交通建筑高大空间火灾探测器适用性分析

钟世权， 周小蔚， 申雨佳

(广东省建筑设计研究院，广州 510010)

0 概述

广州白云国际机场二号航站楼包括主楼及东五、东六指廊和西五、西六指廊及北指廊，总建筑面积约65.8万m2。本项目2012年3月正式启动初步设计，2013年3月通过民航总局组织的初步设计评审，2013年11月底完成第一版施工图设计，同时进行土建招标并开始施工，2014年5月通过公安部组织的消防评审会，2014年12月完成第一版装修施工图设计。

本项目在设计过程中恰逢GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》(以下简称“《火规》”)的颁布实施。本项目中有大量高度>12m的空间，包括主楼三层办票大厅安检大厅、联检大厅及各指廊候机大厅等，对于这些高大空间来说，如何选择并设置火灾探测器是本项目火灾自动报警系统设计的重点与难点。下面根据新规范要求，结合本项目实际情况探讨高大空间火灾探测器的选型与设置原则。

1 规范要求

根据《火规》中“高度大于12m的空间场所”，火灾探测器设置要求如下。

(1)宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器。

(2)线型光束感烟火灾探测器、管路吸气式感烟火灾探测器或图像型感烟火灾探测器，适用于火灾初期产生大量烟的场所。

(3)当使用线型光束感烟火灾探测器时，探测器应在建筑顶部设置，且宜分层网状设置；高度≤16m时在6～7m处宜增设一层；高度大于16m 小于等于26m 时在6～7m和11～12m处各增设一层。

2 各种火灾探测器的比较

对于高大公共空间的火灾报警探测，目前国内可选择的技术成熟的火灾探测器包括吸气式感烟探测器(空气采样探测器)、线型光束感烟探测器(红外对射式火灾探测器)、光截面图像火灾探测器、双鉴式成像感烟探测器四种类型。其特性比较表如表1所示。

2.1 空气采样火灾探测器

该探测器的优点是：灵敏度高、可实现火灾极早期报警，调试工作量不大，特定环境下稳定性高，应用案例较多。

其缺点主要有：(1)由于其安装方式为顶棚安装，且公共建筑高大空间中只能在顶棚内安装，因此吸气管会受热障效应影响以致于无法正常工作。(2)大型公共建筑人流量大、室内外空气长时间对流，且公共区域商业业态经常调整装修，造成空气中经常存在大颗粒灰尘，从而容易造成采样孔和过滤网堵塞，因此产生漏报而造成严重的损失。(3)探测器与采样管直接连接，采样管长度不能超过100m，对大型公共建筑高大空间(四周大多为幕墙)来说，寻找适合安装探测器且方便维护的位置特别困难。(4)采样管数量多、系统施工难度大，日常维护工作量大。(5)大空间高度大部分超过16m时，延长顶棚下方空气采样管吸入烟气的时间，相当于降低了探测器的灵敏度。

综上，空气采样感烟火灾探测器适用于洁净场所，但并不适合在航站楼这种人流多、与室外空气对流大、结构跨度大且四周大多为幕墙的高大公共空间使用。该探测器在白云机场一号航站楼安装使用中，由于室内外对流、内部经常进行局部装修调整、候机区地毯使用较多、机坪侧飞机尾气在压差的作用下灌入室内等原因造成楼内高大空间粉尘较大，空气采样感烟火灾探测器误报情况较多甚至不能正常使用，这一经验也印证了本结论。

2.2 红外对射式光束感烟探测器

该探测器的优点是：与火灾自动报警系统为同一系统，可供选择的产品多，成功应用案例也很多，综合造价低，性价比高。

其缺点主要是：(1)由于接收器需较精确的对准，所以安装精度要求高，且抗震性能差。(2)发射器的发射管老化导致红外线衰减，当衰减到一定程度时会发生误报，这时需通过调整灵敏度来纠正以便恢复系统正常工作；当进一步衰减到一定程度时，需要进行设备更新；同时由于建筑物沉降与热胀冷缩等影响，会导致接收器和发射器光路产生偏移引起误报。因此在使用过程中系统维护的工作量很大。

2.3 光截面图像感烟探测器

与红外对射式光束感烟探测器相比，光截面图像感烟探测器主机实时处理被监测现场的烟雾图像信息并且进行智能判定后预告火灾，能实现火灾的早期探测，灵敏度提升，适用于大空间和其他特殊空间。

该探测器的优点较多，主要有：(1)克服了由于灰尘、震动、电磁场、光照等外界环境与系统偶然因素引起的干扰，提高了系统的稳定性和可靠性。(2)由多光束组成光截面实现任意曲面式覆盖，大大提高了对被保护空间内火灾的快速响应能力。(3)探测器能根据灰尘情况与环境变化自动调节工作参数，极大地降低由灰尘积累与环境变化所引起的误报、漏报。(4)接收器同时具有水平和垂直张角，面成像自动跟踪监测，解决了传统对射探测器由于建筑移动而引起的误报问题。(5)光截面火灾探测器属非接触式探测，灵敏度受灰尘影响极小，因此几乎可以免维护。

其缺点是：(1)视频信号需要同轴电缆接入消防监控室，当距离较远时(如本项目办票大厅上空至消防控制室线缆距离超过600m)，信号质量大受影响、线路干扰也很严重。(2)独立系统，系统后台设备占用消防控制室的安装空间且需要与主系统间通讯，联调工作量大。(3)由于知识产权的归属问题导致产品生产商单一，无法形成良性的竞争。(4)综合造价很高。

2.4 双鉴式成像感烟探测器

与双截面图像感烟探测器比较，该产品具有的优点有：(1)采用红外线与紫外线双束脉冲光，可准确判断阻挡物，避免误报。(2)双鉴式成像感烟探测系统接收器自带芯片，探测信息就地处理后经普通总线传输到消防报警控制器，结构较简单。

四种火灾探测器特性比较表 表1

其缺点是：国内相关工程应用案例较少。

2.5 小结

综合上述比较分析，根据《火规》条文要求，结合本项目高大空间的实际情况(包括建筑条件、装修与家具材料选型要求、管理水平等)与一号航站楼使用情况及业主过往项目在施工招标中的经验教训，本工程高大空间采用以红外对射光束感烟探测器为主，重点区域局部设置空气采样火灾探测器，并采用视频监控系统视频信号作为确认火灾的辅助手段的火灾报警探测方案。

3 二号航站楼高大空间火灾探测器选型方案

3.1 三层办票大厅火灾探测器的设置

建筑条件：主楼三层出发大厅平面尺寸约为432m(东西向)×148m(南北向)，柱距为36 m×45 m，地面距离天花底部高度为19～26m(天花为波浪状)，南北两面与东西两面约1/2为玻璃幕墙。大厅内除办票岛区域存在易燃物外，其他区域设置少量金属桌、椅，基本没有易燃物。

火灾自动报警探测器设置方案如下。(1)首先，在顶部天花下400mm处设置一层红外对射感烟探测器对大厅进行全覆盖探测。(2)其次，利用办票岛上部构筑物在6～7m处设第二层红外对射感烟探测器对办票岛及周边进行区域式探测。(3)最后，由于办票岛易燃物相对比较多，在办票岛顶部采用管道吸气式感烟探测器对办票岛范围进行重点式探测，使该区域得到实际有效的保护。(4)为了提高系统的可靠性、准确性与反应速度，在消防监控室设视频监控分控站与监视屏，按红外对射探测器设置情况将大厅分为若干区域，利用大厅全覆盖的视频监控摄像机与红外对射探测器报警后联动，将报警区域视频信号切换至监视屏上作为火灾报警确认的辅助手段。

办票大厅火灾自动报警探测器布置平面图如图1所示，其布置剖面图如图2所示。

图1 办票大厅(局部)火灾探测器布置平面图

图2 办票大厅火灾探测器布置剖面图

3.2 三层安检大厅火灾探测器的设置

建筑条件：二号航站楼主楼安检大厅高大空间平面尺寸约为411m×50m，地面距离天花底部高度约为14～18m不等。大厅内基本没有易燃物。

火灾自动报警探测器设置方案：在顶部天花下400mm和离地面高度约8m(利用南北两侧5层结构梁安装)处分别设置一层红外对射感烟探测器对大厅进行全覆盖探测；并将大厅全覆盖的视频监控摄像机与红外对射探测器报警信号联动，将报警区域视频信号切换至监视屏上作为火灾报警确认的辅助手段。

安检大厅火灾自动报警探测器布置图如图3所示，布置剖面图如图4所示。

图3 安检大厅(局部)火灾探测器布置平面图

图4 安检大厅火灾探测器布置剖面图

3.3 连接廊与指廊候机厅火灾探测器的设置

建筑条件：二号航站楼连接廊、指廊候机大厅的高大空间地面距离天花底部高度约为8～17m不等；单边或两边为玻璃幕墙。大厅内除候机区布置金属座椅外基本上为移动的人流，没有易燃物。

火灾自动报警探测器设置方案：仅在顶部天花下400mm处设置一层红外对射感烟探测器对大厅进行全覆盖探测；并将大厅全覆盖的视频监控摄像机与红外对射探测器报警信号联动，将报警区域视频信号切换至监视屏上作为火灾报警确认的辅助手段。

指廊火灾自动报警探测器布置图如图5所示，布置剖面图如图6所示。

图5 指廊候机厅(局部)火灾探测器布置平面图

图6 指廊候机厅火灾探测器布置剖面图

4 结束语

本方案是当时综合各种因素做出的优化方案。设计在2014年5月消防评审会上对上述方案进线详细汇报讨论后获得与会专家认可，在后续与当地消防主管部门进行多次沟通、汇报，最终通过消防报建并得以落地实施。但是，在后期的安装、调试及投运后的维保中，红外对射式光束感烟探测器由于大跨度钢结构建筑的沉降与移动(暴晒、暴雨均可引起沉降与移动)带来了一定的位移误差，特别探测距离为100m的红外对射式光束感烟探测器(实际安装间距不超过85m)，经过距离的放大，沉降与移动带来的误差被放大，尽管采用加大反射镜面积的方法使该情况得以缓解，但误报事件还是较多，给后期运营维护带来很大的工作量。