大空间火灾探测器的应用

摘 要：大空间建筑中的火灾探测器的选型问题一直是消防领域的一个难点，影响火灾探测器有效性主要有产品特性、火灾特性、建筑特性以及环境因素等，目前常用的火灾探测器具有不同的适应性，通过分析，探讨适用于大空间建筑的火灾探测器，为大空间内火灾探测器的选型提供指导。

关键词：大空间火灾 火灾探测器 感烟探测器

1、引言

火灾是一种在时间和空间上失去人为控制并制造一定损害的燃烧过程，灾害中发生最频繁且极具毁灭性。自建国以来，我国火灾形势持续严峻，不仅给国民经济造成巨大损失，而且给社会带来了很大的负面影响。

与建筑结构抗火这种被动的防御方式相比，火灾探测意义更为重大。在火灾发展早期，针对烟雾这一火灾信息重要参量进行接触式分析识别并预警响是目前应用最为广泛的火灾探测技术之一。与一般建筑空间不同，大空间火早期烟雾运动会发生弥散、沉降、分层等特殊现象，不利于感烟探测器的及时响应。

因此，在大空间建筑消防系统的安装使用中，火灾探测器的选择就显得尤为重要。本文将重点讨论火灾探测器在大空间建筑中的选型和应用。

2、大空间火灾特点

对于感烟探测而言，室内建筑空间长、宽、高这三个几何尺寸的比例差异是影响火灾早期烟雾发展路径和形态的重要因素，从而对各种探测器的工作性能造成影响。因此针对这三个几何尺寸的比例，可以将室内大空间分为以下三类：

1）占地面积非常大但不是很高的大面积建筑。平面面积可达成千上万平米，但层高一般在8米以下。例如：图书馆书库、大型商场、地铁站等；

2）有一定的占地面积且空间尺寸较高的细高型建筑。面积为几十到上百平米，高度大多为几十米。例如：高层建筑的中庭；

3）占地面积大且又有一定高度的大体积建筑。平面面积往往有数百上千平米，高度一般为10～20米。例如：机场、体育馆、影剧院、大会堂、会展中心、火车站、大型货物仓库等。对于感烟探测而言，第一类大空间虽然平面尺寸较大，但若将大的平面划分为若干个防火区间，则在每个防火区间内由于顶棚高度较低，烟气在其内的流动规律和普通建筑空间较为类似：火灾早期烟气上升遇到顶棚天花板受阻，贴着顶棚射流状横向扩散，布置在顶棚下方的点型或者空气采样探测器均能有效工作。第二类和第三类大空间由于竖直方向上尺度较大，烟气流动规律和普通建筑空间差异较大，主要会产生烟雾稀释、探测迟滞、热障效应，这会使得探测器的灵敏度下降，火灾探测失效。

3、大空间火灾探测器的选用

根据《火灾自动报警系统设计规范》规定点型感温火灾探测器不适用于顶棚高度超过8m的建筑空间而点型感烟火灾探测器不适用于顶棚高度超过10m的建筑空间。对于空间高度（顶棚高度）超过12m的大空间通常采用如下几种火灾探测技术：

1）空气采样式火灾探测技术

空气采样式烟雾探测系统运用高灵敏度的感烟探测器对被监控设备或区域内吸取的空气样品进行连续分析，以检测其中是否有烟雾成份。一般火灾的发展可分为4个阶段：

①预燃阶段；②可见烟雾阶段；③出现火焰阶段；④剧烈燃烧阶段。传统探测器一般都在火灾发展到后3个阶段时才发出报警，即使发现火警也往往为时已晚。而空气采样式烟雾探测系统却能在火灾的预燃阶段（提前30～120 min）发出报警，从而赢得宝贵的救火时间。空气采样式烟雾探测器通常安装在天花板下或上部，在每根管道的合适间隔上钻有取样孔。通过空气泵或吸气机连续地将空气吸取到探测器，探测器对空气样品中的烟雾浓度与一组预先标定的烟雾临界值进行比较，如果烟雾浓度超过临界值，则探测器启动报警。

虽然空气采样式火灾探测技术改变常规感烟探测器被动接收烟雾的形式，可实现早期火灾报警，但对灰尘识别技术、自动比较功能要求比较高。系统可抗灰尘但“正对着”的纤维或大量灰尘可能会导致误报，且需经过一段时间的比较，确信烟雾的稳定变化再发出警报，避免由于环境的异常变化造成的误报。

2）线型光束感烟火灾探测器

线型光束感烟探测器的现有应用型式和方法，主要有下述三种：

第一种是线型光束感烟探测器。其两端都设有电源。每个电源都要有主电和备电，还设有一个低电平控制器。该系统需要定期维护和检查。因而其成本或造价较高。

第二种是线型光束感烟探测器的红外发光器由红外收光器供电。这意味着发光器发出的红外脉冲与收光器收到的红外脉冲同步，从而可以最大限度的免除外部光源的干扰，其优点是红外发光器直接由该探测区域上的通用电源供电，不需要外部电源。

第三种是由收发光器和反光板组成的线型光束感烟探测器，收发光器和反光扳者之间的安装距离在5到100米，收发光器发光源部分发出的红外光束撞到反光板上后，便返回到收发光器的收光部分，二者之间无信号传输线路。

红外光束感烟探测器技术成熟，性能稳定，灵敏度高，线型光束感烟探测器内置性能卓越的单片机，可自动完成系统的调试及对外界环境参数变化的补偿、火警的判断和故障的判断。探测器全面兼容数字化总线技术具有信息上传速快、内容丰富的优点。探测器的灵敏度可通过电子编码器进行现场设置，这降低了探测器对现场环境洁净程度的要求，也拓宽了线型光束感烟探测器的应用场所。

4、工程实例

本案例为上海市某地块仓库新建工程项目，其中01、02子项为两个对称的仓库。该物流仓库为钢筋混凝土预应力框架结构，地上2层，每层带局部夹层。01子项总建筑面积29 068.86m2，02子项总建筑面积30 978.51m2，建筑高度21.00m。建筑储存物品的火灾危险性为丙类2级，为中转仓库且货物中转周期不长于7天，耐火等级为一级，采用自然排烟，同时采用自动喷淋灭火系统。系统所采用的探测器以空气采样式烟雾探测器及智能式感烟探测器为主，其中空气采样式烟雾探测器设置于仓储区域。同时，系统通过输入模块接入水流指示器、湿式报警阀等设备的信号，并通过控制模块对相关设备进行控制。在消防控制室可直接启停消防泵，并显示其运行状态和故障情况。空气采样式烟雾探测系统设计内容：仓库分2层，高度均为10 m，按照防火分区的划分对每个防火分区进行独立保护。每台空气采样式烟雾探测主机配有单独的极早期火灾预警专用不间断电源（电源输入220V，输出DC24V），每台探测主机至少提供2段以上的报警干接点，联动火灾报警主机。如果出现火情，空气采样设备预警信号通过输入模块传送至消防控制室的火灾报警主机。

5、结论

大空间建筑火灾由于烟雾稀释、探测迟滞、热障效应的特性决定了一般的火灾探测器不能达到提前预测火灾的目的。于是新型的大空间火灾探测技术的完善和发展将成为未来火灾探测器发展的方向，本文介绍的空气采样式探测技术和线型光束感烟探测技术只是这些新技术的一种，在今后的研究中应加大大空间火灾探测技术研究的力度，积极采用新技术、新工艺来进行大空间火灾探测，有效合理的解决大空间火灾探测问题，力争做到安全性和经济性相统一，为人民的生命财产安全保驾护航。

参考文献

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