某综合交通枢纽火灾自动报警系统设计研究

汪汉

（同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司）

1 引言

随着社会经济的发展，现代建筑的功能越来越强，其内部各种设施复杂，建筑电气的重要性也日益明显。火灾自动报警系统在火灾的先期预报、火灾的及时扑救、保障人身和财产安全中，起到了不可替代的作用。

2 概述

兰州中川国际机场综合交通枢纽工程位于中川国际机场二号航站楼与铁路站房中川机场站之间，总建筑面积11.05万㎡，由换乘中心和停车楼两部分组成。可为机场、铁路站房、长途客运、出租车、机场大巴、公交车之间提供综合交通枢纽换乘功能。

换乘中心位于T2航站楼与铁路站房之间，建筑面积4.88万㎡，建筑高度13m。其中地上一层为换乘大厅和商业连廊，建筑面积1.95万㎡；地下一层为换乘发车区，建筑面积2.93万㎡。

停车楼布置在铁路站房西侧，并在南、北两侧与换乘中心商业连廊连通，建筑面积6.17万㎡，建筑高度12.4m。其中地上分为P1和P2停车楼（均为三层），面积4.14万㎡；地下一层相互连通，面积2.03万㎡（见图1）。

3 系统的形式及组成

根据GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》第3.2.1条的规定，本工程为设置两个消防控制室及两个集中报警系统的保护对象，系统形式采用控制中心报警系统。

主控制中心设在换乘中心一层南侧消防控制室内，分控制中心设置在停车楼南楼一层消防值班室内。主消控室内可以显示所有火灾报警信号和联动控制状态信号，并能够控制所有消防设备。

系统主要由火灾报警控制器、消防联动控制器、图形显示装置、消防专用电话、消防广播系统、消防应急照明和疏散指示系统、电气火灾监控系统、消防电源监控系统、防火门监控系统、可燃气体探测报警系统等组成。主消防控制室的设备布置，如图2所示。

图1 兰州中川国际机场综合交通枢纽工程效果图

图2 主消防控制室设备布置平面图

4 联动与连锁控制

消防联动控制与连锁控制的控制原理大不相同，本质上存在区别，设计中容易产生混淆，需引起重视。现结合换乘中心室内水消防系统的联动及连锁控制设计，对此进行分析。

自动喷淋系统：换乘中心地上部分等采暖部位采用湿式自喷系统；地下部分等非采暖部位设置预作用自喷系统。共设置4套湿式阀组和6套预作用阀组。

室内消火栓系统：换乘中心地上商业连廊部分采用湿式消火栓系统；其余部分采用干式消火栓系统。

4.1 联动控制

消防联动控制器应能按设定的控制逻辑向各相关的受控设备发出联动控制信号，并接受相关设备的联动反馈信号。

消防联动控制器在收到两个报警触发装置报警信号的“与”逻辑组合触发信号后，通过输出模块实现联动控制。

4.2 连锁控制

湿式和预作用系统中压力开关直接启泵、消火栓系统中压力开关和流量开关直接启泵等连锁控制，由各自的系统设备（压力开关、流量开关等）通过消防泵控制柜内控制电路的专用线路直接连锁启泵，不需要火灾自动报警系统参与，且连锁方式不依赖于消防联动控制系统，也不受消防联动控制器处于自动或手动状态的影响。

联动控制可作为连锁控制之外的后备控制，但不应影响连锁控制的功能。

设计中容易对此两种控制方式产生混淆，误把连锁控制作为联动控制设计。应在设计中充分理解各自控制原理后加以区别，并结合对照国标图集16D303-3《常用水泵控制电路图》中的消防水泵启动控制电路图，以确保火灾时消防水泵的正确运行。换乘中心室内水消防系统两种控制方式对比，如表1所示。

本工程其它各系统的消防联动根据GB50116-2013的相关规定进行设计，因篇幅原因在此不再累述。

5 火灾探测器的选择

火灾探测器的选择需根据保护场所可能发生火灾的部位和燃烧材料的分析，以及火灾探测器的类型、灵敏度和响应时间等因素综合确定。

5.1 点型火灾探测器

换乘中心一层的公共区域、商业（零售）、设备用房等场所采用点型感烟火灾探测器；餐饮厨房、停车楼车库等区域采用点型感温火灾探测器（厨房等场所增设可燃气体探测保护）；变配电所、弱电机房等采用点型感烟和感温联合保护。

表1 换乘中心室内水消防系统两种控制方式对比

感烟、感温火灾探测器的安装间距，应根据探测器的保护面积和保护半径确定，并不应超过探测器安装间距的极限曲线规定的范围。具体设置步骤如下：

①确定火灾探测器类型及其保护面积A和保护半径R；

③根据极限曲线确定探测器的安装间距a和b值（在极限曲线的两端点间的曲线范围内时，保护面积可得到充分利用）；

④按安装间距进行校核：探测器到最远点水平距离时则满足要求。

很多设计中采用按照保护半径画圆的形式是不可取的，此类方法存在许多重叠面积，探测器保护面积不能得到充分利用，经济合理性差。

感烟火灾探测器在格栅吊顶场所设置时，应与建筑专业密切配合，根据吊顶镂空面积与总面积比例的大小确定安装位置。若安装在吊顶上方时，还应考虑梁高对探测器保护面积的影响。

5.2 线型火灾探测器

5.2.1 线型光束感烟火灾探测器

换乘中心一层设有大面积采光天窗，常规的点型感烟火灾探测器无安装条件且安装在吊顶外侧边缘时保护半径无法满足要求；因该区域易受阳光的直接照射，也不宜选用点型火焰探测器或图像型火焰探测器。

综合以上因素，在大面积采光天窗处选用线型光束感烟火灾探测器。

线型光束感烟火灾探测器由发射器和接收器组成，采用不受烟色影响的红外线减光方式工作。探测器处于正常监视状态时，红外光强度稳定在一定范围内。当烟雾进入探测区内时，由于光束被遮挡使收到的红外光的强度降低。当烟雾达到一定浓度使红外光的强度低于设定的阈值时，探测器报警、启动蜂鸣器、点亮红色指示灯。

5.2.2 光纤光栅感温火灾探测器

地下换乘区两侧开敞，共8车道，每2个车道之间设置人员换乘站台，每个车道的通车类型按出租车、机场巴士、公交车以及长途汽车各自进行独立分类。

因地下换乘区设有机械排烟系统、自动喷水灭火系统，根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》第8.4.1条规定，地下换乘区应设置火灾自动报警系统。

由于兰州位于高海拔和寒冷地区，地下换乘区冬季不采暖，室外最低平均气温在-13℃～-16℃之间，点型火灾探测器正常工作温度一般都在-10℃～50℃之间，无法满足环境温度要求。且换乘区内易受室外环境风影响，火灾时烟气不易聚拢，因此不宜选择点型火灾探测器进行保护。

考虑到换乘区内受长途客车和大巴车的影响，线型光束感烟火灾探测器易产生误动作等情况，最终选用线型光纤感温火灾探测器（光纤光栅感温火灾探测器）对此区域进行保护。

光纤光栅感温火灾探测器由光纤光栅信号处理器、光纤感温探测器、光缆、安装附件等组成。以光纤作为信号的传输与传感媒体，利用光纤光栅的温度敏感性和光的发射原理，能够实时探测沿光纤光栅感温点的温度变化情况，超限时输出火灾报警信号，其结构示意图如图3所示。

6 系统供电

火灾自动报警系统电源由枢纽工程综合变压器的两段母排分别引来，并在设备配电末端设置双电源自动切换装置。供电线缆采用矿物绝缘类不燃性电缆。

备用电源采用火灾报警控制器和消防联动控制器自带的UPS电源装置供电。

7 结束语

火灾自动报警系统的设计必须遵循国家有关方针、政策、规范和公安消防部门等的有关法律规定。

在实际的工程设计中，我们设计人员除了遵照规范设计的同时，还应与其他相关专业密切配合，充分了解建筑物本身的功能和特点，做到安全可靠、技术先进、经济合理。

图3 光纤光栅感温火灾探测器结构示意图