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吸氣式感煙火災探測報警系統在工程中的應用

發布時間：2022-11-21 13:58:30 丨 文章來源：http://www.jenstylee.com/ | 作者：火災探測器清洗丨 瀏覽次數：439

在GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》中規定，點型感溫探測器的安裝高度不宜大于8m；點型感煙探測器的安裝高度不宜大于12m；房間高度大于12m的場所可選擇和線型的火焰探測器紅外光束感煙探測器；但是，火焰探測器和紅外光束感煙探測器都不適合于有遮擋的大空間，且紅外光束感煙探測器設置的高度不宜超過20m.

　　高靈敏度吸氣式感煙探測器（AirSampling-typeSmokeDetector，簡稱ASD，也可稱為空氣采樣煙霧探測系統、吸氣式感煙火災探測報警系統）作為解決高大空間火災報警的設備在大空間場所（如故宮、國家游泳館、國家體育場）已得到了比較廣泛的應用。

　　本文以博物館的實際應用為范本，全面介紹吸氣式感煙火災探測報警系統在工程中的應用：本博物館的實施過程中，部分區域使用了吸氣式感煙火災探測系統，成功的解決了高大空間傳統報警系統無法解決的問題：包括煙霧分層問題、煙霧被稀釋的影響問題、高大空間對煙霧探測系統進行維護的問題、誤報問題、保持建筑外觀完整問題、對火災進行有序響應的問題。

　　實際運行證明：空氣采樣式煙霧探測系統有效彌補了博物館高大空間及特殊部位傳統報警方式的不足，使博物館報警系統更加完整、更加可靠。

　　一、高靈敏度吸氣式感煙火災探測器系統組成

　　由空氣采樣探測器主機、采樣管道、24VDC電源及相關遠程顯示設備（LED顯示面板或CRT）組成。空氣采樣探測起主機通常需要通過繼電器與傳統報警控制系統的輸入模塊進行連接，從而實現報警聯動功能。“

　　二、高靈敏度吸氣式感煙火災探測器工作原理簡介

　　高靈敏度吸氣式感煙探測器，即極早期火災探測系統是通過極高靈敏度的空氣污染探測器對從被監控設備或區域內吸取空氣樣品進行連續地分析，以確定其中是否有煙霧成份。該類型探測器是濁度計的一種，比傳統的煙霧探測器的靈敏度高數百倍。

QUARTAS-500吸氣式感煙火災探測器布管示意圖

　　吸氣式感煙火災探測報警系統管道通常安裝在天花板下或上部，在每根管道的合適間隔上鉆有取樣孔。空氣泵或吸氣機通過管道及其取樣孔連續地將空氣吸取到探測器中。空氣樣品中的煙霧濃度與一組預先標定的煙霧臨界值比較。如果空氣樣品中的煙霧濃度超過預先標定的煙霧臨界值，則探測器啟動報警。空氣采樣煙霧探測系統可以將煙霧的報警值設定在0.005%Obs/m到20%Obs/m之間。空氣采樣探測系統可以在0.005%Obs/m左右啟動報警，比傳統的報警系統的靈敏度高數百倍。分級（分階段）報警和相關的時間延遲功能，可確保此類系統避免誤報警。分級報警一般分為：

　　第一級報警--Alert（告警提示），可以用來招集防火專職人員對不正常情況進行調查。

　　第二級報警--Action（行動），可以啟動報警功能，并通告其它人員。

　　第三級報警--Fire1（火災報警1），表示已非常接近或火災已經發生。

　　第四級報警--Fire2（火災報警2），啟動消防系統。

　　三、大空間火災探測器的選擇原則、適用場所、設置要求、具體位置解決方法

　　1、一般選擇原則

　　（1）對火災初期有陰燃階段，產生大量的煙和少量的熱。在很少或沒有火焰輻射的場所，應選擇感煙探測器。

　　（2）對火災發展迅速，可產生大量熱、煙和火焰輻射的場所，可選擇感煙探測器、火焰探測器、圖像型探測器或其組合。

　　（3）對火災發展迅速，有強烈的火焰輻射和少量的煙、熱的場所，應選擇火焰探測器或圖像型探測。

　　（4）對于需要早期發現火災的特殊場所，應選擇高靈敏度的吸氣式感煙火災探測器，且應將該探測器的靈敏度設置為高靈敏度狀態；也可根據現場實際分析早期可探測的火災參數而選擇相應的探測器。

　　（5）對火災形成特征不可預料的場所，可根據實際情況選擇多種組合探測器。

　　2、吸氣式感煙探測器適用場所

　　除了普通感煙探測器適用的范圍，吸氣式感煙探測器還特別適用于以下的場所：

　　（1）具有高速空氣流的場所。

　　（2）重要的或有特殊要求的場所。

　　（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）人員不宜進入的場所。

　　（7）具有較強的電磁輻射容易引起其他探測器吳報的場所。

　　3、吸氣式感煙探測器設置要求

　　（1）非高靈敏度型吸氣式感煙火災探測器的采樣管網安裝高度不應超過16m，高靈敏度吸氣式感煙火災探測器的采樣管網安裝高度可以超過16m.

　　（2）對于可能存在煙霧分層的高大空間或安裝高度超過27m時，應在多個高度進行采樣。可采取在多個水平高度布置采樣管網，或在頂部布置一層水平采樣管網的同時，再向下垂直布置縱向采樣管網。

　　（3）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，單管上的采樣孔數量不宜超過25個。

　　（4）在煙霧最有可能經過的途徑（如回風格柵口）布置取樣點，是實現極早期煙霧報警最為有效的方法。

　　4、吸氣式煙霧探測技術具體位置解決方法

　　（1）大型天花板橫梁間留有梁口解決方法：

　　大型天花板橫梁間留有梁口，典型的天花板采樣其采樣管網通常安裝在這個巨大區域的下方，不能采集橫梁間的空氣樣品。為彌補這一不足，需從主采樣管上縱向伸出剛性采樣管，向上進入橫梁間的區域。在頂端，采樣管的方向由垂直轉向水平。水平采樣管末端使用密封的末端帽，在末端帽的前面需要鉆一個采樣孔。

　　（2）回風區域及地板下的保護

　　●天花板上

　　在天花板上回風區域（通風管道）。要將采樣管網設計為可監控通過回風區域的氣流。

　　●回風格柵采樣

　　采樣管安裝在通風管道或空氣處理設備（AHU）的回風格柵上，在回風格柵上方進行回風采樣，以避免采樣空氣的稀釋以及在采樣管網內形成壓力的情況。

　　●地板下

　　地板下采樣也用于監控安裝在地板下的電纜和設備。

　　（3）大空間采樣

　　天花板高的大廳，需要專門的采樣管網設計方案。由于熱空氣靠近天花板，煙霧失去熱量，停止上升并在某一高度保持水平，因此在不同高度上形成了分層，限制了煙霧的上升和到達采樣采樣管網。此外，溫度、通風和屋頂高度等因素都影響著分層程度和煙霧上升的高度。上述因素的改變將導致場所不同的分層效果。容易發生分層時地方使用傳統采樣管網效果不佳。

　　為了克服分層影響，除在天花板上設置采樣管外，還應安裝一根或一根以上的縱向采樣管。它可以穿透不同高度的分層，實現多層次采集空氣樣品。

　　（4）特定目標的保護

　　●機柜上方采樣

　　采樣管直接安裝在被保護機柜的上方，采樣孔位于機柜排氣格柵上方，朝向機柜氣流方向。每臺被監控的機柜上方應至少設置一個采樣孔。

　　四、設計及實施前準備工作

　　1、取得場所布局圖和測量結果

　　開始設計前，須了解場所布局。平面圖顯示了被保護區的測量值，有助于規劃防火分區和ASD地址（也稱ASD區域）。場所平面圖還顯示了用于不同用途的區域及自由氣流的受阻情況（隔板、氣幕等）。需要特殊保護的區域，以及裝置機器、設備、機柜所在的位置，貨架在倉庫中的位置等情況應在場所平面圖中做出標記。

　　2、明確管理要求

　　設計人員決定場所適用的當地規范和標準。在創建防火分區、ASD探測器地址（也稱ASD區域）和編制采樣管網設計方案時須考慮上述要求。

　　3、被保護區內的氣流情況

　　設計采樣管網時應確定被保護區的自然氣流，還應考慮現有或建議的機械通風系統、氣幕、卷簾門或隔板這些可能影響自由氣流的設施。如果可以進行煙霧測試以確定氣流，氣流的穩定性或波動情況需要包括在高效采樣管網設計中。對氣流的正確判斷影響著采樣管網在火災初級階段的探測性能。

　　4、環境條件

　　應對一個場所不同區域的現有環境條件進行鑒別，每個區域的環境條件可能各不相同。吸氣式煙霧探測系統的效果取決于對監控區域環境條件的判斷的準確性。

　　5、場所的用途

　　設計采樣管網時應考慮場所和被保護區的用途，典型的場所包括辦公區、倉庫、工廠、機房和自助餐廳等，都需要在設計采樣管網時進行特殊考慮。

　　6、場所的結構（橫梁、內梁和管道障礙物）的影響

　　7、被保護區外部環境的可能影響

　　五、博物館設置吸氣式煙霧探測技術的必要性

　　博物館、藝術館、展覽館等場所的內部設計通常是或典雅、或富麗，給人美的享受。同時，這些場所空間大、屋頂高、占地面積廣。

　　這樣的環境，對于火災探測卻是個難點區域。若出現火情，則極易發生重大傷亡事故和財產損失。因此非常需要性能卓越的、尖端的火災探測方法。

　　傳統煙霧探測系統的靈敏度不夠高，無法在此類高大開放式空間中有效地探測煙霧。而且，由于煙霧上升過程中氣流會使之飄散，在高大開放式空間中，傳統煙霧探測器的尋址功能已變得毫無意義。

　　此外，博物館的內部環境對外觀要求很高，它不允許富麗堂皇的裝飾被破壞。傳統的點式探測器在這樣的環境中會顯得非常扎眼和不協調。

　　吸氣式煙霧探測技術的出現為這類場所的火災探測帶來了希望。

　　六、吸氣式煙霧探測系統在博物館工程中解決的問題

　　（1）煙霧分層問題的解決

　　煙霧分層現象是指煙霧達到了一個平衡點，在天花板層面的下方形成了蘑菇團，而無法到達天花板安裝煙霧探測器的位置。這在高大空間中是常見的現象。而我國的國家標準規定，點式探測器的安裝高度不得超過12米，對射式探測器的安裝高度不得超過20米。這樣一來，這些傳統探測器就無法在此類場所安裝使用。而新修訂的《火災自動報警系統施工及驗收規范》（GB50166-200X）中規定，高靈敏度的空氣采樣式煙霧探測器可以安裝在16米以上的任何高度。因為空氣采樣式煙霧探測系統是通過管網進行主動采樣，可以將采樣點置于建筑物內最有效的煙霧探測位置，即煙霧的必經之路上，而不一定是天花板上，從而避免了煙霧分層對火災探測的影響。

　　（2）煙霧稀釋的影響問題的解決

　　因為空調系統的混合作用，空調系統的運行成為火災探測的制約因素。高大開放式空間中的煙霧會在流動過程中被高度稀釋，根據通風系統的控制要求以及對其安裝高度（距地面高度）的設計要求，煙霧及火災探測系統的相關設計需要考慮多種因素。即使是此類環境中經常使用的對射式探測器或視頻探測器，靈敏度也相對不足。它必須等到火災達到較嚴重的程度才能探測到火災的存在。

　　點式探測器是在區域中單一的點位進行煙霧探測，如果此處的煙霧濃度不夠大，探測器就不會報警。而空氣采樣式煙霧探測系統是根據采樣的積累提高靈敏度，進行火災的探測。它通過管網上的采樣點進行空氣采樣，即使采樣管安裝在天花板上，突破煙霧分層或稀釋的微量煙霧粒子也可以被捕捉到，探測器對各個采樣點提供的煙霧總量進行檢測，從而提供極早期的火災探測。

　　在將采樣點安置在場所內高空位置的同時，還可以將采樣點安置在場所內冷熱通風系統的回風格柵處，煙霧會隨空氣流動在回風口被探測到。因此，在這樣的環境中，選擇靈敏度高且能夠多點采樣的煙霧探測器有效的解決了煙霧稀釋對報警的影響。

　　（3）在遠離地面的高空對煙霧探測系統進行維護會非常困難問題的解決

　　對安裝在高天花板處的傳統煙霧探測器進行維護，需要集合專用的設備和人員，費用高且危險性大。對射式探測器因為在維護后需要重新進行定位調整，同樣需要很高的費用。

　　本次工程我們將空氣采樣式煙霧探測器及其采樣探測點安置在容易接近的位置，在需要維護的情況下便于接近設備。

　　（4）誤報問題的解決

　　高大開放式空間經常使用紅外對射式的煙霧探測器。博物館有大量特殊燈具、宣傳品、展品等會阻擋射線，導致誤報或故障。而空氣采樣式煙霧探測系統則不易產生誤報。

　　（5）保持了建筑的外觀

　　對于博物館等場所，傳統點式煙霧探測器會損害建筑物的美觀。本工程采用了隱蔽式的采樣管網安裝方式，建筑物內的人們沒有察覺到煙霧探測系統的存在。

　　（6）對火災進行有序響應

　　空氣采樣式煙霧探測系統能夠在0.005%-20%obs/m煙霧濃度范圍內提供4級報警，可對應不同的響應級別。即：“警告”（第一級報警）、“行動”（第二級報警）、“火警1”（第三級報警）、“火警2”（第四級報警）。

　　博物館作為高雅、寧靜的場所，任何行動應該是有序的，因此前瞻的火災報警是必要的，空氣采樣式煙霧探測系統有效的解決了這個問題。

　　七、設計及實施中應考慮的問題總結

　　（1）采樣管的安裝及連接本身是普通的安裝工程，但通過本次工程可以看出一些細節尤其必須關注。

　　●接頭

　　采樣管接頭必須密封，一旦確定了采樣管網的最終形式就必須將采樣管粘合在一起。過量使用黏合劑可能堵塞或部分堵塞通往探測器的氣流，嚴重影響探測器的煙霧探測性能。采樣管粘合后必須進行檢驗。

　　●彎管

　　在使用彎管和彎頭改變采樣管方向時，大半徑的彎管性能優于彎頭。最佳的采樣管網設計方案應最大限度地減少彎管和彎頭的數量。使用多路采樣管系統替代彎管和彎頭在實際應用中效果較好。

　　●管件

　　T型、Y型和J型管件用于主采樣管的分支。Y型和J型管件的分支方向不能朝向探測器，與自然氣流方向相反的支路會干擾采樣管中的氣流，并可能導致不可預知的后果。

　　●安裝采樣管水平吊裝應在同一高度。

　　（2）應充分考慮監控區域的換氣率。

　　（3）應充分考慮天花板上方空間橫梁和內梁的狀況和使用情況，“剩余”結構的空間事先進行相應計算。

　　（4）應充分考慮影響采樣管網分布的障礙物或空氣的自由流動。

　　（5）應充分考慮需要特殊保護的設備的布置（用于特定目標探測）。

　　（6）應事先了解機械通風系統、空氣處理設備、回風管、送風和排風系統的安裝位置。

　　結語

　　對于高大空間建筑，必須綜合考慮，合理配置和選擇感溫探測器、感煙探測器、火焰探測器、紅外光束感煙探測器及空氣采樣式煙霧探測系統，只有綜合考慮才能達到經濟合理的最佳效果。

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