高大空間火災(zāi)探測技術(shù)的應(yīng)用

張　卉

(中國建筑設(shè)計咨詢公司,北京 100120)

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高大空間火災(zāi)探測技術(shù)的應(yīng)用

0引言

火災(zāi)具有危害性強、涉及面廣、快速蔓延的特性，嚴重威脅著人民生命、財產(chǎn)安全。然而隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，具有高大空間場所的建筑也日趨普遍。由于高大空間的建筑結(jié)構(gòu)特殊、防火分區(qū)大，在火災(zāi)早期煙霧會發(fā)生彌散、沉降、分層等特殊現(xiàn)象，導致煙氣層高度不均勻、煙氣控制采集較為復雜，不利于探測器的及時響應(yīng)，因此高大空間的火災(zāi)報警探測器的設(shè)置需重點關(guān)注。

GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》中增加的第12章規(guī)定了高度大于12m的高大空間場所的設(shè)計規(guī)范。其中12.4.1條“高度大于12m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器。”因此在設(shè)計高大空間場所時，需要對高大空間場所選用的火災(zāi)探測器進行比較，對兩種及以上火災(zāi)探測器的配合進行分析。

1高大空間場所探測器的選用

對于空間高度超過12m的高大空間通常采用如下幾種火災(zāi)探測器。

1.1感煙式探測器

1.1.1線性光束感煙火災(zāi)探測器

線性光束感煙探測器可分為紅外對射型和光截面圖像型。

1)紅外對射型線性光束感煙火災(zāi)探測器

線性光束感煙火災(zāi)探測器由兩部分組成，即光束發(fā)射器和光電接收器。其利用煙塵粒子的擴散性，主要通過散射紅外線組的方式來探測紅外線組周圍固定區(qū)域內(nèi)的情況，當煙粒子濃度到達預設(shè)閾值時實現(xiàn)報警。其響應(yīng)時間短且工程造價較低。但由于其發(fā)射器和接收器需較為精準的對射，較高的安裝精度，同時抗震性能差且穩(wěn)定性較低。發(fā)光管老化后，對系統(tǒng)影響大，需要經(jīng)常維護。

2)光截面圖像型線性光束感煙火災(zāi)探測器

光截面型火災(zāi)探測器由光截面發(fā)射器、接收器組成，采用截面網(wǎng)式覆蓋，可對光截面中相鄰的光束進行分析，克服了單光束火災(zāi)報警器因偶然因素造成的誤報，提高了系統(tǒng)的準確性。其具有根據(jù)環(huán)境變化自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)的功能，不僅降低了誤報、漏報的發(fā)生概率，還提高了對環(huán)境的適應(yīng)能力。

1.1.2管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器

管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器利用架設(shè)在保護區(qū)內(nèi)的管網(wǎng)濾除固體大顆粒后，通過抽氣泵吸取空氣樣本進行連續(xù)分析，以監(jiān)測煙霧濃度、成分等信息。

管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器具有較強的靈敏性。火災(zāi)在一般的情況下可分為陰燃階段、可見煙霧階段、出現(xiàn)火焰階段和劇烈燃燒階段。管路吸氣式感煙探測器主要針對陰燃階段，在陰燃階段對煙塵進行識別，并在第一時間發(fā)出火災(zāi)預警，為在場人員撤離和消防隊員滅火爭取時間。

管路吸氣式感煙火災(zāi)探測器對灰塵識別技術(shù)、自動比較技術(shù)要求比較高，當環(huán)境不穩(wěn)定時可能會導致誤報、漏報的情況發(fā)生。此外，管道內(nèi)的采樣孔和過濾網(wǎng)需防止堵塞，使得日常維護工作量較大。

1.2感火焰式火災(zāi)探測器

1.2.1點型紅外火焰探測器

點型紅外火焰探測器利用多紅外傳感技術(shù)，使三個具有窄帶濾波的不同波長的紅外探測器分別工作，檢測火焰特征并判斷火災(zāi)情況。火焰的輻射分為離散光譜的氣體輻射和連續(xù)光譜的固體輻射，因此這三個紅外探測器其中一個檢測火焰的中心波長，另外兩個檢測環(huán)境中的紅外輻射，通過對比火焰特征的輻射頻譜進行運算分析，確定是否發(fā)生火情。

點型紅外火焰探測器能夠有效地排除干擾因素(如電焊、人工光源、熱輻射、機械振動、電磁干擾等)，當出現(xiàn)火焰時能夠?qū)崿F(xiàn)快速響應(yīng)和準確識別。其最大檢測距離為80m，產(chǎn)品技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定、靈敏度高、檢測距離較大，可全面兼顧數(shù)據(jù)化總線技術(shù)信息傳遞快、內(nèi)容豐富的特點。

1.2.2點型紫外火焰探測器

點型紫外火焰探測器的性能原理基本上與點型紅外火焰探測器的性能原理相同。由于紫外線只對185～260nm狹窄范圍內(nèi)的紫外線進行反應(yīng)，對其他輻射范圍內(nèi)的光線不敏感，并且火焰的波長寬度能夠覆蓋紫外線的敏感范圍，因此利用紫外火焰探測技術(shù)，能夠有效避免自然界的復雜干擾，減少信息處理負荷。

紫外火焰探測器相對于傳統(tǒng)的紅外火焰探測器可靠性更強，穩(wěn)定性、敏感性、反應(yīng)速度也都有一定程度的提高，因此已逐漸展開應(yīng)用推廣。但由于傳統(tǒng)的紫外光電管存在結(jié)構(gòu)和工藝限制，當靈敏度控制在較高水平時會產(chǎn)生一定的噪聲。另外，這種探測器的最大檢測距離為15m，不能抗雷電干擾。

1.2.3圖像型火焰探測器

圖像型火焰探測器采用雙波段圖像探測技術(shù)，通過對監(jiān)控區(qū)域的現(xiàn)場圖像信號進行熱、色、行、形、光譜、動態(tài)特性等多方面參數(shù)的綜合分析，建立色譜特征判斷模型、穩(wěn)定性模型、頻閃特征模型、火焰燃燒的紋理模型及增長趨勢模型等，采用基于彩色影像和紅外影像的雙波段火災(zāi)識別模型可實現(xiàn)高大空間場所的早期火災(zāi)檢測和空間定位。檢測距離為0.5～100m，保護面積可達2 000m2。

圖像型火焰探測器具有保護面積大、探測距離遠、響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高、可靠性高的特點，可實現(xiàn)防火、防盜、日常監(jiān)控的三位一體式應(yīng)用。

2工程實際分析

2.1工程概況

本工程為檔案館，建筑高度78m，總建筑面積37 599m2，其中地上建筑面積33 067m2，地下建筑面積4 532m2，建筑地上16層，地下1層。

2.2高大空間火災(zāi)探測器設(shè)計原則

分析本項目的概況，根據(jù)需求結(jié)合GB 50116-2013《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》、JGJ 16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》的規(guī)定，檔案館項目高大空間部分的探測器需選用線性光束感煙火災(zāi)探測器和雙波段圖像型火災(zāi)探測器。

線型光束感煙火災(zāi)探測器主要針對火災(zāi)初期時的陰燃階段，整體分層布置，同一水平高度的探測器采用光軸交網(wǎng)的布置方式。本項目中，圖1所示的中庭高度為24m，在6m、12m、23.5m處分別設(shè)置探測器。圖2所示的展廳上空部分高度為10m，在6m、9.5m處分別設(shè)置探測器。線性光束感煙火災(zāi)探測器的發(fā)射器與接收器相距均<100m，中庭部分每層設(shè)置一組探測器，探測器距保護邊界為6m，符合規(guī)范中要求的≥0.5m且≤7m的要求。展廳上空每層設(shè)置兩組探測器，兩組探測器的距離為10m，兩組探測器至保護邊界為4m。

圖1　中庭上空消防平面圖

圖2　展廳上空消防平面圖

高大空間場所消防水炮自帶的圖像型火焰探測器主要針對火災(zāi)初期的明火，能夠快速確定位置，并啟動消防水炮進行滅火操作。

3結(jié)束語

根據(jù)建筑的特點和消防性能化設(shè)計的要求，在進行火災(zāi)探測設(shè)計時需充分了解高大空間的火災(zāi)探測技術(shù)，通過對火災(zāi)時多個參數(shù)進行分析判斷，將多種技術(shù)有效地組合，才能實現(xiàn)快速準確的探測，使火災(zāi)能夠在第一時間得到處理。

參考文獻

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Application of Fire Detection Technology in Large Space

Zhang Hui

張卉

(中國建筑設(shè)計咨詢公司,北京 100120)

摘要隨著社會經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)如今超高層建筑、異形高大復雜建筑物比比皆是，但由于高大空間建筑物的結(jié)構(gòu)特殊，防火分區(qū)大，在火災(zāi)早期煙霧會發(fā)生彌散、沉降、分層等特殊現(xiàn)象，不利于探測器的及時響應(yīng)。針對高大空間的特殊性，結(jié)合國家規(guī)范，對常見的高大空間火災(zāi)報警探測器產(chǎn)品進行比較分析，提出較為合理的設(shè)計應(yīng)用方案。

關(guān)鍵詞高大空間探測器消防性能化設(shè)計

AbstractWith the development of social economy and technology, super high-rise building and special shaped building more and more appear in our life. Large space building has particularity in the structure. As the same time, the fire compartment area is large. Then early stage fire smoke will dispersion, settlement, layered and other special phenomena that will influence detector response in the timely manner. According to the particularity of the large space, and combined with the national standard, the large space fire alarm detector products should be comprised and analyzed, and some reasonable design application solutions should be put forward.

Keywordslarge space, detector, performance of the fire design