第三节　智能大厦防火系统

　　一、概　　述

　　火灾是发生频率较高的灾害，无论电器设备、装修材料、内部陈设都可能引发楼宇火灾 ，导致人员伤亡和财产损失。而火灾最容易发生在人群稠密和物资集中的地方损失尤以高层和超高层建筑最大。所以，智能建筑的防火系统技术，在智能大厦中的应用最具代表性。

　　智能大厦一般为高层或超高层，其ＢＡ系统中有一个非常重要的部分就是防火系统(也有人称消防系统)。如果从消防角度来说，智能大厦的防火系统应贯彻“以防为主、防消结 合”的方针。及时发现并报告火情，控制火灾的发展，尽早扑灭火灾，确保人身安全和减少社会财产的损失，将火灾消灭在萌芽状态。如果从智能大厦的整体结构来看，防火系统是一 个不能缺少的重要部件。

　　随着科学技术的飞速发展，微电子技术、检测技术、自动控制技术和计算机技术在消防 领域得到广泛的应用，火灾探测技术、自动报警技术、消防设备联动控制技术、火灾监控系统等也有了长足的发展。防火系统从过去的简单、被动的消防体系，演变为今天自动探测、 自动报警的智能消防系统。

　　楼宇自动化的不断发展，对楼宇的火灾防范提出了迫切而严格的要求，所以智能防火系 统必须具备以下特点：

　　1.能够准确地发现楼内的火灾。通过各类烟感传感器和温感传感器将火灾信息传送到火灾报警控制器，由其及早地发现和判断采取正确、适当的措施。

　　2.能够迅速地发出报警信号。由火灾报警控制器发出火灾报警并正确地显示报警的准确位置，指出发生火灾的地点及状况，保证以最快速度采取正确适当的措施。

　　3.系统的高可靠性。在楼宇的不同楼层的不同地点采用中继器建立分级型系统结构，保证即使某一处探测器或探测线路出现问题，系统仍然可以维持正常的功能，同时系统通过 其自测功能，尽早提供故障排除方法。

　　4.系统的综合性。防火系统除了火灾自动报警以外，还应该包括火灾广播通讯与人群疏散、消防排烟与联动控制、自动灭火等功能。

　　智能建筑防火系统的主要内容有智能防火系统的类型、智能防火系统的组成、火灾的检 测(包括火灾检测的方法，防火探测器的类型、选用)、智能防火系统的设计。

　　二、智能防火系统的类型

　　智能防火系统有两种类型，即主机智能系统和分布式智能系统。

　　(一)主机智能系统

　　主机智能系统是将探测器的阈值比较电路取消，使探测器成为火灾传感器。无论烟雾影 响大小，探测器本身不报警，而是将烟雾影响产生的电流、电压变化信号通过编码电路和总线传给主机，由主机内置软件将探测器传回信号与火警典型信号比较。根据其速率变化等因 素判断出信号类型，是火灾信号还是干扰信号，并增加速率变化、连续变化量、时间、阈值幅度等一系列参考量的修正，只有信号特征与计算机内置的典型火灾信号特征相符时才会报 警，极大地减少了误报。

　　主机智能系统的主要优点有：灵敏度信号特征模型可根据探测器所在环境特点来设定； 可补偿各类环境中干扰和灰尘积累对探测器灵敏度的影响，并能实现报警功能；主机采用微处理机技术，可实现时钟、存储、密码、自检联动、联网等多种管理功能；可通过软件编辑 实现图形显示、键盘控制、翻译等高级扩展功能。

　　尽管主机智能系统比非智能型系统优点多，但整个系统的监测、判断功能不仅全部要控 制器完成，而且还要一刻不停地处理上千个探测器发回的信息。因此，出现系统软件程序复杂、量大、探测器巡检周期长，势必造成探测点大部分时间失去监控，系统可靠性降低和使 用维护不便等缺点。

　　(二)分布式智能系统

　　分布式智能系统是在保留智能模拟量探测系统优势的基础上形成的，它将主机智能系统 中对探测信号的处理、判断功能由主机返回到每个探测器，使探测器真正具有智能功能，而主机由于免去了大量的现场信号处理负担，可以从容不迫地实现多种管理功能，从根本上提 高系统的稳定性和可靠性。

　　智能防火系统还可按其主机线路方式分为多总线制和二部线制等等。智能防火系统的特 点是软件和硬件具有相同的重要性，并在早期报警功能、可靠性和总成本费用方面显示出明显的优势。

　　三、智能防火系统的组成

　　智能防火系统由火灾自动报警与消防设备联动控制两个部分组成。下面就各个部分加以 叙述。

　　(一)火灾自动报警

　　在讨论智能防火系统时，首先要了解火灾自动报警系统。火灾自动报警，通常是由火灾 探测器、区域报警控制器和集中报警控制器，以及联动模块和控制设备等组成。

　　火灾探测器的选用及其与报警控制器的配合，是火灾报警系统设计的关键，而探测器则 是对火灾有效探测的基础。控制器是火灾信息处理和报警控制设计的核心，最终通过实际控制设备实施消防动作。火灾报警控制器一般分为区域报警控制器、集中报警控制器和通用报 警控制器三种。区域报警控制器用于火灾探测器的监测、巡检；接收监测区域内的火灾探测器的报警信号，并将此信号转化为声、光报警输出，显示火灾部位等。集中报警控制器用于 接收区域报警控制器的火灾信号，显示火灾部位、记录火灾信息等。

　　对于火灾报警，我国消防部门对火灾报警系统有以下要求：

　　(1)确保火灾探测和报警功能，保证不漏报；

　　(2)减少环境因素影响，减少系统误报率；

　　(3)确保系统工作稳定，信号传输准确可靠；

　　(4)系统的灵活性、兼容性强、成系列；

　　(5)系统的工程适应性强、布线简单、灵活；

　　(6)系统的应变能力强，调试、维护、管理方便；

　　(7)系统的联动控制方式有效、多样；

　　(8)系统的性能价格比高。

　　1.基本型火灾报警

　　基本型火灾报警有三种模式。它们是区域报警系统、集中报警系统和控制中心报警系统 。

　　(1)区域报警系统。区域报警系统由火灾探测器、手动报警器、区域控制器或通用控制器、火灾警报装置等构成。

　　这种系统适用于小型建筑等对象单独使用，报警区域内最多不超过3台区域控制器，若多于3台，可考虑集中报警系统。

　　(2)集中报警系统。集中报警系统由火灾探测器、区域控制器或通用控制器和集中控制器等组成。集中报警系统的典型结构，适用于高层的宾馆、写字楼等情况。

　　(3)控制中心报警系统。控制中心报警系统是由设置在消防控制室的消防设备、集中控制器、区域控制器和火灾探测器等组成，或由消防控制设备、环状布置的多台通用控制器和 火灾探测器等组成。适用于大型建筑群、高层及超高层建筑、商场、宾馆、公寓综合楼等，可对各类设在建筑中的消防设备实现联动控制和手动／自动转换。控制中心报警系统是智能 型建筑中消防系统的主要类型，是楼宇自动化系统的重要组成部分。

　　2.线型自动报警

　　线型自动报警又分多线制系统式和总线制系统式。

　　(1)多线制系统式。多线制系统式是火灾探测器的早期设计。探测器与控制器的联接方式有关，每个探测器需要两条或更多条导线与控制器连接，以发出每个点的火灾报警信号。 换言之，多线制系统的探测器与控制器是采用硬线一一对应关系，有一个探测点便需要一组硬线对应到控制器，ａ和ｂ定为系数，ａ＝1、2，ｂ＝1、2、4。可见，有2ｎ+2，n+1等线 制。多线制系统设计、施工与维护复杂，已逐渐被淘汰。

　　(2)总线制系统式。总线制系统式是在多线制系统式的基础上发展起来的。随着微电子器件、数字脉冲电路及微型计算机应用技术等用于火灾自动报警系统，改变了以往多线制系 统的直流巡检功能，代之以使用数字脉冲信号巡检和信息压缩传输。采用大量编码及译码逻辑电路来实现探测器与控制器的协议通信，大大减少了系统线制，使得工程布线更加灵活， 并形成支状和环状两种布线结构。总线制系统的线制也可表示为：an+b，ｎ是使用的探测器数，ａ=0，ｂ＝2，4，6等；当前使用较多的是2总线和4总线系统两种形式。由于消防问题 涉及到人民的生命财产，智能建筑的消防系统是楼宇管理自动化中的最重要的一部分。国家公安、建筑、消防等有关部门对消防系统都极为重视，有极其严格的规定。用户在建筑智能 建筑的消防系统时，一定要选择得到国家有关部门批准的、有实力的、可靠的设计安装商和供货商。

　　(二)消防设备联动控制

　　为了本节和以后的章节需要，这里先解释一下自动控制、联动控制、手动控制的含义：

　　(1)自动控制。由火灾探测器探测火灾发生，继而自动控制相应设备的控制方法。

　　(2)联动控制。指消防系统中某些设备或设备动作后其相关设备也动作的控制方法。

　　(3)手动控制。包括就地手控或在消防室手动控制的方式。

　　消防设备联动控制主要有三点：第一，消防设备供电；第二，备用电源自动投入；第三 ，消防设备的联动实现。

　　消防设备供电：建筑物中火灾自动报警与消防设备的联动控制系统的工作特点是连续、 不间断。为了保证消防系统供电电源的可靠性，应设有主供电电源和备用直流供电电源。消防自动监控系统的主供电电源应是专用电源，以保证设备可靠运行，在火灾发生时发挥其消 防设备的功能，把损失减少到最低程度。

　　备用电源自动投入：当主供电源发生故障时，备用电源自动投入，确保消防联动设备正 常工作。

　　消防设备的联动实现：根据《火灾自动报警系统设计规范》，高层建筑的控制中心报警 系统应具有室内消防栓系统、自动喷水灭火系统、防排烟系统、卤代烷灭火系统、防火卷帘门和警铃等联动控制功能。当火灾发生时，能够有效地发挥作用。

　　对于工程方面的具体实施要求可参考：

　　(1)中华人民共和国国家标准，《火灾自动报警系统设计规范》。

　　(2)中华人民共和国国家标准，《火灾自动报警系统施工及验收规范》。

　　(3)中华人民共和国国家标准，《高层民用建筑防火设计规范》。

　　四、防火探测器的分类与选用

　　火灾根据其发生的机制，将采用不同的检测方法，选择合适类型的防火探测器。

　　(一)火灾发生的典型过程

　　在叙述防火探测器的类型之前，先简述一下典型火灾发生过程。

　　物质燃烧的基本现象是燃烧过程里一般伴随着烟、火、温度等反应，在燃烧过程中将有 下列情况：

　　1.温度(热)。物质燃烧时，必然有热量释放，使物体的周边环境温度升高。如果物质燃烧速度非常慢，温度变化的测试不易被鉴别出来。

　　2.燃烧主体与烟雾。一般燃烧物体在开始燃烧时都将释放出燃烧气体。由于燃烧气体和烟雾具有流动性和毒性，能够在建筑物内任意传播和扩散。所以，燃烧气体和烟雾是重要 的火灾探测参数。在防火术语中把物质燃烧产生的燃烧气体和烟雾统称为烟雾气溶胶。

　　3.火焰。火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分，也是物质的全燃部分。这时，物质燃烧反应的放热提高了温度，并引起燃烧物质放出各种波长的光，所以火焰光作为燃烧 的基本特征，也是重要火灾探测参数。

　　作为火灾的典型起火过程，普遍可燃物质的表现形式是：产生燃烧气体烟雾；在氧气供 应充分的条件下达到完全燃烧，产生火焰并发出一些可见光和不可见光，同时释放出大量的热，使环境温度升高；普遍可燃物由开始燃烧到火势渐大，最终酿成火灾。

　　对于化学品、油品、液化烃等物质起火，由于起火速度快，并迅速达到全燃阶段，形成 很少有烟雾遮蔽的明火火灾。这些现象都为火灾的自动探测提供了可靠的基础。

　　(二)火灾探测器的检测方法

　　火灾的检测是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据，以实现早期发现为前提。所以 根据物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换，来确定是否有可能发生火灾。

　　作为气体发生火灾，在智能建筑中是非常少见的。所以在智能建筑中一般不使用可燃气 体探测法。空气离化探测法是利用放射性同位素释放的α射线将空气电离，使电离室内具有一定的导电性。当烟雾气溶胶进入电离室内，烟粒子将吸附其中的带电离子，产生电流变化 ，从而获得与烟溶度有直接关系的电信号。这一信号用于火灾的确认和报警。

　　光电感烟探测法是根据光散射定律，在通气暗箱内用发光元件产生一定波长的探测光， 当烟毒溶入暗箱时，其中直径大于探测光波长的着色烟粒子产生散射光，通过与发光元件成一定夹角(90°～135°)的光电接收元件收到的散射光强度，可以得到与烟浓度成正比的电 流或电压，依此判定火灾发生。温度(热)探测法是根据物质燃烧放出的热量(温度)所引起的环境温度升高或其变化率大小，通过热感应元件与电子线路来探测火灾的发生。

　　火焰探测法是根据物质燃烧所产生的火焰光辐射，其中主要是红外光辐射和紫外光辐射 的大小，通过光敏元件与电子线路来探测火灾发生的现象。

　　(三)火灾探测器的分类

　　依据不同的探测方法，火灾探测器分为不同类型的探测器。按其待测的火灾参数可以分 为感烟式、感温式、感光式火灾探测器和可燃气体探测器，以及烟温、温光、烟温光等复合式火灾探测器。

　　对于火灾探测器的分类，感烟式火灾探测器是利用一个小型传感器来影响悬浮在其周围 附近大气中的燃烧和(或)热解产生的烟雾气溶胶(固态或液态微粒)的一种火灾探测器。感温 式火灾探测器是利用一个点或线缆式传感器来影响其周围附近的气流异常温度或升温速率的火灾探测器。感光式火灾探测器是根据燃烧火焰的特征和火焰的光辐射而构成的用于响应火 灾时火焰光特性的火灾探测器，一般可制成主动红外式线型火灾探测器和被动式紫外、红外火焰探测器。可燃气体探测器是采用各种气敏元件或传感器来响应火灾初期气体中某些浓度 或液化石油气等可燃气体浓度的探测器。

　　1.离子感烟式火灾探测器

　　离子感烟式火灾探测器是采用空气离化火灾探测方法构成和工作的，通常只适用于点型 火灾探测。

　　感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件。电离室两极间空气分子受放射源不断放 出的α射线照射，高速运动的α粒子撞击空气分子，从而使两极间空气分子电离为正离子和负离子，这样，电极之间原来不导电的空气具有了导电性。此时在电场作用下，正、负离子 的有规则运动，使电离室呈现典型的伏安特性，形成离子电流。

　　电离室可分为双极性和单极性两种结构，整个电离室全部被α射线照射的称为双极性电 离室；电离室局部被α射线照射，使一部分形成电离区，而未被α射线照射的部分成为非电离区，从而形成单极性电离室。一般感烟探测器的电离室均设计成单极性的。当发生火灾时 ，烟雾进入电离室后，单极性电离室要比双极性电离室的离子电流变化大，可以得到较大的电压变化量，从而提高离子感烟探测器的灵敏度。

　　当有火灾发生时，烟雾粒子进入电离室后，被电离部门(区域)的正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的几率增加，从而将烟雾浓度大小以离子电流

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