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基于大跨度钢结构厂房的火灾自动报警系统设计

所属栏目:电子技术论文 发布日期:2021-09-09 09:16 热度:

   对大跨度钢结构厂房建筑进行火灾自动报警系统设计时,需要确定建筑设计的防火类别、耐火等级等基本信息。确定后期的使用功能或存储物品的危险等级等,根据建筑的日常管理制度,综合建筑信息确定建筑的火灾自动报警系统组成,尽可能在火灾初期进行有效报警,减少人员以及财产损失。本文以某大跨度钢结构厂房为例,阐述该类建筑火灾自动报警系统设计要点及系统的可靠性设计。

基于大跨度钢结构厂房的火灾自动报警系统设计

  1 工程概述

  设计的大跨度钢结构厂房建筑使用功能为生产厂房,生产类别为丙类,耐火等级为一级,总建筑面积2 928 m2,长80 m,宽36.6 m,地上一层,建筑高度15.3 m(室外地面至屋脊与檐口的平均高度)。

  防烈度七度,结构为钢结构,跨度18 m,柱间距8 m,建筑整体划分为一个防火分区。结合此建筑的使用功能定位,参照《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014),此类建筑应设火灾自动报警系统。

  2 火灾探测器的类别及选择

  火灾探测器的选择是火灾自动报警系统的关键,需要根据建筑的类别、建筑内部设备布置、探测器安装场所及探测器的特性参数、适用对象等自身特点,综合考虑等选择相应的火灾探测器[4,5].

  (1)点型感烟火灾探测器。

  点型感烟火灾探测器在设计中运用较为广泛,工作原理是利用火灾阶段的烟雾粒子作为火警的触发信号。该探测器在适用场所方面也有相应要求,主要适用于一般性的民用或工业建筑,如商业综合体、居住建筑、标准化厂房等。如果建筑单体内或者功能房间内含有大量的烟气、水汽、粉尘或空气对流情况较为突出,不应选用此类火灾探测器。一旦确定选用点型感烟火灾探测器,在点位设置时需要确认建筑单体的基本信息,如安装高度是否属于不大于12 m的空间,探测器所保护的地面面积以及每个探测器的保护半径是否能够控制在5.8~6.7 m.将梁高范围划分为不大于200 mm、介于200~600 mm、大于600 mm三种情况,根据梁高情况和《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)分别设计。

  (2)点型感温火灾探测器。

  点型感温火灾探测器利用探测器现场的温度作为系统的触发信号,使用范围不如点型感烟火灾探测器广泛。对于点型感烟探测器不能适用的场所或现场火灾形势发展较为迅速、能够在较短时间内产生大量的热量,则均可采用点型感温火灾探测器。在点位设置时需要确认建筑单体的基本信息,如安装高度是否属于不大于8 m的空间,探测器所保护的地面面积以及每个探测器的保护半径是否能够控制在3.6~4.4 m,梁高设计与点型感烟火灾探测器相同。

  (3)红外光束感烟火灾探测器。

  红外光束感烟火灾探测器基本原理是利用红外光束的发射与反射作为火灾探测及系统触发信号。该类探测器一般由发射器和接收器组成,每个接收器可对应一个或多只个发射器(发射器的数量根据现场情况确定)。通过对探测器水平及垂直探测视角的选择、调整,可以实现对被保护空间曲面式覆盖,通过根据现场参数测定,探测器能够分辨发射光源与干扰光源。探测距离一般不大于100 m,水平探测视角一般控制在60°,垂直探测视角要求不大于50°。线型光束感烟探测系统作为火灾自动报警系统的一部分,一般由图像采集单元、火灾分析平台等组成,系统能够实现视频采集、火灾分析、火灾报警等功能。适用于大空间厂房、烟草仓库、火车站、会展中心等大空间特殊场所。

  (4)图像型火灾探测器。

  图像型火灾探测器又称双波段图像型火灾探测器,采用视频图像探测原理对被保区域进行火灾探测,能够同时具有火灾探测及视频监控双重功能。其系统组成与线型光束感烟探测系统较为相似,适用于机库、会展中心、商业中厅、火车站、飞机候机楼、变电站、换流站、管廊、隧道等高大空间特殊场所。

  (5)吸气式感烟火灾探测器。

  在目前的探测器类别中,吸气式感烟火灾探测器是能够实现最早报警功能的探测器,原理是利用建筑单体内布置的管路对现场空气进行采样,对空气样本进行分析,如检测到空气中样本数据高于设定值则启动火灾自动报警系统。根据建筑高度及安装高度的不同,吸气式探测器可以选择灵敏式或一般式。现场采样管路的长度一般控制在200 m以内,采样孔间的温度差也需要一并考虑。

  本文研究的建筑层高超过12 m,点型感烟及感温火灾探测器已无法满足要求,建筑单体火灾自动报警系统不能选用此类火灾探测器。厂房内门、窗等设置较多,空气对流强,人员进出较为频繁,导致空气稀释,吸气式火灾探测器同样不适用于该建筑。

  基于此,本工程选用红外光束感烟火灾探测器作为建筑单体内火灾自动报警系统的火灾探测部分,依据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)规定,本工程建筑高度已大于12 m,火灾自动报警系统的组成宜同时选择两种及以上的火灾探测器。本厂房内的火灾自动报警系统增设图像型火灾探测器作为系统的补充探测部分,并要求该探测器能够实现火灾现场视频的监控。

  3 系统组成及设置

  3.1 火灾探测器的设置

  基于前文所述及本工程实际情况,火灾探测器采用两种设置方式。

  (1)设置线型光束感烟火灾探测器8组(含发射器及接收器),分别于建筑高度7 m及14.5 m位置分层设置,探测器水平间距11 m,侧边距墙距离不大于4 m.探测器采用探测间距为100 m,水平探测视角为22°,垂直探测视角为17°。

  (2)设置图像型火灾探测器12组,安装高度为15 m,探测器选用探测距离60 m,水平监控视角为42°,垂直监控视角为22°。

  3.2 火灾自动报警系统辅助设施的设置

  针对大跨度钢结构厂房的火灾自动报警系统,除了火灾探测器的设置,还需要设置常规的辅助警报系统。本工程设置有消火栓按钮系统、声光警报系统,火灾报警按钮(带通讯功能)系统及消防广播系统。声光警报系统及火灾报警按钮系统采用壁装方式,距地高度分别为2.2 m及1.4 m,各设备的间距不大于25 m,消防广播系统采用沿疏散走道吸顶安装,安装间距不大于25 m.

  3.3 火灾自动报警系统模块的设置

  短路隔离器能够保证火灾自动报警系统整体稳定运行、不受故障部件影响。结合规范规定,本工程火灾自动报警系统在设计时采用在系统总线上加设总线短路隔离器的方式,实现对系统总线及电源的双重保护。严格控制每个总线短路隔离器所保护的对象点数不超过32点,本工程火灾自动报警系统中涉及的点数主要包括消防联动控制部分的输入输出模块、火灾探测器、手动火灾报警按钮等。

  系统总线与邻近防火分区、防火单元有功能联系或跨越楼层时,在相应防火分区穿越处增加总线短路隔离器,以实现对系统和电源的双重保护。

  本工程火灾自动系统所中所设置的信号输入、输出单元均采用多输入多输出模块。从系统安全运行及方便管理的角度出发,结合相关规范要求,在本厂房一层接线端子箱附近设置金属模块箱一座,集中设置本防火区内信号模块,且需遵循相关设置原则。

  (1)根据强、弱电分设的原则,火灾自动报警系统的模块不得设置在强电箱内。

  (2)不同报警区域或者防火分区的消防模块不得相互控制、传输信号或者跨楼层控制。

  3.4 系统供电

  供电的可靠性是火灾自动报警系统稳定、高效运行的基础,本工程火灾自动报警系统于厂房内设置现场控制箱及接线端子箱,现场控制箱自带蓄电池作为备用电源,主用电源由消防控制室UPS不间断电源供给,系统功率2 k W,供电时间2 h,电源线采用NH-RVV-3×2.5穿管埋地引入。

  4 结语

  通过前文分析可知,本项目所设计的大跨度钢结构厂房火灾自动报警系统,在技术指标和经济指标方面都具有突出的优势。经过对比可以发现,在相同或类似的大空间建筑单体中采用此类火灾自动报警系统,能够满足可靠、经济、合理的设计原则。随着经济的快速增长,越来越多的大跨度钢结构厂房被应用于工业建筑及物流仓储建筑,设计时应充分了解建筑的火灾环境及设备防护要求,满足不同使用需求。

  参考文献

  [1]王宏途。大跨度钢结构厂房电气安装工法探讨[J]建筑电气, 2018,37(1):52-57.

  [2]陈继斌,朱向前,王金庄。大跨度钢结构厂房火灾自动报警系统可靠性设计[J].低压电器, 2009(20):31-33.

  《基于大跨度钢结构厂房的火灾自动报警系统设计》来源:《智能城市》,作者:陈刘伟

文章标题:基于大跨度钢结构厂房的火灾自动报警系统设计

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