高大空间火灾探测技术的应用

张　卉

(中国建筑设计咨询公司,北京 100120)



高大空间火灾探测技术的应用

0引言

火灾具有危害性强、涉及面广、快速蔓延的特性，严重威胁着人民生命、财产安全。然而随着社会经济技术的发展，具有高大空间场所的建筑也日趋普遍。由于高大空间的建筑结构特殊、防火分区大，在火灾早期烟雾会发生弥散、沉降、分层等特殊现象，导致烟气层高度不均匀、烟气控制采集较为复杂，不利于探测器的及时响应，因此高大空间的火灾报警探测器的设置需重点关注。

GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》中增加的第12章规定了高度大于12m的高大空间场所的设计规范。其中12.4.1条“高度大于12m的空间场所宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器。”因此在设计高大空间场所时，需要对高大空间场所选用的火灾探测器进行比较，对两种及以上火灾探测器的配合进行分析。

1高大空间场所探测器的选用

对于空间高度超过12m的高大空间通常采用如下几种火灾探测器。

1.1感烟式探测器

1.1.1线性光束感烟火灾探测器

线性光束感烟探测器可分为红外对射型和光截面图像型。

1)红外对射型线性光束感烟火灾探测器

线性光束感烟火灾探测器由两部分组成，即光束发射器和光电接收器。其利用烟尘粒子的扩散性，主要通过散射红外线组的方式来探测红外线组周围固定区域内的情况，当烟粒子浓度到达预设阈值时实现报警。其响应时间短且工程造价较低。但由于其发射器和接收器需较为精准的对射，较高的安装精度，同时抗震性能差且稳定性较低。发光管老化后，对系统影响大，需要经常维护。

2)光截面图像型线性光束感烟火灾探测器

光截面型火灾探测器由光截面发射器、接收器组成，采用截面网式覆盖，可对光截面中相邻的光束进行分析，克服了单光束火灾报警器因偶然因素造成的误报，提高了系统的准确性。其具有根据环境变化自动调节工作参数的功能，不仅降低了误报、漏报的发生概率，还提高了对环境的适应能力。

1.1.2管路吸气式感烟火灾探测器

管路吸气式感烟火灾探测器利用架设在保护区内的管网滤除固体大颗粒后，通过抽气泵吸取空气样本进行连续分析，以监测烟雾浓度、成分等信息。

管路吸气式感烟火灾探测器具有较强的灵敏性。火灾在一般的情况下可分为阴燃阶段、可见烟雾阶段、出现火焰阶段和剧烈燃烧阶段。管路吸气式感烟探测器主要针对阴燃阶段，在阴燃阶段对烟尘进行识别，并在第一时间发出火灾预警，为在场人员撤离和消防队员灭火争取时间。

管路吸气式感烟火灾探测器对灰尘识别技术、自动比较技术要求比较高，当环境不稳定时可能会导致误报、漏报的情况发生。此外，管道内的采样孔和过滤网需防止堵塞，使得日常维护工作量较大。

1.2感火焰式火灾探测器

1.2.1点型红外火焰探测器

点型红外火焰探测器利用多红外传感技术，使三个具有窄带滤波的不同波长的红外探测器分别工作，检测火焰特征并判断火灾情况。火焰的辐射分为离散光谱的气体辐射和连续光谱的固体辐射，因此这三个红外探测器其中一个检测火焰的中心波长，另外两个检测环境中的红外辐射，通过对比火焰特征的辐射频谱进行运算分析，确定是否发生火情。

点型红外火焰探测器能够有效地排除干扰因素(如电焊、人工光源、热辐射、机械振动、电磁干扰等)，当出现火焰时能够实现快速响应和准确识别。其最大检测距离为80m，产品技术成熟、性能稳定、灵敏度高、检测距离较大，可全面兼顾数据化总线技术信息传递快、内容丰富的特点。

1.2.2点型紫外火焰探测器

点型紫外火焰探测器的性能原理基本上与点型红外火焰探测器的性能原理相同。由于紫外线只对185～260nm狭窄范围内的紫外线进行反应，对其他辐射范围内的光线不敏感，并且火焰的波长宽度能够覆盖紫外线的敏感范围，因此利用紫外火焰探测技术，能够有效避免自然界的复杂干扰，减少信息处理负荷。

紫外火焰探测器相对于传统的红外火焰探测器可靠性更强，稳定性、敏感性、反应速度也都有一定程度的提高，因此已逐渐展开应用推广。但由于传统的紫外光电管存在结构和工艺限制，当灵敏度控制在较高水平时会产生一定的噪声。另外，这种探测器的最大检测距离为15m，不能抗雷电干扰。

1.2.3图像型火焰探测器

图像型火焰探测器采用双波段图像探测技术，通过对监控区域的现场图像信号进行热、色、行、形、光谱、动态特性等多方面参数的综合分析，建立色谱特征判断模型、稳定性模型、频闪特征模型、火焰燃烧的纹理模型及增长趋势模型等，采用基于彩色影像和红外影像的双波段火灾识别模型可实现高大空间场所的早期火灾检测和空间定位。检测距离为0.5～100m，保护面积可达2 000m2。

图像型火焰探测器具有保护面积大、探测距离远、响应速度快、稳定性高、可靠性高的特点，可实现防火、防盗、日常监控的三位一体式应用。

2工程实际分析

2.1工程概况

本工程为档案馆，建筑高度78m，总建筑面积37 599m2，其中地上建筑面积33 067m2，地下建筑面积4 532m2，建筑地上16层，地下1层。

2.2高大空间火灾探测器设计原则

分析本项目的概况，根据需求结合GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》、JGJ 16-2008《民用建筑电气设计规范》的规定，档案馆项目高大空间部分的探测器需选用线性光束感烟火灾探测器和双波段图像型火灾探测器。

线型光束感烟火灾探测器主要针对火灾初期时的阴燃阶段，整体分层布置，同一水平高度的探测器采用光轴交网的布置方式。本项目中，图1所示的中庭高度为24m，在6m、12m、23.5m处分别设置探测器。图2所示的展厅上空部分高度为10m，在6m、9.5m处分别设置探测器。线性光束感烟火灾探测器的发射器与接收器相距均<100m，中庭部分每层设置一组探测器，探测器距保护边界为6m，符合规范中要求的≥0.5m且≤7m的要求。展厅上空每层设置两组探测器，两组探测器的距离为10m，两组探测器至保护边界为4m。

图1　中庭上空消防平面图

图2　展厅上空消防平面图

高大空间场所消防水炮自带的图像型火焰探测器主要针对火灾初期的明火，能够快速确定位置，并启动消防水炮进行灭火操作。

3结束语

根据建筑的特点和消防性能化设计的要求，在进行火灾探测设计时需充分了解高大空间的火灾探测技术，通过对火灾时多个参数进行分析判断，将多种技术有效地组合，才能实现快速准确的探测，使火灾能够在第一时间得到处理。

参考文献

[1]GB 50116-2013 火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2014.

[2]GB 50338-2003 固定消防水炮灭火系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2004.

[3]李四高.浅谈火灾探测技术在高大空间的综合运用技术[J].建筑工程技术与设计,2014(4):95-98.

[4]薛银柱.高大空间火灾探测器技术[J].工程建设与设计,2015(6):89-91.

Application of Fire Detection Technology in Large Space

Zhang Hui

张卉

(中国建筑设计咨询公司,北京 100120)

摘要随着社会经济技术的发展，现如今超高层建筑、异形高大复杂建筑物比比皆是，但由于高大空间建筑物的结构特殊，防火分区大，在火灾早期烟雾会发生弥散、沉降、分层等特殊现象，不利于探测器的及时响应。针对高大空间的特殊性，结合国家规范，对常见的高大空间火灾报警探测器产品进行比较分析，提出较为合理的设计应用方案。

关键词高大空间探测器消防性能化设计

AbstractWith the development of social economy and technology, super high-rise building and special shaped building more and more appear in our life. Large space building has particularity in the structure. As the same time, the fire compartment area is large. Then early stage fire smoke will dispersion, settlement, layered and other special phenomena that will influence detector response in the timely manner. According to the particularity of the large space, and combined with the national standard, the large space fire alarm detector products should be comprised and analyzed, and some reasonable design application solutions should be put forward.

Keywordslarge space, detector, performance of the fire design