現代體育場館火災報警系統設計

吳麗娜 / 高可來 / 孟 冰 (中國建筑東北設計研究院有限公司, 遼寧 沈陽 110003)

第十二屆全運會將于2013年在遼寧省舉行。目前，全省各市全運會場館建設正進入攻堅階段。十二屆全運會的舉辦，將極大促進遼寧大型體育場館的全面建設，同時對超大空間、復雜結構形式場館的火災自動報警設計也提出了難題。2011年筆者有幸參與了第十二屆全運會備用場館—沈陽盛京國際演藝中心的設計，該場館建筑面積約10萬m2；工程包括主體育館、訓練館、地下車庫及坡道，建筑高度約40m，長約170m，寬約170m。本工程為甲級體育建筑，主要用于舉辦全國性和單項國際性比賽，主要比賽項目為籃球，適當兼顧排球、羽毛球、網球、乒乓球和體操等。工程參照了NBA比賽的設計標準，為便于非比賽時期的使用和經營，還考慮了文藝演出及展覽等活動的使用要求。本工程主館屋面為球面屋面，主館及訓練館籃球場地上方屋面采用直立鎖邊鋁鎂錳合金屋面板，鋼結構屋頂。

根據《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-98）及《吸氣式煙霧探測火災報警系統設計、施工及驗收規范》(DBJ01-622-2005)，本工程的火災報警系統設計在傳統的火災自動報警及消防聯動控制系統上增加了VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測系統。通過消防控制中心的集中監控主機對整座體育館進行火災監測及消防聯動控制。本文主要闡述了空氣采樣式煙霧探測系統的工作原理及如何選型布置。

1 VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測系統

1.1 系統的選擇

根據《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-98），在一般建筑中，8m以下空間多使用感煙和感溫型火災探測器，探測效果比較理想；在8m～12m的空間一般使用感煙探測器，亦可以滿足要求；而在12m以上的空間，選擇紅外光束感煙探測器及火焰探測器。但是火焰探測器和紅外光束感煙探測器不適用于有遮擋的空間，而且紅外光束感煙探測器的設置高度不宜超過20m，且接收器與發射器之間的長度不能超過100m。顯然本工程主館上空不適于選用火焰探測器和紅外光束感煙探測器。如何解決高大空間的火災報警這個難題，《吸氣式煙霧探測火災報警系統設計、施工及驗收規范》(DBJ01-622-2005)3.2.1 指出，下列場所宜采用 吸氣式煙霧探測火災報警系統：

1）具有高空氣流的場所；

2）具有高大開敞空間的場所；

3）低溫場所 ；

4）需要進行隱蔽探測的場所；

5）需要進行火災早期探測的關鍵場所；

6）人員高度密集的場所；

7）有強電磁波產生和不能被電磁干擾的場所；

8）人員不宜進入的場所。

因此，本工程在體育館主館上空選擇使用VESDA極早期煙霧探測火災警報系統（以下簡稱VESDA）。

在體育館中還有許多障礙物較多、不方便維修的空間，例如扶梯周圍、頂層超過10m的空調機房；在安防監控中心、消防控制中心地板下線纜很多，溫度也比較高，如果發生火災損失慘重，在這些地方也使用了VESDA。我們在做火災報警系統設計時，不僅要考慮先期成本的投入，也應該考慮到后期維護管理及維修成本。

1.2 系統工作原理

VESDA由空氣采樣管網、火災報警裝置及顯示控制單元組成，通過吸氣泵不斷地往采樣管網中采集空氣。采樣的空氣通過2級過濾器，第1級過濾掉空氣中的灰塵和污垢，過濾后的采樣空氣進入激光探測腔進行探測；第2級過濾（精細過濾）出的超級潔凈空氣能夠保證探測器的光學表面潔凈無污染，確保探測器的校準穩定無誤，壽命長久，并減少誤報。

采樣空氣經過濾器進入校準的探測腔，如果空氣中存在煙霧，探測腔中的激光會發生散射，并且立即被高靈敏度的接收系統所識別。該信號被處理后通過發光圖條、報警閥值指示器和/或圖形等方式顯示出來。

VESDA探測器自帶繼電器（最多可設置6個，在本工程中考慮到實際成本情況僅使用了3個：1個預警、1個火警、1個故障），利用3個輸入模塊將該信息傳遞給消防控制中心火災報警控制器，實現現場消防設備的聯動功能，并把極早期煙霧探測系統和傳統火災報警系統及消防聯動控制系統聯合起來。

VESDA的報警范圍從0.005%到20%obs/m，在此煙霧濃度范圍內設置2級報警，第1級報警為 “預警”狀態，通過疏散系統啟動報警（蜂鳴式），并通過傳呼機或手機短信向更多的工作人員發出報警信號，疏導人員離開場館；第2級報警為“火警”狀態，說明火災已迫近或已經起火。在這個階段，建筑內的人員已經疏散完畢，火災報警控制器上的“區域”已激活，報警信號傳送到當地的消防監管部門。一旦煙霧濃度充分證明火災已開始，滅火系統啟動。再設置故障報警，通過網絡通訊線將故障信息傳遞至消防控制中心的VESDA集中監控主機，確定故障原因及故障位置，以便進行檢修及故障清除。

本工程37臺VESDA系統網絡使用RS485環形網絡結構，通過監控軟件對探測器進行觀測、編程，具有容錯功能，其中任意點斷開不影響整個網絡通訊。

1.3 探測器選型

根據DBJ01-622-2005《吸氣式煙霧探測火災報警系統設計、施工及驗收規范》：

3.1.3 在進行系統設計時，應根據被保護區域的大小、環境狀況、被保護對象的位置及防護等級，選擇適合的探測器。

3.1.5 探測區域不應跨越防火分區，一條管路的探測區域不宜超過500m2,一臺探測器的探測區域不超過2 000m2。

3.1.6 當一臺探測器保護多個探測區域時，同一探測器所保護的不同探測區域的氣流、溫度及濕度等環境條件應一致。

本工程在體育館主館上空選擇VESDA標準型探測器，報警不區分煙霧來自哪根采樣管，而在主館頂層8個空調機房（機房高度超過12m）內選擇VESDA掃描性探測器，可以區分4根采樣管中的任一根（即煙霧來自哪一個被保護區域）。在一層相鄰的消防控制中心及安防監控中心內也選擇VESDA掃描性探測器。這樣消防工選擇。

表1 探測區域空氣交換率與采樣孔保護面積的關系

本工程探測區域空氣交換律＜8.6次/h。該規范規定：

3.3.7 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。作人員在消防控制室就可以判斷起火位置，盡早作出反應，盡快采取措施。

圖1 看臺下方房間的探測器布置

1.4 空氣采樣管網的布置

根據DBJ01-622-2005《吸氣式煙霧探測火災報警系統設計、施工及驗收規范》：

3.3.1 吸氣式煙霧探測火災報警系統的每個采樣孔應視作一個點式感煙探測器。采樣孔的間距不應大于相同條件下點式感煙探測器的布置間距。

3.3.2 當采樣孔在高氣流環境（探測區域空氣交換律＞8.6次/h）下布置時，每個采樣孔的保護面積應相應減少，具體數值應按照表1進行

3.3.1 2非高靈敏型吸氣式煙霧探測器的采樣管網安裝高度不應超過16m，高靈敏型吸氣式煙霧探測器的采樣管網安裝高度可以超過16m，但至少應有2個采樣孔被布置在16m以下區域。

一臺VESDA可接4根采樣管，每根采樣管的長度盡量相等，這樣就簡化了空氣采樣系統內平衡氣流的程序。如果支管長度不同，調整末端帽的尺寸也能達到適當的平衡。本工程選用PVC管做采樣管，內徑為21mm，采樣孔的直徑為2mm，16m以下最少設置兩個采樣點。

1.5 系統的附加作用

在許多公共設施中，不可見的危險來自于有毒氣體和其他有害物質，它們會造成巨大的損害并危及人身安全。如果在探測管道上加裝雙重氣體探測器，VESDA吸氣式煙霧探測系統就可以同時進行火災探測和氣體探測。這樣的解決方案不僅節省了大量開支，并為公眾提供了一個安全健康的環境。

2 普通火災自動報警及消防聯動控制系統

2.1 普通探測器在看臺下方的布置

本工程除了在主館上空及其他高大空間設置VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測系統，其余場所設置的都是傳統的火災報警系統。有很多房間位于看臺下方，這些房間因為造型的原因采用不吊頂或是鏤空吊頂（鏤空間隔比較大所以相當于不吊頂），放置探測器難度很大，見圖1。

根據《火災自動報警系統設計規范》（GB50116-98）8.1.5規定，當梁突出頂棚的高度超過600mm時，被梁隔斷的每個梁間區域至少應設置一臺探測器。當梁間凈距小于1m時，可不計梁對探測器保護面積的影響。見圖2。

2.2 氣體滅火系統

本工程在變電所、柴油發電機房和信息網絡中心設置氣體滅火系統，其工作原理是：火災自動報警設備（如“煙感”、“溫感”）報警后，“報警主機”通過“輸出模塊”輸出24V聯動啟動氣瓶間內引導瓶的電磁閥，之后氣瓶內的氣體通過管道輸送到保護區內部的噴頭，噴射到保護區內；還可通過氣體滅火控制盤直接輸出24V啟動電磁閥噴氣。規范要求噴氣之前有30s的延時便于現場人員疏散。保護區外部還應安裝緊急啟停按鈕便于處理緊急情況；保護區外還應有聲光報警器和放氣指示燈提醒人員疏散和顯示。

2.3 消防聯動中切斷非消防電源

消防聯動中心的控制功能，一般要求為火災確認后切斷有關部位的非消防電源。考慮體育場在舉辦賽事及各種演出時，人數眾多并且位置集中，火災發生時如果蔓延快，照明停電面積大會使人員發生恐慌，以致騷亂甚至踩踏。在本工程設計中，火災報警后切斷空調、熱風幕和廚房的電力電源，并切斷相鄰區域的照明電源，自動啟動應急照明系統，待人員撤離后,再切斷所有非消防電源。.

3 結束語

隨著國力的發展，我國會建造越來越多的體育場館來滿足全民健身的需求，增強舉辦大型賽事的能力，讓人們可以觀看更加豐富多彩的演出。所以早期火災報警非常重要，電氣設計師在進行火災報警設備選型與布防設計時，應慎重選擇；同時根據建筑的空間構造、裝修風格、使用功能以及人員流動情況等進行多方面綜合考慮，選擇合適的組合探測模式，并且注意維護方便及成本。美觀、實用、經濟和可靠是一個電氣消防設計師應遵循的設計理念。

[1]中華人民共和國公安部. 火災自動報警系統設計規范GB50116-98[S]. 北京：中國計劃出版社，1998.

[2]北京市規劃委員會，北京市公安局. 吸氣式煙霧探測火災報警系統設計、施工及驗收規范DBJ01-622-2005[S].北京：2005.

[3]中華人民共和國公安部. 固定消防滅火系統設計規范GB50338-2003[S]. 北京：中國計劃出版社，2003.