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        高大空間場(chǎng)所火災(zāi)探測(cè)研究探討

        2019-06-04 10:46:38周波
        智能建筑與智慧城市 2019年5期
        關(guān)鍵詞:設(shè)置系統(tǒng)

        周波

        (同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院(集團(tuán))有限公司)

        1 高大空間建筑特點(diǎn)、高大空間火災(zāi)特點(diǎn)

        1.1 高大空間建筑特點(diǎn)

        高大空間場(chǎng)所主要指民用建筑中體育館的比賽廳、公共展覽館的展廳、機(jī)場(chǎng)航站樓的候機(jī)廳、高鐵站房的候車(chē)廳等。這些場(chǎng)所一般凈高大于12m、水平跨度大、防火分隔困難、人員疏散距離長(zhǎng),且大都是人員密集場(chǎng)所。萬(wàn)一發(fā)生火災(zāi)時(shí),對(duì)人員生命安全危害大、對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失大。

        1.2 大空間建筑火災(zāi)特點(diǎn)

        由于大空間場(chǎng)所具有1.1中所述特點(diǎn),其火災(zāi)相對(duì)于其他建筑場(chǎng)所也有其自身的特點(diǎn)。

        1.2.1 火勢(shì)蔓延迅速

        由于空間跨度大、凈空高、防火分隔困難,火災(zāi)時(shí),高溫會(huì)以煙氣對(duì)流、熱量輻射等方式迅速擴(kuò)散,很容易形成大范圍火災(zāi)。

        1.2.2 安全疏散困難

        大空間場(chǎng)所人員密集、人員對(duì)疏散路徑不熟悉、最不利點(diǎn)與安全出口的距離較遠(yuǎn),火災(zāi)時(shí)人員疏散很難實(shí)現(xiàn)建筑設(shè)計(jì)的理想狀態(tài)。

        1.2.3 滅火撲救困難

        大空間場(chǎng)所空間開(kāi)闊,火災(zāi)發(fā)生也具有隨機(jī)性,所以很難準(zhǔn)確、迅速的判斷火源的位置,給滅火撲救造成困難。

        1.2.4 存在煙霧分層現(xiàn)象

        根據(jù)《GB50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]12.4.1~12.4.5條文說(shuō)明,大空間建筑高度≤16m時(shí),煙氣在6~7m會(huì)有分層現(xiàn)象;16m<空間高度≤26m時(shí),煙氣在6~7m處第一次分層,繼續(xù)上升到11~12m處出現(xiàn)第二次分層。

        1.2.5 火災(zāi)探測(cè)環(huán)境干擾大

        高大空間場(chǎng)所空間開(kāi)闊,火災(zāi)探測(cè)環(huán)境存在如灰塵、太陽(yáng)光、電磁等干擾因素,容易導(dǎo)致探測(cè)器漏報(bào)或誤報(bào)。

        2 火災(zāi)參量、火災(zāi)探測(cè)器分類及性能特點(diǎn)

        2.1 火災(zāi)參量

        火災(zāi)是失去控制的燃燒現(xiàn)象,高溫、火焰和生成新物質(zhì)是火災(zāi)的3個(gè)主要參量。

        2.1.1 火災(zāi)高溫

        火災(zāi)高溫是可燃物中化學(xué)能經(jīng)氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化來(lái)的,其既是燃燒的產(chǎn)物,又是繼續(xù)燃燒的條件。

        2.1.2 火焰

        火焰是是可燃物中化學(xué)能氧化反應(yīng)時(shí)釋放出光和熱的現(xiàn)象。

        2.1.3 燃燒生成物

        煙是燃燒生成物,其顆粒懸浮在大氣中的,一般肉眼可見(jiàn)(0.01~10μm)。

        大氣中CO幾乎為零,而燃燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO。除了酒精火外,幾乎所有的火災(zāi)都有CO產(chǎn)生[2]。

        2.2 火災(zāi)探測(cè)器分類

        火災(zāi)探測(cè)器是能對(duì)2.1中所述火災(zāi)參量不斷采集、分析,并輸出火警信號(hào)的消防產(chǎn)品。

        根據(jù)采集火災(zāi)參量的不同、響應(yīng)原理的不同,火災(zāi)探測(cè)器分類見(jiàn)表1[2]。

        2.3 感煙探測(cè)器

        2.3.1 感煙探測(cè)器選擇

        根據(jù)《GB50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]5.1.1條:火災(zāi)初期有陰燃階段,產(chǎn)生大量的煙和少量的熱,很少或沒(méi)有火焰輻射的場(chǎng)所,應(yīng)選擇感煙火災(zāi)探測(cè)器。對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速,可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場(chǎng)所,可選擇感溫火災(zāi)探測(cè)器、感煙火災(zāi)探測(cè)器、火焰探測(cè)器或其組合。

        表1 火災(zāi)探測(cè)器分類表

        2.3.2 點(diǎn)型感煙探測(cè)器

        點(diǎn)型感煙探測(cè)器分為離子、光電兩種基本類型。點(diǎn)型感測(cè)器適用于建筑高度<12m的場(chǎng)所。

        2.3.3 吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器

        吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器是采用管路吸氣方式對(duì)空氣進(jìn)行采樣,快速、動(dòng)態(tài)地識(shí)別和判斷煙粒子,從而探測(cè)火災(zāi)。適用于具有高空氣流量的場(chǎng)所、大空間場(chǎng)所、低溫場(chǎng)所、需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的場(chǎng)所等。

        2.3.4 線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器

        線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器是應(yīng)用紅外光束被煙霧粒子吸收而減弱的原理來(lái)探測(cè)火災(zāi),探測(cè)器通常由發(fā)射器、接受器組成。線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)距離長(zhǎng)、保護(hù)范圍大,通常安裝于跨度大、凈空高、無(wú)遮擋的建筑場(chǎng)所。

        多光束感煙探測(cè)器又稱為光截面感煙探測(cè)器。

        2.3.5 圖像型光截面感煙探測(cè)器

        當(dāng)光截面感煙火災(zāi)探測(cè)器的接收器采用CCD攝像機(jī)時(shí),這種探測(cè)器稱為圖像型光截面感煙探測(cè)器。其采用了模式識(shí)別、趨勢(shì)算法等,能自動(dòng)對(duì)自身周邊的各種環(huán)境因素做出反饋補(bǔ)償,可大幅度降低了因灰塵積累、溫濕度變化等引起的漏報(bào)、誤報(bào)。

        2.4 感溫探測(cè)器

        2.4.1 感溫探測(cè)器選擇

        感溫探測(cè)器是響應(yīng)異常溫度、溫升速率和溫差的火災(zāi)探測(cè)器,可分為定溫、差溫兩種基本類型。

        根據(jù)《GB50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]5.1.1條:對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速,可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場(chǎng)所,可選擇感溫火災(zāi)探測(cè)器、感煙火災(zāi)探測(cè)器、火焰探測(cè)器或其組合。

        2.4.2 纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器

        纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器是定溫探測(cè)器,是以感溫電纜為敏感元件,一般采用2根或根涂有熱敏絕緣材料的導(dǎo)線絞結(jié)在一起;或是同心電纜(2根導(dǎo)線),電纜中的導(dǎo)線用熱敏絕緣材料隔離開(kāi)來(lái)。

        2.5 火焰火災(zāi)探測(cè)器

        2.5.1 火焰探測(cè)器選擇

        火焰探測(cè)器是采集并分析火焰輻射出的紅外、紫外、可見(jiàn)光的火災(zāi)探測(cè)器。

        根據(jù)《GB50116-2013火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》[1]5.1.1條:對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速,可產(chǎn)生大量熱、煙和火焰輻射的場(chǎng)所,可選擇感溫火災(zāi)探測(cè)器、感煙火災(zāi)探測(cè)器、火焰探測(cè)器或其組合;對(duì)火災(zāi)發(fā)展迅速,有強(qiáng)烈的火焰輻射和少量煙、熱的場(chǎng)所,應(yīng)選擇火焰探測(cè)器。

        2.5.2 雙波段圖像火焰探測(cè)器

        雙波段圖像火焰探測(cè)器一般采用紅外微光攝像機(jī)和普通彩色CCD攝像機(jī)組成,既采集了煙氣熱輻射,又采集了火焰彩色視頻,同時(shí)此類產(chǎn)品IP防護(hù)等級(jí)高。可在易產(chǎn)生明火、陰燃火的場(chǎng)所推廣使用,如展覽廳、體育場(chǎng)館、大型倉(cāng)庫(kù)、環(huán)境惡劣的工藝場(chǎng)所等。

        3 自動(dòng)消防炮系統(tǒng)

        對(duì)于所指的大空間場(chǎng)所,給排水專業(yè)一般會(huì)設(shè)置自動(dòng)消防炮系統(tǒng),系統(tǒng)由配套探測(cè)器、報(bào)警控制主機(jī)、滅火裝置組成。

        自動(dòng)消防炮屬于定點(diǎn)滅火系統(tǒng),優(yōu)點(diǎn)是保護(hù)范圍大、響應(yīng)速度快、附帶損失小。系統(tǒng)的火災(zāi)探測(cè)、掃描定位、確認(rèn)火災(zāi)、啟泵開(kāi)閥、射水滅火等均可自動(dòng)完成;除具有自動(dòng)滅火功能外,系統(tǒng)還應(yīng)具有遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制功能。

        系統(tǒng)配套使用的探測(cè)器一般采用圖像型光截面感煙探測(cè)器、圖像型雙波段火焰探測(cè)器,探測(cè)器輸出的信號(hào)經(jīng)報(bào)警主機(jī)初步處理,若判斷無(wú)火災(zāi),則流程結(jié)束;若判斷可能火災(zāi),則信號(hào)再進(jìn)一步處理,然后系統(tǒng)再?zèng)Q策是否輸出火警信號(hào);當(dāng)兩種探測(cè)器都發(fā)出火警信號(hào)后,消防炮上的定位器開(kāi)始尋找火源,確定火源后鎖定,然后噴水滅火。由于系統(tǒng)經(jīng)過(guò)煙霧報(bào)警、火焰報(bào)警和火源位置三重確認(rèn),使得系統(tǒng)的誤動(dòng)率大幅度降低。

        4 現(xiàn)行規(guī)范對(duì)大空間場(chǎng)所火災(zāi)探測(cè)器的選用要求

        現(xiàn)行規(guī)范對(duì)大空間場(chǎng)所火災(zāi)探測(cè)器選用的要求如下:

        4.1 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50116-2013》[1]

        下列場(chǎng)所或部位,宜選擇纜式線型感溫火災(zāi)探測(cè)器:電纜豎井、電纜夾層、電纜橋架;不易安裝點(diǎn)型探測(cè)器的夾層、悶頂。點(diǎn)型感煙、感溫火災(zāi)探測(cè)器不適宜的大空間、舞臺(tái)上方、建筑高度超過(guò)12m或有特殊要求的場(chǎng)所宜選擇吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器。

        火災(zāi)初期產(chǎn)生大量煙的場(chǎng)所,應(yīng)選擇線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器、管路吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器或圖像型感煙火災(zāi)探測(cè)器。

        火災(zāi)初期產(chǎn)生少量煙并產(chǎn)生明顯火焰的場(chǎng)所,應(yīng)選擇1級(jí)靈敏度的點(diǎn)型紅外火焰探測(cè)器或圖像型火焰探測(cè)器,并應(yīng)降低探測(cè)器設(shè)置高度。

        4.2 《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范JGJ16-2008》[3]

        大型庫(kù)房、大廳、室內(nèi)廣場(chǎng)等高大空間建筑,宜選用火焰探測(cè)器、紅外光束感煙探測(cè)器、圖像型火災(zāi)探測(cè)器、吸氣式探測(cè)器或其組合。

        4.3 《用機(jī)場(chǎng)航站樓設(shè)計(jì)防火規(guī)范GB 51236-2017》[4]

        按照《GB51236-2017》表 4.3.3,航站樓的迎送廳等大空間場(chǎng)所,可以采用感煙、火焰探測(cè)器;電纜橋架應(yīng)設(shè)置纜式線纜感溫探測(cè)器。

        4.4 《交通建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范 JGJ 243-2011》[5]

        民用機(jī)場(chǎng)航站樓、鐵路旅客車(chē)站等無(wú)遮擋或不具備分隔條件的高大空間或有特殊要求的場(chǎng)所,宜選用紅外光束感煙探測(cè)器或圖像型火災(zāi)探測(cè)器、吸氣式感煙探測(cè)器等。

        5 高大空間火災(zāi)探測(cè)器選用原則總結(jié)

        根據(jù)本文所論述的高大空間建筑及其火災(zāi)特點(diǎn)、各種形式探測(cè)器工作原理及工作特點(diǎn),以及現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范的要求,作者認(rèn)為,高大空間場(chǎng)所的探測(cè)器可按照以下方式選擇:

        1)在設(shè)置有自動(dòng)消防炮系統(tǒng)的高大空間場(chǎng)所,設(shè)置消防炮系統(tǒng)專用探測(cè)器(光截面圖像探測(cè)器和雙波段圖像探測(cè)器),使探測(cè)、控制、滅火形成一套相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng),既可獨(dú)立運(yùn)行,又可與普通火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。

        根據(jù)《GB50116-2013》[1]12.4.1 條,對(duì)于高度>12m的建筑場(chǎng)所,有條件時(shí)可以同時(shí)選用兩種火災(zāi)參量的探測(cè)器。作者認(rèn)為可將自動(dòng)消防炮系統(tǒng)的配套探測(cè)器當(dāng)作一種火災(zāi)參數(shù)的探測(cè)器使用,另外再設(shè)置其他的火災(zāi)參量探測(cè)器。

        2)再設(shè)置吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器。探測(cè)器的采樣管采用水平和垂直結(jié)合的布管方式,并應(yīng)保證至少有兩個(gè)采樣孔在16m以下,并宜有2個(gè)采樣孔設(shè)置在開(kāi)窗或通風(fēng)空調(diào)對(duì)流層下面1m處??稍诨仫L(fēng)口處設(shè)置起輔助報(bào)警作用的采樣孔。

        3)有的工程吊頂至結(jié)構(gòu)頂之間還有很大空間,這一空間內(nèi)一般設(shè)置有電纜橋架、風(fēng)管等,風(fēng)管的保溫材料、電纜電線均可認(rèn)為是可燃物。根據(jù)《GB50016-2014(2018年版)》[6]8.4.1.9條:凈高大于2.6m且可燃物較多的技術(shù)夾層,凈高大于0.8m且有可燃物的悶頂或吊頂內(nèi)均應(yīng)設(shè)置火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。因此,作者建議在大空間吊頂內(nèi)設(shè)置吸氣式感煙探測(cè)器,探測(cè)器設(shè)置在吊頂內(nèi)的檢修馬道上。

        4)本文4.1、4.3的要求,作者建議在大空間吊頂內(nèi)電纜橋架、地面電纜管溝內(nèi)設(shè)置纜式線型感溫探測(cè)器。探測(cè)器在保護(hù)電纜等類似保護(hù)對(duì)象時(shí),應(yīng)采用接觸式布置。

        6 大空間場(chǎng)所火災(zāi)探測(cè)器選用設(shè)計(jì)實(shí)例

        6.1 某機(jī)場(chǎng)航站樓綜合迎送廳

        某機(jī)場(chǎng)國(guó)內(nèi)高峰小時(shí)飛機(jī)起降17架次,國(guó)內(nèi)旅客高峰小時(shí)1400人次,新建航站樓總建筑面積 2.1萬(wàn)㎡,建筑地上2層,地下1層。其綜合迎送廳長(zhǎng)度174.5m,寬度21.8m,地面標(biāo)高為±0.00,吊頂為曲面,其標(biāo)高最高點(diǎn)16.2m,最低點(diǎn)11.5m;屋頂最高點(diǎn)26.2m,迎送廳吊頂至結(jié)構(gòu)頂高度之間有5~10m的空間。

        根據(jù)本院給排水專業(yè)提資,在綜合迎送廳設(shè)置10套自動(dòng)消防炮系統(tǒng),系統(tǒng)配套采用光截面圖像探測(cè)器、雙波段圖像探測(cè)器作為配套火災(zāi)探測(cè)器。

        同時(shí),在綜合迎送廳及吊頂內(nèi)又設(shè)置了吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器,并沿主干電纜橋架設(shè)置纜式線型感溫探測(cè)器。吸氣式感煙探測(cè)器采用水平和垂直設(shè)置方式,垂直采樣管沿柱子設(shè)置。

        航站樓的剖面圖如下:

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