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吸氣式感煙探測系統(tǒng)在高架庫火災(zāi)報警中的應(yīng)用

陶瑞（中國煙草總公司合肥設(shè)計院，安徽合肥230051）

對高架庫火災(zāi)影響和特點進(jìn)行了描述，探討了火災(zāi)早期報警系統(tǒng)中火災(zāi)探測器的選擇，闡述了吸氣式感煙探測系統(tǒng)工作原理及其在高架庫火災(zāi)報警系統(tǒng)設(shè)計中的實際應(yīng)用，以期達(dá)到對高架庫火災(zāi)早發(fā)現(xiàn)、早處理的目的。

高架庫；吸氣式感煙探測器；火災(zāi)探測；早期報警

1　概述

高架庫由于高度高、空間大、存儲集中等特點，一旦火災(zāi)勢起，往往施救困難，損失慘重；因此對高架庫內(nèi)火災(zāi)進(jìn)行早期探測報警就十分必要。雖然在火災(zāi)的初期階段煙霧和熱量都很微弱，可此時若能及時對其準(zhǔn)確探測和報警，就能有效地防止火災(zāi)進(jìn)一步發(fā)展。吸氣式感煙火災(zāi)探測報警系統(tǒng)（也叫空氣采樣式煙霧探測系統(tǒng)）由于具有高靈敏度、低誤報率、維護(hù)方便等特點，現(xiàn)已逐漸成為高架庫早期火災(zāi)探測的首選方案。

2　高架庫火災(zāi)特性及傳統(tǒng)火災(zāi)探測技術(shù)的不足

在高架庫固體物質(zhì)火災(zāi)早期階段通常產(chǎn)生直徑約為0.001～0.050μm的不可見粒子和CO、CO2等氣體，熱量釋放也很低；至陰燃階段則通常產(chǎn)生可見煙霧，一些煙霧粒子直徑可達(dá)0.3～1.0μm。當(dāng)高架庫初起陰燃火時，有試驗表明，在建筑高度不超多16m時，煙氣在6m～7m處開始出現(xiàn)分層現(xiàn)象；在建筑高度16m～26m時，煙氣在6m～7m處開始出現(xiàn)分現(xiàn)第一次分層現(xiàn)象，上升至11m～12m處開始出現(xiàn)第二次分層現(xiàn)象；發(fā)生保護(hù)空間煙層現(xiàn)象時，將使在屋頂下方的探測器探測不到煙霧的增加情況。另外，在開窗或通風(fēng)空調(diào)形成對流層時，煙氣會在該對流層下1m左右產(chǎn)生橫向擴(kuò)散，也可能因煙霧與水氣結(jié)合增加使煙霧不再繼續(xù)上升。

圖1　火災(zāi)煙霧和溫度變化曲線

圖2　煙氣分層現(xiàn)象

在傳統(tǒng)的火災(zāi)探測技術(shù)中，點式感煙探測器針對0.4μm以下的煙霧顆粒響應(yīng)遲鈍，且受高架庫內(nèi)貨物貨架遮擋及煙氣分層影響，使初期煙霧很難達(dá)到感煙探測器的報警閾值。紅外對射探測器相較點式感煙探測器靈敏度更低，而為了避開各種遮擋的誤報因素，安裝位置也會相對較高，這樣依然無法避免火災(zāi)報警遲鈍，探測容易受到影響的缺點。特別是在高架庫，安裝完成以后，在沒有專用設(shè)施的前提下，人員很難對安裝在高處的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和檢修。

因此，高架庫建筑需要一種探測效果更好、技術(shù)更先進(jìn)、維護(hù)更簡便的探測報警技術(shù)，來達(dá)到全面保護(hù)、防患于未然的目的，以更好的保障高架庫的運營安全。

3　吸氣式感煙火災(zāi)探測技術(shù)工作原理及應(yīng)用優(yōu)勢

吸氣式感煙火災(zāi)探測系統(tǒng)由采樣管網(wǎng)、吸氣式感煙火災(zāi)探測器、火災(zāi)報警及顯示控制單元組成。在高效抽氣泵的作用下，通過分布在防護(hù)區(qū)的采樣管網(wǎng)，將空氣樣品連續(xù)不斷地抽吸到探測器內(nèi)。在探測器內(nèi)，采樣空氣經(jīng)過過濾器，將灰塵濾掉，然后進(jìn)入探測腔體，如果有煙粒子存在，光束將產(chǎn)生散射，光接收器接收散射的光信號，根據(jù)散射光的強弱變化，測量出空氣樣本中的煙粒子量。測得的信號，經(jīng)微處理器處理后，與預(yù)先設(shè)定的報警閾值比較，而報警閾值是根據(jù)環(huán)境的要求設(shè)定的。如達(dá)到某一報警閾值，則在顯示器上給出相應(yīng)的報警信號，并顯示出防護(hù)區(qū)的煙霧含量。由于吸氣式感煙火災(zāi)探測器系統(tǒng)運用主動吸氣的方式并采用激光技術(shù)，因此可以極早探測到火情，及時采取措施，以保證重要系統(tǒng)可以連續(xù)安全的工作。

圖3　吸氣式火災(zāi)探測系統(tǒng)應(yīng)用示意圖

圖4　吸氣式火災(zāi)探測氣工作原理

由于以上所述吸氣式感煙探測器工作原理，其在對高架庫進(jìn)行早期火災(zāi)探測的應(yīng)用中具有如下幾方面的明顯優(yōu)勢。

①高靈敏度

由于高架庫對火災(zāi)煙霧具有稀釋作用，因此優(yōu)選考慮采用高靈敏度探測器（靈敏度可達(dá)0.005%obs/m，采用孔靈敏度m≤0.8%obs/m），遠(yuǎn)比傳統(tǒng)感煙探測器靈敏度高（1%～10%obs/m），可探測直徑0.01μm～20μm的煙霧粒子，完全可在火災(zāi)發(fā)生初期產(chǎn)生可見煙霧之前，探測到空氣中極微量的煙霧顆粒。

②誤報率低

吸氣式感煙探測器采用濾網(wǎng)裝置，可將1um以上的灰塵等污染物在進(jìn)氣口就過濾去除，更有產(chǎn)品利用火災(zāi)初期物質(zhì)不充分燃燒會產(chǎn)生CO氣體，融合氣體探測與激光雙重檢測技術(shù)，推出雙鑒吸氣式感煙探測產(chǎn)品，不僅可以極早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患又可避免CO氣體對人員的中毒傷害。其次吸氣式感煙探測系統(tǒng)具有環(huán)境自動學(xué)習(xí)與比較能力，可以對環(huán)境進(jìn)行學(xué)習(xí)，進(jìn)而根據(jù)所積累的信息自動設(shè)置靈敏度，以達(dá)到在任何環(huán)境中都能精確探測的目的；在報警輸出前，系統(tǒng)會通過比較，確定煙霧的穩(wěn)定變化后才發(fā)出警報，從而避免由于環(huán)境異常變化造成誤報。與傳統(tǒng)探測器人工設(shè)定靈敏度不同，吸氣式感煙探測器是由先人工設(shè)定可接受誤報率，然后由控制器根據(jù)實際環(huán)境自動設(shè)定靈敏度，因此誤報率會更低。

③便于安裝、維護(hù)

吸氣式感煙探測系統(tǒng)由于采用PVC管網(wǎng)布置，安裝極其簡單，布設(shè)形式多樣，控制器安裝高度適宜，所有的維護(hù)工作在探測器處就可方便完成；而且系統(tǒng)采用模塊化及網(wǎng)絡(luò)化的結(jié)構(gòu)，多臺控制器既可近距離組網(wǎng)，也可遠(yuǎn)距離組網(wǎng)，節(jié)約投資更便于集中式網(wǎng)絡(luò)化管理。

因而，吸氣式感煙探測系統(tǒng)現(xiàn)已逐漸成為高架庫早期火災(zāi)探測的首選方案。

4　吸氣式探測器在高架庫中的應(yīng)用

某高架立體庫，6層貨架高21m，采用吸氣式感煙探測系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)，選用4臺單管兩分支超高靈敏度探測器，每臺總管路長度76m（支管路最大長度43m）。為了便于集中監(jiān)控和統(tǒng)一管理，利用探測器自帶通信接口，通過RS485將現(xiàn)場探測器連接組網(wǎng)，現(xiàn)場探測系統(tǒng)自配一臺壁掛電源箱。吸氣式探測器系統(tǒng)利用可編程繼電器，通過輸入模塊向傳統(tǒng)火災(zāi)報警主機(jī)提供火災(zāi)及故障信號。

根據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》（GB50116-2013）要求，確定在高架倉庫中部10.5m，貨架頂層21m處設(shè)置兩層水平采樣管路，水平管路與橫梁固定；考慮到通風(fēng)空調(diào)對流層的存在，在貨架垂直管路上增設(shè)兩個采用孔。

圖5　貨架管路設(shè)計應(yīng)用示意圖

圖6　高架庫火災(zāi)探測布置示意圖

報警閾值設(shè)定為4級：

第一級警覺——0.25%obs/m；

第二級行動——0.50%obs/m；

第三級火警1——0.80%obs/m；

第四級火警2——2.00%obs/m。

5　結(jié)語

針對高架庫的火災(zāi)危險性，需要對高架庫火災(zāi)實施有效的早期探測手段。本文從高架庫火災(zāi)的特點出發(fā)，提出采用高靈敏度、低誤報率、維護(hù)方便的吸氣式感煙探測系統(tǒng)，并對吸氣式感煙探測系統(tǒng)的原理、應(yīng)用優(yōu)勢及工程實例進(jìn)行了分析、探討，以期對高架庫的火災(zāi)早期探測裝置選擇并制定合理的火災(zāi)探測設(shè)計方案提供參考。

［1］GB50116-2013，火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］高春瑩.大空間建筑火災(zāi)探測技術(shù)的探討［J］.建筑電氣，2010（8）.

［3］李良波.高靈敏度吸氣式煙霧和氣體復(fù)合火災(zāi)探測器的研究［D］.南京：南京理工大學(xué)，2007.

［4］張向陽，呂振綱，劉炳海，劉勇.高大空間火災(zāi)探測設(shè)計技術(shù)［M］.消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2010（2）.

TU892

B

1007-7359（2016）04-0216-03

10.16330/j.cnki.1007-7359.2016.04.086

陶瑞（1981-），男，安徽合肥人，畢業(yè)于安徽大學(xué)，學(xué)士；工程師，國家注冊電氣工程師，主要從事工業(yè)與民用建筑電氣設(shè)計工作。