防火防爆.doc
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西安石油大学
课程设计
电子工程学院安全工程专业安全1002班
题目《防火防爆技术》课程设计
本校1号教师青年公寓消防监控系统设计
学生
指导老师徐竟天
二○一三年十二月
《防火防爆技术》
课程设计任务书
题目
本校1号教师青年公寓消防监控系统设计
学生姓名
学号
专业班级
设
计
内
容
与
要
求
课程设计主要完成本校1号教师青年公寓的火灾消防监控系统设计。
要求运用已学过的各种火灾探测器、控制器的知识，完成火灾消防监控系统中监测系统、灭火系统、消防电话系统、消防广播系统等各分系统的设计，以便进一步理解火灾探测与控制的基本原理，了解火灾监测监控系统设计的步骤和方法，培养学生初步设计小型火灾监测监控系统方案的能力。
课程设计内容及基本要求如下：
1.熟悉本校1号教师青年公寓的建筑布局、内部结构、消防目标及要求。
2.熟悉常用的火灾探测器、控制器，了解其工作原理。
3.学会常见火灾探测器、控制器的选型，掌握其基本参数及使用条件。
4.了解火灾消防监控系统的工作原理、基本构造，设计火灾报警灭火消防监控系统。
5.课程设计时间一周，完成课程设计报告。
起止时间
2013年12月11日至2013年12月17日
指导教师签名
年月日
系（教研室）主任签名
年月日
学生签名
年月日
西安石油大学课程设计
目录
1绪 论 1
1.1设计课题的背景 1
1.2设计课题的意义和目的 1
2消防系统方案设计 3
2.1高层民用建筑消防设计原则 3
2.1.1设计依据 3
2.1.2系统设计 4
2.2消防系统的组成 4
2.3消防系统的工作原理 5
2.4消防系统方案设计 6
3各种装置的选用 8
3.1报警装置的选用 8
3.2探测器的选用 9
3.3警报装置的选用 11
3.4消防电话的选用 11
3.5消防广播的选用 11
3.6其他 11
4消防联动控制的设计 14
4.1消防联动模块 14
4.1.1火灾探测报警模块 14
4.1.2消防电话模块 14
4.1.3消防广播模块 15
4.1.4自动喷水灭火模块 15
4.1.5GSTCRT2001彩色显示系统 16
4.2消防控制系统的布局 17
4.2.1主监控室布局 17
4.2.2各楼层综合布局 17
5总结 21
参考文献 22
西安石油大学课程设计
1绪 论
1.1设计课题的背景
火灾是现代社会危害较大，发生较频繁的灾害，据近年统计资料显示，我国几乎每年都会发生群死群伤火灾事故。
近年来，我国高等院校科研楼频发火灾，所带来的损失巨大，其中不仅有众多实验室及设备仪器，还包括许多珍贵资料，其经济损失无法估量。
因此，住宅楼消防工作显得尤为重要。
随着我国现代化建设的迅速发展及消防工作的不断加强，高层建筑、大规模的公共建筑日益增多,对防火、灭火的要求也越来越高,火灾自动报警系统作为一种火灾预报警系统,在防火中扮演着愈来愈重要的角色,产品的生产和应用都得到了较大发展。
根据《中华人民共和国消防法》、GB50116-98《火灾自动报警系统设计规范》和GB50045-95《高层民用建筑防火规范》等法规要求,国家、省、市消防系统对火灾自动报警系统的应用作了统一要求和详细规定,使其成为预防火灾发生的有力保障措施之一。
消防工作是基础知识、专业知识、国家法律与工程设计、施工和管理的有机结合。
1998年9月1日《中华人民共和国消防法》正式实施。
她标志着消防法制建设迈上了一个新台阶，使预防火灾和减少火灾危害的工作有法可依，公民人身、公共财产和公民财产的安全进一步得到保障从而促进社会主义现代化建设事业的顺利进行。
1.2设计课题的意义和目的
该课程设计主要是针对一号教师青年公寓的基本情况，设计了一个湿式自动喷水灭火 系统。
内容涉及建筑物的危险等级、火灾类别、湿式自动喷水灭火系统的组成元件及系统的水力计算等相关方面的知识。
选择该课题，是为了使同学们能够了解更多的防火防爆的知识及其重要性。
也是为了让同学们在以后的日常生活中安全用电，规范用火，注重安全，保护自身安全。
在建筑中火灾报警及消防联动控制系统是建筑设备自动化系统中非常重要的一个系统，其原因一方面是因为现代高层建筑的建筑面积大、人员密集、设备材料多，建筑上竖向孔洞多（电梯井、电缆井、空调及通风管等），使得引发火灾的可能性增大，另一方面是由于智能建筑比传统的建筑投资了较多技术先进、价格昂贵的设备和系统，一旦发生火灾事故，除了造成人员伤亡外，各种设备及建筑物遭受损害造成的损失也比一般建筑物严重得多，由此我们不难了解到，在火灾报警及消防联动控制系统中，火灾报警系统的重要性更加突出，火灾的发生在其初期阶段往往只是规模甚小而又易于扑灭的，但是由于火灾的初期阶段人们不易发觉或疏于防范，而使火灾蔓延，酿成灾难，这就对于系统的安全可靠性、技术先进性及网络结构、系统联网等方面提出了更新、更高的要求。
消防是防火和灭火的总称。
火灾报警及消防联动控制系统的主旨是以防为主，防消结合。
其功能是对火灾发生进行早期探测和自动报警，并能根据火情位置，及时对建筑内的消防设备、配电、照明、广播以及电梯等装置进行联动控制，灭火、排烟、疏散人员，确保人身安全，最大限度地减少社会财富的损失。
由于微电子技术、检测技术、自动控制技术和计算机技术等，在火灾报警及消防联动控制系统中的广泛应用，使得火灾探测与自动报警技术、消防设备联动控制技术有了很大的发展，而且扩大了消防自动化系统的功能范围，增加了系统自检、报警复核、探测器灵敏度自动调节、及探测器维修预报等功能，使故障能及时确认及修复，减少误报，形成了具有智能化水平的火灾报警和联动控制系统，因此也称之为智能防火系统。
2消防系统方案设计
2.1高层民用建筑消防设计原则
该建筑是教师青年公寓，属于民用高层建筑。
（1）防火间距
表2-2高层建筑之间及高层建筑与其它民用建筑之间的防火间距（m）
建筑类别
高层民用建筑
裙房
其他民用建筑
耐火等级
一、二级
三级
四级
高层民用建筑
13
9
9
11
14
裙房
9
6
6
7
9
①防火间距应按相邻建筑外墙的最近距离计算。
当外墙有突出可燃构件时，应从其突出的部分外缘算起；
②两座高层建筑相邻较高一面外墙为防火墙或比相邻较低一座建筑屋面高15m及以下范围内的墙为不开设门、窗洞口的防火墙时，其防火间距可不限；
③相邻的两座高层建筑，较低一座的屋顶不设天窗、屋顶承重构件的耐火极1.00h，且相邻较低一面外墙为防火墙时，其防火间距可适当减小，但不宜小于4m；
④相邻的两座高层建筑，当相邻较高一面外墙耐火极限不低于2.00h，墙上开口部位设有甲级防火门、窗或防火卷帘时，其防火间距可适当减小，但不宜小于4m；
（2）防火和防烟分区
表2-3高层建筑内应采用防火墙等划分防火分区，每个防火分区允许最大建筑面积
建筑类别
每层每个防火分区面积（平方米）
一类建筑
1000
二类建筑
1500
地下室
500
注：
设有自动灭火系统的防火分区，其允许最大建筑面积可按本表增加一倍；当局部设置自动灭火系统时，增加面积可按该局部面积的一倍计算。
2.1.1设计依据
（1）《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116—98），国家标准，中国计划出版社，1999年
（2）《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95），国家标准，中国计划出版社，1997年
2.1.2系统设计
本系统采用火灾报警控制系统，集火灾报警和联动控制于一体，通过在每层设置感烟、感温探测器、手动报警按钮、消火栓启动按钮以及消防专用电话达到火灾报警的目的，然后通过设置在每层的消防广播通报火灾情况，并通过疏散指示灯和应急照明灯指示人员疏散，同时通过联动控制设备关断非消防电源、使电梯迫降，并且根据火情启动有关的排烟设备和灭火设备，达到灭火的目的。
本设计的报警设备主要有：
感烟探测器、感温探测器、手动报警按钮、消火栓按钮、火灾电话、警铃等；警报装置主要有：
消防广播，警铃；排烟送风装置主要有：
排烟风机、正压送风机，灭火装置主要是：
消火栓灭火系统、自动喷水灭火系统。
2.2消防系统的组成
所谓消防系统主要由两大部分组成：
一部分为感应机构，即由探测器、手动报警按钮、报警器和警报器等构成的火灾自动报警系统，另一部分为执行机构，即灭火及联动控制系统。
火灾自动报警及自动灭火系统可由下列部分或全部设备组成，框图如图1所示：
火灾报警探测器
火灾应急广播机
消防对讲电话总机
火灾自动灭火控制器
火灾自动报警控制器
火灾应急照明与疏散指示灯开启
开启声光报警器
控制空调系统关闭
控制电梯迫降首层
控制防烟、排烟风机和排烟阀开启
切断有关部位非消防电源
图1消防系统组成框图
2.3消防系统的工作原理
安装在控制器，控制器将接收的信号与内存的正常整定值比较，判断确定火灾。
当发生火灾时，发出声光报警，显示烟雾浓度，显示火灾区域或楼层房号的地址编码，并打印报警时间，地址等。
同时保护区的探测器不断地向所监视的现场发出巡逻信号，监视现场的烟雾浓度，温度等，并不断反馈给报警向火灾现场发出警铃报警，在火灾发生楼层的上下相邻或火灾区域的相邻区域也同时发出报警信号，以显示火灾区域。
各应急疏散指示灯亮，指明疏散方向。
其工作原理图如图2所示：
现场警铃
灭火联动
报警显示器
报警声光
控制器
现场正常情况整定值
火灾探测器
烟雾
温度
火警电话
火警按钮
图2消防系统的工作原理图
火灾自动控制报警系统的工作原理是：
被保护场所的各类火灾参数由火灾探测器或经人工发送到火灾报警控制器，控制器将信号放大、分析、处理后，以声、光、文字等形式显示或打印出来，同时记录下时间，根据内部设置的逻辑命令自动或由人工手动启动相关的火灾报警设备和消防联动控制设备，进行人员的疏散和火灾的扑救。
图3火灾自动报警系统的组成
2.4消防系统方案设计
消防监控系统选用海湾公司GSTCRT2001彩色显示系统。
该系统是海湾安全技术有限公司最新一代消防控制中心火警监控、管理系统，它用语火灾报警及消防联动设备的管理与控制以及设备的图形化显示。
可与海湾安全技术有限公司所产生的GST200、GST500、GST5000、GST9000等系列火灾报警控制（联动型）组成功能完备的图形化消防中心监控系统，并且CRT之间可以通过局域网、普通电话线RS-232等方式进行联网，接受、发送、显示设备的异常信息及主机信息，从而实现火灾报警系统的远程中央监控。
示意图如下：
GSTCRT2001彩色显示系统
RS-232总线
RS-232接口卡
火灾报警控制器（联动型）
喷淋控制模块
消防广播模块
消防电话模块
消防检测、报警模块
火灾探测器门灯
光电感烟探测器
灭火控制装置
消防泵控制装置
消火栓按钮
火灾显示盘
图4消防监控系统示意图
3各种装置的选用
3.1报警装置的选用
火灾报警控制器选用JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型），该型火灾报警控制器是海湾公司推出的新一代火灾报警控制器。
为适应工程设计的需要，控制器兼有联动控制功能，可与海湾公司的其他产品配套使用主次配置灵活的报警联动一体化控制系统，具有较高的性价比，特别时候中小型火灾报警及消防联动一体化控制系统的应用。
JB-QG-GST200型火灾报警控制器（联动型）采用柜式结构，主要指标如下：
（1）控制器最大容量为242个地址编码点，本项目中用到点数：
1）点型复合式感烟感温火灾探测器：
8*33=264，编码地址：
1～264
2）消防栓按钮：
每层一个，33*1=33，编码地址：
265～297
3）火灾声光报警器：
每层一个,33*1=33,编码地址：
298～330
4）总线制固定式消防电话分机：
每层一个，33*1=33，编码地址：
331～363
5）广播分配盘：
每个广播分配盘占用20个地址编码点，编码地址：
363～382
6）多线控制盘：
共有33路，每路占有一个编码地址33*1=33，编码地址383～415
（2）控制器最大可外接64台火灾显示盘，本项目中火灾显示盘个数：
火灾显示盘：
每层一个，33*1=33
（3）控制器最大可配置33个多线控制点，本项目中多线制控制点个数：
①消防水泵：
1个
②电磁阀：
每层一个，33*1=33
（4）接线
①控制器与探测器间采用无极性信号二总线连接
②多线制控制点与模块（GST-LD-8302C）之间采用有极性二总线连接
③控制器与各类编码模块采用四总线连接（无极性信号二总线、无极性DC24v电源线）
④控制器与火灾显示盘采用四总线连接（有极性通讯二总线、无极性DC24V电源线）
⑤与彩色CRT系统通过RS-232标准接口连接，最大连接线长度不宜超过15m
（5）电源：
主电：
交流220v
控制器备电：
直流12V/24Ah密封铅电池
联动备电：
直流24V/24Ah密封铅电池
火灾显示盘选用ZF-GST8903型火灾显示盘，该盘是一种用于楼层内的火灾报警显示装置。
当消防控制中心的主机接收到建筑物内发生的火灾后，产生报警，同时把报警信号传输到发生火警区域的火灾显示盘上，火灾显示盘将产生报警的探测器的位置显示出来并发出报警声响，以通知发生相关人员。
火灾显示盘与火灾报警控制器间采用有极性二总线连接，另需要两根DC24V电源供电线（不分极性）。
3.2探测器的选用
火灾探测器分为：
感烟火灾探测器、感温火灾探测器、感光火灾烟温复合式火灾探测器以及气体火灾警探测器，按其测控范围又可分为点型火灾探测器和线型火灾探测器两大类。
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、点型紫光火焰火灾探测器、点型感温火灾探测器等。
线型火灾探测器则可以对戒范围中某一线路周围烟雾、温度进行探测，如红外光束线型火灾探测器，激光线型火灾探测器，缆式线型感温火灾探测器等，常用火灾探测器性能特点及适用范围如表3-1所示。
表3-1火灾探测器性能特点及适用范围
探测器型
性能特点
适用范围
备注
感烟探测器
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
宾馆客房、办公楼、图书馆、影剧院、邮政大楼等公共场所
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
同上
易受电磁干扰，散射光型黑烟不灵敏
红外光束[激光]线型感烟探测器
探测范围大，可靠性环境适应性好
会展中心、演播大厅、大会堂、体育馆、影剧院等无遮挡大空间。
易受红外、紫外光干扰；探测视线易被遮挡
感温探测器
点型感温探测器
性能稳定，可靠性环境适应性好
厨房、锅炉间、地下车库、吸烟室等
造价较高，安装维护不便
缆式线型感温探测器
同上
电气电缆井、变配电装置、各种带式传送机构等
造价较高，安装维护不便
火焰探测器
对明火反应迅速，探测范围宽广
各种燃油机房，油料储藏库等火灾时有强烈火焰和少量烟热场所
易受阳光和其它光源干扰；探测被遮挡，镜头易被污染
一般说来，物质燃烧前往往是先产生烟雾，接着周围温度渐渐升高，同时产生一些可见光和不可见光。
而物质由开始燃烧到火势渐大酿成火灾总是有个过程的。
探测器的功能就是“捕捉”、“观查”物质刚刚开始燃烧时产生的“信号”。
它把捕捉到的火灾信号转变为电信号，立即提供给报警控制器。
由于场所的不同，燃烧物的不同，燃烧时产生的信号也不同。
同样，在不同的场合需要不同的探测器。
在选择火灾探测器的种类时，要根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特征、房间高度、环境条件以及可能引起误报的原因等因素来决定。
对不同高度的房间点型火灾探测器的选择如表3-2所示：
表3-2对不同高度的房间点型火灾探测器的选择
房间高度h
（m）
感烟探测器
感温探测器
一级二级三级
火焰探测器
12＜h≤20
不适合
不适合
不适合
不适合
适合
8＜h≤12
适合
不适合
不适合
不适合
适合
6＜h≤8
适合
适合
不适合
不适合
适合
4＜h≤6
适合
适合
适合
不适合
适合
h≤4
适合
适合
适合
适合
适合
根据《火灾自动报警系统设计规范》第7.1.1条规定，对火灾初期有阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很少或没有火焰辐射的场所，应选择感烟探测器。
点型感烟探测器适用场所。
办公楼的厅堂、办公室、电子计算机机房、通讯机房、楼梯、走道、电梯机房、书库、档案室、或有电气火灾危险的场所；在本系统中办公室、楼梯间及其前室、走道、大会议室、员工活动室、消防控制室、咖啡厅、宾馆大堂、客房、餐厅及包厢、商场等场所均采用点型感烟探测器。
离子感烟探测器对于火灾初起和阴燃阶段的烟雾气溶胶检测非常灵敏，可探测烟雾粒径范围为0.03～10μm左右。
离子感烟探测器的特点：
探测具有广谱性，可靠性和灵敏度高，对环境参数的监测连续，响应时间慢，但探测器报废后对环境有污染。
光电感烟探测器是对能影响红外、可见和紫外电磁波频谱区辐射的吸收或散射的燃烧产物敏感的探测器。
响应速度快，对环境的监测是间歇式的。
点型感温探测器适用场所：
对湿度经常大于95%；无烟火灾；有大量粉尘；在正常情况下有烟和蒸气滞留；锅炉房、发电机房、吸烟室等；在本系统中小会议室、休息室、厨房、服务员室等场所在正常情况下有可能有烟和蒸气滞留，因此均采用点型感温探测器。
感温式火灾探测器的工作原理是：
物质在燃烧过程中，释放出大量的热，使环境温度升高，探测器中的热敏元件发生物理变化，从而将温度信号转变为电信号，传输给火灾报警控制器，发出火灾报警信号。
感温式探测器按作用原理可分为三类：
定温型火灾探测器、差温型火灾探测器、差定温型火灾探测器。
其中定温型允许温度有较大的变化，比较稳定，但火灾造成的损失较大；差温型适用于火灾早期报警，火灾造成损失较小，但火灾温度升高过慢则无反应而漏报；差定温型具有差温型的优点而又比差温型更可靠，因此在本系统中所有的感温探测器均选用差定温型。
综上所述，在本系统中只采用感烟火灾探测器（离子式感烟探测器，光电式感烟探测器）、感温火灾探测器（点型定温式火灾探测器，点型差温式火灾探测器，点型差温式火灾探测器）、火焰火灾探测器。
3.3警报装置的选用
在每层大厅布置一个GST-HX-M8501火灾声光报警器，该报警器具有两种报警模式（模式Ⅰ模式Ⅱ），可用于区分预警状态和火警状态。
光显示采用多只超高亮红色发光二极管作为光源，显示醒目、寿命长、功耗低。
可通过短路外控端子启动报警器，不受信号总线掉电的影响。
与信号总线及电源总线分别采用无极性二总线连接，接线方便;具有电源总线掉电检测功能，若电源总线掉电，可将故障信息传到控制器
在每个房间门口布置以个GST-LCD-8314型火灾探测器门灯。
该门灯可与对应的探测器并联使用，并与该探测器编码一致。
当探测器报警时，门灯上的指示灯闪亮，在不进入室内的情况下就可知道室内的探测器已触发报警。
3.4消防电话的选用
消防电话系统选用的主要设备如下：
GST-TS-Z01A智能型总线制消防电话主机，GST-TS-100A总线制固定式消防电话分机和GST-LD-8304总线制编码消防电话专用模块。
通过这个系统可搭建一种消防专用的通讯系统，实现对火灾的人工确认，并可及时掌握火灾现场情况及进行其他必要的通讯联络，便于指挥灭火及恢复工作。
3.5消防广播的选用
消防广播选用GST-LD-GBFP-200型广播分配盘，该盘为标准式结构，可与火灾报警控制器组装在同一柜中，完成对多路消防广播的切换控制，广播分配最多可控制20路消防广播，可根据需要进行选择手动控制消防广播切换，联动控制消防广播切换。
3.6其他
由于住楼布局比较简单，没必要采取分区控制，所以防火卷帘、门控制，机械加压送风防烟，电梯控制都未再涉及。
表3-3消防监控系统设备清单
序号
类别
设备
型号
数量
备注
1
触发装置
点型复合式感烟感温火灾探测器
JTF-GOM-GST601
10*14*1=140
每个房间中心一个
2
消防栓按钮
LD-8403
10*1=10
每层楼大厅一个
3
报警装置
火灾显示盘
ZF-GST8903
10*1=10
每层楼大厅一个
4
火灾报警控制器（联动型）
JB-QG-GST200
1
第一层消防控制室
5
警报装置
火灾声光警报器
GST-HX-M8501/2
10*1=10
每层楼大厅一个
6
火灾探测器门灯
GST-LD-8314
10*14*1=140
每房间门口一个
7
消防电话
智能型总线制消防电话主机
GST-TS-Z01A
1
安装在火灾报警控制器上
8
总线制编码消防电话专用模块
GST-LD-8304
10*1=10
每层楼大厅一个
9
总线制固定式消防电话分机
GST-TS-100A
10*1=10
每层楼大厅一个
10
消防广播
广播分配盘
GST-LD-GBFP-200
1
安装在火灾报警控制器上
11
⑴播音话筒
⑵录音机卡
⑶喇叭
市售适当型号
各1个
第一层消防控制室
12
多线制控制
多线制控制卡
KZK-100
7
安装在LD-KZC-100卡上
13
多线制CPU控制卡
LD-KZC-100
1
安装在火灾报警控制器上
14
多线制转换接口模块
GST-LD-8302C
14
第一层消防控制室
15
喷淋控制
消防水泵
适当型号
1
最高层楼顶
16
水箱
适当型号
1
最高层楼顶
17
电磁阀
适当型号
10*1=10
每层楼一个
18
喷淋头
适当型号
10*14*1=140
每个房间一个
19
计算机监控系统
监控系统
GSTCRT2001彩色显示系统
1
第一层消防控制室
20
RS-232接口卡
NNET-01R
升级会员 