浅谈会展建筑展览馆的火灾自动报警系统设计

于天傲，杨 媚，徐天浩

(中国建筑设计研究院有限公司，北京 100044)

0 引言

会展业是现代服务业的重要组成部分，随着我国经济的不断进步与发展，会展行业已成为评价城市发展潜力的重要因素。但会展中心在成为城市发展地标的同时也存在着诸多的火灾隐患。首先，公共展览馆是人员密集场所，同一时间聚集人数较多；其次，会展中心展览馆多为高大空间，建筑结构复杂、防火分区大，不利于普通感烟探测器及时响应。因此会展中心展厅的火灾自动报警探测系统的设计需要重点关注。本文以某高度和跨度都较大的展厅建筑为例，通过比对几种常见报警设备，简单介绍相关会展建筑展览馆的火灾自动报警设计。

1 工程概况

本工程为某会展中心展览馆子项，建筑高度23.5m，总建筑面积35 401m2，地上二层，地下一层，共分为三个展厅：1号、3号展厅(各个展厅面积约5 000m2， 高度19m)与2号展厅(面积约10 000m2，高度23m)，为大型展览建筑。

本建筑具有较大的跨度与较高的展厅高度，在设计中应考虑到针对建筑可能发生的火灾事故进行及时准确的探测，将有可能到来的火灾灾难损失降低到最小。

2 工程设计

2.1 火灾自动报警系统方案的设计

根据GB 50016-2014《建筑设计防火规范》8.4.1：任一层建筑面积大于1 500m2或总建筑面积大于3 000m2的商店、展览、财贸金融、客运和货运等类似用途的建筑应设置火灾自动报警系统。

本工程展览部分为大型展览建筑，展厅为甲等，因此需要设置火灾自动报警系统和火灾自动/手动联动控制消防设备。考虑运维与管理的便捷，本工程在会议中心一层和展览区域1号展厅一层各设置一处消防控制室，采用控制中心报警系统。

由于每个单个展厅面积较大，东侧部分为展厅正门，门厅左右设置有贵宾室等会客区域，为展览主要人流出入区域，再综合群体建筑路由走向等因素，将展览区消防控制室设于北侧机房区。

2.2 火灾探测器的选择

根据GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》12.4条：高度大于12m的空间场所宜同时选用两种及以上火灾参数的火灾探测器。其中的火灾参数即为烟雾、温度、火焰光、气体等几类，而针对不同的火灾参数探测，需要不同的火灾探测器，常用的为感烟探测器、感温探测器等，但由于烟气在高大空间内6～7m处开始第一次分层、在11～12m处开始第二次分层，所以感烟探测器反应时间较长且准确度较差，因此结合本项目特点及规范要求，可选用以下几种高大空间火焰探测器。

(1)红外对射型线性光束感烟火灾探测器

由红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性探测红外线周围固定范围之内的火灾。通常由分开安装的、经调准的红外发光器和收光器配对组成，其工作原理是利用烟雾减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量来判定火灾。

优点在于易于安装且造价便宜，但在特殊建筑中(如玻璃屋顶或房间内常有烟雾、水雾滞留)稳定性较差，红外发光器与接收器之间的校准不宜维持精准，易发生误报。

(2)管路采样式吸气感烟火灾探测器

由在天花板上方或下方间隔平行安装的管道组成。通过在每根管子上间隔钻孔，形成一组矩阵型的空气采样孔。利用探测主机内部抽气泵所产生的吸力，空气样品或烟雾通过这些小孔被吸入管道中并传送到探测主机内部的高灵敏度烟雾探测腔，检测空气样品中的烟雾颗粒浓度来判定火灾。

优点在于可以在火灾形成极早期进行准确报警，灵敏度与精准度高，维护成本较低。但单根采样管长度<100m，需根据建筑进行调整，施工较为复杂；且本工程屋顶高度>16m，根据上文，烟气会在6～7m与11～12m分层，而空气采样管只能设于屋顶，无法对靠近建筑底部的烟气烟雾进行准确及时报警。

(3)双波段图像型火灾探测器

通过将红外线及可见光两个波段的视频图像信号传输给主机，从不同角度(火焰的光学特性、形状、跳动频率、变化趋势等)进行分析，并综合运用模糊数学等理论来判断火焰。具有非接触式探测特点，不受空间高度、高温、易爆、有毒等环境条件的限制，采用国际上先进的智能图像分析技术，能够实时采集并分析现场视频，迅速识别火焰并产生报警，支持现场监控及录像取证，极大提高了火灾报警的准确率和响应速度，同时有效地避免了各种环境背景因素所产生的干扰。该探测器结构简单，施工、安装方便，可与常规火灾报警系统兼容。如图1所示，为双波段图像型火灾探测器系统组成图。图像型火灾探测器发出报警信号联动火灾报警控制器，同时显示火灾现场视频，供值班人员进行确认，通过火灾报警控制器启动相应设备进行定点灭火。

图1 双波段图像型火灾探测器系统组成

优点在于单台探测距离远、探测准确率高且定位准确率高，单台探测距离为100m，多采用支架安装在墙体、柱子上，安装位置及安装高度可根据现场情况作适当调整。而且多与给排水专业组合成为自动跟踪定位射流灭火装置，十分适用于展厅等高大空间。

综上所述，本工程最终采用了红外对射型线型光束感烟火灾探测器及方便与水炮结合使用的双波段图像型火灾探测器作为展厅火灾自动报警系统高大空间部分的探测器。

2.3 工程设计

2.3.1 红外对射型线性光束感烟火灾探测器的设计

由于2号展厅高度为23m，1号、3号展厅高度为19m，根据烟气分层高度，于6m、12m、18m处分别设置红外对射型线性光束感烟火灾探测器，且该探测器的发射器与接收器之间距离应<100m。故在展厅长边侧间距14m布置，距离墙边6m，满足规范水平距离应≤14m，探测器至侧墙水平距离应≤7m且应≥0.5m的要求。如图2所示，为部分3号展厅上空消防平面图。

图2 部分3号展厅上空消防平面图

2.3.2 双波段图像型火灾探测器的设计

根据展厅面积尺寸，本次设计选用的双波段图像型火灾探测器，采用与消防炮结合的自动跟踪定位射流灭火方式，防爆图像火灾探测负责大空间火灾的早期探测，利用复眼摄像系统采集到360°图像信息判断火灾有无。待确认发生火灾后，计算火灾的图像坐标和空间位置，送至相应的防爆消防水炮，并启动监控中心的报警动作(包括声、光、启动录像等)。在无人值守的情况下，防爆消防水炮自动定位系统启动消防水炮灭火，并利用彩色 CCD 摄像机采集的图像信息实时判断跟踪射流落点，根据射流落点与火源点之间的坐标差异动态调整水炮的喷射角度，将火灾准确扑灭。如图3所示，为双波段图像型火灾探测器工作流程示意图。

图3 双波段图像型火灾探测器工作流程示意图

此系统由线槽区域控制器、信号解码箱及自动跟踪定位射流灭火装置组成。在被保护区域内共设置23台自动跟踪定位射流灭火装置，信号解码箱安装于自动跟踪定位射流灭火装置2m范围内，现场区域控制器安装在该灭火装置下方附近，距地面1.5m壁装。双波段图像型火灾探测器的24V电源由消防控制室内的自动跟踪定位射流灭火主机提供，每只双波段图像火灾探测器均需接入独立的视频线缆。如图4所示，为展览中心双波段图像型火灾探测器布置位置示意图。

图4 展览中心双波段图像型火灾探测器布置位置示意图

3 工程总结

由于本工程展览馆建筑形式为高大空间和大跨度空间，因此在设置消防探测器时，选用了适合高大空间和大跨度场所的专用火灾探测器。

红外对射型线性光束感烟火灾探测器与双波段图像型火灾探测器的结合形式，满足了对火灾早期烟雾探测的要求，也满足了兼具可视功能的火焰视频探测需求，不会由于空间过高导致的烟气分层影响报警效率，且非玻璃罩顶不会因光线影响红外对射精度。在保证报警效率的同时保证了一定的成本，简化了施工难度，实现了规范要求的双重火灾参数的探测。但结合产品参数及以往经验，仍有一些调试及安装的问题需要注意。

(1)双波段图像型火灾探测器存在盲区问题，若在安装调试中出现问题，有可能在探测器正下方形成盲区，因此在设计安装过程中，还应充分考虑安装高度及产品的旋转角度，以免造成安全隐患。

(2)双波段图像型火灾探测器与消防炮结合成为的自动定位追踪射流灭火装置有就地控制箱，现场区域控制器安装在自动追踪射流灭火装置下方附近，距地面1.5m壁装，确保操作时能看清其动作。由于部分展览馆存在装修工程，且控制箱位置应设置在可看到自动定位追踪射流灭火装置情况的位置，所以应结合精装布置。

4 工程反思

在本工程设计进行时，关于是否采用双波段图像型火灾探测器还是采用红外对射型线性光束感烟火灾探测器，引发了一定的思考。笔者曾认为双波段图像型火灾探测器原理上也是用了红外线探测火焰，与红外对射型线性光束感烟火灾探测器别无二致，后经查阅资料得知，虽都用红外线作为探测方式，但二者探测的火灾参数是不同的，一个是火焰光，一个是烟雾，双波段图像型火焰探测器通过判断火焰光及联动消防炮装置来实现对火情的信号采集及联动，红外对射型线型光束感烟探测器则通过对烟雾的判断来实现报警。故两种火灾参数的探测器共用，基于不同的探测目的，可实现高于12m空间的火灾报警系统的全方位监控。

5 结束语