建筑群消防控制室的设置是一个相对复杂的事情,既要考虑消防控制安全,又要考虑经济合理,还要考虑开发商人力运营成本。多少个单体建筑的建筑群设置一个消防控制室最为恰当?
GB 50116 - 2013《火灾自动报警系统设计规范》(以下简称《火规》)并未给出清晰的规定。这里以高校建筑群设计为例,分析建筑群消防控制室的最优设置问题,以期提出一种最佳设置解决方案。
高校建筑群一般包括教学楼、实验楼、图书馆、食堂、宿舍、行政楼、后勤服务楼等多种建筑形式,规模和体量都不尽相同,所涉及的消防设施种类和数量很大。因此,很多设计部门大多采用多个消防控制室的消防报警系统方案,使高校运营成本大幅增加。目前,火灾自动报警系统的设置方案及相关数量主要依据《火规》第3.2节的相关要求,然而规范要求比较笼统,使得消防控制室的设置方案及相关数量在实际施工图设计中比较随意。因此,设置信息集中、架构简单、数量相对较少的消防控制室的方案对节省初期投资、节省人力运营成本具有十分重要的意义。
消防水分区划分原则
建筑群的消防水分区一般根据给排水专业设置的消防泵房负责的消防给水分区进行划分。其划分原则为:根据现行国家标准GB 50974 - 2014《消防给水及消火栓系统技术规范》(以下简称《水规》)第6. 1. 11条规定及条文说明可知,建筑群消防供水的最大保护半径不宜超过1 200 m,消防供水的最大保护建筑面积不宜超过50万m2,且应根据不同产权或物业管理单位独立设置消防给水系统。消防水分区由给排水专业划分。
以北方某医科大学为例,建筑面积约68万m2,根据物业管理单位及消防供水最大保护建筑面积划分,共分为3个消防水分区:体育馆物业独立管理,设置1个消防泵房单独为体育馆消防供水,则单独划分为1个消防水分区;校内其他建筑群根据消防供水的最大保护建筑面积设置2个消防泵房,则根据消防泵房所辖消防供水区域划分为2个消防水分区,如图1所示。
以北方某工科院校为例,建筑面积约77万m2,根据消防供水最大保护建筑面积划分,共分为2个消防水分区,如图2所示。
以北方另一工科院校为例,建筑面积约100万m2,根据物业管理单位及消防供水最大保护建筑面积划分,共分为4个消防水分区,如图3所示。
火灾自动报警及消防联动控制系统应该建立在给排水专业提供的消防水分区基础上,在每个消防水分区内筹划消防控制室的设置,并有效规划火灾自动报警及消防联动控制系统。
各消防水分区内消防控制室的设置
消防控制室的设置原则
首先,在消防系统管理需求方面,根据《水规》第11.0.12条(强条)规定(消防水泵控制柜应设置机械应急启泵功能,并应保证在控制柜内的控制线路发生故障时由有管理权限的人员在紧急时启动消防水泵。机械应急启动时,应确保消防水泵报警后5 min内正常工作)及条文说明可知,消防泵房附近宜设置一间消防控制室,步行距离最远不超过3 min(大约500 m,并考虑预留2 min的启泵时间),以保证消防水泵需要机械应急启动时,消防值班人员能够迅速到达消防泵房,确保消防水泵报警后5 min内正常工作。
其次,在消防系统通信技术保障方面,火灾自动报警系统采用的系统通信线路(RS485串行通信)有效传输距离在1 200 m以内,消防控制室至所辖的单体建筑的线路距离(含建筑内部线路)不宜超过1 000 m(考虑可靠性留有一定的裕量),如超过1 000 m,建议增加消防控制室。
最后,在消防报警系统联动控制保障方面,消防泵房内消防泵及单体建筑内消防风机、水泵等,需要由所属消防控制室手动控制盘直接手动控制启动,由于是干接点的电信号控制,其线缆的有效传输距离可以较远,一般情况下控制在1 500 m左右。因此消防控制室与消防泵房、有需要手动控制启动消防设备的单体建筑末端设备最远距离控制在1 500 m左右。
消防控制室之间的关系
当建筑群被分为多个消防水分区时,在每个消防水分区内可以规划一个或多个消防控制室。其中,多个消防控制室之间的关系主要可分为多主并列型和主从分布型两种:
a. 多主并列型的消防控制室主要根据不同产权或部门管理单位独立设置,各消防控制室分别对各自管理范围内的火灾自动报警系统进行火灾监测、火灾联动控制等。消防控制室之间相对独立,不能互相监测和控制,但可以同时控制共用的集中消防水系统设施。多主并列型多用于高校建筑群或不同产权单位设置消防火灾报警及联动控制系统的消防控制室。
b. 主从分布型的消防控制室主要根据同一产权或物业管理单位来设置,主消防控制室和分消防控制室分别对各自管理范围内的火灾自动报警系统进行火灾监测,但主、从消防控制室所有消防火灾联动控制及硬拉线由主消防控制室负责,分消防控制室仅为区域报警系统,无联动设施,无值班人员。主消防控制室能够监测控制各分消防控制室,各分消防控制室之间相互独立,不能互相监测控制。主从分布型一般多用于超高层建筑设置消防火灾报警及联动控制系统的消防控制室。
多主并列型消防控制室的设置
根据上述多主并列型消防控制室设置原则,在每个消防水分区内,与消防泵房步行距离小于500 m的范围内设置一个消防控制室(编号为主消防控制室A)。其余较远的消防控制室(编号为消防控制室B、C、D等)根据所辖单体建筑之间的通信线路距离不超过1 000 m来设置,此时消防控制室B、C、D等如与消防泵房步行距离在500 m到1 500 m之间,可以实现B、C、D等消防控制室对消防水泵房的联动和手动控制。同时,为了提高运行可靠性,B、C、D等消防控制室与消防控制室A之间设置专线电话通信,在消防泵房内消防泵控制柜故障时,告知消防控制室A内值班人员及时到消防泵房机械应急启泵。
消防水分区内多主并列型消防控制室布置原则如图4所示。
以上文提到的北方某工科院校为例,该院校建筑面积约77万m2,共分为2个消防水分区,8个消防控制室(F1 ~ F8),每个消防水分区内消防控制室均为多主并列型。其中F1 ~ F4和F5 ~ F8为各自消防水分区内的消防控制室A、B、C、D。其中F1和F5消防控制室与各自消防分区内消防泵房均设置于同一建筑内,步行距离小于500 m,其余6个消防控制室(F2 ~ F4、F6 ~ F8)与所辖单体建筑的线路距离均不超过1 000 m,此6个消防控制室之间不设消防联络。
同时,该院校所有消防控制室均由一家运营单位进行统一管理,F5设置为校园总消防控制室,其它所有消防控制室通过光纤将本分区内所有火灾报警信号和联动控制状态信号上传至F5消防控制室,F5消防控制室对其它消防控制室只监不控。该院校消防控制室与消防泵房之间的距离关系如表1所示。消防控制系统图及总平面图分别如图5、图6所示。
主从分布型消防控制室的设置
根据上述主从分布型消防控制室设置原则,在每个消防水分区内,与消防泵房步行距离小于500 m的范围内设置一个主消防控制室。其余分消防控制室根据所辖区域之间的通信线路距离来设置。主、从消防控制室所有消防火灾联动控制及硬拉线由主消防控制室负责,分消防控制室仅为区域报警系统,无联动设施,无值班人员。如果线路距离不超过1 000 m,可以采用铜缆通过RS485通信信号来实现通信;如若超出1 000 m,建议采用光缆通过光通信信号来实现。
无人值守区域机房的设置
根据《火规》第6.1.4条规定可知,无人值守分消防控制室消防主机可以为纯报警型,无联动控制功能,主机所有信息应在上级消防控制室内显示。也可以设置联动型控制器,其联动功能必须由上级控制器来实施或自动进行联动。无人值守分消防控制室仅自动控制所辖区域内消防设备,并不能硬拉线手动控制消防设备,此时需要通过主消防控制室直接实现对主、从消防控制室所辖所有消防设备的控制。
因此,当建筑群由一家运营单位统一管理多个消防控制室时,消防控制室之间可以为主从分布型关系。可将分消防控制室的消防联动控制器置于自动联动状态,分消防控制室只接入消防自动信号而不设置手动控制功能,并将接入的消防自动信号上传至上级主消防控制室。消防风机、水泵等需要消防手动控制启动的消防设施由上级主消防控制室直接控制,分消防控制室即可调整为无人值守区域机房。
综上,将分消防控制室调整为无人值守区域机房,既可以达到消防火灾自动报警及联动控制的目的,又能节省人力运营成本、建筑面积。但是,所辖区域的所有无人值守区域机房距有人值班的主消防控制室若距离太远,不便于火灾事故时值班人员快速抵达现场;另外,消防风机等联动设备较多时需引至消控室的硬拉线及控制按钮太多,不便于实现手动操作消防设备,因而主从分布型消防控制室不适合在建筑群中实际应用。
消防分区内主从分布消防控制室布置原则示意如图7所示。
超高层建筑消防控制室的配置
超高层建筑体量一般比较大,功能多样化。由上述阐述可知,主从分布型消防控制室特别适用于超高层建筑。由于超高层建筑消防电梯可以迅速直达有关火灾事故层,故一般可根据建筑功能区或避难层需要设置主从消防控制室,以便对不同的功能区进行消防监控。
超高层建筑消防控制室采用主从分布型时,通常将主消防控制室设置于首层靠近消防泵房的位置,分消防控制室根据避难层的分布设置于不同区域的楼层内。分消防控制室之间不要求互相联系,仅负责所辖区域消防纯报警型,无联动控制功能,主机所有信息应在上级消防控制室内显示,实际上就是无人值守区域机房。所辖区域消防设备的硬拉线控制,需要通过主消防控制室内的手动控制盘实现。主消防控制室负责全楼所有需要手动控制启动的消防设备,同时能够自动控制所有分消防控制室内设备。此时,分消防控制室就是无人值守区域机房。当避难层间区域内发生火灾时,主消防控制室人员可以通过电梯快速抵达现场,进行火灾确认或处理。因此,超高层建筑推荐采用主从分布型消防控制室(即主消防控制室 + 无人值守区域机房)的设置方案。
消防控制室内设备布置需考虑的因素
根据《火规》第3.1.5条规定可知:消防控制室内火灾报警控制器主机最大可带16个总线回路,每一总线回路连接设备的总数不超过180点。
仍以北方某工科院校为例,消防控制室5所辖单体建筑的消防设备点数如表2所示。
由表2可知,设置于消防控制室内的火灾报警控制器主机及消防广播系统至少需要设置3套系统。消防控制室内设备布置时,应考虑预留3台消防火灾报警及联动系统主机的面积和空间。同时,消防控制室内消防专用电话系统、防火门监控器系统、消防电源监控系统、电气火灾监控系统的设置数量因与消防报警系统无关而均可按照一套系统来配置,可以有效减少初期投资。