吸氣式感煙探測系統在高架庫火災報警中的應用

陶　瑞　（中國煙草總公司合肥設計院，安徽　合肥　230051）

吸氣式感煙探測系統在高架庫火災報警中的應用

陶瑞（中國煙草總公司合肥設計院，安徽合肥230051）

對高架庫火災影響和特點進行了描述，探討了火災早期報警系統中火災探測器的選擇，闡述了吸氣式感煙探測系統工作原理及其在高架庫火災報警系統設計中的實際應用，以期達到對高架庫火災早發現、早處理的目的。

高架庫；吸氣式感煙探測器；火災探測；早期報警

1　概述

高架庫由于高度高、空間大、存儲集中等特點，一旦火災勢起，往往施救困難，損失慘重；因此對高架庫內火災進行早期探測報警就十分必要。雖然在火災的初期階段煙霧和熱量都很微弱，可此時若能及時對其準確探測和報警，就能有效地防止火災進一步發展。吸氣式感煙火災探測報警系統（也叫空氣采樣式煙霧探測系統）由于具有高靈敏度、低誤報率、維護方便等特點，現已逐漸成為高架庫早期火災探測的首選方案。

2　高架庫火災特性及傳統火災探測技術的不足

在高架庫固體物質火災早期階段通常產生直徑約為0.001～0.050μm的不可見粒子和CO、CO2等氣體，熱量釋放也很低；至陰燃階段則通常產生可見煙霧，一些煙霧粒子直徑可達0.3～1.0μm。當高架庫初起陰燃火時，有試驗表明，在建筑高度不超多16m時，煙氣在6m～7m處開始出現分層現象；在建筑高度16m～26m時，煙氣在6m～7m處開始出現分現第一次分層現象，上升至11m～12m處開始出現第二次分層現象；發生保護空間煙層現象時，將使在屋頂下方的探測器探測不到煙霧的增加情況。另外，在開窗或通風空調形成對流層時，煙氣會在該對流層下1m左右產生橫向擴散，也可能因煙霧與水氣結合增加使煙霧不再繼續上升。

圖1　火災煙霧和溫度變化曲線

圖2　煙氣分層現象

在傳統的火災探測技術中，點式感煙探測器針對0.4μm以下的煙霧顆粒響應遲鈍，且受高架庫內貨物貨架遮擋及煙氣分層影響，使初期煙霧很難達到感煙探測器的報警閾值。紅外對射探測器相較點式感煙探測器靈敏度更低，而為了避開各種遮擋的誤報因素，安裝位置也會相對較高，這樣依然無法避免火災報警遲鈍，探測容易受到影響的缺點。特別是在高架庫，安裝完成以后，在沒有專用設施的前提下，人員很難對安裝在高處的設備進行維護和檢修。

因此，高架庫建筑需要一種探測效果更好、技術更先進、維護更簡便的探測報警技術，來達到全面保護、防患于未然的目的，以更好的保障高架庫的運營安全。

3　吸氣式感煙火災探測技術工作原理及應用優勢

吸氣式感煙火災探測系統由采樣管網、吸氣式感煙火災探測器、火災報警及顯示控制單元組成。在高效抽氣泵的作用下，通過分布在防護區的采樣管網，將空氣樣品連續不斷地抽吸到探測器內。在探測器內，采樣空氣經過過濾器，將灰塵濾掉，然后進入探測腔體，如果有煙粒子存在，光束將產生散射，光接收器接收散射的光信號，根據散射光的強弱變化，測量出空氣樣本中的煙粒子量。測得的信號，經微處理器處理后，與預先設定的報警閾值比較，而報警閾值是根據環境的要求設定的。如達到某一報警閾值，則在顯示器上給出相應的報警信號，并顯示出防護區的煙霧含量。由于吸氣式感煙火災探測器系統運用主動吸氣的方式并采用激光技術，因此可以極早探測到火情，及時采取措施，以保證重要系統可以連續安全的工作。

圖3　吸氣式火災探測系統應用示意圖

圖4　吸氣式火災探測氣工作原理

由于以上所述吸氣式感煙探測器工作原理，其在對高架庫進行早期火災探測的應用中具有如下幾方面的明顯優勢。

①高靈敏度

由于高架庫對火災煙霧具有稀釋作用，因此優選考慮采用高靈敏度探測器（靈敏度可達0.005%obs/m，采用孔靈敏度m≤0.8%obs/m），遠比傳統感煙探測器靈敏度高（1%～10%obs/m），可探測直徑0.01μm～20μm的煙霧粒子，完全可在火災發生初期產生可見煙霧之前，探測到空氣中極微量的煙霧顆粒。

②誤報率低

吸氣式感煙探測器采用濾網裝置，可將1um以上的灰塵等污染物在進氣口就過濾去除，更有產品利用火災初期物質不充分燃燒會產生CO氣體，融合氣體探測與激光雙重檢測技術，推出雙鑒吸氣式感煙探測產品，不僅可以極早發現火災隱患又可避免CO氣體對人員的中毒傷害。其次吸氣式感煙探測系統具有環境自動學習與比較能力，可以對環境進行學習，進而根據所積累的信息自動設置靈敏度，以達到在任何環境中都能精確探測的目的；在報警輸出前，系統會通過比較，確定煙霧的穩定變化后才發出警報，從而避免由于環境異常變化造成誤報。與傳統探測器人工設定靈敏度不同，吸氣式感煙探測器是由先人工設定可接受誤報率，然后由控制器根據實際環境自動設定靈敏度，因此誤報率會更低。

③便于安裝、維護

吸氣式感煙探測系統由于采用PVC管網布置，安裝極其簡單，布設形式多樣，控制器安裝高度適宜，所有的維護工作在探測器處就可方便完成；而且系統采用模塊化及網絡化的結構，多臺控制器既可近距離組網，也可遠距離組網，節約投資更便于集中式網絡化管理。

因而，吸氣式感煙探測系統現已逐漸成為高架庫早期火災探測的首選方案。

4　吸氣式探測器在高架庫中的應用

某高架立體庫，6層貨架高21m，采用吸氣式感煙探測系統進行保護，選用4臺單管兩分支超高靈敏度探測器，每臺總管路長度76m（支管路最大長度43m）。為了便于集中監控和統一管理，利用探測器自帶通信接口，通過RS485將現場探測器連接組網，現場探測系統自配一臺壁掛電源箱。吸氣式探測器系統利用可編程繼電器，通過輸入模塊向傳統火災報警主機提供火災及故障信號。

根據《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-2013）要求，確定在高架倉庫中部10.5m，貨架頂層21m處設置兩層水平采樣管路，水平管路與橫梁固定；考慮到通風空調對流層的存在，在貨架垂直管路上增設兩個采用孔。

圖5　貨架管路設計應用示意圖

圖6　高架庫火災探測布置示意圖

報警閾值設定為4級：

第一級警覺——0.25%obs/m；

第二級行動——0.50%obs/m；

第三級火警1——0.80%obs/m；

第四級火警2——2.00%obs/m。

5　結語

針對高架庫的火災危險性，需要對高架庫火災實施有效的早期探測手段。本文從高架庫火災的特點出發，提出采用高靈敏度、低誤報率、維護方便的吸氣式感煙探測系統，并對吸氣式感煙探測系統的原理、應用優勢及工程實例進行了分析、探討，以期對高架庫的火災早期探測裝置選擇并制定合理的火災探測設計方案提供參考。

［1］GB50116-2013，火災自動報警系統設計規范［S］.

［2］高春瑩.大空間建筑火災探測技術的探討［J］.建筑電氣，2010（8）.

［3］李良波.高靈敏度吸氣式煙霧和氣體復合火災探測器的研究［D］.南京：南京理工大學，2007.

［4］張向陽，呂振綱，劉炳海，劉勇.高大空間火災探測設計技術［M］.消防技術與產品信息，2010（2）.

TU892

B

1007-7359（2016）04-0216-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.086

陶瑞（1981-），男，安徽合肥人，畢業于安徽大學，學士；工程師，國家注冊電氣工程師，主要從事工業與民用建筑電氣設計工作。