伴熱電纜技術(shù)的消防管道監控系統設計應用

消防管道的防凍、保溫一直以來(lái)都是我國北方地區消防工程施工、消防系統維護不可回避的問(wèn)題。 消防管道在保溫不足的環(huán)境中極易被凍裂，尤其是水滅火系統中的自動(dòng)噴淋管道(以下簡(jiǎn)稱(chēng)消防管道)，一旦凍裂造成誤噴，會(huì )造成重大的財產(chǎn)損失。如2003年 沈陽(yáng)五金城某商店中的一個(gè)消防噴淋頭凍壞，價(jià)值損失10多萬(wàn)元;2010年北京一大型商場(chǎng)噴淋頭凍壞噴水，造成財產(chǎn)損失65．8萬(wàn)元。

    本文基于伴熱電纜原理，在自限式電熱帶技術(shù)的基礎上，設計了一套能低溫報警、自動(dòng)控溫、節能環(huán)保、安全可靠的消防管道環(huán)境監控系統，可有效地提升我國北方地區特別是嚴寒地區的消防管道抗寒能力，保障消防系統的正常運轉。

一、伴熱電纜系統工作原理

    伴 熱電纜是一種將電能轉化為熱能，起到保溫作用的加熱技術(shù)。利用電加熱產(chǎn)生的熱量補充因溫度原因而導致管道散失的熱量，從而達到管道內介質(zhì)的熱量平衡。它可 沿管線(xiàn)長(cháng)度方向均勻放熱，其所需的熱量(電功率)大大低于電加熱。伴熱電纜技術(shù)溫度梯度小、熱效率高、熱穩定時(shí)間長(cháng)、壽命長(cháng)，適合長(cháng)期使用。除此之外，伴 熱電纜可實(shí)現遙控和自動(dòng)控制，可根據需要靈活應用在各種類(lèi)型的管道保溫上，設計、施工、安裝方便，無(wú)污染，是國家重點(diǎn)推廣的節能技術(shù)。

    自 限式伴熱電纜帶由帶芯、高分子內護套、合金屏蔽網(wǎng)和高分子外護套構成。帶芯是一種復雜的高分子復合物，它由多種材料和導電介質(zhì)復合而成，經(jīng)過(guò)特定的化學(xué)變 化和物理處理之后擠出成型，在兩條平行導線(xiàn)之間組成的一條保持連續平行的加熱原件。在加熱過(guò)程中，高分子材料的內部半導體發(fā)生正溫度系數變化，且具有特殊 的分子記憶能力。這種記憶性反應強烈。當環(huán)境溫度升高時(shí)，高分子聚合物微分子膨脹，碳粒漸漸分開(kāi)，引起了電路中斷、電阻上升，伴熱線(xiàn)自動(dòng)減少功率輸出;當 環(huán)境溫度降低時(shí)，高分子聚合物微粒間距又收縮變小，碳粒相應連接起來(lái)形成電路，伴熱線(xiàn)發(fā)熱溫度又自動(dòng)上升;當環(huán)境溫度處于某一穩定狀態(tài)時(shí)，系統將達到熱輸 出穩定，使其具有溫度自限性。它控制溫度不會(huì )過(guò)高亦不會(huì )過(guò)低，能自動(dòng)調解。

    自限式伴熱電纜帶屬于并聯(lián)型帶狀物，在加熱帶內任何局部都具有單獨適應環(huán)境溫度變化的自動(dòng)調節功能(任意溫度－功率輸出)。因而它可以任意切割，在允用長(cháng)度范圍內可適應不同長(cháng)度需求，這對現場(chǎng)安裝與施工極為方便。

二、消防管道環(huán)境監控系統設計

    消防管道環(huán)境監控系統由供電系統、伴熱系統、溫度監控報警系統、保溫系統組成。通過(guò)消防報警控制器模塊保持整套管道環(huán)境監控系統與消防報警控制器的通信聯(lián)系。

    (一)供電系統

    供電系統設計有變壓功能，通過(guò)變壓器將交流

    220V電壓轉化為直流24V電壓。供電系統設計有空氣開(kāi)關(guān)，確保在線(xiàn)路短路時(shí)及時(shí)切斷電源，保護電控設備及線(xiàn)路。

    (二)伴熱系統

    沿消防管線(xiàn)長(cháng)度方向布置自限式電熱帶，考慮安裝環(huán)境比較潮濕，需要進(jìn)行防潮處理或采用防水絕緣型自限式電熱帶。這種雙護套型伴熱電纜帶，防水絕緣性能好，可適應多種復雜惡劣環(huán)境，防止潮氣與漏水的侵蝕，保護伴熱系統不受損壞。

    (三)溫度監控報警系統

    溫 度監控報警系統主要包括火災報警控制器模塊、溫度監控器、溫度智能傳感器、蜂鳴報警器、斷路監控設備等。溫度監控器可以根據安裝環(huán)境設定目標溫度范圍，溫 度超過(guò)設定值溫度時(shí)，蜂鳴器將提示報警。同時(shí)溫度智能傳感器會(huì )將通或斷的命令信號發(fā)送給伴熱系統的接收端，自動(dòng)切斷或者接通供電系統，達到溫度斷電保護和 低溫啟動(dòng)加熱的目的�；馂膱缶刂破髂K與主機直接通信，在管道環(huán)境監控系統本身出現故障不能正常工作時(shí)，能將信號反饋給消防報警控制器，提醒消防監控中 心的工作人員故障報警，及時(shí)處理現場(chǎng)，防止消防管道凍壞、凍裂。

    消防管道環(huán)境監控系統中采用的傳感器為集成溫度傳感器。它是一種將溫敏晶體管、放大電路、溫度補償電路等集成在同一芯片上的溫度傳感器，符合消防管道安裝、運行環(huán)境的溫度要求，可以測量

    －50～150℃范圍內的溫度。該類(lèi)型的溫度傳感器體積小、成本低、線(xiàn)性好、精度高、可靠度高、重復性好且接口靈活。

    溫度監控器是利用感溫液體熱脹冷縮及液體不可壓縮的原理而實(shí)現自動(dòng)調節。消防管道環(huán)境監控系統中采用電子式溫控器，通過(guò)電阻感溫方法來(lái)監控溫度，把溫度信號轉化為電信號，通過(guò)單片機控制自限式伴熱電纜帶啟動(dòng)或停止，從而達到溫度監控的功能。

    (四)保溫系統

    消 防管道環(huán)境監控系統中的保溫材料主要采用酚醛泡沫塑料，其主要以酚醛樹(shù)脂為主要原材料，加入固化劑、發(fā)泡劑和其他輔助成分，在樹(shù)脂交聯(lián)固化的同時(shí)，發(fā)泡劑 產(chǎn)生氣體而均勻的分散于物料中而形成的泡沫塑料。它具有均勻的閉孔結構，導熱系數低，絕緣性能好，在火焰直接作用下具有結碳、無(wú)滴落物、無(wú)卷曲、無(wú)溶化現 象，火焰燃燒后表面形成一層“石墨泡沫”層，有效的保護層內的泡沫結構，抗火焰穿透時(shí)間可長(cháng)達1h。25mm厚的酚醛泡沫板在經(jīng)受1500℃的火焰噴射 10min后，僅表面略有炭化而不會(huì )燒穿，更不會(huì )散發(fā)濃煙和毒氣。

三、消防管道環(huán)境監控系統安裝

    (一)安裝規范

    消 防管道環(huán)境監控系統的安裝涉及到多領(lǐng)域的技術(shù)結合，在選擇設備、施工及驗收工作中，必須符合國家相關(guān)施工及驗收規范，主要包括:《管道和設備保溫、防結露 及伴熱電纜規范》、《電氣裝置安裝工程施工及驗收規范》、《1kV及以下配線(xiàn)工程施工及驗收規范》、《盤(pán)柜及二次回路結線(xiàn)施工及驗收規范》、

    《伴熱帶線(xiàn)路施工及驗收規范》、《電工電子產(chǎn)品基本環(huán)境試驗規程》、《電子測量?jì)x器電磁兼容性試驗規范》等。

    (二)施工要求

    消防管道環(huán)境監控系統屬于消防電控報警系統的外部設備，依托消防輸入輸出模塊直接與消防報警主機信號聯(lián)絡(luò )。

    主要安裝在沒(méi)有保溫或者室溫低于0℃的局部消防管道上，例如建筑物旋轉門(mén)廳內、地下室溫度極低的區域、缺乏保溫措施的個(gè)別區域等。這些位置都是冬季管道凍裂的多發(fā)區，安裝消防管道環(huán)境監控系統后，可實(shí)時(shí)監控該區域管道溫度及低溫報警，及時(shí)處理避免漏水。

    現場(chǎng)施工時(shí)，不應拖拽伴熱帶，使其被硬物損壞，并防止水和污物濺落在其上面。電熱帶可以適當彎曲，但使其折疊或彎曲時(shí)注意輕和慢，同時(shí)允許彎曲半徑不得小于伴熱電纜厚度的6倍。將電熱帶

    敷設在消防管道上時(shí)應注意，二者需要緊密貼合避免脫落，如此可以提高伴熱效率以利散熱，將二者固定時(shí)應避免穿透固定法，避免使用任何金屬性質(zhì)的材料，應采用專(zhuān)用尼龍扎帶進(jìn)行綁扎固定，或者用鋁箔膠帶固定，固定后將伴熱電纜帶撫平使其平整地敷設在管道外表面。

    一 般情況下，消防管道環(huán)境監控系統安裝在已竣工投入使用的樓宇大廈消防水系統中。安裝時(shí)盡量避開(kāi)原有閥門(mén)位置，如不可避免遇到時(shí)，拆卸原有閥門(mén)的可能性較 小，考慮安裝需要，伴熱電纜帶需要被剪斷，之后重新接頭時(shí)要注意接頭的密封。在所有自限式伴熱電纜帶安裝完成后，必須對每個(gè)回路進(jìn)行電氣測試，采用 500V的歐姆表檢查系統的絕緣電阻，電纜的線(xiàn)芯與地線(xiàn)或與不帶電的中性線(xiàn)之間電阻應不小于5MΩ。通電后檢查電熱帶供熱情況，記錄數據，多次測試無(wú)誤后 方可進(jìn)行外層保溫施工。保溫材料安裝完畢，需要做出明顯的伴熱電纜標記，起到提醒作用避免其他施工損壞。

    溫度傳感器安裝需要貼近消防管道外壁，使用鋁箔膠帶嚴密固定，必須與自限式電熱帶保持一定距離。溫度傳感器應安裝在隱蔽的位置，包裹在保溫層內，線(xiàn)路連接上必須采用金屬軟管進(jìn)行保護。