2014年5月1日正式施行的GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定，點(diǎn)型感溫探測(cè)器的安裝高度不宜大于8m；點(diǎn)型感煙探測(cè)器的安裝高度不宜大于12m；房間高度大于12m的場(chǎng)所可選擇火焰探測(cè)器和線型的紅外光束感煙探測(cè)器；但是，火焰探測(cè)器和紅外光束感煙探測(cè)器都不適合于有遮擋的大空間，且紅外光束感煙探測(cè)器設(shè)置的高度不宜超過20m.

　　高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器（AirSampling-typeSmokeDetector，簡(jiǎn)稱ASD，也可稱為空氣采樣煙霧探測(cè)系統(tǒng)、吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)）作為解決高大空間火災(zāi)報(bào)警的設(shè)備在大空間場(chǎng)所（如故宮、國(guó)家游泳館、國(guó)家體育場(chǎng)）已得到了比較廣泛的應(yīng)用。

　　本文以博物館的實(shí)際應(yīng)用為范本，全面介紹吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在工程中的應(yīng)用：本博物館的實(shí)施過程中，部分區(qū)域使用了吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)，成功的解決了高大空間傳統(tǒng)報(bào)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(duì)煙霧探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)的問題、誤報(bào)問題、保持建筑外觀完整問題、對(duì)火災(zāi)進(jìn)行有序響應(yīng)的問題。

　　實(shí)際運(yùn)行證明：空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)有效彌補(bǔ)了博物館高大空間及特殊部位傳統(tǒng)報(bào)警方式的不足，使博物館報(bào)警系統(tǒng)更加完整、更加可靠。

　　一、高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器系統(tǒng)組成

　　由空氣采樣探測(cè)器主機(jī)、采樣管道、24VDC電源及相關(guān)遠(yuǎn)程顯示設(shè)備（LED顯示面板或CRT）組成。空氣采樣探測(cè)起主機(jī)通常需要通過繼電器與傳統(tǒng)報(bào)警控制系統(tǒng)的輸入模塊進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)警聯(lián)動(dòng)功能。“

　　二、高靈敏度吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器工作原理簡(jiǎn)介

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

QUARTAS-500吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器布管示意圖

　　吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)報(bào)警系統(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(jī)通過管道及其取樣孔連續(xù)地將空氣吸取到探測(cè)器中?？諝鈽悠分械臒熿F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(cè)器啟動(dòng)報(bào)警?？諝獠蓸訜熿F探測(cè)系統(tǒng)可以將煙霧的報(bào)警值設(shè)定在0.005%Obs/m到20%Obs/m之間?？諝獠蓸犹綔y(cè)系統(tǒng)可以在0.005%Obs/m左右啟動(dòng)報(bào)警，比傳統(tǒng)的報(bào)警系統(tǒng)的靈敏度高數(shù)百倍。分級(jí)（分階段）報(bào)警和相關(guān)的時(shí)間延遲功能，可確保此類系統(tǒng)避免誤報(bào)警。分級(jí)報(bào)警一般分為：

　　第一級(jí)報(bào)警--Alert（告警提示），可以用來招集防火專職人員對(duì)不正常情況進(jìn)行調(diào)查。

　　第二級(jí)報(bào)警--Action（行動(dòng)），可以啟動(dòng)報(bào)警功能，并通告其它人員。

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

　　第四級(jí)報(bào)警--Fire2（火災(zāi)報(bào)警2），啟動(dòng)消防系統(tǒng)。

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

　　1、一般選擇原則

　　（1）對(duì)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(chǎng)所，應(yīng)選擇感煙探測(cè)器。

　　（2）對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速，可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場(chǎng)所，可選擇感煙探測(cè)器、火焰探測(cè)器、圖像型探測(cè)器或其組合。

　　（3）對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速，有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量的煙、熱的場(chǎng)所，應(yīng)選擇火焰探測(cè)器或圖像型探測(cè)。

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

　?。?）對(duì)火災(zāi)形成特征不可預(yù)料的場(chǎng)所，可根據(jù)實(shí)際情況選擇多種組合探測(cè)器。

　　2、吸氣式感煙探測(cè)器適用場(chǎng)所

　　除了普通感煙探測(cè)器適用的范圍，吸氣式感煙探測(cè)器還特別適用于以下的場(chǎng)所：

　　（1）具有高速空氣流的場(chǎng)所。

　?。?）重要的或有特殊要求的場(chǎng)所。

　　（3）低溫場(chǎng)所。

　?。?）需要進(jìn)行隱蔽探測(cè)的場(chǎng)所。

　?。?）需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的關(guān)鍵場(chǎng)所。

　?。?）人員不宜進(jìn)入的場(chǎng)所。

　?。?）具有較強(qiáng)的電磁輻射容易引起其他探測(cè)器吳報(bào)的場(chǎng)所。

　　3、吸氣式感煙探測(cè)器設(shè)置要求

　?。?）非高靈敏度型吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)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(cè)器的采樣管網(wǎng)安裝高度可以超過16m.

　?。?）對(duì)于可能存在煙霧分層的高大空間或安裝高度超過27m時(shí)，應(yīng)在多個(gè)高度進(jìn)行采樣。可采取在多個(gè)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(shí)，再向下垂直布置縱向采樣管網(wǎng)。

　?。?）一臺(tái)探測(cè)器的采樣管總長(zhǎng)不宜超過200m，單管長(zhǎng)度不宜超過100m，單管上的采樣孔數(shù)量不宜超過25個(gè)。

　　（4）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(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)極早期煙霧報(bào)警最為有效的方法。

　　4、吸氣式煙霧探測(cè)技術(shù)具體位置解決方法

　?。?）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(gè)巨大區(qū)域的下方，不能采集橫梁間的空氣樣品。為彌補(bǔ)這一不足，需從主采樣管上縱向伸出剛性采樣管，向上進(jìn)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(gè)采樣孔。

　?。?）回風(fēng)區(qū)域及地板下的保護(hù)

　　●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(jì)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(jìn)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(jì)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(dá)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(chǎng)所不同的分層效果。容易發(fā)生分層時(shí)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(shí)現(xiàn)多層次采集空氣樣品。

　?。?）特定目標(biāo)的保護(hù)

　　●機(jī)柜上方采樣

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

　　四、設(shè)計(jì)及實(shí)施前準(zhǔn)備工作

　　1、取得場(chǎng)所布局圖和測(cè)量結(jié)果

　　開始設(shè)計(jì)前，須了解場(chǎng)所布局。平面圖顯示了被保護(hù)區(qū)的測(cè)量值，有助于規(guī)劃防火分區(qū)和ASD地址（也稱ASD區(qū)域）。場(chǎng)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(hù)的區(qū)域，以及裝置機(jī)器、設(shè)備、機(jī)柜所在的位置，貨架在倉庫中的位置等情況應(yīng)在場(chǎng)所平面圖中做出標(biāo)記。

　　2、明確管理要求

　　設(shè)計(jì)人員決定場(chǎng)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(cè)器地址（也稱ASD區(qū)域）和編制采樣管網(wǎng)設(shè)計(jì)方案時(shí)須考慮上述要求。

　　3、被保護(hù)區(qū)內(nèi)的氣流情況

　　設(shè)計(jì)采樣管網(wǎng)時(shí)應(yīng)確定被保護(hù)區(qū)的自然氣流，還應(yīng)考慮現(xiàn)有或建議的機(jī)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(jìn)行煙霧測(cè)試以確定氣流，氣流的穩(wěn)定性或波動(dòng)情況需要包括在高效采樣管網(wǎng)設(shè)計(jì)中。對(duì)氣流的正確判斷影響著采樣管網(wǎng)在火災(zāi)初級(jí)階段的探測(cè)性能。

　　4、環(huán)境條件

　　應(yīng)對(duì)一個(gè)場(chǎng)所不同區(qū)域的現(xiàn)有環(huán)境條件進(jìn)行鑒別，每個(gè)區(qū)域的環(huán)境條件可能各不相同。吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)的效果取決于對(duì)監(jiān)控區(qū)域環(huán)境條件的判斷的準(zhǔn)確性。

　　5、場(chǎng)所的用途

　　設(shè)計(jì)采樣管網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮場(chǎng)所和被保護(hù)區(qū)的用途，典型的場(chǎng)所包括辦公區(qū)、倉庫、工廠、機(jī)房和自助餐廳等，都需要在設(shè)計(jì)采樣管網(wǎng)時(shí)進(jìn)行特殊考慮。

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

　　7、被保護(hù)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(cè)技術(shù)的必要性

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

　　這樣的環(huán)境，對(duì)于火災(zāi)探測(cè)卻是個(gè)難點(diǎn)區(qū)域。若出現(xiàn)火情，則極易發(fā)生重大傷亡事故和財(cái)產(chǎn)損失。因此非常需要性能卓越的、尖端的火災(zāi)探測(cè)方法。

　　傳統(tǒng)煙霧探測(cè)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(cè)煙霧。而且，由于煙霧上升過程中氣流會(huì)使之飄散，在高大開放式空間中，傳統(tǒng)煙霧探測(cè)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(duì)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(diǎn)式探測(cè)器在這樣的環(huán)境中會(huì)顯得非常扎眼和不協(xié)調(diào)。

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

　　六、吸氣式煙霧探測(cè)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(dá)到了一個(gè)平衡點(diǎn)，在天花板層面的下方形成了蘑菇團(tuán)，而無法到達(dá)天花板安裝煙霧探測(cè)器的位置。這在高大空間中是常見的現(xiàn)象。而我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，點(diǎn)式探測(cè)器的安裝高度不得超過12米，對(duì)射式探測(cè)器的安裝高度不得超過20米。這樣一來，這些傳統(tǒng)探測(cè)器就無法在此類場(chǎng)所安裝使用。而新修訂的《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50166-200X）中規(guī)定，高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測(cè)器可以安裝在16米以上的任何高度。因?yàn)榭諝獠蓸邮綗熿F探測(cè)系統(tǒng)是通過管網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)采樣，可以將采樣點(diǎn)置于建筑物內(nèi)最有效的煙霧探測(cè)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(duì)火災(zāi)探測(cè)的影響。

　?。?）煙霧稀釋的影響問題的解決

　　因?yàn)榭照{(diào)系統(tǒng)的混合作用，空調(diào)系統(tǒng)的運(yùn)行成為火災(zāi)探測(cè)的制約因素。高大開放式空間中的煙霧會(huì)在流動(dòng)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(duì)其安裝高度（距地面高度）的設(shè)計(jì)要求，煙霧及火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計(jì)需要考慮多種因素。即使是此類環(huán)境中經(jīng)常使用的對(duì)射式探測(cè)器或視頻探測(cè)器，靈敏度也相對(duì)不足。它必須等到火災(zāi)達(dá)到較嚴(yán)重的程度才能探測(cè)到火災(zāi)的存在。

　　點(diǎn)式探測(cè)器是在區(qū)域中單一的點(diǎn)位進(jìn)行煙霧探測(cè)，如果此處的煙霧濃度不夠大，探測(cè)器就不會(huì)報(bào)警。而空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)是根據(jù)采樣的積累提高靈敏度，進(jìn)行火災(zāi)的探測(cè)。它通過管網(wǎng)上的采樣點(diǎn)進(jìn)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(cè)器對(duì)各個(gè)采樣點(diǎn)提供的煙霧總量進(jìn)行檢測(cè)，從而提供極早期的火災(zāi)探測(cè)。

　　在將采樣點(diǎn)安置在場(chǎng)所內(nèi)高空位置的同時(shí)，還可以將采樣點(diǎn)安置在場(chǎng)所內(nèi)冷熱通風(fēng)系統(tǒng)的回風(fēng)格柵處，煙霧會(huì)隨空氣流動(dòng)在回風(fēng)口被探測(cè)到。因此，在這樣的環(huán)境中，選擇靈敏度高且能夠多點(diǎn)采樣的煙霧探測(cè)器有效的解決了煙霧稀釋對(duì)報(bào)警的影響。

　?。?）在遠(yuǎn)離地面的高空對(duì)煙霧探測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)會(huì)非常困難問題的解決

　　對(duì)安裝在高天花板處的傳統(tǒng)煙霧探測(cè)器進(jìn)行維護(hù)，需要集合專用的設(shè)備和人員，費(fèi)用高且危險(xiǎn)性大。對(duì)射式探測(cè)器因?yàn)樵诰S護(hù)后需要重新進(jìn)行定位調(diào)整，同樣需要很高的費(fèi)用。

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

　?。?）誤報(bào)問題的解決

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

　?。?）保持了建筑的外觀

　　對(duì)于博物館等場(chǎng)所，傳統(tǒng)點(diǎn)式煙霧探測(cè)器會(huì)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(cè)系統(tǒng)的存在。

　?。?）對(duì)火災(zāi)進(jìn)行有序響應(yīng)

　　空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)能夠在0.005%-20%obs/m煙霧濃度范圍內(nèi)提供4級(jí)報(bào)警，可對(duì)應(yīng)不同的響應(yīng)級(jí)別。即：“警告”（第一級(jí)報(bào)警）、“行動(dòng)”（第二級(jí)報(bào)警）、“火警1”（第三級(jí)報(bào)警）、“火警2”（第四級(jí)報(bào)警）。

　　博物館作為高雅、寧靜的場(chǎng)所，任何行動(dòng)應(yīng)該是有序的，因此前瞻的火災(zāi)報(bào)警是必要的，空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)有效的解決了這個(gè)問題。

　　七、設(shè)計(jì)及實(shí)施中應(yīng)考慮的問題總結(jié)

　?。?）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(xì)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(cè)器的氣流，嚴(yán)重影響探測(cè)器的煙霧探測(cè)性能。采樣管粘合后必須進(jìn)行檢驗(yàn)。

　　●彎管

　　在使用彎管和彎頭改變采樣管方向時(shí)，大半徑的彎管性能優(yōu)于彎頭。最佳的采樣管網(wǎng)設(shè)計(jì)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(shí)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(cè)器，與自然氣流方向相反的支路會(huì)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。

　　（3）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(jìn)行相應(yīng)計(jì)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(dòng)。

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

　　（6）應(yīng)事先了解機(jī)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(duì)于高大空間建筑，必須綜合考慮，合理配置和選擇感溫探測(cè)器、感煙探測(cè)器、火焰探測(cè)器、紅外光束感煙探測(cè)器及空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)，只有綜合考慮才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)合理的最佳效果。

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