5 第五章 火灾自动报警及消防联动系统设计

1第5章火灾自动报警系统设计2本章主要内容5.1火灾自动报警系统系统功能及组成,火灾探测的方法及探测器5.2消防设施的联动控制减灾控制,灭火系统及其控制*5.3火灾自动报警与消防控制系统工程设计35.1火灾自动报警系统智能住宅的安全防范系统主要是由防盗系统和防火系统组成。通常为了方便管理，小区消防中心应建在物业管理中心，各组高层建筑物一层设消防值班室，小区内各消防值班室火灾自动报警控制器与消防中心的控制主机，通过小区网络连结成一个整体，整个系统应考虑采用分散控制、集中管理的结构布局。45.1.1系统功能及组成通过工程设计，火灾自动报警系统可达到以下功能：1.建筑物火警系统功能2.小区火警系统网络功能55.1.2火灾探测的方法及探测器为了能够正确的选择火灾探测器及正确的灭火方式，应先认识火灾形成的原因及各种材料燃烧形成的基本过程。61.火灾形成一般有以下原因：（1）人为的造成火灾（2）电气事故造成火灾（3）可燃气体发生爆炸造成火灾（4）可燃固体燃烧造成火灾（5）可燃液体燃烧造成火灾72.普通可燃物质典型起火过程温度烟浓度预热汽化引燃潜伏初期火焰燃烧火焰扩散全燃阶段熄灭时间火焰燃烧曲线a表示烟雾气胶浓度与时间的关系曲线b表示热气流温度与时间的关系ab阴燃83.火灾探测的方法对火灾的探测，是以物质燃烧过程中产生的各种现象为依据，以实现早期发现火灾为前提。因此，根据物质燃烧过程中发生的能量转换和物质转换所产生的不同火灾现象与特征，产生了不同的火灾探测方法。火灾热能(温度)燃烧产物(悬浮物)热辐射热对流火焰气体烟雾气溶胶火焰（光）探测法热（温度）探测法可燃气体探测法空气离子化探测法光电感烟探测法94．火灾探测器火灾探测器是火灾自动报警控制系统中的首要检测元件，它们将火灾初期所产生的热、烟或光转变为电信号，当其电信另超过某一设定值时，就会传递给系统中与之相连的报警控制设备，使人员及早得知火情，以便及时作出疏散、灭火动作。探测器的工作稳定性、可靠性和灵敏度等技术指标直接影响着整个的好坏。10根据火灾探测方法和原理，目前火灾探测器主要有感烟式，感温式，感光式，可燃气体探测式和复合式等类型。而每种类型中，又可分为不同形式。感烟火灾探测器点型线型离子式光电式电容式半导体式红外光束型激光型双源型单源型散射型减光型11感温火灾探测器点型线型定温式差温式差定温式定温式差温式水银接点型易熔合金型玻璃球型热电偶型半导体型双金属型热敏电阻型膜盒型多点型缆式型空气管型半导体式双金属型热敏电阻型膜盒型双金属型热敏电阻型12感光火灾探测器紫外火焰型红外火焰型气敏半导体型铂丝型铂铑型光电型固体电介质型感温感烟型感温感光型感烟感光型感温感烟感光型分离式红外光束感温感烟型可燃气体探测器复合式火灾探测器13（1）离子式感烟探测器离子式感烟探测器是利用烟雾粒子改变电离室电离电流原理的感烟探测器。14Am241α射线P2P1IkEp1和p2是一相对的电极。在电极之间放有α放射源镅-241，由于它持续不断的放射出α粒子，α粒子以高速运动撞击空气分子，从而使极板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，实现这个过程的装置称为电离室。离子感烟探测器工作原理15图为双源式感烟探测器的电路原理。开室结构的监测电离室和闭室结构的补偿电离室呈反向串连。当有火灾发生时，烟雾粒子进入电离室后，被电离的正离子和负离子被吸附到烟雾粒子上，使正离子和负离子相互中和的概率增加；另一方面，由于烟粒子的作用，α射线被阻挡，电离能力降低，电离室内产生的正负离子数就少，因而引起施加在两电离室两端分压比的变化。开关电路补偿电离室检测电离室V1V2回路电压24VDC16从双源式感烟探测器的工作特性曲线可知，在正常情况下，探测器两端的外加电压Vo，即回路电压，等于两电室电压之和，即Vo＝V1＋V2。当火灾发生时，烟雾进入检测电离室后，电离电流从正常状态的I1减小到I’1，相当于检测电离室阻抗增加，检测室两端的电压从V2增加到V’2。△V＝V’2－V2。当该增量增加到一定值时，开关控制电路动作，发出报警信号。此报警信号传输给报警器，实现了火灾自动报警。补偿电离室检测电离室进烟后曲线无烟时曲线电压电离电流V1V1'V2V2'I1I1'ΔVV0017(2)光电式感烟探测器光电式感烟探测器根据烟雾对光的吸收和散射作用，可分为散射光式和减光式两种类型。18①散射光式光电感烟探测器散射光式光电感烟探测原理如图所示。进入暗室的烟雾粒子对发光元件发出一定波长的光产生散射，使处于一定夹角位置的受光元件的阻抗发生变化，产生光电流。根据受光元件的光电流大小，即当烟粒子浓度达到一定值时，散射光的能量就足以产生一定大小的激励用光电源，可用于激励外电路发出火灾信号。发光元件检测暗室烟雾受光元件烟雾图5-7散射光式光电感烟探测原理示意图19②减光式光电感烟探测器减光式光电感烟探测原理见下图。进入光电检测暗室的烟雾粒子对光源发出的光产生吸收和散射作用，使通过光路上的光通量减少，从而使受光元件上产生的光电流降低。光电流相对于初始标定值的变化量大小，反映了烟雾的浓度，据此可通过电子线路对火灾信息进行阈值比较放大、类比判断处理或数据对比计算，通过传输电路发出相应的火灾信号。发光元件检测暗室烟雾受光元件烟雾20③线型感烟探测器线型感烟探测器可分为激光线型和红外线型两种类型。从成本、功耗和实用角度考虑，目前大多使用红外光束感烟探测器。线型红外光束感烟探测器由发射器、光学系统和接收器三部分组成。其原理见下图。当测量区内无烟时，发射器发出的红外光束被接收器接收到，这时的系统调整在正常的监视状态。如果有烟雾扩散到测量区内时，对红外光束起到吸收和散射的作用，使到达接收器的光信号减弱，接收器则对此信号进行放大、处理并输出。间歇振荡器放大器测量区光路其他功能处理电路火灾报警控制器发射器接受器21④感温式火灾探测器感温式探测器按其作用原理可分为三大类：a.定温式22绝缘物高膨胀金属接点低膨胀金属定温探测器结构示意图常用的定温探测器是利用双金属片热膨胀原理。定温探测器一般适用于温度缓慢上升的场合，它的缺点就是受气温变化的影响较大。定温探测器通常根据其对温度动作响应值来分别设置I、II、III级灵敏度。常用的I级灵敏度为62℃；常用的II级灵敏度为70℃；常用的III级灵敏度为78℃。23b.差温式差温探测器按其工作原理有机械式、电子式之分。24电子差温式探测器是利用热敏电阻作主要敏感元件。热敏电阻阻值随着温度的升高而下降。通常，探测器内设置两个阻值相同，特性相似的热敏电阻，一个贴在探测器外壳上，而另一个在外部加一个金属外罩罩住。火灾发生时，由于温度变化剧烈，贴在外壳上的电阻直接受热，随着外界温度的升高其阻值迅速下降，而另一个电阻由于外罩了金属外壳，受外界温度变化影响小，其阻值下降也小。两个电阻值变化差异，通过相关的电子线路，使电路接通，发送火警信号。25机械式差温探测器，是利用了热传递和气体受热发生膨胀的原理。当火灾发生，外部热气流使环境温度迅速上升，探测器内的空气受热膨胀，设在探测器里面的弹性敏感元件产生位移，推动弹性接触片，接通电触点，发生警报信号。图5-11为一种膜盒式差温探测器结构示意图。泄漏孔膜片空气室感热外罩接点26c.差定温式差定温式是兼有差温和定温两种功能的感温探测器。27R5R4R3R2R1R6R7RPT4T3T2T1R8VD3VD2VD1C2x-+电子式差定温探测器A28三只热敏电阻R1,R2和R5,温度升高而阻值下降.R1=R2,R2安放在外,R1安放在内.火灾温度升高R2下降快R1下降慢报警T3导通T1导通A点电位下降定温部分由T2和R5组成.温度升高到一定值R5下降低至动作值报警T3导通T2导通29⑤感光式火灾探测器感光式火灾探测器又称火焰探测器，主要对火焰辐射出的红外、紫外、可见光予以响应。常用的有红外火焰型和紫外火焰型。30a.红外火焰感光探测器红外火焰感光探测器是利用火焰的红外辐射和闪烁效应进行火情探测。探测器采用能在常温下工作，具有较高探测效率的红外光敏元件作为检验火焰红外辐射的敏感元件。探测器对任何一种含碳物质燃烧时产生的火焰都起反应。对恒定的红外辐射和一般光源都不起反应。31b.紫外火焰探测器紫外火焰探测器用于监测微小火焰发生场合并及时报警，其特点是灵敏度高，对火焰反应快，抗干扰能力强。探测器通常是由紫外检出管、电子辨别、检测电路、告警驱动输出线等组成。探测器原理是当紫外线检出管接收到火焰中的紫外光线时，会产生电离，输出一系列脉冲。32R5R4R2R3R1ZKR7R6D1T1T2C2C1120k10k1k2k24k10k2.2k10uF+24VUoutJRX-13F~220V紫外感光火灾探测器交流供电电路33R5R4R2R3R1ZKR7R6D1T1T2C2C1120k10k1k2k24k10k2.2k10uF+24VUout~220V无火,T1截止,T2导通.J吸合.有火,T1导通,T2截止.J释放.JRX-13F34⑥复合式火灾探测器a.差定温复合探测器差定温复合控测器是兼有差温及定温探测的复合功能探测器。当环境温度缓慢上升到一定温度值或温度急剧上升，即以一定升温速率上升时，皆能响应。若其中的某一功能失败，另一种功能仍能起作用，因而提高了工作的可靠性。35b.光电感温复合探测器光电感温复合探测器将光电感烟和感温探测结合在一起，以期在探测早期火情的前提下，对后期火情也给予监视，属于早期探火与非早期探火的复合。就其多层探测及减小直到杜绝漏报火灾而言，无疑要比普通的单一探测器优越。可用光电感烟来实现火灾早期探测，同时再用探测器的感温功能来作火灾探测后备补偿。36c.光电、温感、电离式复合探测器探测器的一个探头中装有3只传感器：电离型、光电型和温感型。一个探测器，在环境情况较复杂的场合，同时可起到光电、电离、感温不同的环境报警。由于探测器的多重性，即使区域用途以及火灾的性质发生改变，此类探测器也可适应，且能几乎100%地探测到所有种类的火灾，实现早期火情的全范围探测报警，从而提高探测器的可靠性。37⑦气体火灾探测器探测器内装有可燃气体敏感元件，当被测范围内的空气中可燃气体含量、浓度超过一定数值时，探测器可发出报警信号。385.火灾探测器的设计选配不同类型的探测器适配不同的火灾，火灾探测器试验表如下。火灾测试探测器类型电离型光电型温感-固定型和固定及温差型光电和温感光电、温感和电离式燃烧中木材木材热解燃烧棉花聚氯烷泡沫型火灾庚炔火灾无烟的液态火灾最佳适宜非常适宜非常适宜最佳不适宜不适宜最佳最佳非常适宜非常适宜不适宜最佳不适宜不适宜适宜非常适宜最佳非常适宜最佳最佳非常适宜最佳非常适宜最佳最佳最佳最佳最佳非常适宜nia39点型火灾探测器只能对警戒范围中某一点周围的温度、烟等参数进行控制，如点型离子感烟探测器、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等。点型离子感烟探测器灵敏度高，历史悠久，技术成熟，性能稳定，对阻燃火的反应最灵敏，适用于宾馆客房、办公楼、图书馆、影剧院、邮政大楼等公共场所。40点型光电感烟探测器灵敏度高，对湿热气流扰动大的场所适应性好，其适用范围与点型火灾探测器类似，但易受电磁干扰，对散射光型黑烟不灵敏。红外光束（激光）线型感烟探测器，其探测范围大，可靠性环境适应性好，适用于会展中心、演播大厅、大会堂、体育馆、影剧院等无遮挡大空间。缺点是易受红外、紫外光干扰、探测视线易被遮挡。41点型感温探测器性能稳定，可靠性环境适应性好，适用于厨房、锅炉间、地下车库、吸烟室等。但造价较高，安装维护不便。线型感温探测器与点型感温探测器优点相同，适用于电气电缆井、变配电装置、各种带式传送机构等，但造价较高，安装维护不便。42火焰探测器对明火反应迅速，探测范围宽广，适用于各种燃油机房，油料储藏库等在火灾发生时有强烈火焰和少量烟热，但易受阳光和其它光源干扰的场所，其缺点是探测器易被遮挡，镜头易被污染。复合探测器综合探测火灾时的烟