某医用大楼消防及弱电系统设计本科生毕业论文 精品.docx
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某医用大楼消防及弱电系统设计
摘要：
“消防”作为一门学科，正伴随着现代科学技术的发展进入到高科技综合学科的行列，“以防为主，防消结合”，是一个工程技术员必须遵循执行的。
本工程为绵阳市中医院灾后重建项目急诊综合楼工程，包括急诊，门诊，体检，住院，办公和食堂。
该医用大楼为20层，高86.65m，总建筑面积为18569.8m²，属于一类高层建筑物。
地下室为两层主要管理及设备用房。
由于该医院层数多，高度过高，结构复杂，用电设备多，负荷大，人口比较集中，一旦发生火灾，火灾蔓延快，疏散困难，扑救难度大，所以必须配置一套完善的消防系统。
消防系统包括三大主要部分：
火灾自动报警系统、灭火自动控制系统、避难诱导系统。
弱电系统包括有线电视系统、通信系统、楼宇对讲系统、消防系统。
显然，本设计采用控制中心报警系统，控制器采用两线制。
同时在考虑接线方式的简单、安全、可靠，选材必须要防火耐燃，具有应急电源，且从电源端至负荷端的消防用电设备的供电系统与非消防设备供电系统截然分开。
关键词：
消防系统；火灾自动报警系统；弱电系统；供电系统；
Designofamedicalbuildingfire-fightingandweakelectricitysystem
Abstract:
"fire"asasubject,isaccompaniedbythedevelopmentofmodernscienceandtechnologyintohigh-techcomprehensivedisciplineranks,"givingprioritytoprevention,combiningpreventionwithelimination",isanengineeringtechnicianmustfollow.
Thisprojectisacomprehensivebuildingengineeringemergencyreconstructionprojectsafterdisaster,MianyangHospitalofTraditionalChineseMedicine,includingemergency,outpatient,medical,hospital,officeanddiningroom.Themedicalbuildingis20storieshigh,86.65meter,foratotalconstructionareaof18569.8squaremeter,belongstoaclassofhigh-risebuildings.Thebasementfortheroomwithtwolayersofmanagementandequipment.Becausethehospitalnumber,toohigh,complexstructure,electricalequipments,largeload,populationisrelativelyconcentrated,oncethefire,thefirespreadfast,difficultevacuation,rescuedifficult,youmustconfigureasetofperfectfirecontrolsystem.
Fireprotectionsystemconsistsofthreemainparts:
automaticalarmsystem,fireautomaticcontrolsystem,fireevacuationguidancesystem.WeakcurrentsystemincludesacableTVsystem,communicationsystem,buildingintercomsystems,firesystems.Obviously,thisdesignusesthecontrolcenteralarmsystem,thecontrollerwithtwowiresystem.Atthesametime,consideringtheconnectionmodeissimple,safe,reliable,selectionmustbeflameresistance,withemergencypower,andpowerfromtheendtotheloadendofthefirepowersupplysystemforelectricequipmentandnonfireequipmentsupplysystemapart.
Keywords:
firecontrolsystem;automaticfirealarmsystem;electricalsystem;powersupplysystem;
第1章绪论
1.1概述
火灾是各种灾害中发生最频繁且最具毁灭性的灾害之一，其直接损失约为地震的5倍，仅次于干旱和洪涝，而发生的频度居各灾害之首。
现代消防工作的特点是指挥智能化，装备现代化，消防队伍职业化，救火、救生一体化。
本设计的题目是某医用大楼消防及弱电系统设计，通过具体的工程设计，掌握消防和弱电系统的设计方法，把理论和实际结合起来，提高自己独立设计工程的研究能力，为以后的工作做好准备。
该医院为20层的高层建筑，为一类高层建筑，按一级防火进行电气系统设计。
在本设计中，要求完成消防及弱电系统设计，其中包括火灾自动报警及联动控制，安防系统，综合布线及公共显示与音响广播系统，电视及视频示教、医用呼叫系统，消防与弱电平面布置。
设计中，总体按照《高层民用建筑设计防火规范》来建立设计的总体思路，完成设备选型、系统构成及施工图的绘制。
本毕业设计论文共分十章，第1章是绪论，第2章是火灾自动报警系统，第3章为联动控制，第4章为安防系统，第5章为综合布线系统，第6章为音响广播系统，第7章为公共信息显示系统，第8章为有线电视系统。
1.2国内外研究现状及存在的问题
目前，国内外相继利用GIS、GPS等高科技手段，融入大量微机控制技术、电子技术、通讯网络技术和现代自动控制技术，研究开发城市消防救灾管理及决策系统，以提高消防工作的现代化管理水平及快速响应能力，使城市防灾减灾工作迈向一个新台阶。
但是，我国大部分城市抗御火灾的能力还较差，存在大量的火灾隐患，火灾起数和损失也随着城市化和城市现代化进程的加快呈上升趋势。
目前，在防火工程上存在很多的问题，其中之一就是阻燃剂的使用问题。
工业上应用的阻燃剂所需用量均较大，因而对被阻燃剂高聚物材料的性能及成本都有一定的影响。
为了尽可能的降低阻燃剂的使用量，人们一直在寻找高效的阻燃系统，例如新型催化阻燃系统，凝聚相中的自由基抑制剂，高效气相阻燃剂等。
1.3设计依据
《高层民用建筑设计防火规范及条文说明》（GB50045-1995）。
《有线电视广播系统技术规范》（GY/T106-1992）。
《消防设备电源监控系统》（GB28184）。
《火灾自动报警系统设计规范》（GB50116-1998）。
《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB50198-1994）。
《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T50311-2000）
1.4设计流程图
图1-1消防体系构成
第2章火灾自动报警系统设计
2.1火灾自动报警系统的概述
2.1.1火灾报警系统的发展
随着现代建筑消防系统的发展，火灾自动报警系统的结构、形式更加灵活多样，同时更加智能化。
火灾自动报警系统的发展可分为五个阶段，第一代产品为传统的多线制火灾自动报警系统，特点是简单、成本低，但缺点多；第二代产品是总线制可寻开关量式火灾探测报警系统，省钱、省工，但对火灾的判断和处置比较弱；第三代产品为模拟量传输式智能火灾报警系统，属于初级智能系统；第四代为分布智能火灾报警系统，探测部分和控制部分都智能化，性能大大提高；第五代为无线火灾自动报警系统，具有智能化、经济化、方便的特点。
2.1.2火灾自动报警系统的组成
火灾自动报警系统由触发器件（探测器、手动报警按钮）、火灾报警装置（火灾报警控制器）、火灾警报装置（声光报警器）、控制装置（各种控制模块、火灾报警联动一体机；火灾灭火系统的控制装置；室内消火栓的控制装置；防烟排烟控制系统及空调通风系统的控制装置；常开防火门、防火卷帘的控制装置；电梯迫降控制装置；以及火灾应急广播、火灾警报装置、消防通信系统、火灾应急照明及疏散指示标志的控制装置等）、电源等。
2.2建筑物的特点及相关区域的划分
2.2.1建筑物的保护等级及保护范围
该建筑有20层，高86.65m，总建筑面积为18569.8m²，属于一类高层建筑物，火灾自动报警系统的保护对象为一级保护对象。
采用控制中心报警系统，联动总线制。
2.2.2建筑耐火等级划分
一类高层建筑物的燃烧性能和耐火极限如表1。
表2-1一类高层建筑物的燃烧性能和耐火极限
构件名称
燃烧性能和耐火极限
构件名称
燃烧性能和耐火极限
防火墙
不燃烧体3.00
梁
不燃烧体2.50
住宅分户墙、楼梯
电梯井的墙
不燃烧体3.00
吊顶（包括吊顶隔栅）
不燃烧体0.25
疏散走道两侧的隔墙
不燃烧体2.00
楼板
不燃烧体2.00
非承重外墙
不燃烧体0.50
屋顶承重构件
不燃烧体1.00
房间隔墙
不燃烧体0.75
疏散楼梯
不燃烧体1.50
2.2.3报警区域的划分
按楼层划分，每一层楼为一个报警区域，每一个报警区域设一个报警器或楼层状态显示器。
2.2.4探测区域的划分
按独立房间划分，一个探测区域的面积不超过500m²。
2.3火灾探测器的选择
2.3.1火灾探测器的作用
火灾探测器的作用:
火灾自动探测系统的传感部分，能在现场发出火灾报警信号或向控制和指示设备发出现场火灾信号的装置。
2.3.2火灾探测器的分类
火灾探测器主要分为以下几种类型：
（1）感烟式火灾探测器：
利用一个小型传感器来响应悬浮在周围大气中燃烧和热解产生的烟雾气溶胶。
（2）感温式火灾探测器：
利用一个点或线缆式传感器来响应周围气流的异常温度或升温速率。
（3）感光式火灾探测器：
根据燃烧火焰的特性和火焰的光辐射来响应火焰光特性。
可燃气体探测器：
采用气敏元件或传感器来响应火灾初期可燃气体浓度或液化石油气等的浓度。
（4）烟温、温光、烟温光等复合式火灾探测器。
2.3.3火灾探测器的选用
1火灾探测器类型的选择
表2-2根据房间高度选择探测器
房间高度h（m）
感烟
探测器
感温探测器
火焰
探测器
—
—
一级
二级
三级
—
12864h≤4
不适合
适合
适合
适合
适合
不适合
不适合
适合
适合
适合
不适合
不适合
不适合
适合
适合
不适合
不适合
不适合
不适合
适合
适合
适合
适合
适合
适合
该医院每层楼大约4米多，所以根据燃烧特性，在火灾初期的阴燃阶段，产生大量的烟盒少量的热，很少或没有火焰辐射。
感烟探测器具有稳定性好、误报率低、寿命长、结构紧凑、保护面积大等优点，故选择点型离子感烟探测器；在地下层还要选择选择感温探测器、烟温复合探测器。
不选择感温探测器的原因有2个：
第一，感温探测器能够感应到火灾的时候，火灾灾情可能已到了无法控制的时候；第二，感温探测器的工作原理是温度达到一定的时候，水银管炸裂后，既开始喷洒水灭火。
但是喷水易损坏更多的电器设备，造成电器设备无法正常工作。
2探测器保护面积及保护半径
表2-3感烟、感温探测器的保护面积和保护半径
火灾探测器的种类
地面面积S（m²）
房间高度h（m）
探测器的保护面积A和保护半径R
屋顶坡度θ
θ≤15˚
15˚<θ≤30˚
θ>30˚
A（m²）
R（m）
A（m²）
R（m）
A（m²）
R（m）
感烟
探测器
s≤80
h≤12
80
6.7
80
7.2
80
8.0
s>80
680
6.7
100
8.0
120
9.9
h≤6
60
5.8
80
7.2
100
9.0
感温
探测器
s≤30
h≤8
30
4.4
30
4.9
30
5.5
s>30
h≤8
20
3.6
30
4.9
40
6.3
通过该表和建筑的数据得出结论：
该医院内所选择的感烟探测器的保护面积为60m²，保护半径为5.8m。
3探测器的安装的极限曲线
图2-1探测器的安装间距的极限曲线
A—探测器的保护面积（m²）；
a、b—探测器的安装间距（m）；
D1~D11—在不同保护面积A和保护半径R下确定探测器安装间距a、b的极限曲线；
Y、Z—极限曲线的端点；
根据表3和极限曲线中的D5得出，最佳安装间距为a=6.1m，b=9.9m.
探测器数量确定的公式为：
（1-1）
N—一个房间或一个探测区的探测器（只）；
S—一个房间或一个探测区域的面积（m²）；
A—单个探测器的保护面积（m²）；
K—安全修正系数，特级保护对象为0.7-0.8，一级保护对象为0.8-0.9，二级保护对象为0.9-1.0。
4梁对感烟探测器设置的影响
表2-4梁对感烟探测器设置的影响
探测器的保护面积A/m²
梁隔断的梁间区域面积
一只探测器保护梁间区域个数
60
Q>36
241812Q≤12
1
2
3
4
5
80
Q>48
322416Q≤16
1
2
3
4
5
以第三层为例，按一个房间为一个探测区域，内科诊所的面积为16.45m²<60m²,只需安装一个感烟探测器。
5安装要求如下所示
（1）在宽度小于3m的内走道顶棚上设置探测器时，宜居中布置；感烟探测器的安装间距不应超过15m；探测器至端墙的距离，不应大于探测器安装间距的一半。
（2）探测器至墙壁、梁边的水平距离不应小于0.5m。
（3）探测器周围0.5m内不应有遮挡物。
（4）房间被设备或隔断等分隔，其顶部至顶棚或梁的距离小于房间净高的5%时，每个被隔开的部分至少应安装一只探测器。
（5）探测器宜水平安装。
若倾斜安装，倾斜角不大于45˚。
（6）在电缆井、管道井、排烟道、排气道、垃圾道等竖向管道井设置探测器，宜设置在井道上方的机房顶棚上。
2.4火灾报警控制器
火灾报警控制器是火灾自动报警系统的心脏，是消防系统的控制中心，控制器可为火灾探测器供电，接收、处理和传递探测点的故障及火警信号，并能发出声、光报警信号，同时显示及记录火灾发生的部位和时间，并能向联动控制器发出联动通知信号。
接线方式：
地址编码二总线火灾自动报警系统接线，该接线方式简便，只需24V电源的部位引入无极性24V电源总线即可。
探测器接线方式采用二总线制树枝型接线方式，当发生接线断线时，可以报出断线故障点，方便维修。
火灾自动报警系统与消防控制系统采用总线报警，总线控制方式。
报警与控制合用总线，以分支型连接。
2.5火灾报警系统附件
2.5.1编码手动报警按钮
人工发生火灾，按下按钮上的有机玻璃片，可以向控制器发出火灾报警信号，控制器接收到报警信号后，显示出报警按钮的编号或位置，并发出报警音响。
和探测器一样，接到控制器总线上。
墙上安装的底边距地面高度为1.5m，按钮盒具有明显的标志和防误动作的保护设施。
布线要求：
信号Z1、Z2采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²。
2.5.2消火栓报警按钮
消火栓报警按钮作为火灾时启动消防水泵的设备，在消防系统控制中起重要作用，一般为有机玻璃片，外形和手动报警按钮类似。
布线要求：
信号Z1、Z2采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²，D1、D2采用BV软线，截面积≥1.5mm²。
2.5.3现场模块
现场模块装置在墙上安装，距顶棚0.3m的高度，分为输入模块，输出模块，切换模块三部分。
（a）输入模块（监视模块）：
接收现场装置的报警信号，实现信号向火灾报警控制器的传输。
布线要求：
信号Z1、Z2采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²，I1、G采用BV软线，截面积≥1.0mm²。
（b）智能型编码双输入/输出模块：
一种总线制控制接口，可用于完成对降防火卷门、水泵、排烟风机等双动作设备的控制，主要用于防火卷门的位置控制和确认。
布线要求：
信号Z1、Z2采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²，D1、I1、G、NO1、COM1、NC1采用BV软线，截面积≥1.0mm²。
（c）切换模块：
双动作切换模块是一种专门设计用于与双输入/双输出模块连接，它是在控制器与被控设备之间作交流直流隔离及启动、停动双动作控制的接口部件，但不可与控制器的总线相连。
2.5.4编码型声光报警盒
当现场发生火灾并被确认时，安装在现场的声光讯响器可由消防控制中心的火灾报警控制器启动，发出强烈的声光信号，以达到提醒人员注意的目的。
直接接入报警控制器的信号二总线。
布线要求：
信号Z1、Z2采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²，电源线D1、D2采用BV软线，截面积≥1.5mm²，S1、G采用RV线，截面积≥0.5mm²。
2.5.5报警门灯和诱导灯
报警门灯直接接入信号二总线，诱导灯安装在各疏散通道，与消防控制中心控制器相接，火灾发生时，指示人员疏散通道。
2.5.6总线中继器、总线隔离器和总线驱动器
总线中继器可作为总线信号输入与输出间的电气隔离，完成探测器总线的信号隔离传输，可增强整个系统的抗干扰能力，并且具有扩展探测器总线通讯距离的功能。
现场墙上安装，距地面1.5m。
布线要求：
无极性信号二总线采用RVS双绞线，导线截面≥1.0mm²，24V电源线采用BV软线，截面积≥1.5mm²。
总线隔离器用于传输总线上，对各分支线作短路时的隔离作用。
墙上安装，顶端距顶棚0.2~0.5m。
布线要求：
直接与信号二总线连接，选用截面积≥1.0mm²的RVS双绞线。
总线驱动器用于增强线路的驱动能力。
2.5.7区域显示器
区域显示器用于显示来自消防中心报警器的火警信息。
布线要求：
DC24V电源线采用BV线，截面积≥2.5mm²；通讯线AB采用RVVP屏蔽线，截面积≥1.0mm²。
2.6本章小结
本章主要是火灾自动报警系统的设计，包括火灾等级和区域的划分、探测器的选择和安装、火灾报警控制器的接线方式、火灾报警系统附件的选择和安装等。
因为火灾自动报警系统是消防系统的核心部分，所以该部分的设计也是衔接其它设计的重要前提。
只有火灾自动报警系统起了作用，联动控制才会启动，所以消防系统是紧紧联系起来的，不是脱节而独立存在的。
第3章消防联动控制的设计
3.1消防联动控制的概述
3.1.1设备组成
消防联动的控制对象包括消防泵、防排烟设施、防火卷帘门、防火门、水幕、电梯以及非消防电源的断电控制。
无管网气体自动灭火系统设备，当发生火灾时，将火警信号送至消防中心，确认火灾后启动电磁阀进行灭火，并在释放气体前关闭保护区的防火门、送排风阀门和风机。
3.1.2联动控制的总体构架
图3-1联动控制结构图
3.1.3供电控制
用两个10KV电源进线和两台变压器构成消防主供电电源，双回路供电，两台变压器暗备用，单母线分段，设置柴油机作为应急电源向消防设备供电，与主供电电源互为备用，以满足一级负荷要求。
其图如下所示。
图3-2一类建筑消防设施的供电系统
3.2消防联动设备的设计
3.2.1防排烟系统设计
1防烟设备的作用是阻止烟气侵入疏散通道，排烟设备的作用是消除烟气大量累积并防止烟气扩散到疏散通道。
火灾确认后，启动有关部位的防烟、排烟风机、正压送风机和排烟阀，并且接收其反馈信号。
2防火分区的划分如表4。
表3-1高层建筑每个防火分区的允许最大建筑面积
建筑类别
每个防火分区
建筑面积（m²）
一类建筑
二类建筑
三类建筑
1000
1500
500
结论：
防烟分区的划分：
以屋顶挡烟隔板、挡烟垂壁或从顶棚下突出不应小于0.5m的梁为界，从地板到屋顶或吊顶之间的空间为防烟分区。
每个防烟分区建筑面积不超过500m²，且不能跨越防火分区。
高层建筑的排烟方式有可开启外窗的自然排烟和机械排烟设施、自然与机械排烟并用或机械加压送风方式。
3本设计采用加压送风和自然、机械排烟相结合的方式。
加压送风系统的方式及压力控制：
（1）每2~3层设置一个仅对消防楼梯间加压送风，压力控制≥50pa。
（2）对防烟楼梯间及其前室分别加压送风，其中消防楼梯间加压送风的压力控制≥50pa，消防楼梯间前室压力控制≥25pa.
（3）对消防楼梯间及有消防电梯的合用前室分别加压送风，其中消防楼梯间加压送风的压力控制≥50pa，消防电梯的合用前室加压送风压力控制≥25pa。
（4）仅对消防电梯前室加压送风，压力控制为≥25pa。
（5）当防烟楼梯间具有排烟条件，仅对前室及合用前室加压送风，其压力均控制在≥25pa。
（6）对防烟楼梯间及有消防电梯的合用前室分别加压送风，剪刀楼梯共用风道，分别设置风口。
4加压送风量的确定：
采用压差法：
（1-2）
-门和窗两侧的压差值，根据加压方式及部位选25~50pa。
-指数，对于门缝及较大漏风面积取2，对于窗缝取1.6。
门和窗缝隙的计算漏风总面积m²。
根据高层民用建筑设计防火规范GB50045,该医院防烟楼梯间及其前室（前室不送风）的加压送风量为25000m³/h~30000m³/h,防烟楼梯间及其合用前室分别的加压送风量为16000m³/h~20000m³/h和12000m³/h~16000m³/h,消防电梯间的前室加压送风量为15000m³/h~20000m³/h。
5分隔设施控制
（1）防火门：
在一定时间内，连同框架能满足耐火稳定性、完整性和隔热性要求的门，可阻止火势蔓延和烟气扩散，一般设置在防火分区间、疏散楼梯间、垂直竖井等部位。
火灾确认后，关闭有关部位的防火门，接收其反馈信号。
控制要求：
（
）电动防火门应在现场自动关闭，不在消防控制室集中控制。
（
）防火门两侧设专门的感言探测器组成控制电路。
（
）防火门选用平时不耗电的释放器，暗设。
（
）防火门关闭后，把关闭信号反馈到消防中心控制室。
（2）防火卷帘门：
在一定时间内，连同框架能满足耐火稳定性和耐火完整性要求。
一般设置在消防电梯前室、自动扶梯周围、中庭与每层走道、过厅、房间相通的开口部位、代替防火墙需设置防火分隔设施的部位。
（
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