论新型智能消防系统在大空间建筑中的应用

●张志刚，徐海炜

(齐齐哈尔市消防支队，黑龙江齐齐哈尔 162400)

随着我国国民经济的发展和建筑水平的提高，大空间建筑(如体育馆、候机厅、大型商场、工业厂房、储存仓库等)不断增多，由于大空间建筑的独特性，一些传统建筑消防设施很难全面满足其安全要求，埋下了较大的火灾隐患。目前亟待对大空间建筑常用消防设施的有效性进行深入探讨，并针对该类建筑的消防特点甄选适用的消防系统，以保护人民生命财产的安全。

一、传统消防设施存在的问题

(一)防火墙与防火卷帘

为有效的把火灾控制在较小范围内，《建筑设计防火规范》要求在建筑物内划分防火分区，通常采用防火墙和防火卷帘来划分防火分区。但对于大空间建筑却有很多不适于的情况。对大空间工业厂房而言，因成套设备生产线的工艺要求，如果用防火墙把厂房一分两半，则截断了连贯的生产线设备，也有碍物料及半成品、成品的运输，是不可行的设计方案;防火卷帘，在面对大跨度建筑时也存在问题:大跨度建筑一般单跨可达36m以上，定制这样大跨度的防火卷帘，不但成本很高，而且在卷帘收放时很难控制，容易卡在滑槽里，可靠性差，非常不适用。

(二)独立水幕系统

用独立的水幕作防火分隔是防火墙或防火卷帘的常用替代方案。但是，单独水幕作防火分隔也有三大难题:(1)需水量太大，水池造价高。以跨度36m计算，水幕供水量为2L·s－1·m－1，按消防历时2h考虑，水幕贮水量应为518m3，再加上室内外消火栓的贮水量，则消防水池容量大导致造价较高。(2)水幕启动时，大量的水突然喷泄而下，可能对水幕下方昂贵的生产设备造成较大的损失。在火灾不严重的情况下，贸然启动水幕可能造成的损失会比局部火灾的损失更大。因此需严格掌握水幕的启动时机。(3)系统维护工作繁重，难以试水方式检验水幕系统的可靠性。理论上，如果先安装消防设施，再安装其他设备，则有机会在水幕安装完毕，其他设备还末安装时进行水幕试水。但在工程实践中，通常把消防设施安装排在后面。这样在水幕安装完毕后无法进行试水实验，很难保证在关键时刻水幕正常工作。目前水幕试水的问题只好在技术上近似解决。在设计时，可在消防泵房水幕泵的出水管上设试水管及试水阀门(便于平时检验水幕泵的工作状态)，但车间上方的水幕管与水幕喷头是否阻塞、喷水是否均匀就无法测试了。

(三)普通闭式系统

现行《自动喷水灭火系统设计规范》第6.1.1条规定净空高度在12m以内的非仓库类高大净空场所可设置闭式系统，该规定是针对普通闭式喷头而言的。而对于大空间建筑，火灾时烟气在热对流的作用下流动至上层的时间长，造成上层空间升温较慢，会导致普通喷头响应时间过长，延误了灭火时机。且普通闭式喷头在大空间的特殊环境中，喷射出的水滴在到达火焰之前会被蒸发掉或被吹离火焰，有效水量大为减少，只能起到控制火灾而不能压制火灾。因此，在大空间建筑内采用普通闭式系统达不到很好的灭火效果。

(四)雨淋系统

《自动喷水灭火系统设计规范》第4.2.5条规定:“具有下列条件之一的场所，应采用雨淋系统:室内净空高度超过本规范第6.1.1条规定，且必须迅速扑救初期火灾。”由此可设置雨淋灭火系统。该系统在其保护区内可实现大面积的喷水灭火，降温及灭火效果均非常显著，适用于过大面积的灭火。但该系统存在雨淋阀多、报警阀多、系统管线复杂，造成施工安装困难，维护管理困难，且破坏建筑的整体美观性;而其自动控制部分要求也很高，需要有很高的可靠性，管网在任何时候压力波动变化不能过大，不允许误动作或不动作。另外，作为开式系统，发生火灾雨淋阀开启后，被保护区域内所有喷头一起喷水，对于大空间建筑，会造成系统用水量大，容易造成水灾，水渍损失大。

综上种种，解决大空间建筑自动消防新的整体方案亟待开发，以解决工程设计和施工的现实问题。

二、新型智能消防系统在大空间建筑中的应用

(一)自动扫描定位喷水灭火系统

自动扫描定位喷水灭火系统，是一种智能型的自动喷水灭火系统。系统由消防水箱、水泵、系统附件、供水管网、智能型电动阀、总线控制装置等组成。其工作过程是:平时系统处于监控状态，当灭火系统发现火情时，对启动系统进行扫描对准火点定位，然后报警、启泵、开阀、喷水灭火。灭火后系统恢复到监控状态，如有复燃，系统重复以上过程，直至将火彻底扑灭。由于采用了计算机技术，赋予了系统一定的智能，它能对周围环境进行感知并作出反应，经计算机分析、判断、确认后，实施灭火。因而，在出现火情时能及时探测，准确定位，快速灭火。

该系统开启迅速，智能型喷头在可控区域内一旦发现火情，启动时间≤20s，与普通喷头相比较，智能消防系统可提前开启约60s左右。并且顺应自动喷水灭火系统的发展趋向，具有射流密集有力、喷射强度大等优点，而且具有模拟人工摆动扫射灭火功能。该智能系统不仅具有较大的覆盖面积(最大保护半径可达到15m以上)，且具有较高的竖向保护范围(最大保护高度可达到20m以上)，特别适用于大空间场所，解决了传统自动喷水灭火系统大空间灭火难的问题。东北林业大学体育馆采用了该套消防系统，实践证明，该系统施工方便、智能经济、用水量少，灭火效果好，是自动喷水灭火系统很好的补充。辽宁省制定了《大空间自动扫描定位喷水灭火系统设计规程》。

(二)大空间智能消防水炮灭火系统

自动消防炮系统的特点是将图像识别技术运用于火灾发生、发展的全过程，具备监控系统的功能，对被保护场所进行无死角可视图像监控，实现可视化报警，能够有效发现早期火灾火焰和火灾烟气;并能根据着火点远近及大小自动修正消防炮的喷射点角度，进行空间定位、定点灭火，保证消防炮的定位准确，实现智能化控制。自动消防水炮灭火系统具有现场控制和远程控制功能，并具备以下控制方式:(1)自动控制方式。火灾发生后，可视烟雾探测系统和图像火焰探测器对着火区域进行探测并向消防中心报警;报警信号传给消防水炮中央控制系统，由主机对火灾进行分析判别后，确定着火点，同时，对应着火区域的两台消防水炮自动指向着火点，自动启动消防泵，打开电动阀，向着火点喷水灭火。(2)手动控制方式。当前端探测器报警后，值班人员通过被强制切换过来的彩色画面，通过控制室的中心手动操作盘控制消防水炮瞄准着火点，启动消防泵，打开电动阀喷水灭火。(3)现场应急控制。当现场人员发现火灾后，通过消防水炮现场手动操作盘控制消防水炮瞄准着火点，启动消防泵，打开电动阀喷水灭火，也可以通过消防水炮遥控器对炮的运动进行遥控操作。当发生火灾时，值班人员在控制中心借助监视图像控制消防水炮的俯仰、水平回转及启动消防泵，打开电动阀向火源点喷水灭火。(4)手动控制和现场应急控制具有优先权。由于仅对火灾区域喷洒灭火，减少了对无火灾区域的影响，很大程度上减少了火灾造成的损失。另外消防炮的射程远(可达50m，甚至更远)，所以控制的范围大，适合于大空间消防要求。

(三)大空间智能主动喷水灭火系统

智能型主动喷水灭火系统包括:(1)智能型灭火装置(大空间智能灭火装置、自动扫描射水灭火装置、自动扫描射水高空水炮灭火装置)，该装置包括智能型红外探测组件、大空间大流量喷头、电磁阀;(2)信号阀组;(3)水流指示器;(4)供水管道及供水设备。与消防水炮相比，智能型主动灭火装置就好比缩小的和分散的微型水炮，流量、水压较小，因此灭火装置容易结合建筑要求布置，管路也较少，便于铺设;相对于喷淋系统而言，智能型自动灭火装置就好比可以转动的喷头，直接面对火源喷水，因此使用的水量较小，针对性强，缩短了灭火时间。东莞大剧院等多个大型工程均采用此系统。广东省颁布了《大空间智能型主动喷水灭火系统设计规范》。该系统的采用为大空间消防提供了更为有效的手段。

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