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深圳平安金融中心消防系统浅析_《深圳勘察设计》_杂志_会刊_深圳市勘察设计行业协会主办

深圳平安金融中心消防系统浅析

(第四届深圳市勘察设计行业优秀论文一等奖)

陈玉斌   萍(悉地国际设计顾问(深圳)有限公司)

 

摘要:消防系统是现代超高层建筑安全运营和使用的基本保障,其中包括火灾自动报警和联动系统、供配电及应急电源系统、应急照明系统在内的消防电气系统是大楼消防系统的关键环节。

关键词:火灾自动报警、应急电源、应急照明、探测、联动

                                                                                             

 

国家经济社会不断发展,尤其是城市化进程的加快,人口不断往城市集中,高层、超高层及地下建筑大量开发建设,其中超高层建筑的发展带来一系列的新问题,如建设期间:造价提高、机电设备要求复杂、施工困难、施工安全管理复杂等;在运营期间:使用管理成本高昂、对管理人员的要求提高等,但其中消防安全尤为突出。超高层建筑如果发生火灾或其他突发事件,现今的消防云梯或消防水炮均无法直接到达,因此超高层建筑的消防安全关键在于预防,而火灾自动报警系统应时代要求发展出现,在建筑消防的“防”上有巨大的贡献。 下面就以实际项目为例简单探讨一下火灾自报系统在设计及实施中遇到的问题和解决办法。

项目简介:

平安国际金融中心是深圳市目前最大的、最著名的城市综合体。项目位于深圳市福田中心区,基地占地18931平米,建筑总面积458292.0平米。,本项目设地下五层,主楼由一栋118层660米高超高层塔楼和52米高裙楼组成,其中塔楼位于基地北侧,裙楼位于基地南侧。

 

保护对象等级:

根据《GB50116-98的规定建筑高度超过100M的高层民用建筑为特级保护对象,因此项目定性为特级保护对象,火灾自报系统的形式为控制中心报警系统。

供配电及应急电源系统

1、 供配电系统

根据工程特点,由市政引入九条10kV高压专线,分别编号为1~9号高压专线。其中1,3,5,7,9号高压与2,4,6,8号高压专线分别引自城市不同变电站。就条高压专线分三组两用一备10kV专线电源分别高中低区及制冷机房供电。供电方式如下:1,2号电源作为主用,9号电源作为备用为一号为地下室制冷机房负荷供电、3,4号电源作为主用,8号电源作为备用为地下室至塔楼42层以下负荷(二号高压配电室)供电、5,6号电源作为主用,7号电源作为备用为 塔楼43层及以上负荷(三号高压配电室)供电。

 

供电干线示意图

每组电源都可保证,任一条路主用回路电源故障检修时,备用回路电源可带100%负荷,或者两路主用同时断电时可带100%一二级负荷。

2、 应急电源系统

为提高供电系统可靠性,保障消防设备在火灾时的连续供电及平时市电停电时重要负荷用电的可靠性,本工程设置柴油电机组作为应急电源,发电机系统同样采用高中低分区形式,分三组发电机设置,每组22000kW柴油发电机,其中低区采用一组22000kW~380/220V低压发电机分列运行,为低区提供应急电源,高中区分别设置一组22000kW,10kV高压发电机分列运行,为高中区提供应急电源。

火灾应急照明系统

应急照明设置位置及要求:

1) 疏散楼梯间、防烟楼梯间前室、疏散通道、消防电梯间及其前室设置疏散照明,持续供电时间30min,照度5lx

2) 在各安全出口处和疏散走道,分别设置安全出口标志和疏散走道指示标志,持续供电时间30min,照度5lx

3) 合用前室、变配电房、消防泵房、楼梯间、弱电机房、消防风机房、消防中心等设备用房设置备用照明,持续供电时间180min,照度与平时照度相同。

应急照明采用才有柴油发电机作为备用电源,但为满足《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008中关于应急照明点亮时间的要求,采用EPS作为短时备用电源满足点亮时间的要求。为出口指示灯,疏散指示灯供电的EPS在避难层、裙房及以上楼梯间时间为180min(根据消防性能化分析报告并取保险系数),在其他部位时间为60min。

电缆及导线选型

110kV电缆选用WDCZAN-YJY33-8.7/15kV低烟无卤超A类耐火交联聚乙烯绝缘铜芯细钢丝铠装聚烯烃护套电力电缆。

2、低压出线普通负荷供电干线、分支干线电缆采用WDCZA-YJY铜芯低烟无卤交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套超A类阻燃电力电缆,消防设备供电干线及分支干线采用BBTRZ柔性氧化镁矿物绝缘电缆,消防设备配电箱至消防设备采用WDCZAN -YJY铜芯低烟无卤交联聚乙烯绝缘聚烯烃护套A类耐火电力电缆。选用A类阻燃耐火电缆时需校核非金属物含量限制满足国家规范要求。

3、普通负荷控制线采用WDZA-KYJFE铜芯交联低烟无卤阻燃聚乙烯绝缘控制电缆,与消防有关的控制线采用WDZAN -KYJFE铜芯交联低烟无卤耐火聚乙烯绝缘控制电缆。

消防控制中心:

消防控制中心为整个火灾自动报警系统的神经中枢,系统的报警及联动信号均在控制中心显示,有关设备的控制均可在控制中心实现,也是系统中唯一有人24小时值守的场所,而且除了布置火灾报警和联动系统外还集中布置了大楼的安防和设备控制系统,因此消防控制中心的重要性不言而喻。

本项目设置一个主控消防控制室及一个消防分控室,分别位于地下一层及主塔楼。这是本项目特殊的地方,分开布置有利于布线规划和施工并能提高系统的安全性。主控中心设置在第下一层主要考虑设计规范对控制中心到室外出口不超过20米的要求和考虑到与其他机电系统的连接的便利性及减小对整个建筑的影响。消防分控室仅设置报警主机及电源,不设专人值班。

消防总控中心系统框图

消防主控制室设置报警控制主机(主机应具备中文菜单打印探测、报警结果和消防设备的故障状态,并提供消防的预案措施)、显示屏(应具有图形显示、报警点显示、可燃品的相关数据及有关提示)、消防控制琴台(台上设置消防电话主机,消防水泵手动/自动控装置及运行/故障指示,消防风机手动/自动控装置及运行/故障指示,电梯消防操作功能(并应具有全部电梯的垂直交通运行显示屏),非消防电源手动/自动切断装置,防火卷帘门及防火门的控制装置,火灾时门禁系统的开门通行控制装置,消防应急广播)。

消防分控室仅设置报警控制主机及电源,硬线操作控制设置在消防主控中心。

火灾自动报警

1、系统功能:

火灾自动报警系统与消防联动系统为一个集散式控制系统,具有网络化、模块化结构的控制主机。火灾报警、探测器采用分布“智能”技术。系统可以与楼宇管理系统联网,以达到对火灾自动报警与消防联动控制系统的二次监视和信息共享,并提供安防管理系统、楼宇设备控制管理系统、公共音响广播系统以及有线/无线通讯等在火灾时相应的联动功能,实现防灾控制的“一体化集成”以提高防范火灾和抵御火情,减少损失的能力。

 

火灾自动报警系统图

2、探测器的选择:

本项目是包含众多功能,结构复杂庞大的城市综合体,其中包括多种功能分区和隔间,针对这样一特点,在设计上针对不同的功能分区和房间,选择不同的探测器。

1) 储油间、汽车库、厨房、茶水间选择光电式感温探测器,汽车库选用普通温感探测器加探测模块方式,储油间探测器采用防爆型。

2) 对使用天然气的场所如厨房等除设置感温探测器外还设置燃气泄漏探测器,安装在气源侧上部或排风口附近。

3) 对需设备联动的特殊部位,如疏散通道的防火卷帘门两侧设置光电式烟感、温感两种类型的探测器组合,作为消防分区分隔用防火卷帘门在接收火灾信号后一次降到底。

4) 办公区、商场、走道、空调机房、电气竖井、防排烟机房、电梯机房、机电机房、会议室、餐厅、多功能厅、电梯前室等处设置光电式感烟探测器。

5) 在超过20米高的裙房大堂、中庭和塔楼空中大厅等高大空间场所采用红外光束对射型感烟探测器及主动吸气式烟感探测器。

6) 变配电房、发电机房、电讯机房、弱电机房配合气体灭火系统设置感温及感烟探测器。

7) 在各人行通道的明显部位设置手动火灾报警器(附对讲电话插孔),从一个防火分区内的任何位置到邻近的手动报警器的步行距离不应大于30m,安装高度距地1.4m。

8) 在每层主要楼梯出入口、消防电梯前室、走道、地库公共区域、商场公共区域,主要出入口设置声光报警装置。

9) 消防电梯前室设置楼层火灾显示装置,在大房间门口设置火灾探测器警报信号灯。

10) 避难层每隔20米以内设置一个报警按钮和一个实装电话分机。

3、探测区域的划分:

1) 变配电室、空调机房、防排烟机房、机电设备用房、物业管理办公室、多功能厅、餐厅等按独立房间划分

2) 开放商场、办公区及展览厅,按每一个报警探头划分;

3) 封闭楼梯间、防排烟前室、消防电梯前室、走道、电气竖井为独立探测区;

4、系统的接线方式

火灾自动报警及消防联动系统除需手动硬线控制的消防设备外,报警与控制采用合一总线制,总线接线方式选择环行接线也支持支接的产品,以节省管线。消防泵应带自动巡检装置,以提高系统的安全性。。每条回路预留百分之二十五的探测点作后期扩充之用。且每条回路应配浪涌保护器,以减少雷击对线路的影响。

联动系统

以上是系统的探测报警部分,下面介绍一下系统的联动部分。系统在探测并确认大楼火警后会根据系统的设置自动的监视、联系、控制有关的系统。

1、 防排烟系统

本工程暖通专业已设置火灾时的排烟、送风系统, 为配合设备工艺要求, 消防报警与联动控制装置具有以下功能:

1) 电梯厅与楼梯间合用前室的正压送风阀, 在火灾时由报警联动控制打开本层及相邻上下两层的阀门, 并开启相对应的正压送风机, 同时阀门及风机的动作信号返回消防控制中心;

2) 疏散楼梯间的正压送风阀为常开式(自垂百叶), 在火灾时只需开启相应的正压送风机, 同时动作信号返回消防控制中心;

3) 设于补、排烟风机前的易燃防火阀通过信号模块接入报警系统, 当防火阀动作后, 报警信号返回消防控制中心, 由火灾报警系统联锁停补、排烟风机;

4) 当某一排烟分区内火灾探测器报警后,消防控制中心开启该区域内的排烟阀(防火),启动该区域的排烟风机,同时排烟阀及排烟风机的动作信号返回消防控制中心;

5) 排烟阀动作后,停止相关范围内的空调机(兼作排烟送风的除外)及其它排风机,关闭相关范围内的电动排风阀(防火阀),启动相关的排烟风机,排烟补风机,正压送风阀和正压送风机,同时动作信号返回消防控制中心。

6) 对机械开启的排烟口、手动联动开启排烟风机、动作信号返回消防控制中心。

7) 消防控制中心能直接手动启停排烟风机、消防补风机和正压送风机,或者自动启停排烟风机、消防补风机和正压送风机。

2、电动防火卷帘门、电动防火门、电动挡烟垂壁

本项目火灾自动报警系统与电动防火卷帘门、电动防火门、电动挡烟垂壁存在以下联动关系

1) 通道上的电动防火卷帘门在电动防火卷帘门两侧装设手动控制按钮(有防误操作措施),电动防火卷帘门控制箱在接受火灾探测器的报警信号后控制防火卷帘门, 也可由消防中心集中管理。

2) 对于双用作隔壁防火分区的电动防火卷帘门, 可采用直落到底方式。卷帘两侧的探测装置及报警装置由卷帘厂家提供。

3) 对于既作为隔离防火分区又兼作疏散用途的电动防火卷帘门, 采用两次下落方式。卷帘门两侧专用的感烟探测器报警, 联动消防控制卷帘门下落至距地1.8M,卷帘门两侧专用的感温探测报警, 联动消防控制卷帘门直落到底。卷帘两侧探测装置及报警装置由卷帘厂家提供。

4) 电动防火门选用平时不耗电的释放装置, 常开防火门火灾时通过报警联动控制关闭, 且就地亦可手动关启。常闭防火门火灾时报警联动控制解锁,亦可手动打开便于疏散。联动由消防控制中心集中管理, 动作信号返回消防控制中心。

5) 电动挡烟垂壁在接受火灾探测器的报警信号后控制挡烟垂壁直落到底,可由消防中心集中管理。

3、消火栓灭火系统

消火栓系统由给排水专业实施,本项目火灾自报系统与其有以下联动关系

1) 接收消火栓内手动启泵按钮信号,同时消火栓水泵运行状态信号返送至消火栓内指示灯。消防中心能显示消防栓按钮报警位置。

2) 消防控制中心能手动/自动控制消火栓泵的启/停, 同时显示工作和故障状态;

3) 稳压泵由就地压力开关控制(三位)。即压力维持在一定范围内, 极高或极低时均停泵。消火栓泵启动后由系统联锁停泵, 极低压力信号也可作为启动消火栓泵的条件之二。稳压系统的3个压力信号返回消防控制中心;

4) 消火栓转输泵由水箱水位控制起停。消防控制中心能手动/自动控制转输泵的启/停, 同时显示工作和故障状态;

5) 消防水池及消防水箱设置液位信号, 低水位报警信号返回消防控制中心;

6) 消火栓水泵启动方式为:泵房就地手动启泵(试验时);由消防控制中心收到手动报警信号和火灾报警信号并确认火灾后或稳压系统据低压力报警信号后自动启动;由消防控制中心手动远程启泵;消火栓启泵按钮直接启动消火栓泵。

4、自动喷淋灭火系统

自动喷淋灭火系统由给排水专业实施,本项目火灾自报系统与其有以下联动关系

1) 接收水流指示器、检修阀阀位、湿式报警压力开关及湿式报警阀阀位的报警信号;

2) 在消防控制中心能手动/自动控制喷淋泵的启/停, 同时显示其工作和故障状态;

3) 稳压泵由就压力开关控制(三位)。即压力维持在一定的范围内, 极高或极低时均停泵。喷洒泵动后由系统联锁停泵, 极低压力也可作为启动喷洒泵的条件之一。稳压系统的3个压力信号返回消防控制中心;

4) 喷淋转输泵由水箱水位控制起停。消防控制中心能手动/自动控制转输泵的启/停, 同时显示工作和故障状态;

5、大空间智能型自动扫描主动喷水灭火系统

 

大空间智能型灭火联动系统末端控制原理图

在主塔大堂和商业空间设置有大空间大空间智能型灭火系统。

大空间智能型灭火系统自成系统,采用智能灭火装置,24小时全天候工作,当设备监察到火灾后打开相应的电磁阀,启动水泵进行灭火,并反馈信号到联动柜。

系统通过地址编码模块与火灾报警控制器进行连接,现场控制箱安装在中心距所保护楼面高度为1.5米处。 所选用的地址编码模块应与火灾报警控制器同一厂家产品,智能灭火系统是由智能灭火装置中的红外探测组件直接通过电气启动水泵进行喷水灭火,并非喷淋系统所采用的通过湿式报警阀来进行启动水泵。

电磁阀的控制由红外探测组件自动控制、消防控制室手动强制控制并设有防误操作设施及现场人工控制。

6、早期空气采样火灾报警系统

设置于重要机房。

本系统是利用设备内的吸气泵,通过分布在保护区内的采样管网,连续采集空气样品,经过过滤器过滤灰尘后,由激光腔分析,由激光腔计算判断,若发生火情,即报警并发出控制信号,同时存储报警的时间和事件。

 

早期空气采样火灾报警系统图

系统由分布在保护区域上空的空气采样管网、安装在现场的探测器及系统附属设备组成。系统通过现场探测器的7级继电器输出,对传统探测设备发出联动报警信号。空气采样报警系统具备报警联动控制功能,可以通过设备所提供的7或12个可编程控制器所提供信号控制声光报警、等消防联动设备。

本系统采用标准型的四管采样主机。

VLP的总管长不超过100米,尽量保证每根管的长度一致。设备需要24V直流电源以保证其稳定工作。方案采用集中的电源供应方式,便于将来维护管理。

7、气体灭火系统

 

气体灭火报警控制系统接线示意图

气体灭火系统主要设置在各重要的无人值守的设备间,如配电间、数据中心等。

气体灭火的保护区内设双探测器回路或者早期空气采样火灾报警系统,当某一个回路报警或者早期空气采样火灾报警系统预警时,系统进入报警状态,警铃鸣响;当设双探测器回路的两个回路都报警或者早期空气采样火灾报警系统报警时设在该防护区域内外的蜂鸣器及闪灯将动作,通知防护区内人员疏散,关闭空调及通风系统、防火阀;启动有关保护区域的"时间延迟"装置开始倒数,当"时间延迟"完成,气体灭火控制器启动气体钢瓶组上的电磁阀动作,打开气瓶,气体将经过相应管路到相应保护区域,气体释放后,设在管道上的压力开关将监测到气体已释放的信号。智能气体灭火控制器通过监视模块交接信号与火灾报警系统,将其工作状态送至消防控制室内。

8、电梯控制

本项目部分穿梭客梯为消防用电梯(穿梭客梯用作消防疏散用途),火灾发生时,部分穿梭客梯转为消防疏散用途,有关区域的电梯前室的防烟卷帘启动;火灾报警及联动控制系统向其余电梯的控制装置发送消防控制信号,使其依次迅速降至首层, 并将归首信号返回消防控制室, 关闭非消防电梯。消防电梯转入消防工作状态, 消防电梯由消防人员控制;

各消防电梯应在首层设置紧急控制按钮。消防控制中心装设电梯运行状态显示屏,便于消防人员了解各部电梯运行位置。

9、启动火灾应急照明与切除非消防电源

火灾确认后, 通过消防控制模块自动接通有关部位的应急照明灯和疏散指示灯;切断相关部位的非消防电源(空调、普通电力、照明)。

10、 火灾警报装置及紧急广播:

火灾确认后,接通相关报警器;自动接通紧急广播控制主机。为便于疏散,按程序自动进行选层广播;;调音开关具有强切换功能;具有本地音源的场所系统应急广播时进行强切。

11、 可燃气体泄漏报警与联动控制

在餐饮厨房等使用燃气的场所设置可燃气体泄漏探测器,可燃气体的泄漏探测、报警由可燃气体探测系统完成,可燃气体探测系统应提供接口向火灾自动报警系统提供报警信号。可燃气体泄漏报警器动作后启动排风机并切断可燃气体管道上的总阀门。可燃气体泄漏报警信号及切断可燃气体管道的阀门信号返回至消防控制中心。

12、与其它系统的联动

1) 联动门禁系统, 火灾时开启所有疏散通道门;

2) 联动视频监控系统,把监控画面切换到事故点。

光纤感温报警系统

本工程另一个比较特殊的地方是设置光纤感温报警系统重点对电缆沟、竖井的电缆实行温度检测。

整个系统由系统工作站、光纤感温报警主机、感温光纤组成。系统工作站设置于地下一层的消防控制中心,光纤感温报警主机分别置于1号开关站及3号开关站,报警主机通过TCP/IP联网。

 

光纤在线感温报警系统开关柜测温示意图

分布式光纤感温在线故障预警装置,对中压设备发热点、电缆沟,电缆桥架、电缆竖井实时监测和预警,防止事故的发生;实现状态检修,提高检修效率,节约检修成本和管理成本。

测试开关柜内上静触头A、B、C三相温度;下静触头A、B、C三相温度;电缆接头A、B、C三相温度。测试高压电缆温度,光纤蛇行绕置。

为确保感温光纤探测系统实现对防护对象的有效保护,光纤在电缆桥架上的敷设应按如下要求:

1)槽盒式桥架:应在每个槽盒的中间敷设一根感温光纤;

2)开放式桥架:应在桥架的最上层正上方悬挂设一根感温光纤。

消防通信系统

本项目消防电话总机设于消防主控制中心,且应设置火灾报警录音受警电话。

1、 在消防水泵房、备用发电机房、配变电室、主要通风和空调机房、排烟机房、消防电梯及其机房、气体消防间及其他与消防联动控制有关的且经常有人值班的机房设置消防专用电话分机。

2、 火灾报警按钮带消防电话插孔(电话插孔可单独设置或附设于按钮上)。

3、 在消防控制中心设直拨外线火警电话。

消防电源及接地及布线

1、 火灾时继续工作的消防设备和消防控制中心采用双回路专线供电,末端自动切换。所有双回路电源自动切换设备均设电气、机械联锁装置。

2、  消防系统设备备用电源采用自带电池的24V直流电源或UPS电源。后备电源在正常供电电源回路掉电情况下,保证持续工作不小于30分钟。

3、  消防控制室采用共用接地方式,其接地电阻值不大于1欧姆。消防控制室设专用接地板,接地线与电气保护接地干线(PE线)相连接。室内各电子设备至专用接地板的接地线采用绝缘铜导线不少于4mm,干线不少于25mm。

4、 因本建筑属于特级保护对象,所有的管线的选择与敷设都有严格按照相关国家规范规定实施。

5、 管线主要采用穿镀锌钢管暗敷(埋板或埋墙),且保护层厚度不宜小于30mm。若采用明敷,须敷设于镀锌钢管、槽内,并须在镀锌钢管、槽表面涂防火涂料。

6、 大于2根电线穿保护管时,须满足其总截面积(包括外护层)应不大于保护管内孔面积的40%。

7、 不同系统、不同电压的线路,应分管敷设。共槽敷设时采用金属隔板隔开,且宜分成三隔:消防电话线和风机、水泵联动线分一隔;电源线分一隔;其余的消防线缆共用一隔。  自动水炮系统线缆应单独穿管敷设。

结束语

综上所述,本项目作为超高层标志性建筑,在火灾自动报警及联动系统的设计中首先须满足相关标准规范的要求,但又要针对项目的实际和特殊性综合考虑,比如说项目设置消防分控中心及光纤感温报警系统即是考虑了项目的特点和实际要求,如此,设计才能做到保证方案的可行性、技术的前瞻性、保护业主投资并且合法合规。

 

参考文献:略

 

作者/来源: