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摘要:建筑自动消防设施作为建筑电气的一部分,担负着火警预报、火灾扑救等重要职责。近年来,随着新技术、新产品的不断涌现,建筑自动消防设施也日新月异。...
 
建筑自动消防设施新技术管窥
 
    建筑自动消防设施作为建筑电气的一部分,担负着火警预报、火灾扑救等重要职责。近年来,随着新技术、新产品的不断涌现,建筑自动消防设施也日新月异。  
 
1、火灾自动报警系统性能不断提高
    火灾自动报警系统作为重要的建筑自动消防设施,其技术进步性表现报警时间提前、报警可靠性提高、特殊场所火灾的探测报警、报警系统网络化、消防联动控制智能化、消防通信网络技术与计算机接警指挥管理等。  
   
    1.1 火灾探测报警时间提前
    如激光式、吸气式高灵敏度火灾探测器和气体火灾探测报警系统等超早期火灾探测报警产品。这些系统采用激光粒子计数、激光散射原理监视被保护空间,以单位体积内粒子增加的多少来判断是否可能发生火灾,可以在火灾发生之前的几小时或几天内,识别潜在的火灾危险性,实现超早期火灾报警。
  
    利用气体和气体成分对火灾早期阶段生成物或构成火灾的要素进行探测,也是超早期火灾探测的研究领域。如利用可燃气体浓度变化,对易燃易爆场所进行故障和火灾爆炸危险性等方面预测的线型可燃气体探测报警系统,它采用光学原理,利用不同气体光谱特性的差别进行气体浓度探测,从根本上解决了点型可燃气体传感元件稳定性差、寿命短等缺陷,在对大面积可燃气体探测报警时,性价比较高。 
 
    1.2 火灾探测报警可靠性提高
    主要是多信息技术的采用。基于新型探测原理的传感器件(如气体传感器等)和复合探测器,对火灾过程的多参数进行监测,配以智能判别技术,可以减少误报,提高探测可靠性。此外,模糊逻辑、神经网络等高新技术用于火灾的判别,也可以大大提高火灾探测的可靠性。  
 
    如双波段红外火焰探测器,利用两个红外传感元件在两个不同特征波段上对火焰信号和背景光干扰信号的辐射变化做出响应,由内部微处理器实时采集两个信号处理通道的数据并进行运算、处理、分析和判断,其判断结果作为探测器的状态信息传送给火灾报警控制器,从而有效地提高可靠性。探测器将火焰与背景辐射双信息传感技术、双波段优化设计技术和微处理器软件算法有机结合起来,减少了探测器与控制器之间大量双波段信息的编码、传输和解码等一系列环节,使系统的整体可靠性得到提高。
  
    1.3 探测报警智能化
    智能型火灾探测传感器的判别功能和判定决定权由软件控制,能排除干扰,识别真假火灾,实现火灾智能判定(判断)。通过两级(或多级)判别,以提高火灾探测报警系统的性能和可靠性。此外,细微特征的辨识也是从提供信息角度识别火灾的一种方法。如采用单片机的智能火灾探测器,可以打破采样受控制器控制的被动局面,主动获取对于识别真假火灾非常重要的细微信息。 
 
    1.4 火灾探测报警系统的网络化
    将计算机数据通信技术应用于火灾探测报警系统,使控制器之间或探测器之间、系统内部之间和系统外部之间通过网络协议交换数据信息,可以实现火灾自动报警系统层次功能设定、远程数据调用管理、自动报警、网络监控和网络通信服务等功能。智能型、网络化是火灾自动报警系统发展的方向。  
 
2、消防系统智能化、防火设计性能化
    2.1 智能消防系统成为智能建筑的重要组成部分
    智能建筑是采用先进的电子信息技术对建筑设备进行自动监控、对信息资源进行有效管理和对用户提供信息服务的新型建筑。智能建筑管理系统由楼宇自动化系统(BAS)、通信自动化系统(CAS)、办公自动化系统(OAS)、计算机网络系统(CNS)、综合布线系统(SCS)等构成。其中,楼宇自动化系统主要包括机电设备自动化系统、消防自动化系统、安全防范系统等。消防自动化系统(FAS)是楼宇自动化系统的重要组成部分,是智能建筑中一个重要子系统,为火警预报、火灾扑救、保障人身和财产安全起到了不可替代的作用,尤其是智能住宅方面,则表现为网络技术应用和控制方式的变化:建筑电气接口标准化、设备控制智能化、系统功能集成化。可以预计随着计算机、自动控制、通信技术的不断发展及关键技术的突破,消防自动化系统必将朝着集成化、智能化、协调化方向发展。如图所示为包括智能消防系统的未来智能住宅示意图:  
 
    2.2 建筑防火设计向性能化方向转移
    传统的防火设计规范又称之为“处方式”规范。由于每座建筑的用途、结构、可燃物的数量和分布以及内部人员构成均不一样,如果设计时强行采用统一的参数和指标,所获得的设计方案不一定都是最合适的方案,而且依据“处方式”规范,也无法评估出设计方案的实际防火安全度。而“以性能为基础的设计(the performance-based designing)方法”,首先应确定该建筑的消防安全目标,然后应用消防工程学原理和安全评估方法,对其火灾危险性进行量化分析,然后再预测各种可能起火条件下所造成的火、烟蔓延途径和人员疏散情况,最后再选择消防设施并进行评估,校核预先的消防安全目标是否达到。这种设计方法更为科学合理,有助于发挥设计人员的设计才华和创造性,也适应了建筑技术发展和建筑艺术推陈出新的需要。 
 
3、自动灭火技术的进步
    自动灭火系统是火灾时确保建筑安全的重要保障,其灭火效能的关键在于充装的灭火剂和系统所采用的技术。研究开发扑救特殊火灾的新型灭火剂及其应用技术,是目前建筑自动消防设施研究领域倍受关注的课题。
  
    3.1 新型灭火剂
    3.1.1 特种灭火剂
    扑救A类火灾的“水添加剂”型灭火剂,包括强化水、乳化水、润湿水、滑溜水、粘性水、增稠水和抗冻水等。“水系灭火剂”在水中增加了发泡剂、表面活性剂、溶剂、助剂等。又如,专用扑救烹调油火或脂肪火的湿式化学灭火剂,如美国开发的“A类泡沫灭火剂”和压缩空气泡沫灭火系统、中国天津消防科研所研制的YSP型A类泡沫灭火剂、法国B10-EX消防科研所研制的新型泡沫灭火剂。此外,能够扑灭A、B、D类火的“冷火”灭火剂,也已引进我国消防产品领域。  
 
    3.1.2 哈龙替代物——洁净气体
    卤代烷灭火剂(如哈龙1301、1211、2402等)被发现对大气臭氧层具有明显的破坏作用,因而替代哈龙用的气体灭火介质被提上研究日程。目前较理想的哈龙替代物有如下几类:HBFC(氢溴氟代烷)、HCFC(氢氯氟代烷)、HFC(氢氟代烷)、CFC(氯氟代烷)、PFC(全氟代烷)、FIC(氟碘代烷)、IC(惰性气体)等。 
 
    3.2 新型灭火技术
    3.2.1 气悬体消防系统
    该系统由俄罗斯开发研究成功,其主要部件是多个气悬体发生器。当气悬体发生器周围温度达到100~120℃时,发生器内的烟火剂便会被点燃。在烟火剂的温度和喷发作用下,气悬体发生器可将内含的灭火粉喷出。这种灭火粉的单个颗粒平均尺寸仅1μm,可以充分覆盖在燃烧物的表面,终止燃烧反应。气悬体消防系统能够在火灾时自动动作,灭火粉末能够以气悬体的形式在空气中停留数小时,能抑制可燃物复燃,灭火效果大大提高。 
 
    3.2.2 细水雾灭火技术的应用
    通过改变水的物理特性达到提高灭火效果的目的,如细水雾、超细水雾灭火技术。由于细水雾的粒径在40~200μm范围内,表面积较一般水滴大1700倍,在火场中能完全蒸发。所以,吸热效率高,冷却效果好。细水雾灭火技术具有灭火快、用水省、水渍损失小等优点,有的产品还具有抑制火灾烟气浓度、提高火场能见度的作用,因此具有很好的推广应用前景。  
 
    3.2.3 纳米技术的应用
    如纳米级的超细干粉,利用其优异的化学活性和催化性能,使灭火效率大为提高。有些专家正计划采用纳米技术,开发新型固体微粒气溶胶灭火剂,力求克服现有气溶胶灭火剂的气溶胶喷出温度高、透光性弱、沉降物吸湿后带有一定的腐蚀性、灭A类火性能差等一系列缺点,并进而研究开发冷气溶胶灭火剂。 
 
    3.2.4 消防机器人走向应用
    消防机器人不仅能够在高温、强热辐射、浓烟、地形复杂、障碍物多、化学腐蚀、易燃易爆等恶劣环境中进行火场侦察、化学危险品探测、灭火、冷却、洗消、破拆、救人、启闭阀门、搬移物品、堵漏等作业,还可以参加消防服役。21世纪,消防科学技术进一步发展,消防机器人的研究开发将发展到实际应用阶段。有些防火巡查和防火技术分析等也可指令消防机器人参与。如日本特牟扎克公司最近研制出的保安机器人,能够自己按动电梯的开关,到大楼各层巡视,发现火苗时,能立刻使用灭火器灭火。该机器人身上的各种传感器能够感知烟、热以及可疑人员等异常现象,并使用内置的通信装置把异常情况报告给保安公司。一旦发生火情,保安公司在接到信息后就可转换遥控系统,指令机器人使用安装在其身上的灭火器灭火。
  
    未来建筑自动消防设施的发展趋势是:能持续利用;以安全的用之不竭的能源供应为基础;高效率利用能源和资源;高效回收利用废旧物资和副产品;智能化程度越来越高是未来建筑自动消防设施的发展趋势,相信这一天指日可待。
  
参考文献:
    1、唐祝华。21世纪洁净气体灭火新技术的开拓、发展与眺望。
    2、宋红冰。21世纪消防预测。《火警》,2002(2)
    3、潘刚。城市火灾探测报警与消防通信新技术。深圳消防咨询网,2002;10~11 4 吴启鸿。对火灾形势和拓展消防安全技术领域的思考。《1999年城市火灾安全国际学术会议论文集》
    5、吴成东。国内外智能建筑技术发展。《建筑智能化》
    6、李德仁。数字地球与“三S”技术。
 
(本文来源:陕西省土木建筑学会  文径网络:文径 尹维维 编辑  刘真 审核)
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