其他情况下只能采用金属管或金属线槽保护,并应在金属管或金属线槽的表面采取防火保护措施。

这里特别需要强调的是,随着火灾自动报警控制器及消防联动控制设备的更新换代,目前市场上使用火灾自动报警及联动控制系统,往往将火灾自动报警及联动控制集成与一体,火灾自动报警系统的传输线路也作为消防控制、通信和警报线路,因此,在今后的火灾自动报警及联动控制系统布线的设计、施工中,均需按照消防控制、通信和警报线路的布线要求进行敷设。

根据GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》10.2.3条:火灾自动报警系统用的电缆竖井,宜与电力、照明用的低压配电线路电缆竖井分别设置。如受条件限制必须合用时,两种电缆应分别布置在竖井的两侧。

实际施工中,有些施工单位不仅未分开设置,在合用时,也将两种电缆混杂在一起。我们知道,火灾自动报警及联动控制系统作为电子产品,最怕的就是干扰,将两种电缆混杂在一起,整个火灾自动报警及联动控制系统很难调试开通,即使勉强通过消防检测、验收,今后的误报警、误动作也会经常发生,无法保证系统的正常稳定工作。

3导线规格不能满足实际需要

火灾自动报警系统的信号传输导线,主要是信息传递的通道,能量传输的作用稍次,单就载流量而论,选用1.5mm2的铜芯导线足矣,因为国产报警系统回路的最大工作电流不超过0.1A(进口系统报警回路的工作电流更小),而回路设备的工作电压范围又很宽,通常在15~25V之间,在多数系统规定的回路导线最大长度范围内(通常为1200~1500m),1.5mm2及以下的铜芯导线均能满足要求,而且多数产品制造商在其设计应用手册中也有回路设备接线端子的最大连接导线的截面积≦1.5mm2的规定。

但是导线截面的下限,必须按GB60116-98的规定,满足敷设时机械强度的要求。而对于联动控制的外控电源线,应根据负载情况进行必要的计算。联动控制系统的电源电压多数为DC24V,通常情况下,联动电源的负载主要是直流继电器,电磁阀(如防排烟风阀的脱扣电磁阀、预作用系统的驱动电磁阀、排气电磁阀等)、声光报警器、火灾显示盘等器件。

其中电磁阀的工作电流较大,通常在1~1.5A左右,而其动作电压要求≥85%Ue(额定电压),即最大压降为15%Ue,此时回路的最大负载电阻为:

R=24х0.15/1.5=2.4Ω,直流供电半径r=RS/(2ρ),

式中:r—直流供电半径,m

R—回路导线的总电阻,Ω

S—导线的截面积,mm2

ρ—导线的电阻率,mm2·Ω/m。

如果电源线采用1.5mm2的铜芯导线,在不计导线连接接触电阻的条件下,最大供电半径为:r(max)=2.4х1.5/(2х0.01724)≈104m。

实际上,由于施工质量的原因,工程中的导线接触电阻是不可以忽略不计的。因此,在建筑面积1.5万m2及以上的工程中,联动电源采用单回路1.5mm2的铜芯导线供电时,系统最远点的阀类设备的动作是不可靠的,这就是为什么在消防设施检测或验收过程中,经常出现防排烟阀门动作不正常的重要原因。

根据上述分析,建议在设计、施工较大工程联动电源时,可采取下列措施:

①竖井内的干线选用2.5mm2及以上截面的铜芯导线;

②层用电源线选用1.5mm2截面的铜芯导线,但应环形布线或采用2.5mm2铜芯导线。

③特殊情况下,可以双向供电,在系统的最远处,增加一套直流供电装置。

4联动控制命令的形式不符合实际需要

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,即输出命令信号由报警主机维持;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、施工中,对于这两种输出形式必须做出正确的选择。

在联动控制的对象中,有些是以DC2V作为控制手段的,或者自身并没有专用控制设备。例如消防应急广播、声光报警器的控制,就是由相应的控制模块来执行的,因此在火灾报警联动消防广播、声光报警器投入运行时,这些模块必须一直保持输出状态。

还有一些受控对象有专用的自锁装置,且控制电压一般是AC220V或AC380V,例如消防水泵、防排烟风机等,对于这些控制对象,只要采用脉冲输出的方式来触发受控设备动作,而控制命令的保持由受控对象自身控制设备完成。因为消防水泵、防排烟风机在火灾状态下,有足够的连续工作时间。

例如消火栓给水系统连续工作时间不应小于2h,自动喷水灭火系统,连续工作时间不应小于1h,排烟风机在风机入口处的气流温度未达到280℃前,一直处于工作状态。

但是目前对火灾自动报警系统在火灾状态下的连续工作时间还没有要求,且火灾自动报警系统总有一部分在火灾区域内,发生火灾时,系统能正常工作的时间无法确定,因此消防水泵、防排烟风机的联动控制只能采用脉冲输出进行控制,如果依赖火灾自动报警系统来维持消防水泵、防排烟风机的动作是很危险的,在设计施工中绝对不能采用。

5感烟探测器至顶棚或屋顶的安装距离不符合规范要求

根据GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》8.1.11条,感烟探测器至顶棚或屋顶的距离要求与顶棚或屋顶的坡度和探测器的安装高度有关,一般要求探测器吸顶安装,当发生火灾时,高温烟气集聚在顶棚,探测器容易探测到烟雾的浓度,能够及时准确的报警。

实际施工中,探测器未吸顶安装随处可见,特别是原来是装修吊顶的部位,现在由于需要不做吊顶或仅是格栅吊顶时,探测器未吸顶安装或是安装在格栅顶得下面,这样,当发生火灾时,探测器探测火警的时间大大推迟,延误了最佳报警时间。

6报警联动主机接地处理不符合规范要求

火灾自动报警系统应设专用接地干线,并应在消防控制室设置专用接地板。专用接地干线应从消防控制室专用接地板引至接地体。专用接地干线应采用铜芯绝缘导线,其截面面积不应小于25mm2。宜穿硬质塑料管埋设至接地体。

由消防控制室接地板引至各消防电子设备的专用接地线应选用铜芯绝缘导线,其线芯截面面积不应小于4mm2。在实际施工中,经常发现未设置接地装置,或者线芯截面面积达不到设计要求,更有甚者采用假的接地线,在接地板的端子上接一段铜芯绝缘导线,但后面是悬空的。

报警联动主机未良好接地,系统的抗电磁干扰能力大大降低,对系统的稳定运行带来不利影响,因此在施工时应认真处理接地问题。

7结语

综上所述,问题从表面看虽然都是一些细节问题,但往往在设计和施工时被忽视,致使系统中留下先天性火灾隐患,这些问题希望能引起设计人员和消防同行的注意,在设计和施工中提高火灾自动报警及联动控制系统的可靠性,最大限度地发挥系统的作用。

参考文献:

[1]GB50116-98.火灾自动报警系统设计规范

[2]GB50166-2007.火灾自动报警系统施工及验收规范

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