吸氣式火災(zāi)探測器系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用

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根據(jù)現(xiàn)行的《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-98），點型感溫探測器的安裝高度不宜大于8m；點型感煙探測器的安裝高度不宜大于12m；房間高度大于12m的場所可選擇火焰探測器和線型的紅外光束感煙探測器；但是，火焰探測器和紅外光束感煙探測器都不適合于有遮擋的大空間，且紅外光束感煙探測器設(shè)置的高度不宜超過20m.

　　高靈敏度吸氣式火災(zāi)探測器（AirSampling-typeSmokeDetector，簡稱ASD）作為解決高大空間火災(zāi)報警的設(shè)備在大空間場所（如故宮、國家游泳館、國家體育場）已得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　在本博物館的實施過程中，部分區(qū)域使用了ASD系統(tǒng)，成功的解決了高大空間傳統(tǒng)報警系統(tǒng)無法解決的問題：包括煙霧分層問題、煙霧被稀釋的影響問題、高大空間對煙霧探測系統(tǒng)進行維護的問題、誤報問題、保持建筑外觀完整問題、對火災(zāi)進行有序響應(yīng)的問題。

　　實際運行證明，空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)有效彌補了博物館高大空間及特殊部位傳統(tǒng)報警方式的不足，使博物館報警系統(tǒng)更加完整、更加可靠。

　　關(guān)鍵詞高大空間吸氣式感煙探測器解決方法問題總結(jié)

　　一、高靈敏度吸氣式探測器（以下簡稱ASD）系統(tǒng)組成

　　由空氣采樣探測器主機、采樣管道、24VDC電源及相關(guān)遠程顯示設(shè)備（LED顯示面板或CRT）組成。空氣采樣探測起主機通常需要通過繼電器與傳統(tǒng)報警控制系統(tǒng)的輸入模塊進行連接，從而實現(xiàn)報警聯(lián)動功能。“

　　二、高靈敏度吸氣式探測器工作原理簡介

　　高靈敏度吸氣式感煙探測器，即極早期火災(zāi)探測系統(tǒng)是通過極高靈敏度的空氣污染探測器對從被監(jiān)控設(shè)備或區(qū)域內(nèi)吸取空氣樣品進行連續(xù)地分析，以確定其中是否有煙霧成份。該類型探測器是濁度計的一種，比傳統(tǒng)的煙霧探測器的靈敏度高數(shù)百倍。

　　ASD系統(tǒng)管道通常安裝在天花板下或上部，在每根管道的合適間隔上鉆有取樣孔。空氣泵或吸氣機通過管道及其取樣孔連續(xù)地將空氣吸取到探測器中。空氣樣品中的煙霧濃度與一組預(yù)先標(biāo)定的煙霧臨界值比較。如果空氣樣品中的煙霧濃度超過預(yù)先標(biāo)定的煙霧臨界值，則探測器啟動報警。ASD系統(tǒng)可以將煙霧的報警值設(shè)定在0.005%Obs/m到20%Obs/m之間。ASD系統(tǒng)可以在0.005%Obs/m左右啟動報警，比傳統(tǒng)的報警系統(tǒng)的靈敏度高數(shù)百倍。分級（分階段）報警和相關(guān)的時間延遲功能，可確保此類系統(tǒng)避免誤報警。分級報警一般分為：

　　第一級報警--Alert（告警提示），可以用來招集防火專職人員對不正常情況進行調(diào)查。

　　第二級報警--Action（行動），可以啟動報警功能，并通告其它人員。

　　第三級報警--Fire1（火災(zāi)報警1），表示已非常接近或火災(zāi)已經(jīng)發(fā)生。

　　第四級報警--Fire2（火災(zāi)報警2），啟動消防系統(tǒng)。

　　三、大空間火災(zāi)探測器的選擇原則、適用場所、設(shè)置要求、具體位置解決方法

　　1.一般選擇原則

　　（1）對火災(zāi)初期有陰燃階段，產(chǎn)生大量的煙和少量的熱。在很少或沒有火焰輻射的場所，應(yīng)選擇感煙探測器。

　?。?）對火災(zāi)發(fā)展迅速，可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場所，可選擇感煙探測器、火焰探測器、圖像型探測器或其組合。

　?。?）對火災(zāi)發(fā)展迅速，有強烈的火焰輻射和少量的煙、熱的場所，應(yīng)選擇火焰探測器或圖像型探測。

　?。?）對于需要早期發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的特殊場所，應(yīng)選擇高靈敏度的吸氣式感煙火災(zāi)探測器，且應(yīng)將該探測器的靈敏度設(shè)置為高靈敏度狀態(tài)；也可根據(jù)現(xiàn)場實際分析早期可探測的火災(zāi)參數(shù)而選擇相應(yīng)的探測器。

　?。?）對火災(zāi)形成特征不可預(yù)料的場所，可根據(jù)實際情況選擇多種組合探測器。

　　2.吸氣式感煙探測器適用場所

　　除了普通感煙探測器適用的范圍，吸氣式感煙探測器還特別適用于以下的場所：

　?。?）具有高速空氣流的場所。

　?。?）重要的或有特殊要求的場所。

　?。?）低溫場所。

　?。?）需要進行隱蔽探測的場所。

　?。?）需要進行火災(zāi)早期探測的關(guān)鍵場所。

　?。?）人員不宜進入的場所。

　　（7）具有較強的電磁輻射容易引起其他探測器吳報的場所。

　　3.吸氣式感煙探測器設(shè)置要求

　　（1）非高靈敏度型吸氣式感煙火災(zāi)探測器的采樣管網(wǎng)安裝高度不應(yīng)超過16m，高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測器的采樣管網(wǎng)安裝高度可以超過16m.

　　（2）對于可能存在煙霧分層的高大空間或安裝高度超過27m時，應(yīng)在多個高度進行采樣?？刹扇≡诙鄠€水平高度布置采樣管網(wǎng)，或在頂部布置一層水平采樣管網(wǎng)的同時，再向下垂直布置縱向采樣管網(wǎng)。

　?。?）一臺探測器的采樣管總長不宜超過200m，單管長度不宜超過100m，單管上的采樣孔數(shù)量不宜超過25個。

　?。?）在煙霧最有可能經(jīng)過的途徑（如回風(fēng)格柵口）布置取樣點，是實現(xiàn)極早期煙霧報警最為有效的方法。

　　4.吸氣式煙霧探測技術(shù)具體位置解決方法

　　（1）大型天花板橫梁間留有梁口解決方法：

　　大型天花板橫梁間留有梁口，典型的天花板采樣其采樣管網(wǎng)通常安裝在這個巨大區(qū)域的下方，不能采集橫梁間的空氣樣品。為彌補這一不足，需從主采樣管上縱向伸出剛性采樣管，向上進入橫梁間的區(qū)域。在頂端，采樣管的方向由垂直轉(zhuǎn)向水平。水平采樣管末端使用密封的末端帽，在末端帽的前面需要鉆一個采樣孔。

　?。?）回風(fēng)區(qū)域及地板下的保護

　　●天花板上

　　在天花板上回風(fēng)區(qū)域（通風(fēng)管道）。要將采樣管網(wǎng)設(shè)計為可監(jiān)控通過回風(fēng)區(qū)域的氣流。

　　●回風(fēng)格柵采樣

　　采樣管安裝在通風(fēng)管道或空氣處理設(shè)備（AHU）的回風(fēng)格柵上，在回風(fēng)格柵上方進行回風(fēng)采樣，以避免采樣空氣的稀釋以及在采樣管網(wǎng)內(nèi)形成壓力的情況。

　　●地板下

　　地板下采樣也用于監(jiān)控安裝在地板下的電纜和設(shè)備。

　?。?）大空間采樣

　　天花板高的大廳，需要專門的采樣管網(wǎng)設(shè)計方案。由于熱空氣靠近天花板，煙霧失去熱量，停止上升并在某一高度保持水平，因此在不同高度上形成了分層，限制了煙霧的上升和到達采樣采樣管網(wǎng)。此外，溫度、通風(fēng)和屋頂高度等因素都影響著分層程度和煙霧上升的高度。上述因素的改變將導(dǎo)致場所不同的分層效果。容易發(fā)生分層時地方使用傳統(tǒng)采樣管網(wǎng)效果不佳。

　　為了克服分層影響，除在天花板上設(shè)置采樣管外，還應(yīng)安裝一根或一根以上的縱向采樣管。它可以穿透不同高度的分層，實現(xiàn)多層次采集空氣樣品。

　?。?）特定目標(biāo)的保護

　　●機柜上方采樣

　　采樣管直接安裝在被保護機柜的上方，采樣孔位于機柜排氣格柵上方，朝向機柜氣流方向。每臺被監(jiān)控的機柜上方應(yīng)至少設(shè)置一個采樣孔。

　　四、設(shè)計及實施前準(zhǔn)備工作

　　1.取得場所布局圖和測量結(jié)果

　　開始設(shè)計前，須了解場所布局。平面圖顯示了被保護區(qū)的測量值，有助于規(guī)劃防火分區(qū)和ASD地址（也稱ASD區(qū)域）。場所平面圖還顯示了用于不同用途的區(qū)域及自由氣流的受阻情況（隔板、氣幕等）。需要特殊保護的區(qū)域，以及裝置機器、設(shè)備、機柜所在的位置，貨架在倉庫中的位置等情況應(yīng)在場所平面圖中做出標(biāo)記。

　　2.明確管理要求

　　設(shè)計人員決定場所適用的當(dāng)?shù)匾?guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。在創(chuàng)建防火分區(qū)、ASD探測器地址（也稱ASD區(qū)域）和編制采樣管網(wǎng)設(shè)計方案時須考慮上述要求。

　　3.被保護區(qū)內(nèi)的氣流情況

　　設(shè)計采樣管網(wǎng)時應(yīng)確定被保護區(qū)的自然氣流，還應(yīng)考慮現(xiàn)有或建議的機械通風(fēng)系統(tǒng)、氣幕、卷簾門或隔板這些可能影響自由氣流的設(shè)施。如果可以進行煙霧測試以確定氣流，氣流的穩(wěn)定性或波動情況需要包括在高效采樣管網(wǎng)設(shè)計中。對氣流的正確判斷影響著采樣管網(wǎng)在火災(zāi)初級階段的探測性能。

　　4.環(huán)境條件

　　應(yīng)對一個場所不同區(qū)域的現(xiàn)有環(huán)境條件進行鑒別，每個區(qū)域的環(huán)境條件可能各不相同。吸氣式煙霧探測系統(tǒng)的效果取決于對監(jiān)控區(qū)域環(huán)境條件的判斷的準(zhǔn)確性。

　　5.場所的用途

　　設(shè)計采樣管網(wǎng)時應(yīng)考慮場所和被保護區(qū)的用途，典型的場所包括辦公區(qū)、倉庫、工廠、機房和自助餐廳等，都需要在設(shè)計采樣管網(wǎng)時進行特殊考慮。

　　6.場所的結(jié)構(gòu)（橫梁、內(nèi)梁和管道障礙物）的影響

　　7.被保護區(qū)外部環(huán)境的可能影響

　　五、博物館設(shè)置吸氣式煙霧探測技術(shù)的必要性

　　博物館、藝術(shù)館、展覽館等場所的內(nèi)部設(shè)計通常是或典雅、或富麗，給人美的享受。同時，這些場所空間大、屋頂高、占地面積廣。

　　這樣的環(huán)境，對于火災(zāi)探測卻是個難點區(qū)域。若出現(xiàn)火情，則極易發(fā)生重大傷亡事故和財產(chǎn)損失。因此非常需要性能卓越的、尖端的火災(zāi)探測方法。

　　傳統(tǒng)煙霧探測系統(tǒng)的靈敏度不夠高，無法在此類高大開放式空間中有效地探測煙霧。而且，由于煙霧上升過程中氣流會使之飄散，在高大開放式空間中，傳統(tǒng)煙霧探測器的尋址功能已變得毫無意義。

　　此外，博物館的內(nèi)部環(huán)境對外觀要求很高，它不允許富麗堂皇的裝飾被破壞。傳統(tǒng)的點式探測器在這樣的環(huán)境中會顯得非常扎眼和不協(xié)調(diào)。

　　吸氣式煙霧探測技術(shù)的出現(xiàn)為這類場所的火災(zāi)探測帶來了希望。

　　六、吸氣式煙霧探測系統(tǒng)在博物館工程中解決的問題

　　（1）煙霧分層問題的解決

　　煙霧分層現(xiàn)象是指煙霧達到了一個平衡點，在天花板層面的下方形成了蘑菇團，而無法到達天花板安裝煙霧探測器的位置。這在高大空間中是常見的現(xiàn)象。而我國的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，點式探測器的安裝高度不得超過12米，對射式探測器的安裝高度不得超過20米。這樣一來，這些傳統(tǒng)探測器就無法在此類場所安裝使用。而新修訂的《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)施工及驗收規(guī)范》（GB50166-200X）中規(guī)定，高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測器可以安裝在16米以上的任何高度。因為空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)是通過管網(wǎng)進行主動采樣，可以將采樣點置于建筑物內(nèi)最有效的煙霧探測位置，即煙霧的必經(jīng)之路上，而不一定是天花板上，從而避免了煙霧分層對火災(zāi)探測的影響。

　?。?）煙霧稀釋的影響問題的解決

　　因為空調(diào)系統(tǒng)的混合作用，空調(diào)系統(tǒng)的運行成為火災(zāi)探測的制約因素。高大開放式空間中的煙霧會在流動過程中被高度稀釋，根據(jù)通風(fēng)系統(tǒng)的控制要求以及對其安裝高度（距地面高度）的設(shè)計要求，煙霧及火災(zāi)探測系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計需要考慮多種因素。即使是此類環(huán)境中經(jīng)常使用的對射式探測器或視頻探測器，靈敏度也相對不足。它必須等到火災(zāi)達到較嚴重的程度才能探測到火災(zāi)的存在。

　　點式探測器是在區(qū)域中單一的點位進行煙霧探測，如果此處的煙霧濃度不夠大，探測器就不會報警。而空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)是根據(jù)采樣的積累提高靈敏度，進行火災(zāi)的探測。它通過管網(wǎng)上的采樣點進行空氣采樣，即使采樣管安裝在天花板上，突破煙霧分層或稀釋的微量煙霧粒子也可以被捕捉到，探測器對各個采樣點提供的煙霧總量進行檢測，從而提供極早期的火災(zāi)探測。

　　在將采樣點安置在場所內(nèi)高空位置的同時，還可以將采樣點安置在場所內(nèi)冷熱通風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)格柵處，煙霧會隨空氣流動在回風(fēng)口被探測到。因此，在這樣的環(huán)境中，選擇靈敏度高且能夠多點采樣的煙霧探測器有效的解決了煙霧稀釋對報警的影響。

　　（3）在遠離地面的高空對煙霧探測系統(tǒng)進行維護會非常困難問題的解決

　　對安裝在高天花板處的傳統(tǒng)煙霧探測器進行維護，需要集合專用的設(shè)備和人員，費用高且危險性大。對射式探測器因為在維護后需要重新進行定位調(diào)整，同樣需要很高的費用。

　　本次工程我們將空氣采樣式煙霧探測器及其采樣探測點安置在容易接近的位置，在需要維護的情況下便于接近設(shè)備。

　　（4）誤報問題的解決

　　高大開放式空間經(jīng)常使用紅外對射式的煙霧探測器。博物館有大量特殊燈具、宣傳品、展品等會阻擋射線，導(dǎo)致誤報或故障。而空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)則不易產(chǎn)生誤報。

　?。?）保持了建筑的外觀

　　對于博物館等場所，傳統(tǒng)點式煙霧探測器會損害建筑物的美觀。本工程采用了隱蔽式的采樣管網(wǎng)安裝方式，建筑物內(nèi)的人們沒有察覺到煙霧探測系統(tǒng)的存在。

　?。?）對火災(zāi)進行有序響應(yīng)

　　空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)能夠在0.005%-20%obs/m煙霧濃度范圍內(nèi)提供4級報警，可對應(yīng)不同的響應(yīng)級別。即：“警告”（第一級報警）、“行動”（第二級報警）、“火警1”（第三級報警）、“火警2”（第四級報警）。

　　博物館作為高雅、寧靜的場所，任何行動應(yīng)該是有序的，因此前瞻的火災(zāi)報警是必要的，空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)有效的解決了這個問題。

　　七、設(shè)計及實施中應(yīng)考慮的問題總結(jié)

　　（1）采樣管的安裝及連接本身是普通的安裝工程，但通過本次工程可以看出一些細節(jié)尤其必須關(guān)注。

　　●接頭

　　采樣管接頭必須密封，一旦確定了采樣管網(wǎng)的最終形式就必須將采樣管粘合在一起。過量使用黏合劑可能堵塞或部分堵塞通往探測器的氣流，嚴重影響探測器的煙霧探測性能。采樣管粘合后必須進行檢驗。

　　●彎管

　　在使用彎管和彎頭改變采樣管方向時，大半徑的彎管性能優(yōu)于彎頭。最佳的采樣管網(wǎng)設(shè)計方案應(yīng)最大限度地減少彎管和彎頭的數(shù)量。使用多路采樣管系統(tǒng)替代彎管和彎頭在實際應(yīng)用中效果較好。

　　●管件

　　T型、Y型和J型管件用于主采樣管的分支。Y型和J型管件的分支方向不能朝向探測器，與自然氣流方向相反的支路會干擾采樣管中的氣流，并可能導(dǎo)致不可預(yù)知的后果。

　　●安裝采樣管水平吊裝應(yīng)在同一高度。

　　（2）應(yīng)充分考慮監(jiān)控區(qū)域的換氣率。

　?。?）應(yīng)充分考慮天花板上方空間橫梁和內(nèi)梁的狀況和使用情況，“剩余”結(jié)構(gòu)的空間事先進行相應(yīng)計算。

　?。?）應(yīng)充分考慮影響采樣管網(wǎng)分布的障礙物或空氣的自由流動。

　?。?）應(yīng)充分考慮需要特殊保護的設(shè)備的布置（用于特定目標(biāo)探測）。

　?。?）應(yīng)事先了解機械通風(fēng)系統(tǒng)、空氣處理設(shè)備、回風(fēng)管、送風(fēng)和排風(fēng)系統(tǒng)的安裝位置。

　　結(jié)語

　　對于高大空間建筑，必須綜合考慮，合理配置和選擇感溫探測器、感煙探測器、火焰探測器、紅外光束感煙探測器及空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)，只有綜合考慮才能達到經(jīng)濟合理的最佳效果。