一． 综述
（一）摘要
由于生活水平的不断提高，人们愈来愈注重建筑物的实用性、舒适性、多功能性，对建筑物的装修标准和豪华程度的要求也愈来愈高。各种电气照明、电视机、电冰箱、洗衣机、电烤箱、电饭锅、电热水器、电熨斗等各式家用电器增多，电梯、空调器和水泵、风机等已成为建筑物必须配置的设备。因而，用电负荷成倍增长，电气管线密集，室内装修量大大增加，可燃物增多，这样就不可避免地带来许多火灾隐患，如果消防工作跟不上，将会给国家和人民生命财产造成严重损失。据有关资料统计，每年因火灾造成的经济损失都在13亿元以上。由此可见，建筑自动消防系统与人们的切身利益息息相关，在国民经济建设中的地位愈来愈重要。正如江泽民同志所说："隐患险于明火，防范胜于救灾，责任重于泰山。
本次设计针对的主体是一个三层的实验楼。根据实验室的原始数据和设计要求，我们可以知道本实验楼属于非高层的民用建筑，故在选择灭火等级上可以选择中等以上的灭火等级。在这里，我们统一设实验室的高度均为3.5米。根据表2—1所示，由于一二层只是实验室，灭火等级较低，因此我们可以选择一、二层的灭火等级为3级，而第三层为计算机机房，故其的灭火等级要求高一点，可以选择其灭火等级为4级。下面对各层的消防设计做详细的说明。
（二）设计目的
1.通过课程设计加深对本课程基本知识的理解,提高综合利用本课程知识的能力；
2.掌握本课程工程设计的主要内容、步骤和方法；
3.提高消防电气控制线路的设计能力；
4.学会应用有关国标、规范等设计资料，进行设计计算的能力；
5.提高独立分析问题，解决问题的能力，逐步增强对实际工程的认识和理解。
（三）设计工况参考参数
1.一层是1号实验室，其面积为2000 m2；
2.二层是2号实验室，其面积为1000 m2；
3.三层是计算机中心大厅：20×10×3.5m（长×宽×高）。
（四）设计内容
1.一层设计出预作用式自动水喷淋灭火系统；
2.二层对防烟、排烟、加压送风系统、防火卷帘等消防联动控制进行设计；
3.三层的计算机中心大厅，要求用自动气体灭火系统保护；
4.完成火灾探测器的选择、平面布置；
5.完成消防事故广播和直通电话系统的总体设计方案。
二．一层实验室预作用式自动水喷淋灭火系统的设计
2.1一层实验室防火分区的划分
设一层的长×宽×高=100×20×3.5，按表2—1中防火分区的最大建筑面积的划分规定，又由于该建筑为三层实验楼，属于非高层民用建筑，耐火等级设计为三级，则每个防火分区的最大建筑面积为1200 m2，一层建筑面积为2000m2 ，因此需要将实验室分为两个防火分区，每个防火分区1000m2。防火分区设置情况见图2—1。一层实验室四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，由于一层实验室面积过大，因此可以考虑在实验室中间位置设置防火卷帘，这样一旦发生火灾就可以将火势阻隔在单独的一个防火分区内，能够有效地阻止火势的蔓延。防火卷帘的具体设置和与其它消防机构联动控制见三3.3（3）详述。
表2—1 防火分区的最大建筑面积
图2—1 一层实验室防火分区划分示意图
2.2一层实验室火灾探测器的选择和布置
根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98）中的规定，探测区域应按独立房(套)间划分。一个探测区域的面积不宜超过500㎡；从主要入口能看清其内部，且面积不超过1000㎡的房间，也可划为一个探测区域。基于此，由于一层实验室仅仅是实验室，从大门口就可以一览无余，而且根据前面设定的一个防火分区的面积为1000㎡，所以一个防火分区可以划分为一个探测区域。故一层实验室可以分为两个探测区域。
探测器是火灾自动报警装置中最关键的器件，它的功能就是及时捕捉、观察可燃物最初燃烧时的参数，并把参数转换成电信号或者开关信号提供给报警器，它好似火灾自动报警装置的眼睛，因此在设计中要严格按照要求，合理正确地选择和安装火灾探测器，使其发挥出应有的功能。
1 .火灾探测器类型的选择
对于实验室来说，拥有大量贵重的实验仪器和设备，通风透光性比较好，一般多有易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，特别重要的实验室在装修上更是具有更高的要求。因此根据实验室的高度、气流、湿度、洁净的程度和可燃物的材料性质，针对本实验室由于含有大量的易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，故要求在火灾的初起阴燃阶段就能检测出来，再根据房间高度，参考表2—2，因此我们可以选择感烟探测器。
表2—2 按房间高度选择点型探测器的类型参考表
2．确定一只探测器的保护面积（以及保护半径）
由已知条件：h=3.5m,一个防火分区的面积S=1000m2>80m2，设实验室为平顶，则屋顶坡度θ<150，查表2—3可知，对于感烟探测器，在房间高度h<6米时，一只探测器的保护面积A=60 m2，保护半径R=5.8m。
表2—3感烟探测器保护面积和保护半径
3. 考虑梁高度的影响
设梁高度为200mm，即不大于200mm，图2—2可知道，整个实验室不用考虑梁的影响。
图2—2 梁高对探测器设置的影响
如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则：
nword/media/image4.gif (个) n取整数，n=21
4.确定探测器的间距
绘出探测器布置草图，如按图2-3布置所示，则word/media/image5.gif，由公式可以求得：
word/media/image6.gif= 6.67m， b=
word/media/image7.gif
word/media/image8.gif
word/media/image9.gif
图2—3 一层实验室火灾探测器布置草图
5.校验
由公式ab＜kA校验，word/media/image11.gif 2
word/media/image12.gif 2,故满足要求。又因为探测器的有效保护半径为
word/media/image13.gif，而本工程实际要求探测器的最大水平距离为
word/media/image14.gif，所以
word/media/image15.gif。此外由于屋顶斜度θ≤15°，由图2—4查得
word/media/image16.gif2(40m2)时，探测器的安装距离a、b的选择范围在3.5—12 m之间，故按图2—3的布置要求未超过这一范围。另外探测器位置与相邻墙壁之间的水平距离也满足大于0.5m之要求。所以，该实验室的火灾探测器的布置基本合理。
图2—4 探测器安装间距的极限曲线
另外，应考虑到，正常情况下防火卷帘卷起，并且用电锁锁住。防火卷帘两侧应设置感烟感温两种探测器用来控制火灾时防火卷帘的下落，故每个探测区域靠近防火卷帘的一侧应加入两个感温探测器。当火灾发生时，装设在防火卷帘两侧的感烟探测器首先发出报警信号，通过回路总线传送给报警器，报警控制器经确认后对回路总线上的LD-8303模块发出联动控制信号，其电气控制原理图如附图所示。综上所述一层实验室的探测器最终布置图如图2—5所示：
图2—5 一层实验室的火灾探测器布置图
2.3 预作用式自动水喷淋灭火系统的设计
1.方案选择
根据使用环境和技术要求，自动水喷淋灭火系统大体上可以分为干式，湿式和预作用式三种类型，预作用式自动水喷淋灭火系统既克服了干式自动水喷淋灭火系统所存在的喷淋灭火延迟时间较长的缺点，又避免了湿式自动水喷淋灭火系统存在的渗漏而污染室内装修的弊病。因此，在现代建筑的自动水喷淋灭火系统中，预作用式得到了越来越广泛的应用。本实验室就采取预作用式自动水喷淋灭火系统。
2.预作用式水喷淋灭火系统各部分组成、参数及选择
（1）自动喷淋头
选用ZST-15系列型号开启式的喷淋头，设环境最高允许温度为49℃，根据其温度级别可以选择动作温度为68℃，颜色为红色。每个喷淋头在规定高度内的保护面积约为10m2，则每个探测区域需喷淋头个数为：word/media/image19.gif个，所以整个实验室共需100×2=200个自动喷淋头。
（2）控制装置
控制装置主要包括控制柜，安装于消防控制室，配以水流指示器和压力开关等传感器，当控制装置接到传感器信号后控制消防水泵的启动或停止。另外控制装置还配有水利警铃、报警阀、延迟器、阀门等设备，对灭火系统进行全面监控管理和报警等。
参考课本可以选择四川消防机械总厂生产的水流指示剂和压力开关。水流指示器选择带电子延时装置的ZSJZ型号，额定工作压力1.2×108Pa。压力开关选择ZSJY-10型号，，额定工作压力106.
（3）管路
管路又称管网，是将灭火剂-水从水源送到被保护现场的通路，配水管应采用内外镀锌钢管，配水管道在布置上应使配水管的压力均衡，并且保证各配水管入口压力不应大于0.4MPa，另外，在配水管上也不得接入其它的供水设施。
（4）压力水源
压力水源由消防水池、喷淋泵、高位水箱和稳压泵组成。喷淋泵为自动水喷淋系统的主要供水加压设备，管网配有稳压泵是为了防止由于管网泄露等原因导致水压下降而设置的恒压装置。
按《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）要求，消防水池的容积应为灭火持续时间与消防用水总流量的乘积。设该实验室的灭火持续时间取word/media/image20.gif，一般取流量为40L/S,则可以算得需要消防水池的容积
word/media/image21.gifm3，为了保证能在清池、检修和换水时保证必要的消防用水，因此可以选择Q=500m3。在消防水池的设置中，还应注意的是，要保证其离建筑物（消防泵房除外）之间的距离不少于15m，并设置消防车去水的取水口，，在消防池的周围应设置消防车道。稳压泵和喷淋泵应分别选择两台，一运行一备用。
3.预作用式水喷淋灭火系统工作原理
如图2—6所示，该系统准工作(警戒)状态时配水管道内不充水，由火灾自动报警系统联动雨淋报警阀和供水设施后，转换为湿式系统的闭式系统。一旦发生火灾，安装在保护区的火灾探测器发出火灾报警信号，火灾报警控制器接到报警信号后发出指令打开预作用阀上的电磁阀和管道末端电磁阀，使阀组开启，压力水流进系统侧管网，立即使系统变成湿式喷水系统，同时水力警铃发出报警，压力开关动作反馈给控制中心显示管路已充水，并同时启动消防泵。此时管道上安装的闭式洒水喷头尚未释放，不会喷水。人为尚可主动地采取适当行动灭火，可避免喷头动作造成不必要损失。如火势控制不住，致使闭式喷头玻璃球动作喷水，水泵自动启动，进行自动喷洒灭火。人为控制灭火或自动喷洒灭火后，都应将电磁阀关闭,使预作 用阀关闭,并排除管中的水使系统充气，保持气压在0.03-0.05MPa范围内，恢复准工作状态。
图2—6 预作用式水喷淋灭火系统示意图
4.预作用式自动水喷淋灭火系统的联动控制
根据对消防喷淋泵的设置和控制要求，自动水喷淋灭火系统采用两台互为备用的喷淋泵和两台互为备用的稳压泵，其具体控制线路如下所示。
（1） 两台互备的自动喷淋泵动控制线路
图2—7所示为两台互为备用的自动喷淋泵自耦降压启动控制线路图,途中SP为电接点压力表接点，KT3,，KT4为电流/时间转换器，其接点可延时动作，并设有公共部分控制电源自动切换电路。
图2—7 喷淋泵电气控制线路图
（Ⅰ）1#泵控制线路
（Ⅱ）2#泵控制线路
（Ⅲ）故障检查线路
按下自锁按钮SA，中间继电器KA线圈通电，KA（13-14）接点闭合，接通1#电源U1，KA（11-12）接点断开，切断2#电源，使控制电路接通1#电源，当1#电源发生故障或者停电时，KA线圈断电，其接点KA（11-12）复位闭合，为控制电路接通2#电源，从而确保线路正常工作。
设转换开关1SA置于1#泵运行，2#泵备用，即z1档位，1SA(3-4),1SA(7-8)接点闭合。转换开关2SA置于z2档位，2SA(5-6) 接点闭合，当消防蓄水池水位不低于下限水位时，KM（21-22）为闭合状态。当发生火灾时，火灾现场喷淋头动作实施灭火，水流指示器和压力开关动作。若来自消防控制屏或者控制模块的常开接点1KM（3-4）闭合，即发出开启喷淋泵信号。这时，中间继电器KA1线圈得电，其接点KA1（43-44）闭合，中间继电器1KA线圈得电吸合，故1KA（23-24）闭合，从而接触器13KM线圈得电吸合，其主触头闭合使得主回路的自耦变压器1TC星形连接；同时13KM（13-14）接点闭合也使得接触器12KM线圈得电吸合，其主触头闭合使1#喷淋泵M1接入自耦变压器1TC而实现降压启动。另外，由于12KM（13-14）接点闭合，也使中间继电器12KA线圈得电吸合，12KA（23-24）接点闭合使电流/时间转换器KT3的电压线圈通电，并延时。当1#喷淋泵M1接近额定转速时，从主回路电流互感器1TA二次回路的电流变化接入KT3（3-4），时KT3（15-16）接点闭合，致使切换继电器KA4线圈通电。KA4（13-14）接点闭合实现自保持；13KM线圈断电释放，其主触头切断1TC的星形连接，同时13KM（11-12）接点复位闭合，使11KM线圈得电吸合，13KM（13-14）接点复位断开，也使12KM线圈断电，从而1TC被切除，1#泵全电压运行。另外，11KM（13-14）接点闭合也使11KA线圈得电吸合，其接点使停泵信号灯HL2（绿色）熄灭，运行信号灯HL1（红色）点亮。11KM（11-12）常闭接点断开，也进一步保证了12KM、13KM和12KA线圈断电，启动过程结束。
在火灾时如果出现故障，如11KM不动作，则KT2线圈通电，经延时其常开触点KT2(15-16)闭合，使中间继电器KA3线圈得电吸合，KA3（33-34）接点闭合使中间继电器2KA得电，其接点2KA（23-24）闭合，23KM线圈通电。23KM（13-14）接点闭合使22KM线圈得电吸合，从而2#喷淋泵M2接入自耦变压器2TC而实现降压启动.与此同时，22KM（13-14）使中间继电器22KA线圈通电吸合，22KA（23-24）接点闭合使KT4线圈通电。同样经过一定的延时后，2#喷淋泵M2接近额定转速，KT4（15-16）接点闭合，切换继电器KA5线圈通电吸合，使23KM、22KM和22KA线圈先后断电，21KM线圈通电吸合，从而2TC被切除，2#泵全电压运行。另外，21KM（13-14）接点闭合也使21KA线圈得电吸合，其接点使停泵信号灯HL4（绿色）熄灭，运行信号灯HL3（红色）点亮。21KM（11-12）常闭接点断开，也保证了22KM、23KM和22KA线圈断电，启动过程结束。当火灾扑灭后，来自消防控制屏或者控制模块的闭合触点2KM（1-2）断开，KA1、KT2失电。使KA3也失电，2KA、21KM和21KA均失电，M2停止，停泵信号灯HL4（绿色）点亮，运行信号灯HL3（红色）熄灭。
将开关1SA、2SA置于手动“s”档，如启动电动机M2，按下启动按钮SB3，2KA通电，使23KM线圈通电，22KM线圈也通电，电动机M2接入2TC而实现降压启动。22KA、KT4线圈通电，经延时，当M2电流达到额定电流时，KT4触头闭合，使KA5线圈通电，断开23KM，接通21KM，切除2TC，M2全电压稳定运行。同样，21KM使21KA线圈通电，使停泵信号灯HL4（绿色）熄灭，运行信号灯HL3（红色）点亮。
（2） 两台互备的自投稳压泵控制线路
两台互备的自投稳压泵控制线路如图2—8所示。图中的SP1、SP2电接点压力表的上限电接点和下限电接点，分别控制高压力延时停泵和低压力延时停泵。消防蓄水池水位过低时，水位继电器KA2的常接点KA2（31-32）是断开的，以控制低水位停泵。电接点压力表则安装在管网干管上。
假设转换开关1SA置于“z1“档位，2SA置于“z2“档位，其接点3-4、5-6、7-8均闭合，即1#泵为工作泵，2#泵为稳压泵，为稳压泵启动运行做好准备。当水自动喷淋系统管网内的压力降到电接点压力表的下限值时，SP1闭合，使时间继电器KT1线圈通电，经延时后，其常开接点闭合，使中间继电器KA1线圈通电。KA1（33-34）常开接点闭合，使接触器KM1线圈得电吸合，稳压泵M1启动运行，为管网补水加压。同时KM1（23-24）接点闭合使中间继电器1KA线圈通电，从而使运行信号灯1HR（红色）点亮，停泵信号灯1HG（绿色）熄灭。
随着稳压表的运行，管网中的压力不断提高，当压力上升到电接点压力表的上限压力值时，其上限电接点SP2闭合，使时间继电器KT2通电，其触点经延时断开，KA1失电释放，使KM1线圈失电，使1KA线圈失电，稳压泵停止运行，1HR熄灭，1HG点亮，如此在电接点压力表的控制之下稳压泵间歇自动运行。如果稳压泵M1故障或者过载使过流继电器KH动作，接触器KM1断电而复位，使时间继电器KT通电，经延时其接点闭合，使中间继电器KA3通电，其触点KA3（33—34）闭合使接触器KM2通电，备用稳压泵M2自动投入运行为管网补水加压。同时2KA通电，运行信号灯2HR（红色）点亮，停泵信号灯2HG（绿色）熄灭。
M2运行压力升高，管网中的压力达到上限压力值，SP2闭合，KT2通电，经延时后其接点断开，使KA1线圈失电，KA1（33—34）断开，KA3、KM2、1KA均失电，M2停止运行，运行信号灯2HR（红色）熄灭，停泵信号灯2HG（绿色）点亮。
将开关1SA、2SA置于手动“s”档，则1SA（1—2）、2SA（1—2）接点闭合，这时可通过操作启动按钮SB1（或SB3），可实现稳压泵M1（或M2）启动，而操作停止按钮SB2（或SB4），可实现稳压泵M1（或M2）停机。
图2—8 稳压泵电气控制线路图
（Ⅰ） 稳压泵控制线路
（Ⅱ） 事故控制线路
三．二层实验室消防联动控制系统的设计
3.1 二层实验室防火分区的划分
二层实验室的面积是1000m2 ，设长×宽×高=50×20×3.5，按表2—1中的防火分区的划分规定，设该楼的耐火等级为3级，则每个防火分区的最大建筑面积为1200 m2，该层建筑面积为1000m2 ，因此只需要将其设置为一个防火分区。同样，该层实验室四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98），该层可以设为一个探测区域。
3.2 二层实验室火灾探测器的选择和布置
1 .火灾探测器类型的选择
对于实验室来说，拥有大量贵重的实验仪器和设备，通风透光性比较好，一般多有易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，特别重要的实验室在装修上更是具有更高的要求。因此根据实验室的高度、气流、湿度、洁净的程度和可燃物的材料性质，针对本实验室由于含有大量的易燃的木制的实验桌椅和其它的塑料用品，故要求在火灾的初起阴燃阶段就能检测出来，再根据房间高度，参考表2—2，因此我们可以选择感烟探测器。
2．确定一只探测器的保护面积（以及保护半径）
由已知条件：h=3.5m,S=1000m2>80m2，设实验室为平顶，则屋顶坡度θ<150，查表2—3可知，对于感烟探测器，在房间高度h<6米时，一只探测器的保护面积A=60 m2，保护半径R=5.8m。
3. 考虑梁高度的影响
设梁高度为200mm，即不大于200mm，图2—2可知道，整个实验室不用考虑梁的影响。
如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则：
nword/media/image4.gif (个) n取整数，n=21
4.确定探测器的间距
绘出探测器布置草图，如按图3—1布置所示，则word/media/image5.gif，由公式可以求得：
word/media/image6.gif= 6.67m，b=
word/media/image7.gif
word/media/image28.gif
word/media/image9.gif
图3—1 二层实验室火灾探测器布置草图
5.校验
由公式ab＜kA校验，word/media/image11.gif 2
word/media/image12.gif 2,故满足要求。又因为探测器的有效保护半径为
word/media/image13.gif，而本工程实际要求探测器的最大水平距离为
word/media/image14.gif，所以
word/media/image15.gif。此外由于屋顶斜度θ≤15°，由图2—4查得
word/media/image16.gif2(40m2)时，探测器的安装距离a、b的选择范围在3.5—12 m之间，故按图2—3的布置要求未超过这一范围。另外探测器位置与相邻墙壁之间的水平距离也满足大于0.5m之要求。所以，该实验室的火灾探测器的布置基本合理。
3.3 二层实验室的消防联动控制系统
1.防排烟控制系统
在火灾自动报警及消防联动控制系统中，防排烟系统是重要的组成部分之一，其主要作用是防止有害有毒气体侵入楼梯间、避难层和人员疏散通道等部位，防止有害气体扩散蔓延。防排烟设备主要包括正压送风机、排烟风机、正压送风阀、防火阀、排烟阀、防火卷帘和防火门等。送风机和排烟风机多采用三相异步电机拖动，在高层建筑中，送风机通常安装在建筑物的二、三层或者下技术层，排烟风机多安装在建筑物顶层或者上技术层。正压送风阀和排烟阀则安装在建筑物的过道、疏散楼梯间或者无窗户的排烟系统中。一般平时防火阀开启，排烟阀和正压送风阀为关闭状态。根据《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045—95）及有关布置设计要求，该实验室机械排烟系统如图所示。
图3—2 机械排烟系统设备布置示意图
由图3—2可见，当发生火灾时，为了阻止建筑物内部不同部位的火宅蔓延途径，切断火势和高温烟气沿管道迅速蔓延的通路，需要按要求装设排烟防火阀，按防火分区装设防火门、防火卷帘等。防火门、防火卷帘和防火阀采用电动控制，火灾时由控制柜上的手动控制按钮或报警控制器的外控触电联动控制。防火排烟阀正常时为开启状态，其上面装有熔丝自动关闭阀门机构。火灾时其周围环境温度升高到致使熔丝熔断时，通过阀门自动关闭机构使防火排烟阀关闭。另外，排烟防火阀、排烟阀、防火卷帘和防火门等设备动作后，都有相应的回馈信号送至消防控制中心，以便监视各个消防设备的动作情况，机械排烟和正压送风机等的联动控制图如图3—3所示。
图3—3 机械排烟自动控制系统方框图
2.正压送风系统和排烟系统的联动控制
当发生火灾时，火灾层的探测器发出报警信号，报警控制器受到信号后发出声光报警，同时联动控制器发出指令，开启正压风机和火灾层及相邻层的正压送风阀，及时对疏散通道、救援通道、楼梯间消防电梯前室等送入正压新风。驱散聚集的烟气；正压送风系统开启的同时，应及时开启火灾层及相邻上下两层的排烟阀，同时联动开启排烟风机，及时将烟气排出室外，把新鲜空气送入室内，以保证楼内人员安全疏散和消防人员的正常消防灭火工作。
结合图3—2及控制要求，由于排烟防火阀设在排烟风机入口处和各排烟支管上，为自熔断式排烟防火阀，平时为开启状态。当火灾发生时，排烟防火阀周围环境的烟气温度超过280word/media/image32.gif 时，其低熔点熔丝熔断而自行关闭，同时直接联动停止排烟风机，并且其动作信号回馈送至消防控制中心，其控制回路如图3—4所示。
图3—4 防火阀、排烟阀和排烟风机的联动控制线路图
3.防火卷帘和防火门的联动控制
在火灾发生时，为了防止火灾蔓延扩散而威胁到相邻建筑设施和人员的生命财产安全，需要采取分隔措施，把火灾损失降到最低限度。本实验室楼中的防火门采用电力驱动装置，也称作电动防火门，由火灾自动报警控制系统联动控制。根据有关设计规范要求，应在防火门两侧装设不同类型的专用火灾探测器。当火灾发生使防火门两侧的感烟探测器和感温探测器报警时，火灾报警控制器即可发出指令，通过回路总线上的控制模块联动控制防火门驱动装置动作，使防火门关闭，同时将其关闭信号反馈至消防值班室中的主机加以显示。一层实验室中，使用了防火卷帘门，用以分隔防火分区。与防火门要求相同，也应该在防火卷帘门两侧装设火灾探测器和设置手动控制按钮及人工升降装置，防火卷帘门的电气控制原理图如图3—5所示。
图3—5 防火卷帘电气控制电路原理图
在正常情况下，防火卷帘门卷起，且用电锁锁住。当火灾发生时，装设在防火卷帘门两侧的感烟探测器首先发出报警信号，通过回路总线传送给报警控制器，报警控制器经过确认后对回路总线上的LD-8303模块发出联动控制信号，其第一路常开无源输出端子NO1、COM1（1KA）闭合，中间继电器KA1线圈通电吸合：①信号灯HL点亮，发出光报警信号；②警笛HA发出声报警信号；③KA1将自锁按钮QS1的常开接点短接，接通控制电路直流电源；④电磁铁YA线圈通电，开启电锁，为防火卷帘下放做好准备；⑤中间继电器KA5线圈通电吸合，接通接触器KM2线圈回路，KM2通电吸合，使防火卷帘电机转动（设为顺时针转动）并拖动防火卷帘下落。当防火卷帘下落到1.2—1.8m处时，行程开关SQ2受到碰撞而动作，使KA5线圈断电，KM2线圈也失电，防火卷帘机停转。防火卷帘便停止下放（也称为中位）。将行程开关SQ2的一对触头接入LD—8303模块的第一路无源输入端子I1、G，通过回路总线送至报警控制器进行防火卷帘中位显示。这样既可以隔断火灾初期的烟雾，也有利于灭火和
人员的疏散撤离。
当火灾现场温度升高到感温探测器动作温度时，感温探测器报警，也通过回路总线传送给报警控制器，报警控制器经过确认后同样对回路总线上的LD-8303模块发出联动控制信号，第二路常开无源输出端子NO2、COM2（2KA）闭合，中间继电器KA2线圈通电吸合，其触点使时间继电器KT线圈通电。经延时（30s）后其触点闭合，使KA5线圈通电，KM2又重新通电吸合，防火卷帘电机又开始转动，防火卷帘继续下降，当防火卷帘下落到地面时，碰撞位置开关SQ3使其触点动作，中间继电器KA4线圈通电，其常闭触点断开，使KA5失电释放，又使KM2线圈失电，防火卷帘电机停转（称作防火卷帘门下落归底）。同时行程开关SQ3的一对触头接入LD—8303模块的第二路无源输入端子I2、G，通过回路总线送至报警控制器进行防火卷帘下位显示。
当火灾扑灭后，按下消防控制室的防火卷帘卷起按钮SB4或者现场就地卷起按钮SB5，均可使中间继电器KA6线圈通电，使接触器KM1线圈通电，防火卷帘电机转动（设为逆时针转动），防火卷帘上升，当上升到顶端时，碰撞位置开关SQ1使之动作，使KA6失电释放，KM1失电，防火卷帘电机停止转动，上升结束。
四．三层计算机中心大厅七氟丙烷灭火系统的设计
4.1三层计算机大厅防火分区的划分
计算机中心大厅的长×宽×高=20×10×3.5m，按表2—1中的防火分区的划分规定，设该计算机机房的耐火等级为4级，则每个防火分区的最大建筑面积为600 m2，该层建筑面积为200m2 ，因此只需要将其设置为一个防火分区。同样，该计算机大厅四周的墙体采用耐火材料砌成，顶棚采用防火顶棚，前后门采用防火门，以防止火灾向四周或邻近层蔓延，根据《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-98），该层可以设为一个探测区域。
4.2三层计算机大厅火灾探测器的选择和布置
1 .火灾探测器类型的选择
由规定可知，七氟丙烷灭火系统应设置感烟感温两种探测器，并取逻辑“与”控制。
2．确定一只探测器的保护面积（以及保护半径）
由已知条件：h=3.5m,S=200m2>80m2，设大厅屋顶为平顶，则屋顶坡度θ<150，查表2—3可知，对于感烟探测器，在房间高度h<6米时，一只探测器的保护面积A=60 m2，保护半径R=5.8m。对于感温探测器，在房间高度hword/media/image35.gif米时，一只探测器的保护面积A=20 m2,，保护半径R=3.6m.
3.考虑梁高度的影响
设梁高度为200mm，即不大于200mm，图2—2可知道，整个实验室不用考虑梁的影响。如本实验室属于一级保护建筑，取修正系数k=0.8，则：
对于感烟探测器，n1word/media/image36.gif n1取整数，n1=5个
对于感温探测器，n2word/media/image37.gif n2取整数，n2=13个
4.综合考虑
因为采用两种探测器的组合，所以探测器的数量应该在5—13个之间，综合考虑在此防护区中布置8个。布置情况详见图4—1。
图4—1 计算机大厅火灾探测器布置图
5.校验
经校验，该大厅的火灾探测器的布置基本合理。
4.3 七氟丙烷灭火系统设备选择和相关参数计算
1. 根据规定可知，通讯机房和电子计算机房等被保护区的灭火设计浓度不低于8%,喷放时间不应大于7s。该层为计算机中心大厅，取灭火设计浓度C=8%,喷放时间t=7s。该大厅的容积为：word/media/image39.gif m3。
2.计算机机房的灭火剂设计用量的计算
七氟丙烷在20℃下的过热蒸汽比容，由公式word/media/image40.gif,其中
word/media/image41.gif，则
word/media/image42.gif
则在该计算机机房内的七氟丙烷的设计用量由公式：word/media/image43.gif
式中 W-防护区七氟丙烷设计用量，kg；
C-七氟丙烷设计浓度（%）；
V-防护区的净容积，m³；
k-海拔高度修正系数
S-七氟丙烷过热蒸汽在101kpa和防护区最低环境温度的比容，m³/kg。
由于该计算机房地处于西安地区，所以海拔高度修正系数按k=0.885选取。
所以可得 word/media/image44.gif
3.七氟丙烷灭火剂钢瓶的选择
根据实验室实验室七氟丙烷的设计用量W=392.75 kg。故选用JP-100/54的钢瓶4个，钢瓶的增压压力为word/media/image45.gif（绝对压力）。
4.喷头的选择与布置
选用JP型喷头，其保护半径为R=5米，选用六个喷头，故根据计算机大厅参数，并按照保护区平面均匀喷洒布置喷头。如图4—2所示。
图4—2 七氟丙烷喷头布置图
5、 绘出管网计算图，如图4—3所示。
图4—3 计算机中心大厅七氟丙烷灭火系统管网计算图
6.管网管道平均设计流量计算
（1）主干道设计流量按式word/media/image48.gif计算，取M=W=392.75kg，七氟丙烷灭火剂喷放时间t=7秒，则
word/media/image49.gif。
（2）支管设计流量word/media/image50.gif，
钢瓶出流管：word/media/image51.gif。
7.估算管网管道直径
根据管道平均设计流量，参考推荐设计流量，初选管径区间值。从而得到各管段的管径，并将结果标注在管网计算图上。见图4-3所示。
8.计算充装密度
七氟丙烷钢瓶内的剩余余量可按容器内引升管管口以下容器容积量计算，约占容量充装量的2.5%。
选用的JR-100/54七氟丙烷钢瓶，其容积为100L，在20℃时，七氟丙烷灭火剂的液体密度为word/media/image52.gif，则充装量为：
word/media/image53.gif
四个钢瓶的总剩余量为：word/media/image54.gif,管网内剩余量
word/media/image55.gif=0,充装密度
word/media/image56.gif计算得：
word/media/image57.gif
9．计算全部储气气态总容积，得：word/media/image58.gif
10.计算过程节点储瓶内压力，设管网内容积忽略不计，则
word/media/image59.gif
11.计算管路阻力损失
（1）a—b段：
以钢瓶出流管设计流量word/media/image60.gif及φ40,查图4—4得：
word/media/image61.gif
计算长度：word/media/image62.gif，
word/media/image63.gif
(2)b—c段：
主干设计流量word/media/image64.gif以及φ50，查图4—4得：
word/media/image65.gif
计算长度：word/media/image66.gif
word/media/image67.gif
(3)c—d段：
以支管设计流量word/media/image68.gif以及φ40，查图4—4得：
word/media/image69.gif
计算长度：word/media/image70.gif
word/media/image71.gif
则管路总损失word/media/image72.wmf
图4—4 镀锌钢管阻力损失与七氟丙烷流量的关系曲线
12.计算高程压头
所谓的高程压头就是指喷头安装高度相对于“过程中点”钢瓶液面的位差。取H=3.0，计算高程压头为：
word/media/image74.gif
13．计算喷头工作压力
word/media/image75.gif
14.校验
word/media/image76.gif
word/media/image77.gif（绝对压力），故均满足设计要求。
15．喷头计算
按喷头计算压力Pc=1.25MPa，从图4—5可以查得喷头计算单位面积流量word/media/image78.gif。由图4—3可见，喷头的平均设计流量等于支管设计流量，即
word/media/image79.gif，则可以求得喷头孔口面积Fc为：
word/media/image80.gif
查有关设计手册，选用JP20型喷头4个。
图4—5 七氟丙烷喷头的单位面积流量与其工作压力的关系曲线
4.4计算机大厅七氟丙烷灭火系统组成和系统原理图
1.七氟丙烷灭火系统组成：
①钢瓶间：安装储气瓶；
②管网：七氟丙烷气体喷洒时所经的通道；
③选择阀：装于管网支管上，选择要开启的七氟丙烷储气瓶；
④压力开关：装于管网支管上，发出灭火回馈信号；
⑤控制盘：收集火灾信号、报警并联动某些消防设备。
2.系统示意图
图4—6 系统原理图
五．消防事故应急广播系统和直通电话系统的设计方案
一、二、三层的警报器全部为吊装式安装。特性灵敏度级为90dB，输入功率为3W，安装高度为3m，收听点高度为1m，保护区收听点处的最小允许声压级为75dB。
5.1 一层报警器的设计
根据公式求得如下：
①警报器的最大输出声压级为：word/media/image83.gif dB
②警报器的声波辐射球面半径为：word/media/image84.gif
③警报器的保护半径为：word/media/image85.gif
④警报器的保护面积：word/media/image86.gif
因为一号实验室的面积为S=2000 m2，所以word/media/image87.gif（个），
取n=12个，布置图如图5-1所示。
图5—1 一层报警器布置图
检验:
由图5-1可见，所需警报器的最大保护半径为：word/media/image89.gif，即
word/media/image90.gif,符合需用要求。
5.2 二层报警器的设计
根据公式求得如下：
警报器的最大输出声压级为：word/media/image83.gif dB；
警报器的声波辐射球面半径为：word/media/image84.gif
警报器的保护半径为：word/media/image85.gif
警报器的保护面积：word/media/image86.gif
因为二层实验室的面积为S=1000 m2，所以word/media/image91.gif=5.43个，取N=6个，布置图如5-2所示：
图5—2 二层报警器布置图
检验:
由图5-2可见，所需警报器的最大保护半径为：word/media/image93.gif，即
word/media/image90.gif,符合要求。
5.3 三层报警器的设计
根据公式求得如下：
求得警报器的最大输出声压级为：word/media/image83.gif dB；
警报器的声波辐射球面半径为：word/media/image84.gif
警报器的保护半径为：word/media/image85.gif
警报器的保护面积：word/media/image86.gif
因为计算机机房的面积为S=200 m2，所以word/media/image94.gif，取
n=2个，布置图如图5-3所示。
图5—3 三层报警器布置图
检验:由图5-3可见，所需警报器的最大保护半径为：word/media/image96.gif，即
word/media/image90.gif,符合要求。
三层报警系统电气控制线路图如图5-4所示。
图5—4 火灾应急广播联动系统控制线路图
5.4 直通电话系统的设计方案
在每一部消防电话，其旁设手动报警按钮。在设计时注意，消防电话选用壁挂式，红色或其它醒目颜色，不用拨号，拿起既能用，间隔步行距离小于30米，一般为20米，来选择电话机的数目。故以此可以算出三层的消防电话的数目。一层为5部，二层2部，三层1部。所以该楼的消防电话系统如图5-5所示：
图5—5 电话插孔分区编码系统接线示意图
电话主机装设于消防值班室内，用专用的电话机柜即可，选择一个电话主机。
工作原理：
当火灾发生时，手动按报警按钮，信号传到报警控制器，报警控制器LD—8304动作，此时与LD—8304连接的继电器的触点闭合，电话总线接通，电话线插入电话插孔即可使用，报告火灾现场火情。
六．参考文献
1.《高层民用建筑设计防火规范》 GB50045-98(2001版)
2.《火灾自动报警系统设计规范》 GB50116-98
3.《消防联动控制设备通用技术条件》 GB50193-97
4.《卤代烷灭火系统设计规范》 GBJ110-87
5.《建筑自动消防工程》. 郎禄平主编.北京：中国建材工业出版社
6. 《建筑设计防火规范》GBJ16—87（2011版）
七. 结束语
本次课程设计中，从火灾探测器的选择，再到具体布置，还有消防联动系统、自动水喷淋系统的设计等，我都学到了很多东西。原来在学习中很多不明白、不理解的地方，经过和实践结合后，对这建筑自动消防工程门课有了更深刻的理解。在此次设计过程中，培养了自己单独设计控制系统的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。特别感谢周熙伟老师在学习这门课的过程中给予的教导和同学的帮助，使我顺利地完成了这次课设。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师多多指教,提出批评与指正。
本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/dddade77c8d376eeafaa317c.html
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