淺議高層建筑聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

1、    淺議高層建筑聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)     一、概述高層建筑由于存在客流密度大、疏散困難等不利因素，其消防措施顯得尤其重要?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)作為高層建筑中消防控制的關(guān)鍵系統(tǒng)，如何提高系統(tǒng)響應(yīng)的可靠性，一直是廣大從事電氣設(shè)計(jì)的人員和專家們十分關(guān)心的問(wèn)題。從功能上或先后順序上可以將其分為火災(zāi)報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制兩個(gè)階段，火災(zāi)報(bào)警作為火災(zāi)發(fā)生初期的一種必要的預(yù)告措施，其作用是有限的，且僅限于火災(zāi)初發(fā)階段，一旦火勢(shì)擴(kuò)大，報(bào)警系統(tǒng)可能將不再起作用-本文不作重點(diǎn)討論。當(dāng)火災(zāi)確認(rèn)后，真正完成各種消防功能（滅火、疏散

2、人群、防煙、排煙等）的是聯(lián)動(dòng)控制階段，下面以正壓送風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制為例對(duì)高層建筑的聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)作一探討。二、防、排煙系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制設(shè)計(jì)正壓送風(fēng)系統(tǒng)主要由設(shè)置在屋頂或局部屋頂?shù)恼龎核惋L(fēng)機(jī)和設(shè)于每層（也可隔層設(shè)置）防煙樓梯間、消防前室的正壓送風(fēng)閥及其電氣連鎖控制裝置組成，再加上建筑送風(fēng)豎井，構(gòu)成了一個(gè)完整的建筑物防煙系統(tǒng)。當(dāng)某層著火時(shí)，打開(kāi)著火層及相鄰上下層的正壓送風(fēng)閥，接著啟動(dòng)相應(yīng)正壓送風(fēng)機(jī)，在防煙樓梯間、消防前室形成正壓，阻止煙氣進(jìn)入，以供人群安全疏散之用。一般來(lái)說(shuō)，正壓送風(fēng)系統(tǒng)有以下幾種聯(lián)動(dòng)控制方式：1.通過(guò)編程由設(shè)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警總線上的控制模塊來(lái)控制著火層和相鄰上下層

3、的正壓送風(fēng)閥打開(kāi)，通過(guò)監(jiān)視模塊接受其微動(dòng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作反饋信號(hào)，利用此反饋信號(hào)再驅(qū)動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)控制系統(tǒng)的控制模塊來(lái)啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)向防煙樓梯間極其消防前室送風(fēng)，達(dá)到防煙目的。此方式硬件上依賴于報(bào)警總線及連接于總線上的監(jiān)控模塊，軟件上利用廠家提供的專用應(yīng)用軟件通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)；2.本方式和上面的區(qū)別在于正壓送風(fēng)閥的微動(dòng)開(kāi)關(guān)動(dòng)作后直接通過(guò)硬接線與正壓送風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)連鎖，即利用微動(dòng)開(kāi)關(guān)的動(dòng)作信號(hào)直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)。此種方式的正壓送風(fēng)閥聯(lián)動(dòng)所依賴的軟硬件同方式1，但正壓送風(fēng)機(jī)的聯(lián)動(dòng)則是利用獨(dú)立于報(bào)警總線的聯(lián)動(dòng)控制線來(lái)實(shí)現(xiàn)的（全硬件方式）；3.這種方式與方式2相比，唯一的區(qū)別在于正壓送風(fēng)閥增加了手動(dòng)打開(kāi)

4、功能，即正壓送風(fēng)閥具有就地手動(dòng)控制（獨(dú)立于報(bào)警總線）和遠(yuǎn)地自動(dòng)控制（利用報(bào)警總線和監(jiān)控模塊）兩地控制功能；4.正壓送風(fēng)閥的開(kāi)啟同方式3，但正壓送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)是在消防控制中心通過(guò)編程（依賴于報(bào)警總線和監(jiān)控模塊）和手動(dòng)控制柜（硬接線）兩種方式來(lái)啟動(dòng)。需要注意的是，上面任何一種聯(lián)動(dòng)控制方式都是先打開(kāi)正壓送風(fēng)閥，然后才打開(kāi)正壓送風(fēng)機(jī)，次序不可顛倒。其實(shí)控制方式不止上述四種，也可以是上述幾種方式的組合，以下筆者對(duì)這四種聯(lián)動(dòng)控制方式分析其優(yōu)劣。一個(gè)聯(lián)動(dòng)方式的優(yōu)劣，當(dāng)然應(yīng)從其是否可靠、正確動(dòng)作來(lái)判斷。所謂控制的可靠性、正確性，包括從信號(hào)發(fā)出到開(kāi)機(jī)運(yùn)行的全過(guò)程各個(gè)環(huán)節(jié)。任何一個(gè)環(huán)節(jié)不能響應(yīng)或不能正確響應(yīng)，都將影

5、響系統(tǒng)可靠、正確完成其應(yīng)有的功能。從方式1的敘述可以知道，正壓送風(fēng)系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)控制全部是通過(guò)編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其信號(hào)的發(fā)出和接受都是依賴于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警總線來(lái)完成的。我們知道，報(bào)警總線貫穿于建筑物內(nèi)各個(gè)需要探測(cè)火災(zāi)的場(chǎng)所，而各類控制監(jiān)視模塊又都掛在報(bào)警總線上，當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可以說(shuō)報(bào)警總線是非常不可靠的，它只能用于火災(zāi)初期預(yù)告火情，當(dāng)火勢(shì)擴(kuò)大時(shí)，報(bào)警總線很可能基本癱瘓，此時(shí)用于監(jiān)視、控制正壓送風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)視/控制模塊已失去作用，這顯然是不可行的。如此說(shuō)來(lái)，方式1在設(shè)計(jì)當(dāng)中應(yīng)當(dāng)避免。再看看方式2，由于其正壓送風(fēng)閥的聯(lián)動(dòng)控制也是通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)的，其監(jiān)視/控制模塊也是掛在報(bào)警總線上，同樣存在上述問(wèn)題。若

6、正壓送風(fēng)閥不能打開(kāi)，其微動(dòng)開(kāi)關(guān)不能動(dòng)作的話，也就無(wú)法啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)。即其產(chǎn)生的后果同方式1是一樣的。由以上分析我們可以看出，正壓送風(fēng)系統(tǒng)的可靠、正確動(dòng)作分為兩個(gè)過(guò)程：正壓送風(fēng)閥的可靠動(dòng)作以及隨后的正壓送風(fēng)機(jī)的啟動(dòng)。顯然方式3和4是可行的。當(dāng)控制正壓送風(fēng)閥的模塊不能發(fā)出指令時(shí)，還可通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)人員手動(dòng)打開(kāi)正壓送風(fēng)閥，進(jìn)而利用其微動(dòng)開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)或消防控制中心手動(dòng)直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)。尤其是利用正壓送風(fēng)閥的微動(dòng)開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)，應(yīng)是相當(dāng)可靠的。因?yàn)楦鲗拥恼龎核惋L(fēng)閥的微動(dòng)開(kāi)關(guān)都是通過(guò)疏散通道內(nèi)豎向配線直接接入屋頂?shù)娘L(fēng)機(jī)控制箱的，疏散通道可以認(rèn)為發(fā)生火災(zāi)的可能性是比較小的，其管線獨(dú)立于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的

7、管線，即使火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的管線已被火勢(shì)燒壞，仍不影響正壓送風(fēng)系統(tǒng)的可靠啟動(dòng)。也可以設(shè)計(jì)成微動(dòng)開(kāi)關(guān)直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)和消防控制中心手動(dòng)控制正壓送風(fēng)機(jī)兩者兼?zhèn)?，增加了可系統(tǒng)的可靠系數(shù)。實(shí)際設(shè)計(jì)當(dāng)中經(jīng)常見(jiàn)到正壓送風(fēng)閥只有自動(dòng)方式，這是相當(dāng)不可靠的。其次還有設(shè)計(jì)沒(méi)有利用正壓送風(fēng)閥的微動(dòng)開(kāi)關(guān)的硬接線直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)，但如果消防控制中心手動(dòng)控制（也是硬接線）柜能直接啟動(dòng)正壓送風(fēng)機(jī)，我們認(rèn)為是基本可靠的。而將兩者結(jié)合起來(lái)，只是增加了從各層正壓送風(fēng)閥到屋頂風(fēng)機(jī)的管線量，造價(jià)上并未因此增加許多，系統(tǒng)的可靠性卻大大增加了，何樂(lè)而不為呢？三、手動(dòng)控制柜的選擇和設(shè)計(jì)在消防最終驗(yàn)收時(shí)，消防管理部門都強(qiáng)調(diào)消防控制中心

8、要設(shè)置手動(dòng)控制柜，其目的也在于建立一條獨(dú)立于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)總線之外的硬接線通路直達(dá)被聯(lián)動(dòng)的設(shè)備，使消防控制中心實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)雙重控制功能，增加系統(tǒng)響應(yīng)的可靠性。值得注意的是，目前許多火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備的生產(chǎn)廠家推出兩種手動(dòng)控制柜，一種為多線制的，即從手動(dòng)控制柜至每一個(gè)需要手動(dòng)控制的重要消防設(shè)備各敷設(shè)一根控制管線，形成真正的硬件電路上和邏輯上的一對(duì)一控制；另一種是總線制的手動(dòng)控制柜，顧名思義只有一根總線，有廠家稱之為智能式的手動(dòng)控制柜，雖然邏輯上是一對(duì)一的控制關(guān)系，但對(duì)各種需要手動(dòng)控制的重要消防設(shè)備指令的發(fā)出和動(dòng)作的反饋是通過(guò)該總線（獨(dú)立于報(bào)警總線）來(lái)完成的。從可靠性判斷，總線制的手動(dòng)

9、控制柜雖然比不設(shè)增加了可靠性，但由于所有被聯(lián)動(dòng)設(shè)備的手動(dòng)指令的傳遞依賴于總線，當(dāng)總線故障時(shí)，整個(gè)手動(dòng)控制柜將失去作用，而多線制的手動(dòng)控制柜則不存在這種問(wèn)題，某條手動(dòng)控制線的故障只會(huì)使所連接的設(shè)備受到影響，無(wú)故障的控制線路照樣能夠運(yùn)行，其他設(shè)備仍能在火災(zāi)情況下完成其應(yīng)有的消防功能（如滅火、防煙、排煙及阻斷火勢(shì)蔓延等）。 因此具體實(shí)施時(shí)還是應(yīng)優(yōu)先采用多線制的手動(dòng)控制柜，管線的造價(jià)雖然有所增加，但聯(lián)動(dòng)的可靠性卻大大增加。許多國(guó)外進(jìn)口的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制設(shè)備則無(wú)手動(dòng)控制柜，不符合我國(guó)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50116-98的有關(guān)規(guī)定及消防管理部門的要求。為了迎合我國(guó)國(guó)情，這些生產(chǎn)商設(shè)計(jì)了一種

10、類似于手動(dòng)控制的控制面板，它的可靠性還不如總線制的手動(dòng)控制柜，僅僅是一個(gè)帶有觸摸式按鈕及反饋信號(hào)燈的模塊，無(wú)專門的獨(dú)立于報(bào)警總線的手動(dòng)控制總線，指令的發(fā)出和動(dòng)作反饋信號(hào)的接受仍依賴于報(bào)警總線，這實(shí)際上仍是一種通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制，并人為的加上手動(dòng)控制面板，這顯然是與我國(guó)規(guī)范和國(guó)情相悖的。設(shè)計(jì)選用進(jìn)口設(shè)備時(shí)應(yīng)當(dāng)加以注意，或者手動(dòng)控制柜選用國(guó)產(chǎn)的成型柜，但接口上一般不兼容，需要在現(xiàn)場(chǎng)改造或由進(jìn)口設(shè)備商提出改造方案。四、關(guān)于管線的敷設(shè)前面多次談到線路的可靠性問(wèn)題，這實(shí)際上是火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，采用的設(shè)備再先進(jìn)和可靠，如果沒(méi)有一個(gè)安全、可靠的信息載體即線路，報(bào)警及聯(lián)動(dòng)控制過(guò)

11、程的完成實(shí)際上是一句空話?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的線路處于一種十分危險(xiǎn)的環(huán)境中，如何確?；馂?zāi)危險(xiǎn)環(huán)境中的線路盡量長(zhǎng)時(shí)間的工作，需要設(shè)計(jì)人員在把握設(shè)計(jì)及施工規(guī)范的基礎(chǔ)上細(xì)心選擇線路的走向、敷設(shè)方式、敷設(shè)部位（場(chǎng)所）、導(dǎo)線或電纜的防火性能、保護(hù)管或金屬線槽的耐火性能、防火措施及與其他專業(yè)管道或熱源的安全間距等。由于系統(tǒng)中的管線量及類型繁多，有報(bào)警總線、消防電話線、火災(zāi)廣播線、警鈴控制線、消火栓監(jiān)視線、消火栓控制線、DC24V電源線、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的聯(lián)動(dòng)控制及監(jiān)視線、手動(dòng)控制線等，如果不好好按照上面的原則安排這些管線，一旦火災(zāi)發(fā)生，部分管線在系統(tǒng)來(lái)不及響應(yīng)之前就燒壞，后果是十分嚴(yán)重的。以下就管線敷設(shè)的可靠性

12、問(wèn)題談?wù)勛约旱目捶ā?.消防控制中心位置的合理性對(duì)管線的可靠性的影響 上面所說(shuō)的各類管線都是從消防控制中心引出的，報(bào)警回路越多，被聯(lián)動(dòng)的設(shè)備越多，則管線量就越大，這些管線出消防控制中心后一般先沿水平金屬線槽敷設(shè)，并匯入弱電井內(nèi)，再由弱電井引至各層各個(gè)位置。由于整棟樓的管線都是由此金屬線槽引出至各現(xiàn)場(chǎng)的，確保這段金屬線槽敷設(shè)環(huán)境的安全性就十分必要，盡量避開(kāi)預(yù)計(jì)發(fā)生火災(zāi)可能性較大的區(qū)域，與強(qiáng)電管線及其他熱源保持必要的安全間距，金屬線槽全封閉并刷防火涂料等，都是有效的措施。但更為重要的一點(diǎn)，應(yīng)使消防控制中心盡量靠近弱電井，使這段金屬線槽盡量以最短距離進(jìn)入弱電井則更為有效。筆者常見(jiàn)到消防控制中心距離弱

13、電井過(guò)遠(yuǎn)，使這段總引出線過(guò)長(zhǎng)地暴露于安全不確定區(qū)域，即不經(jīng)濟(jì)，又使線路遭受火災(zāi)損毀的可能性大大增加，應(yīng)當(dāng)引起同行及建筑專業(yè)的高度重視。2.按照規(guī)范要求，盡量使消防電氣管線暗敷在不燃燒體結(jié)構(gòu)層內(nèi)，并保持不小于30mm的覆蓋層厚度。確因現(xiàn)場(chǎng)條件限制必須明敷時(shí)，應(yīng)穿金屬管或金屬線槽保護(hù)，且應(yīng)內(nèi)外刷防火涂料兩遍，或采取其他的防火保護(hù)措施。一般來(lái)說(shuō)，報(bào)警總線、消防電話線、警鈴控制線、消火栓監(jiān)視/控制線、廣播線、DC24V電源線出每層弱電井后盡量采取暗敷方式，而從現(xiàn)場(chǎng)的控制/監(jiān)視模塊至被聯(lián)動(dòng)設(shè)備的管線、重要消防設(shè)備（消防/噴淋泵、防煙/排煙設(shè)施、電梯迫降等）的手動(dòng)控制管線等因設(shè)備大都位于空間則可采取明敷方

14、式。明敷時(shí)尤其要注意管線沿安全區(qū)域敷設(shè)，避開(kāi)所有可能遭受損壞的不利環(huán)境。3.對(duì)于在吊頂上吸頂安裝的探測(cè)器等，從頂棚內(nèi)暗埋的接線盒至探測(cè)器這一段線路一般穿金屬軟管，兩端要加鎖母，金屬軟管、接線盒及連接處都須刷防火涂料不少于兩遍。4.合理安排各類管線的走向，盡量分散敷設(shè)，以減少同時(shí)遭受火災(zāi)損毀的可能性。比如若報(bào)警總線在火災(zāi)發(fā)生時(shí)已被燒壞，而手動(dòng)控制線因不與它同路徑仍可以繼續(xù)使用，從而不影響滅火或其他消防措施。五、結(jié)論從以上的論述不難看出，提高聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的可靠性不外乎下面的幾種措施：1.對(duì)于重要的滅火和防排煙設(shè)施如消火栓泵、噴淋泵、正壓送風(fēng)系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)等，為了確保動(dòng)作的可靠性，應(yīng)考慮多種、多地聯(lián)動(dòng)和手動(dòng)控制方式，既有自動(dòng)，又有手動(dòng)，既有就地控制，又有遠(yuǎn)地控制，以增加被控制設(shè)備的可靠、及時(shí)、正確動(dòng)作；2.合理設(shè)計(jì)各類管線的走向、敷設(shè)方式、敷設(shè)場(chǎng)所，采取必要的防火措施，避開(kāi)可能對(duì)線路造成損壞的熱源，與強(qiáng)電管線及其他專業(yè)管道保持必要的安全間距，確保消防電氣線路處于安全環(huán)境中，以盡量延長(zhǎng)處于火場(chǎng)中線路的工作時(shí)間；3.與建筑專業(yè)協(xié)調(diào)，合理確定消防控制中心的位置，以使其盡量靠近弱電管道井，使消防電氣管線以最短距離匯入弱電管道井