高大空间建筑早期烟雾探测报警系统设计改进

誖 BUILDING ELECTRICITY2 011 年 第11 期 Nov. 2011 Vol. 30 No. 11 Design Improvement of Early Smoke Detection and Alarm System in Large Space Buildings Zhou Taotao （Beijing Institute of Architectural Design， Beijing 100045， China） 周陶涛 （北京市建筑设计研究院， 北京市 100045） 高大空间建筑早期烟雾探测报警系统设计改进 作者信息 周陶涛， 男， 北京市建筑设计研究院， 工程师。 摘 要 根据高大空间建筑特点、 环境因素对 火灾自动报警系统的影响， 结合工程实例， 对高大 空间建筑中早期烟雾探测报警系统最大探测区域面 积的使用率进行研究。 通过 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 早期烟雾探测报警系 统各项设备的特性， 设置位置、 高度、 长度等指标， 对现有早期烟雾探测火灾报警系统设计及产品提出 改进MATCH_ word word文档格式规范word作业纸小票打印word模板word简历模板免费word简历 _1714181309652_1。 关键词 高大空间建筑 火灾自动报警系统 早期烟雾探测 探测区域面积 空气采样 探测报 警器 0 引言 高大空间建筑的出现和发展， 对火灾自动报警系 统的烟雾探测技术提出了新的要求， 一项对高大空间 内的火灾早期烟雾粒子具有高灵敏度的吸气式 （也 称： 空气采样） 烟雾探测技术的研究 ［1， 2］， 解决了 传统烟雾探测产品在高大空间建筑物内探测有效性 的问题， 也使采用该项技术的早期烟雾探测火灾报 警系统成为在高大空间开放式建筑物内实现早期发 现火灾险情的关键。 随着高大空间建筑项目近年来的建设和发展 ， 早期烟雾探测火灾报警系统成为火灾探测报警行 业研究的热点 ， 而目前研究的多是其技术优势 和适用范围［3 - 7］， 对系统的设计改进研究不足， 设 计 、 实施该系统时 ， 存在较大的资源浪费 ， 使早 期烟雾探测的技术优势、 效率没有得到充分发挥。 为了提高早期烟雾探测技术优势和使用效率 ， 本文结合某国际会展中心项目实例， 针对高大空间 建筑的特点、 环境因素， 分析早期烟雾探测火灾报 警系统的产品特性， 提出系统设计改进方案， 提高 早期烟雾探测火灾报警系统最大有效探测面积的使 用率。 1 高大空间建筑的火灾探测报警设计 1． 1 高大空间建筑的发展及特点 随着现代社会对展示的供求信息、 信息互动功能 的需求不断增加， 新型的大跨度钢结构技术支持 ［8］， 专业的建筑性能化防火设计 ［9］， 以及国内、 国际设计 领域非传统的设计方案， 推动和支持了展览型建筑设 计的发展和创新。 国内一部分现代展览型单体建筑物 空间越来越高、 容积越来越大、 跨度越来越大， 对火 灾自动报警系统的设计提出了更高的要求， 对极早期 探测到烟雾、 发出报警的技术要求也高于传统建筑。 Abstract Based on the influence of characteristics and environmental factors of large space buildings on automatic fire alarm system， the utilization ratio of the maximum detection area of early smoke detection and alarm system in large space buildings is studied combined with engineering case. Based on the analysis on the characteristics of various equipments in early smoke detection and alarm system， various indicators are set including the location， height， and length； and improvement scheme is proposed for the design and products of early smoke detection and alarm system. Key words Large space building Automatic fire alarm system Early smoke detection Detection area Air-sampling Detection alarm 672 28 1． 2 高大空间建筑火灾自动报警系统的选择 在某国际会展中心项目中， 其 H1 展厅、 H2 展 厅区域横向、 纵向跨度均超过 100 m， 空间高度超过 12 m， 依据 GB 50116 － 98 《火灾自动报警系统设计 规范》 ［10］， 该场所环境特征已超出传统的红外对射、 感烟探测器的适用范围， 因此， 传统的探测器已不 适用于此高大空间场所， 需要选择新型探测报警设备 和系统。 为此， 在该项目的建筑性能化防火设计报 告中提出： 采用由二种以上探测报警系统组成的综合 探测报警系统 ； 早期烟雾探测火灾报警系统为其 中之一 ， 另一种是双波段图像红外探测火灾报警 系统。 1． 3 该项目早期烟雾探测火灾报警系统原设计存在 的不足 上述项目 H1 展厅区域为开敞式高大空间， 展区 面积为 40 000 m2。 从北京地标 DBJ 01 - 622 - 2005 《吸气式烟雾探测火灾报警系统设计、 施工及验收规 范 》 ［11］ 和图集 03X502 《空气采样早期烟雾探测系 统》 ［12］中可知 ， 一台早期烟雾探测器最大有效探测 区域面积为 2 000 m2， 按每台报警器的最大有效探测 区域面积设计， 需要设置 20 台报警器。 但是， 在该 项目高大空间的火灾自动报警系统深化设计过程中， H1展区设置了 58台报警器； 经核算， 平均每台报警 器的探测区域面积约 690 m2， 有效探测面积使用率仅 达到 34. 5 %。 2 早期烟雾探测火灾报警系统 2． 1 早期烟雾探测火灾报警系统组成、 设备特性 早期烟雾探测火灾报警系统由探测报警器、 具 有采样孔 （点） 的采样管、 报警主机及显示装置等 设备组成， 早期烟雾探测火灾报警系统主要设备见 图 1。 探测报警器是该系统的核心设备， 其探测烟雾粒 子的灵敏度见 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 1［11］， 此类探测器的灵敏度达到了在 火灾险情预燃阶段 （火灾发展一般分为 4 个阶段： 预 燃阶段、 可见烟雾阶段、 出现火焰阶段、 剧烈燃烧阶 段） 发现火灾早期烟雾粒子的能力， 成为高大空间场 所发现早期火灾、 发出报警的关键因素。 它还具有采 集探测区域内空气、 过滤无关灰尘粒子、 现场发出信 号、 自动故障报警、 人工检修、 编程， 以及与报警主 机信号传输和联动控制的功能。 采样管是收集探测区域内空气样本的主要构成部 分， 一台探测报警器引出采样管的总长度不宜超过 200 m， 每条采样管的探测区域不宜超过 500 m2； 采 样管收集空气的有效总长度决定了单台探测报警器的 最大有效探测区域面积的使用率。 有效采样管为探测区域水平投影面积内采样管上 各采样孔的保护探测面积无完全重叠的采样管。 对单台探测报警器而言： 有效采样管使用率等于 实际探测区域水平投影内的有效采样管长度除以采样 管的总长度。 采样孔是收集探测区域空气的进气孔， 也称为采 样点。 在采样空间内， 根据空气交换率的不同， 采样 点对应的保护面积值不同。 在孔径一致的条件下， 采 样点的疏密程度和大空间的空气流动因素决定着每个 采样孔收集空气的范围， 反之采样孔收集空气的范围 也决定着采样孔间的距离。 每条采样管的采样点最 多不宜超过 25 个， 也影响着单条采样管的长度。 经 向相关专业了解， 上述实际项目中空气交换率较低， 3 ～ 4 次 / h， 小于 8. 6 次 / h， 对采样点的设置间距无 明显影响［11］。 表 1 探测器类型划分 Tab. 1 Classification of detectors 探测器类型 响应阈值 M （用遮光率表示） 高灵敏度 M≤ 0. 8 % obs / m 灵敏 0. 8 % obs / m ＜ M≤ 2 % obs / m 普通 M ＞ 2 % obs / m 图 1 早期烟雾探测报警系统主要设备 Fig. 1 Main equipments of early smoke detection and alarm system 电 气 防 火 高大空间建筑早期烟雾探测报警系统设计改进 （周陶涛） 673 29 誖 BUILDING ELECTRICITY2 011 年 第11 期 Nov. 2011 Vol. 30 No. 11 末端帽是采样管末端的封堵设备， 以保障采样 管、 采样孔形成一个有效通路。 2． 2 探测报警器的工作原理 探测报警器是系统的核心设备， 由吸气泵、 过滤 器、 激光探测腔、 处理器及控制电路、 显示模块、 编 程模块、 通信接口、 联动接口组成 ［12］ （见图 2）。 其 工作原理为： 吸气泵通过采样管采集探测区域内的空 气样本， 过滤器过滤掉无关灰尘粒子， 为激光探测 腔提供空气样本； 激光探测腔对烟雾粒子具有高灵 敏度， 经激光探测腔和处理器及控制电路分析， 若烟 雾粒子浓度达到报警临界值， 则发出报警信号， 同时 自动将信号传输至设于消防控制中心的报警主机， 并 通过联动控制接口， 反馈早期烟雾报警信号， 联动 高大空间探测区域内的相关灭火设备进入应急动作 状态。 3 早期烟雾探测火灾报警系统的设计 3． 1 早期烟雾探测的关键因素 对上述项目早期烟雾探测火灾报警系统的设计 图纸进行深入分析后得出结论： 单台探测报警器在 探测区域水平投影面内的采样管长度之和占采样管 长度最大值的比例不到 50 %， 即有效采样管的使用 率偏低， 提高有效采样管使用率成为系统设计改进 的关键。 图纸显示 ： 早期烟雾探测报警器距地 1. 5 m 安 装 ； 采样管沿大空间顶部敷设 ， 安装高度距地 13 ～ 15 m 不等 ， 单台探测报警器系统竖向示意见 图 3 （a）； 同时， 采样管的安装高度不超过 16 m （超 过 16 m 垂直方向应设采样孔）。 这意味着垂直方向 敷设的采样管处于其它水平敷设的采样管的探测区 域内， 其探测区域完全重叠于其它采样管的探测区 域 ， 即无法发挥其采样探测区域的作用， 造成了较 大浪费， 降低了单台探测报警器的有效探测区域面 积的使用率。 在 DBJ 01 - 622 - 2005 《吸气式烟雾探测火灾报 警系统设计、 施工及验收规范》 中 ［11］， 早期烟雾探测 火灾报警系统的探测器与报警器不可分， 决定了探测 功能与报警处理功能的一体化； 为设备主体内其它功 能的改进提供了可能。 该特性既是造成垂直方向采样 管长度增加的直接因素， 也是改进该系统， 提高单台 探测报警器有效探测区域面积使用率的关键因素。 从工程设计角度考虑， 直接将探测报警器安装 在高位， 可大量减少垂直方向的采样管， 但无法实 现现场检测 、 观察 、 复位等操作功能 ， 也不符合 相关规范的要求。 结果显示， 仅从此角度考虑改进 方案， 难以达到目标， 需再从设备的角度考虑改进 方案。 3． 2 探测报警器的改进方案 为此， 从设计角度对系统的关键设备提出改进 方案。 从探测报警器的功能、 工作原理分析， 探测报警 器除探测、 报警应具有的吸气、 探测、 报警等功能 外， 还具有现场发出信号、 自动故障报警、 编程的功 能， 因此存在改进的可能。 笔者试从理论上提出改进方案： 将显示模块、 编 程模块从探测报警器的设备主体中分离出来， 即显示 报警信号、 自动 / 手动、 复位等操作、 巡检等功能， 与吸气探测、 报警等功能分置。 该模块与设备主体采 用数据控制线实现数据信号链路， 探测报警器的改进 方案框图， 见图 4。 该方案既保障了探测、 报警一体化的特性， 又满 足规范报警信号、 操作等功能距地 1. 5 m的要求， 以 满足检测、 观察、 复位操作等使用功能。 两者分离后， 显示、 编程安装高度距地 1. 5 m， 而将探测报警器安 装于高位， 大量减少垂直方向的采样管长度， 提高有 效采样管使用率和单台探测报警器的探测区域面积 使用率。 图 2 探测报警器工作原理 Fig. 2 Operating principle of detection alarm 674 30 图 3 空气采样探测系统竖向设计示意图 Fig. 3 Vertical design diagram of air-sampling detection system （a） 原设计方案 （b） 改进方案 （a） Original design （b） Improved design 经与设备供应商探讨， 从设备生产的角度论证， 该方案符合相关设备生产 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ， 对探测报警器的主体 功能无负面影响， 具有可操作性。 在上述项目中， 采取改进方案后， 单台探测报警 器系统的竖向设计示意见图 3 （b）， 报警等信号显示、 操作模块距地 1. 5 m 安装； 采样管沿大空间顶部敷 设， 安装高度距地 13 ～ 15 m 不等。 而报警控制器安 装高度提高到距地 11. 5 m 安装， 与原图比较， 设备 安装高度提高了 10 m。 采用此项改进方案， 单台报 警控制器节省垂直方向采样管的长度约 40 m， 使 有效采样管使用率提高了 20 %。 H1 展区原设计为 58 台探测报警器， 按此改进方案增加有效采样管的 总长度使用率， 重新设计后， 在 40 000 m2 的报警范 围内， 设计了 28 台探测报警器即可满足探测区域面 积的覆盖要求 （见图 5）， 共减少了 30 台； 单台探 测报警器的平均探测区域面积也由原来的 690 m2， 提高到约 1 430 m2， 探测区域面积使用率从原来的 34. 5 %， 提高到 71. 5 %。 在该国际会展中心项目中， 采用了该改进方案的 早期烟雾探测火灾报警系统， 目前已完成施工安装， 并投入使用。 3 结语 高灵敏度的烟雾探测是高大空间建筑在火灾预燃 阶段的火灾探测关键技术， 研究改进该系统具有重要 图 4 探测报警器改进方案框图 Fig. 4 Block diagram of improved scheme of detection alarm 电 气 防 火 高大空间建筑早期烟雾探测报警系统设计改进 （周陶涛） 675 31 誖 BUILDING ELECTRICITY2 011 年 第11 期 Nov. 2011 Vol. 30 No. 11 意义。 本文针对高大空间建筑的特点， 结合项目实 例， 研究早期烟雾探测火灾报警系统的技术、 优势和 不足， 对现有早期烟雾探测火灾报警系统设计及产 品提出了改进方案： a. 针对早期烟雾探测报警系统的关键问题 ， 从工程设计 、 设备改进的综合角度 ， 提出操作 、 显示模块与探测报警器设备主体分置的设计改进 方案。 b. 从节约投资的角度， 改进方案提高了采样管 的使用率和单台探测报警器的有效探测区域面积使 用率。 c. 为设计、 安装早期烟雾探测火灾报警系统提 供了借鉴和参考。 向该项目相关单位、 电气设计组为此提供的支持 和贡献表示感谢。 参 考 文 献 ［1］ 戴锦年， 安承武， 王又青． 高灵敏度吸气式感烟 火灾探测系统 ［J］． 大连理工大学学报， 1997， 37 （S2）： 118． ［2］ 王殊， 厉剑 . 高灵敏度吸气式感烟火灾探测报 警系统分析研究 ［J］. 消防技术与产品信息， 1995 （10）： 5 - 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8． ［3］ 高晓斌． 高灵敏度空气采样探测报警系统的作用 与技术分析 ［C］． 2003 火灾科学与消防工程国际学术会议 论文集， 2003： 330 - 333． ［4］ 王利军， 王楠． 空气采样感烟火灾探测系统在大 空间中的应用 ［J］． 武警学院学报， 2007 （4）： 9 - 11． ［5］ 周银双， 秦志宇. 谈高大开放式空间火灾自动报 警系统设计 ［J］. 建筑电气， 2009 （7）： 20 - 25. ［6］ 王海量. 早期烟雾探测系统在凤凰国际传媒中心 的应用 ［J］. 建筑电气， 2010 （2）： 10 - 14. ［7］ 李宏文， 张昊. 高大空间建筑火灾探测技术 ［J］. 建筑电气， 2010 （2）： 7 - 9. ［8］ 朱兴刚 ， 杨铮 ， 陈林 ． 阻尼减振及预应力在 合肥体育中心综合馆中的应用 ［J］． 建筑结构， 2007 （2）： 76 - 78． ［9］ 庄磊， 黎昌海， 陆守香． 我国建筑防火性能化设 计的研究和应用现状 ［J］． 中国安全科学学报， 2007 （3）： 119 - 125． ［10］ 公安部沈阳消防科学研究所 ． GB 50116 - 98 火灾自动报警系统设计规范 ［S］． 北京： 中国计划出版社， 1999． ［11］ 北京市规划委员会 ， 北京市公安局 ． DBJ 01 - 622 - 2005 吸气式烟雾探测火灾报警系统设计、 施工及 验收规范 ［S］， 2005． ［12］ 中元国际工程设计研究院 ． 03X502 空气采 样早期烟雾探测系统 ［S］． 中国建筑标准设计研究院 ， 2003． 2011 - 06 - 18 来稿 2011 - 10 - 28 修回 676 32