甲等劇院火災自動報警系統設置

賈 偉，王 偉，李 亮

(中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430000)

1 引言

劇場內的舞臺和觀眾廳均比較高，一般都大于12m，屬于高大空間。舞臺上布滿幕布、道具等易燃材料，舞臺燈光功率較大，會產生較多的熱量，為達到表演效果，舞臺會出現煙霧，甚至火焰等情況，這都會對普通的探測手段造成影響，產生誤報。劇院演出時觀眾眾多，疏散距離長，一旦發生火災，很容易造成人員踩踏事故，后果不堪設想，因此做好劇院的火災自動報警系統，是預防火災的必要手段[1]。

本文以某甲等劇場為例，對舞臺、觀眾廳的火災自動報警系統進行探討與簡述。

2 觀眾廳的火災自動報警設計

觀眾廳頂板標高26.7 m，下部分為觀眾區，包含樓座，上部分為吊頂及馬道，吊頂為密實吊頂，如圖1所示。

圖1 觀眾廳剖面示意圖

2.1 觀眾區的火災自動報警設計

吊頂距池座的高度為16～18 m，根據《火災自動報警設計規范》GB50116-2013第12.4.1條，高度大于12 m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數的火災探測器[2]。而池座區域大部分是座椅，由木料、織物構成，屬于火災初期產生大量煙的場所，可以選擇感煙型探測器，例如線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器等。

線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經調準的發射器器和接收器配對組成的，其工作原理是利用煙減少紅外發光器發射到紅外收光器的光束光量米判定火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法[3]。常規的線性光束感煙探測器抗干擾能力較弱，在環境光比較復雜的的場所容易誤報甚至失去火災探測能力，光截面感煙探測器也是線型光束感煙探測器，是一種智能型火災探測器，可對被保護空間實施任意曲面覆蓋，具有分辨發射光源與干擾光源的能力，非常適合劇院的觀眾區的探測[4]。

觀眾區是邊長約為30 m的正方形，選用探測距離為60m的探測器，根據產品手冊，它的探測角度為H/V為40°/30°，對應的距離因子K1/K2為0.9/0.6。

根據相應的距離因子(K1、K2)，計算探測器的視場范圍：

水平視場范圍：Dh=L×K1=32×0.9=28.8 m。

垂直視場范圍：Dv=L×K2=32×0.6=19.2 m。

根據發射器的間距d不大于10 m的原則，計算發射器數量:

n=(D/d)+1=(28.8/10)+1=3.88， 取整n=4個。

因為觀眾區吊頂下高度約為16 m，考慮到火災時存在煙霧分層的問題，為提高報警的靈敏度，發射器分兩層安裝，布置如圖2所示。

圖2 光截面火災探測器平面示意圖

圖像型感煙火災探測器，又稱雙波段圖像型火災探測器， 在探測方式上屬于感火焰型火災探測器，具有同時獲取現場的火災信息和圖像信息的功能特點，采用視頻圖像探測對被保護區域進行火災探測，具有火災探測及視頻監控雙重功能，以為配合消防水炮，為其精準定位著火點，提高水炮動作的精準度[5]。系統由圖像采集單元、嵌入式智能火災分析平臺等組成，實現了雙通道視頻采集、火災分析、火災報警、故障報警、視頻編碼傳輸等功能。通過以太網與監控中心通信，實現了智能分析、分布式探測、網絡化傳輸和集中式管理[6]。

觀眾區是邊長約為30 m的正方形，選用探測距離為60m的探測器，根據產品手冊，它的探測角度為H/V為42°/32°。

布置如圖3所示。

管路吸氣式感煙火災探測器是一種基于光學空氣監控技術和微處理器控制技術的煙霧探測裝置，可以實現火災初期(在陰燃，煙氣不可見階段)的探測和報警，報警時間比傳統的火災探測技術提前很多，又稱之為極早期火災探測技術，可以在火災初期發現從而消除火災隱患。在觀眾廳這種人員密集場所，若能早期發現火災隱患，對于火災的控制、人員的疏散都能爭取到寶貴的時間，因此管路吸氣式感煙火災探測器是非常適合觀眾廳的需求[7]。

觀眾廳吊頂下高度為16 m，空間很高，大量的空氣對流會形成不同的空氣分層，從而阻礙了空氣流動，造成煙霧滯留，不能達到天花板下的采樣點，因此需要將采樣管沿著墻壁垂直安裝，在不同的高度開采樣管，有效穿越空氣分層，并應在回風口處開設采樣孔。

圖3 雙波段火災探測器平面示意圖

布置采樣管首先要繪制采樣柵格圖，繪制柵格圖是為了確定采樣點的位置，從而確定采樣管的位置，確定探測器的最佳位置，以達到使用最少的采樣管來覆蓋最大的面積，同事保證最佳的采樣空氣輸送時間。柵格尺寸通常可以選擇：4 m×4 m、6 m×6 m或者4 m×8 m，并且靠近墻的采樣點與墻之間的距離應為其他采樣點間距的一半，示意圖如圖4所示。

為保證觀眾廳的裝飾效果，觀眾廳吊頂下采樣采用毛細管采樣比較合適，毛細管采樣時一種采樣點與采樣管道分離、同時又不增加網絡復雜性的采樣方法，通常是將內徑為5～6 mm的可彎曲管道從主干采樣管上分支出來，并穿過吊頂進入被保護區域。

在實際工程中，多選擇光截面與雙波段探測手段的組合，當光截面報警后，由雙波段火災探測器定位著火點，聯動消防水炮進行滅火，也可采用管路吸氣式感煙火災探測器作為極早期的監測預警。

2.2 觀眾區吊頂內的火災自動報警設計

觀眾廳吊頂內空間很高，設置有各種空調風管、供電電纜、檢修馬道，平時少有人留守，陰燃的煙霧不容易被發現，且火災撲救難度大。在吊頂內采用管路吸氣式感煙火災探測器能極早期對火災進行監控預警，是非常適合的。

在吊頂內采用標準管道采樣，在梁間采用梁下手杖式采樣點，示意圖如圖5所示。

3 舞臺區的火災自動報警設計

本工程為甲等劇院，主舞臺約600 m2，舞臺柵頂葡萄架高約25.6 m，屋頂高30 m，在13 m、18 m、23 m處各有一條馬道。

舞臺上空空間高，氣流復雜、煙氣分層，普通探測手段難以發揮作用，舞臺上設備多，且有多重幕布，有大量大功率發熱的燈具，屬于火災易發生、難探測、難撲救的場所[8]。

圖4 觀眾廳吊頂下采樣平面示意圖

圖5 吊頂內采樣管布置圖

演藝廳主、后舞臺的葡萄架屬嚴重危險級Ⅱ級，設雨淋滅火系統，噴水強度不小于16 L/(min·m2)，作用面積260 m2。雨淋系統設計水量按最不利的主舞臺設計，共設4套雨淋閥，按二個區的雨淋閥同時啟用考慮，總作用面積為360 m2，系統設計流量為125 L/s，火災延續時間取1 h ，貯水量為450 m3。噴頭選用K=115的開式噴頭，最不利點噴頭的壓力為0.20 MPa。

系統采用電動啟動雨淋系統，采用兩個獨立設置的火災探測器動作后，打開雨淋報警閥組，雨淋報警閥組的壓力開關啟動雨淋泵供水滅火并報警。一個探測器的探測區域應大于一個雨淋報警閥保護區域，探測器動作時，相鄰兩個保護區的雨淋報警閥組必須同時動作，確保保護面積不小于260 m2。且雨淋泵也可在消防控制中心遙控啟動和在水泵房內手動啟動。雨淋系統是保護舞臺葡萄架，在進水處設雨淋報警閥及手動快開閥，演出時間為防止誤噴設為手動控制狀態，其余為自動控制狀態，且“自動與手動”裝置應該有明顯標志和保護措施。

同樣在舞臺區可以采用線型光束感煙探測器(光截面)、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器(雙波段)等，示意圖如圖6所示。

圖6 舞臺區剖面示意圖

柵頂下有大量吊桿及幕布，不適宜采用光截面和雙波段探測器，而普通點式感煙探測器由于高度限制也不適合，而選用管路吸氣式感煙火災探測器對柵頂下幕布區進行保護是非常合適的[9]。由于空間較高，考慮空氣分層的影響，還是需要將采樣管沿著墻壁垂直安裝，在不同的高度開采樣管，有效穿越空氣分層，并應在回風口處開設采樣孔[10]。

柵頂采樣管布置應配合雨淋系統，根據雨淋系統的保護區域劃分來布置采樣管道，使空氣采樣報警系統較精準定位火災。如果在定位上出現偏差，雨淋系統沒有開啟火災正上方的噴頭，會造成大量消防水的浪費，既不能有效滅火，又延誤滅火的有效時間[11]。

對于幕布區下方的舞臺空間，因為幕布影響小，可以選擇雙波段和光截面探測器進行火災探測保護，當幕布落下來，使探測器產生盲區，這時管路吸氣式感煙火災探測器可以對彌補這些盲區。多種探測手段可以很好的配合雨淋系統動作定位火災，以免誤報漏報。

示意圖如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 柵頂區采樣管布置

圖8 雙波段火災探測器平面示意圖

4 結論

目前的線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器等基本能滿足大中型劇院的火災報警需求，但隨著舞臺技術的發展，可能以上這些探測技術又會受到新的挑戰，相關從業人員也要緊跟時代，了解最新的、前沿的火災探測技術，才能更好地做好設計，以不至于被時代所拋棄。

圖9 光截面火災探測器平面示意圖