交通建筑高大空間火災探測器適用性分析

鐘世權， 周小蔚， 申雨佳

(廣東省建筑設計研究院，廣州 510010)

0 概述

廣州白云國際機場二號航站樓包括主樓及東五、東六指廊和西五、西六指廊及北指廊，總建筑面積約65.8萬m2。本項目2012年3月正式啟動初步設計，2013年3月通過民航總局組織的初步設計評審，2013年11月底完成第一版施工圖設計，同時進行土建招標并開始施工，2014年5月通過公安部組織的消防評審會，2014年12月完成第一版裝修施工圖設計。

本項目在設計過程中恰逢GB 50116-2013《火災自動報警系統設計規范》(以下簡稱“《火規》”)的頒布實施。本項目中有大量高度>12m的空間，包括主樓三層辦票大廳安檢大廳、聯檢大廳及各指廊候機大廳等，對于這些高大空間來說，如何選擇并設置火災探測器是本項目火災自動報警系統設計的重點與難點。下面根據新規范要求，結合本項目實際情況探討高大空間火災探測器的選型與設置原則。

1 規范要求

根據《火規》中“高度大于12m的空間場所”，火災探測器設置要求如下。

(1)宜同時選擇兩種及以上火災參數的火災探測器。

(2)線型光束感煙火災探測器、管路吸氣式感煙火災探測器或圖像型感煙火災探測器，適用于火災初期產生大量煙的場所。

(3)當使用線型光束感煙火災探測器時，探測器應在建筑頂部設置，且宜分層網狀設置；高度≤16m時在6～7m處宜增設一層；高度大于16m 小于等于26m 時在6～7m和11～12m處各增設一層。

2 各種火災探測器的比較

對于高大公共空間的火災報警探測，目前國內可選擇的技術成熟的火災探測器包括吸氣式感煙探測器(空氣采樣探測器)、線型光束感煙探測器(紅外對射式火災探測器)、光截面圖像火災探測器、雙鑒式成像感煙探測器四種類型。其特性比較表如表1所示。

2.1 空氣采樣火災探測器

該探測器的優點是：靈敏度高、可實現火災極早期報警，調試工作量不大，特定環境下穩定性高，應用案例較多。

其缺點主要有：(1)由于其安裝方式為頂棚安裝，且公共建筑高大空間中只能在頂棚內安裝，因此吸氣管會受熱障效應影響以致于無法正常工作。(2)大型公共建筑人流量大、室內外空氣長時間對流，且公共區域商業業態經常調整裝修，造成空氣中經常存在大顆粒灰塵，從而容易造成采樣孔和過濾網堵塞，因此產生漏報而造成嚴重的損失。(3)探測器與采樣管直接連接，采樣管長度不能超過100m，對大型公共建筑高大空間(四周大多為幕墻)來說，尋找適合安裝探測器且方便維護的位置特別困難。(4)采樣管數量多、系統施工難度大，日常維護工作量大。(5)大空間高度大部分超過16m時，延長頂棚下方空氣采樣管吸入煙氣的時間，相當于降低了探測器的靈敏度。

綜上，空氣采樣感煙火災探測器適用于潔凈場所，但并不適合在航站樓這種人流多、與室外空氣對流大、結構跨度大且四周大多為幕墻的高大公共空間使用。該探測器在白云機場一號航站樓安裝使用中，由于室內外對流、內部經常進行局部裝修調整、候機區地毯使用較多、機坪側飛機尾氣在壓差的作用下灌入室內等原因造成樓內高大空間粉塵較大，空氣采樣感煙火災探測器誤報情況較多甚至不能正常使用，這一經驗也印證了本結論。

2.2 紅外對射式光束感煙探測器

該探測器的優點是：與火災自動報警系統為同一系統，可供選擇的產品多，成功應用案例也很多，綜合造價低，性價比高。

其缺點主要是：(1)由于接收器需較精確的對準，所以安裝精度要求高，且抗震性能差。(2)發射器的發射管老化導致紅外線衰減，當衰減到一定程度時會發生誤報，這時需通過調整靈敏度來糾正以便恢復系統正常工作；當進一步衰減到一定程度時，需要進行設備更新；同時由于建筑物沉降與熱脹冷縮等影響，會導致接收器和發射器光路產生偏移引起誤報。因此在使用過程中系統維護的工作量很大。

2.3 光截面圖像感煙探測器

與紅外對射式光束感煙探測器相比，光截面圖像感煙探測器主機實時處理被監測現場的煙霧圖像信息并且進行智能判定后預告火災，能實現火災的早期探測，靈敏度提升，適用于大空間和其他特殊空間。

該探測器的優點較多，主要有：(1)克服了由于灰塵、震動、電磁場、光照等外界環境與系統偶然因素引起的干擾，提高了系統的穩定性和可靠性。(2)由多光束組成光截面實現任意曲面式覆蓋，大大提高了對被保護空間內火災的快速響應能力。(3)探測器能根據灰塵情況與環境變化自動調節工作參數，極大地降低由灰塵積累與環境變化所引起的誤報、漏報。(4)接收器同時具有水平和垂直張角，面成像自動跟蹤監測，解決了傳統對射探測器由于建筑移動而引起的誤報問題。(5)光截面火災探測器屬非接觸式探測，靈敏度受灰塵影響極小，因此幾乎可以免維護。

其缺點是：(1)視頻信號需要同軸電纜接入消防監控室，當距離較遠時(如本項目辦票大廳上空至消防控制室線纜距離超過600m)，信號質量大受影響、線路干擾也很嚴重。(2)獨立系統，系統后臺設備占用消防控制室的安裝空間且需要與主系統間通訊，聯調工作量大。(3)由于知識產權的歸屬問題導致產品生產商單一，無法形成良性的競爭。(4)綜合造價很高。

2.4 雙鑒式成像感煙探測器

與雙截面圖像感煙探測器比較，該產品具有的優點有：(1)采用紅外線與紫外線雙束脈沖光，可準確判斷阻擋物，避免誤報。(2)雙鑒式成像感煙探測系統接收器自帶芯片，探測信息就地處理后經普通總線傳輸到消防報警控制器，結構較簡單。

四種火災探測器特性比較表 表1

其缺點是：國內相關工程應用案例較少。

2.5 小結

綜合上述比較分析，根據《火規》條文要求，結合本項目高大空間的實際情況(包括建筑條件、裝修與家具材料選型要求、管理水平等)與一號航站樓使用情況及業主過往項目在施工招標中的經驗教訓，本工程高大空間采用以紅外對射光束感煙探測器為主，重點區域局部設置空氣采樣火災探測器，并采用視頻監控系統視頻信號作為確認火災的輔助手段的火災報警探測方案。

3 二號航站樓高大空間火災探測器選型方案

3.1 三層辦票大廳火災探測器的設置

建筑條件：主樓三層出發大廳平面尺寸約為432m(東西向)×148m(南北向)，柱距為36 m×45 m，地面距離天花底部高度為19～26m(天花為波浪狀)，南北兩面與東西兩面約1/2為玻璃幕墻。大廳內除辦票島區域存在易燃物外，其他區域設置少量金屬桌、椅，基本沒有易燃物。

火災自動報警探測器設置方案如下。(1)首先，在頂部天花下400mm處設置一層紅外對射感煙探測器對大廳進行全覆蓋探測。(2)其次，利用辦票島上部構筑物在6～7m處設第二層紅外對射感煙探測器對辦票島及周邊進行區域式探測。(3)最后，由于辦票島易燃物相對比較多，在辦票島頂部采用管道吸氣式感煙探測器對辦票島范圍進行重點式探測，使該區域得到實際有效的保護。(4)為了提高系統的可靠性、準確性與反應速度，在消防監控室設視頻監控分控站與監視屏，按紅外對射探測器設置情況將大廳分為若干區域，利用大廳全覆蓋的視頻監控攝像機與紅外對射探測器報警后聯動，將報警區域視頻信號切換至監視屏上作為火災報警確認的輔助手段。

辦票大廳火災自動報警探測器布置平面圖如圖1所示，其布置剖面圖如圖2所示。

圖1 辦票大廳(局部)火災探測器布置平面圖

圖2 辦票大廳火災探測器布置剖面圖

3.2 三層安檢大廳火災探測器的設置

建筑條件：二號航站樓主樓安檢大廳高大空間平面尺寸約為411m×50m，地面距離天花底部高度約為14～18m不等。大廳內基本沒有易燃物。

火災自動報警探測器設置方案：在頂部天花下400mm和離地面高度約8m(利用南北兩側5層結構梁安裝)處分別設置一層紅外對射感煙探測器對大廳進行全覆蓋探測；并將大廳全覆蓋的視頻監控攝像機與紅外對射探測器報警信號聯動，將報警區域視頻信號切換至監視屏上作為火災報警確認的輔助手段。

安檢大廳火災自動報警探測器布置圖如圖3所示，布置剖面圖如圖4所示。

圖3 安檢大廳(局部)火災探測器布置平面圖

圖4 安檢大廳火災探測器布置剖面圖

3.3 連接廊與指廊候機廳火災探測器的設置

建筑條件：二號航站樓連接廊、指廊候機大廳的高大空間地面距離天花底部高度約為8～17m不等；單邊或兩邊為玻璃幕墻。大廳內除候機區布置金屬座椅外基本上為移動的人流，沒有易燃物。

火災自動報警探測器設置方案：僅在頂部天花下400mm處設置一層紅外對射感煙探測器對大廳進行全覆蓋探測；并將大廳全覆蓋的視頻監控攝像機與紅外對射探測器報警信號聯動，將報警區域視頻信號切換至監視屏上作為火災報警確認的輔助手段。

指廊火災自動報警探測器布置圖如圖5所示，布置剖面圖如圖6所示。

圖5 指廊候機廳(局部)火災探測器布置平面圖

圖6 指廊候機廳火災探測器布置剖面圖

4 結束語

本方案是當時綜合各種因素做出的優化方案。設計在2014年5月消防評審會上對上述方案進線詳細匯報討論后獲得與會專家認可，在后續與當地消防主管部門進行多次溝通、匯報，最終通過消防報建并得以落地實施。但是，在后期的安裝、調試及投運后的維保中，紅外對射式光束感煙探測器由于大跨度鋼結構建筑的沉降與移動(暴曬、暴雨均可引起沉降與移動)帶來了一定的位移誤差，特別探測距離為100m的紅外對射式光束感煙探測器(實際安裝間距不超過85m)，經過距離的放大，沉降與移動帶來的誤差被放大，盡管采用加大反射鏡面積的方法使該情況得以緩解，但誤報事件還是較多，給后期運營維護帶來很大的工作量。