甲等剧院火灾自动报警系统设置

贾 伟，王 伟，李 亮

(中南建筑设计院股份有限公司，湖北 武汉 430000)

1 引言

剧场内的舞台和观众厅均比较高，一般都大于12m，属于高大空间。舞台上布满幕布、道具等易燃材料，舞台灯光功率较大，会产生较多的热量，为达到表演效果，舞台会出现烟雾，甚至火焰等情况，这都会对普通的探测手段造成影响，产生误报。剧院演出时观众众多，疏散距离长，一旦发生火灾，很容易造成人员踩踏事故，后果不堪设想，因此做好剧院的火灾自动报警系统，是预防火灾的必要手段[1]。

本文以某甲等剧场为例，对舞台、观众厅的火灾自动报警系统进行探讨与简述。

2 观众厅的火灾自动报警设计

观众厅顶板标高26.7 m，下部分为观众区，包含楼座，上部分为吊顶及马道，吊顶为密实吊顶，如图1所示。

图1 观众厅剖面示意图

2.1 观众区的火灾自动报警设计

吊顶距池座的高度为16～18 m，根据《火灾自动报警设计规范》GB50116-2013第12.4.1条，高度大于12 m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[2]。而池座区域大部分是座椅，由木料、织物构成，属于火灾初期产生大量烟的场所，可以选择感烟型探测器，例如线型光束感烟探测器、管路吸气式感烟火灾探测器、图像型感烟火灾探测器等。

线型光束感烟探测器通常是由分开安装的、经调准的发射器器和接收器配对组成的，其工作原理是利用烟减少红外发光器发射到红外收光器的光束光量米判定火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法[3]。常规的线性光束感烟探测器抗干扰能力较弱，在环境光比较复杂的的场所容易误报甚至失去火灾探测能力，光截面感烟探测器也是线型光束感烟探测器，是一种智能型火灾探测器，可对被保护空间实施任意曲面覆盖，具有分辨发射光源与干扰光源的能力，非常适合剧院的观众区的探测[4]。

观众区是边长约为30 m的正方形，选用探测距离为60m的探测器，根据产品手册，它的探测角度为H/V为40°/30°，对应的距离因子K1/K2为0.9/0.6。

根据相应的距离因子(K1、K2)，计算探测器的视场范围：

水平视场范围：Dh=L×K1=32×0.9=28.8 m。

垂直视场范围：Dv=L×K2=32×0.6=19.2 m。

根据发射器的间距d不大于10 m的原则，计算发射器数量:

n=(D/d)+1=(28.8/10)+1=3.88， 取整n=4个。

因为观众区吊顶下高度约为16 m，考虑到火灾时存在烟雾分层的问题，为提高报警的灵敏度，发射器分两层安装，布置如图2所示。

图2 光截面火灾探测器平面示意图

图像型感烟火灾探测器，又称双波段图像型火灾探测器， 在探测方式上属于感火焰型火灾探测器，具有同时获取现场的火灾信息和图像信息的功能特点，采用视频图像探测对被保护区域进行火灾探测，具有火灾探测及视频监控双重功能，以为配合消防水炮，为其精准定位着火点，提高水炮动作的精准度[5]。系统由图像采集单元、嵌入式智能火灾分析平台等组成，实现了双通道视频采集、火灾分析、火灾报警、故障报警、视频编码传输等功能。通过以太网与监控中心通信，实现了智能分析、分布式探测、网络化传输和集中式管理[6]。

观众区是边长约为30 m的正方形，选用探测距离为60m的探测器，根据产品手册，它的探测角度为H/V为42°/32°。

布置如图3所示。

管路吸气式感烟火灾探测器是一种基于光学空气监控技术和微处理器控制技术的烟雾探测装置，可以实现火灾初期(在阴燃，烟气不可见阶段)的探测和报警，报警时间比传统的火灾探测技术提前很多，又称之为极早期火灾探测技术，可以在火灾初期发现从而消除火灾隐患。在观众厅这种人员密集场所，若能早期发现火灾隐患，对于火灾的控制、人员的疏散都能争取到宝贵的时间，因此管路吸气式感烟火灾探测器是非常适合观众厅的需求[7]。

观众厅吊顶下高度为16 m，空间很高，大量的空气对流会形成不同的空气分层，从而阻碍了空气流动，造成烟雾滞留，不能达到天花板下的采样点，因此需要将采样管沿着墙壁垂直安装，在不同的高度开采样管，有效穿越空气分层，并应在回风口处开设采样孔。

图3 双波段火灾探测器平面示意图

布置采样管首先要绘制采样栅格图，绘制栅格图是为了确定采样点的位置，从而确定采样管的位置，确定探测器的最佳位置，以达到使用最少的采样管来覆盖最大的面积，同事保证最佳的采样空气输送时间。栅格尺寸通常可以选择：4 m×4 m、6 m×6 m或者4 m×8 m，并且靠近墙的采样点与墙之间的距离应为其他采样点间距的一半，示意图如图4所示。

为保证观众厅的装饰效果，观众厅吊顶下采样采用毛细管采样比较合适，毛细管采样时一种采样点与采样管道分离、同时又不增加网络复杂性的采样方法，通常是将内径为5～6 mm的可弯曲管道从主干采样管上分支出来，并穿过吊顶进入被保护区域。

在实际工程中，多选择光截面与双波段探测手段的组合，当光截面报警后，由双波段火灾探测器定位着火点，联动消防水炮进行灭火，也可采用管路吸气式感烟火灾探测器作为极早期的监测预警。

2.2 观众区吊顶内的火灾自动报警设计

观众厅吊顶内空间很高，设置有各种空调风管、供电电缆、检修马道，平时少有人留守，阴燃的烟雾不容易被发现，且火灾扑救难度大。在吊顶内采用管路吸气式感烟火灾探测器能极早期对火灾进行监控预警，是非常适合的。

在吊顶内采用标准管道采样，在梁间采用梁下手杖式采样点，示意图如图5所示。

3 舞台区的火灾自动报警设计

本工程为甲等剧院，主舞台约600 m2，舞台栅顶葡萄架高约25.6 m，屋顶高30 m，在13 m、18 m、23 m处各有一条马道。

舞台上空空间高，气流复杂、烟气分层，普通探测手段难以发挥作用，舞台上设备多，且有多重幕布，有大量大功率发热的灯具，属于火灾易发生、难探测、难扑救的场所[8]。

图4 观众厅吊顶下采样平面示意图

图5 吊顶内采样管布置图

演艺厅主、后舞台的葡萄架属严重危险级Ⅱ级，设雨淋灭火系统，喷水强度不小于16 L/(min·m2)，作用面积260 m2。雨淋系统设计水量按最不利的主舞台设计，共设4套雨淋阀，按二个区的雨淋阀同时启用考虑，总作用面积为360 m2，系统设计流量为125 L/s，火灾延续时间取1 h ，贮水量为450 m3。喷头选用K=115的开式喷头，最不利点喷头的压力为0.20 MPa。

系统采用电动启动雨淋系统，采用两个独立设置的火灾探测器动作后，打开雨淋报警阀组，雨淋报警阀组的压力开关启动雨淋泵供水灭火并报警。一个探测器的探测区域应大于一个雨淋报警阀保护区域，探测器动作时，相邻两个保护区的雨淋报警阀组必须同时动作，确保保护面积不小于260 m2。且雨淋泵也可在消防控制中心遥控启动和在水泵房内手动启动。雨淋系统是保护舞台葡萄架，在进水处设雨淋报警阀及手动快开阀，演出时间为防止误喷设为手动控制状态，其余为自动控制状态，且“自动与手动”装置应该有明显标志和保护措施。

同样在舞台区可以采用线型光束感烟探测器(光截面)、管路吸气式感烟火灾探测器、图像型感烟火灾探测器(双波段)等，示意图如图6所示。

图6 舞台区剖面示意图

栅顶下有大量吊杆及幕布，不适宜采用光截面和双波段探测器，而普通点式感烟探测器由于高度限制也不适合，而选用管路吸气式感烟火灾探测器对栅顶下幕布区进行保护是非常合适的[9]。由于空间较高，考虑空气分层的影响，还是需要将采样管沿着墙壁垂直安装，在不同的高度开采样管，有效穿越空气分层，并应在回风口处开设采样孔[10]。

栅顶采样管布置应配合雨淋系统，根据雨淋系统的保护区域划分来布置采样管道，使空气采样报警系统较精准定位火灾。如果在定位上出现偏差，雨淋系统没有开启火灾正上方的喷头，会造成大量消防水的浪费，既不能有效灭火，又延误灭火的有效时间[11]。

对于幕布区下方的舞台空间，因为幕布影响小，可以选择双波段和光截面探测器进行火灾探测保护，当幕布落下来，使探测器产生盲区，这时管路吸气式感烟火灾探测器可以对弥补这些盲区。多种探测手段可以很好的配合雨淋系统动作定位火灾，以免误报漏报。

示意图如图7、图8、图9所示。

图7 栅顶区采样管布置

图8 双波段火灾探测器平面示意图

4 结论

目前的线型光束感烟探测器、管路吸气式感烟火灾探测器、图像型感烟火灾探测器等基本能满足大中型剧院的火灾报警需求，但随着舞台技术的发展，可能以上这些探测技术又会受到新的挑战，相关从业人员也要紧跟时代，了解最新的、前沿的火灾探测技术，才能更好地做好设计，以不至于被时代所抛弃。

图9 光截面火灾探测器平面示意图