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火灾报警和消防控制系统一概述二火灾探测器三火灾报警控制器四消防设施的联动控制火灾报警和消防控制系统教学基本要求：理解消防系统的基本概念；掌握火灾探测器的工作原理和适用范围；理解火灾报警控制器、消防联动控制、智能消防系统的相关内容。火灾报警和消防控制系统一、火灾的产生与规律2.电气起火。如用户随意接插用电，线路超载，配电线路受潮、老化、漏电甚至短路，变配电设备和用电设备安放位置不当，电气事故后迅速引燃周围物质等。3.建筑物遭受雷击。建筑物产生火灾的原因很多，大约有以下几种原因：4.人为破坏。1.人员用火不慎。如乱丢烟、火柴，电焊、气焊火花跌落等引起可燃气、油料和木材、化纤等物体燃烧产生火灾。第一节概述火灾报警和消防控制系统1.燃烧气体。物质在燃烧开始阶段，首先释放出来的是燃烧气体。其中有单分子的CO和CO2等气体、较大的分子团、灰烬和未燃烧的物质颗粒悬浮在空气里。2.烟雾。一般把人的肉眼可见的燃烧生成物，其粒子直径为0.01～10μm的液体或固体微粒称之为烟雾。不管是燃烧气体还是烟雾，它们都有很大的流动性，能潜入建筑物的任何空间。这些气体和烟雾有毒性，因而对人的生命有特别大的危险。据统计，在火灾中约有70%的死亡是由于燃烧气体或烟雾造成的。燃烧是一种伴随有光、热的化学反应。物质在燃烧过程中一般产生下列现象：4.火焰。火焰是物质着火产生的灼热发光的气体部分。物质燃烧到发光阶段，是物质的全燃过程。此时，火焰热辐射含有大量的红外线和紫外线。3.热（温）度。凡是物质燃烧必然有热量释放，使环境温度升高。但在燃烧速度非常缓慢的情况下，这种热（温）度不容易鉴别出来。火灾报警和消防控制系统二、火灾探测的方法火灾的探测，是以探测物质燃烧过程中产生的各种物理现象为机理，从而实现早期发现火灾这一目的。因为火灾的早期发现，是充分利用灭火措施、减少火灾损失、保护生命财产的重要保证。世界各国对于火灾自动报警技术的研究，都致力于火灾探测手段的研究和实验，试图发现新的早期探测方法，开拓火灾自动报警技术的新领域。从物质燃烧的基本规律出发，选择合适的火灾探测器来探测火情是一个首要问题。因为任何一个探测器都不是万能的，都有一定的环境适应性，也有一定的局限性。要有效地发挥各种探测器的作用，就要掌握各种火灾探测器的探测原理及其适用场合，扬长避短。下图所示为最常用的感烟、感温探测器响应时间曲线。火灾报警和消防控制系统温度烟浓度时间ba差温探测器定温探测器感烟探测器曲线a表示燃烧气体与烟浓度与时间的关系曲线b表示热气流温度与时间的关系感烟、感温探测器响应时间曲线火灾报警和消防控制系统图中两条曲线还表示几种最常用类型的火灾探测器所作出的反应。感烟探测器能够在短时间内作出反应，早期发出报警信号；而感温探测器则要在较长时间后才能作出反应。到火灾达到火焰燃烧阶段，温度急剧升高时，差温探测器响应；当燃烧不断扩大，温度不断升高，当环境温度达到某一定值时，定温探测器才能响应，发出火灾报警信号。由此可知，对于同一可燃物，在燃烧状态相同的条件下，感烟探测器比感温探测器能够更早的响应。感温探测器对大部分火灾不仅灵敏度比感烟探测器差，而且在房间高度和保护面积上都有局限性。在火灾探测方法及探测器选择上，要充分考虑到房间的几何图形，会发生何种类型火灾，以及存在的火灾危险性等条件，方能实现早期报警的目的。火灾报警和消防控制系统三、电气消防系统的组成与保护等级划分现代建筑的防火，首先在建筑物工程设计时就必须考虑防火设施，例如防火结构、防火分区、非燃性及阻燃性材质、疏散途径、避难区固定设施等。其作用在于尽量减少起火因素，防止烟、热气流及火的蔓延，确保人身安全。此外，还必须按照国家有关建筑设计防火规范的规定选择相应的电气（或自动）消防系统。1．火灾探测与报警系统：这主要由火灾探测器和火灾自动报警控制装置等组成。2．通报与疏散系统：由紧急广播系统(平时为背景音乐系统)、事故照明系统以及避难诱导灯组成。3．灭火控制系统：由自动喷洒装置，气体灭火控制装置、液体灭火控制装置等构成。4．防排烟控制系统：主要实现对防火门、防火阀、排烟口、防火卷帘、排烟风机等设备的控制。一般情况下，一级保护对象宜采用控制中心报警系统，并设有专用消防控制室。二级保护对象宜采用集中报警系统，消防控制室可兼用。三级保护对象宜用区域报警系统，可设消防报警室。在具体工程设计时根据工程实际需要进行综合考虑，并取得当地公安部门的认可。火灾报警和消防控制系统区域报警控制器1区域报警控制器2区域报警控制器n集中报警控制器···中心监控系统灭火控制单元防排烟控制单元紧急广播系统闭路电视系统消防系统的组成火灾报警和消防控制系统第二节火灾探测器一、火灾探测器的分类火灾发生时，会产生出烟雾、高温、火光及可燃性气体等理化现象，火灾探测器按其探测火灾不同的理化现象而分为四大类：感烟探测器、感温探测器、感光探测器、可燃性气体探测器；按探测器结构可分为点型和线型。二、离子感烟式探测器离子感烟式探测器适用于点型火灾探测。根据探测器内电离室的结构形式，又可分为双源和单源感烟式探测器。(一)感烟电离室感烟电离室是离子感烟探测器的核心传感器件，其工作原理如图所示。火灾报警和消防控制系统EAm241α射线＋＋－－－－主感知区域电离区域P1P2单极性电离室结构双极性单极性离子电流Ih外加电压U饱和电流IsABAˊBˊΔIhΔIh电离室结构和电特性示意图离子感烟探测器感烟原理：当烟雾粒子进入电离室后，被电离部分的正离子与负离子被吸附到烟雾粒子上，使正、负离子相互中和的概率增加；同时离子附作在体积比自身体积大许多倍的烟雾粒子上，会使离子运动速度急剧减慢，最后导致的结果就是离子电流减小。显然，烟雾浓度大小可以以离子电流的变化量大小进行表示，从而实现对火灾过程中烟雾浓度这个参数的探测。火灾报警和消防控制系统三、光电感烟式探测器光电感烟式探测器的基本原理是，利用烟雾粒子对光线产生遮挡和散射作用来检测烟雾的存在。下面介绍遮光型感烟探测器和散射型感烟探测器。(一)遮光型感烟探测原理遮光型感烟探测器具体又可分为点型和线型两种类型。1．点型遮光感烟探测器：这种探测器原理如图所示。其中的烟室为特殊结构的暗室，外部光线进不去，但烟雾粒子可以进入烟室。烟室内有一个发光元件及一个受光元件。发光元件发出的光直射在受光元件上，产生一个固定的光敏电流。当烟雾粒子进入烟室后，光被烟雾粒子遮挡，到达受光元件的光通量减弱，相应的光敏电流减小，当光敏电流减小到某个设定值时，该感烟探测器发出报警信号。火灾报警和消防控制系统.脉冲信号输出控制放大电路开关元件光学透镜暗箱光敏二极管发光二极管电源.........遮光型光电感烟探测器火灾报警和消防控制系统2．线型遮光感烟探测器：线型遮光感烟探测器在原理上与点型探测器相似，但在结构上有区别。点型探测器中发光及受光元件同在一暗室内，整个探测器为一体化结构。而线型遮光探测器中的发光元件和受光元件是分为两个部分安装的，两者相距一段距离。其原理如图所示。光束通过路径上无烟时，受光元件产生一固定光敏电流，无报警输出。而当光束通过路径上有烟时，则光束被烟雾粒子遮挡而减弱，相应的受光元件产生的光敏电流下降，当下降到一定程度则探测器发出报警信号。在此，发射光束可以是图所示的激光束，也可以是红外光束。·····················脉冲电源激光发生器激光发生器光电接受器脉冲放大及报警激光接受器火灾报警和消防控制系统(二)散射型感烟探测原理烟室发光元件受光元件..........散射型光电感烟探测器散射型感烟探测原理如图所示。其中的烟室也为一特殊结构的暗室，进烟不进光。烟室内有一个发光元件，同时有一受光元件，但散射型感烟探测器不同的是，发射光束不是直射在受光元件上，而是与受光元件错开。这样，无烟时受光元件上不受光，没有光敏电流产生。当有烟进入烟室时，光束受到烟雾粒子的反射及散射而达到受光元件，产生光敏电流，当该电流增大到一定程度时则感烟探测器发出报警信号。火灾报警和消防控制系统四、感温式探测器感温式探测器根据其对温度变化的响应可分为以下二类。(一)定温式探测器双金属片定温探测器结构示意图+-接点双金属片定温式探测器是在规定时间内，火灾引起的温度达到或超过预定值时发出报警响应，有线型和点型两种结构。其中线型是当火灾现场环境温度上升到一定数值时，可熔绝缘物熔化使两导线短路，从而产生报警信号。点型则是利用双金属片、易熔金属、热电偶、热敏电阻等热敏元件，当温度上升到一定数值时发出报警信号。下面对双金属片定温探测器进行介绍，其结构如图所示。火灾报警和消防控制系统+-绝缘物高膨胀金属低膨胀金属接点+-+-双金属定温探测器圆筒状结构示意图这种定温探测器由热膨胀系数不同的双金属片和固定触点组成。当环境温度升高时，双金属片受热膨胀向上弯曲，使触点闭合，输出报警信号。当环境温度下降后，双金属片复位，探测器状态复原。火灾报警和消防控制系统(二)差温式探测器差温式探测器是在规定时间内，环境温度上升速率超过预定值时报警响应。它也有线型和点型两种结构。线型是根据广泛的热效应而动作的，主要感温器件有按探侧面积蛇形连续布置的空气管、分布式连接的热电偶、热敏电阻等。点型则是根据局部的热效应而动作的，主要感温器件是空气膜盒、热敏电阻等。图所示的是膜盒式探测器结构示意图。火灾报警和消防控制系统+-感热外罩膜片接点泄露孔空气室膜盒式差温探测器结构示意图空气膜盒是温度敏感元件，其感热外罩与底座形成密闭气室，有一小孔与大气连通。当环境温度缓慢变化时，气室内外的空气可由小孔进出，使内外压力保持平衡。如温度迅速升高，与室内空气受热膨胀来不及外泄，致使室内气压增高，波纹片鼓起与中心线柱相碰，电路接通报警。火灾报警和消防控制系统五、火灾探测器的选用火灾探测器的选用应按照国家标准《火灾自动报警系统设计规范》和《火灾自动报警系统施工验收规范》的有关要求来进行。火灾探测器的选用涉及到的因素很多，主要有火灾的类型、火灾形成的规律、建筑物的特点以及环境条件等，下面进行具体分析。(一)火灾类型及形成规律与探测器的关系火灾分为两大类：一类是燃烧过程极短暂的爆燃性火灾；另一类是具有初始阴燃阶段，燃烧过程较长的一般性火灾。对于第一类火灾，必须采用可燃气探测器实现灾前报警，或采用感光式探测器对爆燃性火灾瞬间产生的强烈光辐射作出快速报警反应。这类火灾没有阴燃阶段，燃烧过程中烟雾少，用感烟式探测器显然不行。燃烧过程中虽然有强热辐射，但总的来说感温式探测器的响应速度偏慢，不能及时对爆燃性火灾作出报警反应。火灾报警和消防控制系统一般性火灾初始的阴燃阶段，产生大量的烟和少量的热，很弱的火光辐射，此时应选用感烟式探测器。单纯作为报警目的的探测器，选用非延时工作方式；报警后联动消防设备的探测器，则选用延时工作方式。烟雾粒子较大时宜采用光电感烟式探测器。烟雾粒子较小时由于对光的遮挡和散射能力较弱，光电式探测器灵敏度降低，此时宜采用离子式探测器。火灾形成规模时，在产生大量烟雾的同时，光和热的辐射也迅速增加，这对应同时选用感烟、感光及感温式探测器，把它们组合使用。(二)根据建筑物的特点及场合的不同选用探测器建筑物的室内高度的不同，对火灾探测器的选用有不同的要求。房间高度超过12m感烟探测器不适用，房间高度超过8m则感温探测器不适用，这种情况下只能采用感光探测器。火灾报警和消防控制系统在较低温度的场合，宜采用差温或差定温探测器，不宜采用定温探测器。在温度变化较大的场合，应采用定温探测器，不宜采用差温探测器。风速较大或气流速度大于5m／s的场所不宜采用感烟探测器，使用感光探测器则无任何影响。最后要强调的是，在火灾探测报警与灭火装置联动时，火灾探测器的误报警将导致灭火设备自动启动，从而带来不良影响，甚至是严重的后果。这时对火灾探测器的准确性及可靠性就有了更高的要求，一般都采用同类型或不同类型的两个探测器组合使用来实现双信号报警，很多时候还要加上一个延时报警判断之后，才能产生联动控制信号。需要说明的是，同类型探测器组合使用时，应该是一个具有高一些的灵敏度，另一个灵