浅谈高大空间的火灾探测设计

浅谈高大空间的火灾探测设计

李冬

宁波市建筑设计研究院有限公司浙江省宁波市315000

摘要：针对高大空间的火灾探测设计问题进行了探讨，介绍了几种典型高大空间场所火灾探测装置的工作原理和技术特点，并总结了相关工程设计中应注意的问题。

关键词：高大空间；火灾探测；红外光束感烟探测器；吸气式感烟探测器；图像型火灾探测器

引言

随着我国经济的飞速发展，各式各样的大型空间建筑（如体育馆、博物馆、大型商场、影剧院等高大空间场所）不断涌现，而且这类场所往往还具有人员密集、性质重要等特点，一旦发生火灾就会造成较大的经济损失和不良的社会影响；因此，应正确的设置消火灾探测设备，使之充分发挥应有的作用，及早发现火灾隐患。在此背景下，本文将探讨一下各类高大空间火灾探测装置的设计选择，并介绍几种典型高大空间火灾探测装置的工作原理和技术特点。

1高大空间的特点

根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第12.4节的规定，我们可以简单的认为高度大于12米的空间场所就是“高大空间”。

一般场所（高度小于12米时）发生火灾时，火灾所产生的热烟往往会快速上升到顶棚，并触发安装在顶棚上的普通感烟或感温探测器，但是对于高度大于12米的“高大空间”来说，由于高度过高，火灾产生的烟气需要经过较长的时间才能到达顶棚，且烟气的浓度会在上升过程中大大降低，烟气的温度也会大大下降，这样顶棚若是设置普通的感烟或感温探测器，往往会不报警，这样便存在了极大的火灾隐患。

除此之外，一般建筑物超过12米的中庭空间大都会设计玻璃采光顶，这样高大空间的上部空间温度较地面温度会高得多，特别是夏天时，甚至能达到60℃以上，这样火灾初期所产生的烟气就会停滞在热空气层以下，我们称这类火灾烟气层化现象为热障现象，因此在高大空间的火灾探测设计中对于探测器的布置也应将热障现象的影响考虑进去。

2典型高大空间火灾探测装置

一般来说，对于高度超过12米的高大空间场所，我们经常设置以下几类火灾探测器：

<1>红外光束感烟探测器

红外光束感烟探测器使用红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性，在红外光束通过烟雾时产生的吸收或散射作用，使得接收装置接收到的光信号强度减弱，从而发出火灾报警信号，这样就可以探测红外线周围固定范围之内的火灾。

该类探测器包括对射式和反射式两种，在对射式中，还有一对一的对射式和多对一的对射式。不论是哪种形式的线型光束感烟火灾探测器，其工作的基本原理都是相同的，如图1-1所示

红外光束感烟探测器是目前最常用的高大空间火灾探测器，具有保护面积大、价格相对便宜的优点，适用于无遮挡的大空间，且对安装表面的位置有所要求，包括由于季节变化或室内环境变化引起的位移或振动，都可能会对其产生影响，发出故障信号，因而需不断对相关组件进行调整。

<2>火焰探测器

所谓火焰探测器，又称作感光式火灾探测器，只靠火焰的辐射就能响应，无需燃烧产物的对流产物，对明火的响应比感温和感烟探测器要快得多，且无需安装在顶棚上。

一般来说，根据火焰的光特性，使用的火焰探测器有三种：一种是对火焰中波长较短的紫外光辐射敏感的紫外探测器；另一种是对火焰中波长较长的红外光辐射敏感的红外探测器；第三种是同时探测火焰中波长较短的紫外线和波长较长的红外线的紫外/红外混合探测器。

火焰探测器的探测区域必须有一个清楚的视野，主要用于火灾初期有明显火焰辐射的情况，具有响应速度快、探测距离远、环境适应性好的优点，特别适合那些有特殊要求的场所（如需产生烟气的摄影棚、易燃材料储存仓库等）。

<3>吸气式感烟探测器

吸气式感烟探测器一般由空气采样官网、火灾报警装置及显示控制单元组成，它通过分布在探测区域采样管网上的采样孔，不停的将空气样品抽吸到探测报警器内进行分析，并显示出所保护区域内烟雾的浓度和报警、故障状态。其工作原理如图1-2所示

吸气式感烟探测器与普通的点型感烟探测器和红外光束感烟探测器相比有很高的灵敏度，并且在火灾的酝酿阶段即可感知火灾，可以实现极早期探测报警的功能。一般适用于超干净环境场所（如机房、电站等特殊场所），亦可单独在在经常无人员值班的高大空间场所内使用（如大型立库等）。

<4>图像型火灾探测器

图像（视频）型火灾探测器通常由摄像头、视频传输线路和信息处理主机组成，主机根据火灾的频谱特性，对采集到的影像信息进行分析，判断火灾存在与否。

该类火灾探测器的保护面积较大（可达1200平方米），探测距离长（可达100米），火灾响应时间快，且误报率较低；此外也可以将火灾探测和图像监控结合，使系统同时具有防火和监控的功能，节约成本。

消控室值班人员也可以发挥主观能动性，通过图像（影像）快速确认火灾，及时扑灭火灾，同时还可以记录火灾现场，以便于分析起火原因。

<5>高大空间火灾探测器技术比较

通过上述的介绍，我们可以看到适用于高大空间的各类火灾探测器的工作原理和性能特点，结合《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013及相应的各类规范和国家标准图集，我们可以将这些火灾探测器的技术特点和设计要求作相应的比较，如表1-1所示

这些火灾探测器各有所长，每一种技术都或多或少的存在一定的局限性，我们应通过合理的设计方式尽可能的扬长避短，以达到我们期望的探测水平。

3结束语

各类高大空间场所都有其自己的独特性，其功能用途、环境布置、建筑结构、可能发生火灾的原因都不尽相同，我们应针对不同情况采取不同的探测技术，或者多种技术结合，通过合理的性能化设计，对可能出现的火灾闺蜜、类型、烟雾在空气中的流动、扩散情况进行详尽分析，因地制宜，选择出既科学有效又经济实惠的探测方案。

参考文献：

[1]GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》.中国计划出版社2014

[2]14X505-1《火灾自动报警系统设计规范》图示.中国计划出版社2014

[3]李宏文，张昊-高大空间建筑火灾探测技术.建筑电气，2010，（29）2：7~9

[4]张昊，李宏文，刘旭–通风和环境温度对高大空间建筑火灾烟气运动的影响.建筑科学，2010，（26）9：25~28