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地铁高大空间火灾自动报警设计研究

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：蒋浩

[导读] 摘要：本文对地铁中的高大空间场所火灾特点进行分析，探讨在该特殊场所火灾自动报警探测器的选择，对比红紫外双鉴成像式线型光束感烟探测器、传统红外对射／反射式线型光束感烟探测器和吸气式感烟探测器的各项内容，并综合提出选型方案。

        兰州市轨道交通有限公司公司甘肃兰州 730000
        摘要：本文对地铁中的高大空间场所火灾特点进行分析，探讨在该特殊场所火灾自动报警探测器的选择，对比红紫外双鉴成像式线型光束感烟探测器、传统红外对射／反射式线型光束感烟探测器和吸气式感烟探测器的各项内容，并综合提出选型方案。
        关键词：地铁火灾；高大空间；火灾报警；自动报警设计
        引言：
        在地铁的停车库、检修库、库房等场所中，由于高度高、空间大、存储集中等特点，一旦发生火灾，施救难度较大，损失惨重。对于地铁的停车库、检修库、库房等场所，虽然在火灾的初期阶段烟雾和热量都很微弱，可此时若能及时对其准确探测和报警，就能准确的发现火情并发出报警，可有效地防止火灾进一步发展，及时采取合理的措施应急，避免人员伤害以及经济损失。
        1高大空间火灾特性
        大空间建筑包括两种类型：一种是建筑物本身空间高大，内部物品摆放基本处于下部，物品上方具有大量的空旷空间，如会展中心、航站楼、体育馆、建筑中庭等；另一种是建筑物本身高度很高，而且内部物品摆放也很高，物品上方没有空旷空间，如高架仓库、工业厂房等。大空间烟气流动的特点是：火灾烟气是燃烧产物与所吸卷的空气的混合物，随着流动距离的增加，烟气所含的空气比率越来越大。在空气的稀释下，烟气的浓度、温度大大降低，导致烟气的浮力越来越小。当烟气上升到一定高度后，烟气的浮力与重力达到平衡，不再上升。当空间的顶棚较高时，相当多的烟气可能升不到顶棚便开始下沉。由于日光照射，大空间的顶部温度一般较高，致使大空间上部形成一定厚度的热空气层，从而阻止火灾烟气上升到大空间的顶棚，这就是所谓的热障效应。热障效应形成烟雾分层，在顶棚的下方形成了蘑菇团，因而无法到达顶棚上方安装的感烟探测器位置，依照《火灾自动报警系统设计规范》（ＧＢ　５０１１６－２０１３），常规的点型感烟探测器不再适用。大空间的火灾要实现尽早报警，就必须在烟气上升过程中实现探测报警。对于地铁的停车场停车库、检修库等高大空间现场探测器方案，一般采用红外对射探测器、吸气式探测器以及双鉴（红紫外）成像线型光束感烟探测器技术。下面对三种探测器技术进行对比分析。
        2火灾探测技术的对比分析
        2.1红紫外双鉴成像式线型光束感烟探测器的发射器
        探测光源为红外＋紫外双波段光源，接收器探测组件为先进的成像传感器技术；支持１对多立体覆盖，形成立体覆盖式防护；保护距离≥１００ｍ；报警灵敏度较高；烟雾报警阈值为多级可调；抗误报能力极强，可识别不同直径的颗粒粒子，并将其同烟雾颗粒区分开来，仅会对真正的烟雾遮挡发出报警。探测器不受结构位移影响，只要发射器处在接收器的视场范围之内，发射器就可以被接收器捕捉到，并进行实时通信，而且可以在潮湿及结露环境下使用，探测器自带加热功能，可对镜片进行加热，有效避免了由于水雾等导致的误报警及故障。该探测器不受外部光源干扰，发射器和接收器之间采用编码信号技术，接收器可避免其他类型光源影响。系统接口开放，通过继电器可直接与火灾报警控制器进行连接。探测器安装便捷，不需要进行精确对准，即可完成安装与调试，而且后期基本不需要对探测器进行维护，造价属于中等，对环境亮度要求也为中等。
        2.2传统红外对射／反射式线型光束感烟探测器的发射器
        探测光源为红外光单光源，接收器探测组件为普通感光元件；不支持１对多立体覆盖；保护距离为１００ｍ；报警灵敏度低；烟雾报警阈值通常不可调；抗误报能力极低，无论是灰尘、水汽、雾霾还是天车等移动式固体遮挡物，均会导致探测器发生误报警，而且建筑物的微小形变即可能带来一定的负面影响，从而导致误报警或故障，需要经常对探测器进行调校，费时费力。该探测器易受探测器表面结露影响，无法在潮湿环境下正常工作，而且易受外部光源干扰，在布置时必须考虑外界光源的影响（依照ＧＢ５０１１６－２０１３）。系统接口通常是封闭的，仅能连接自家品牌的报警控制器，且安装较复杂，需要花费校对时间进行校准工作，后期仍需要经常对探测器进行精确校准和清洁。但是造价低，对环境亮度要求也为中等。

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        2.3吸气式感烟探测器的发射器
        探测光源为探测腔通常采用激光探测，无接收器探测组件；无１对多立体覆盖；单管最长保护距离为１００ｍ，一台探测器最多可以支持２００ｍ管长；报警灵敏度高；烟雾报警阈值通常为４级报警输出，阈值连续可调；抗误报能力一般，除个别品牌外，多数产品无法对灰尘、雾霾及水汽实现有效识别。该探测器不受结构位移影响，不受外部光源干扰，且需考虑倒置式安装方式，安装较复杂，需要架设脚手架对采样管道进行固定及安装，涉及高空作业。系统接口开放，通过继电器可直接与任何火灾报警控制器进行连接。后期需要根据环境，定期对采样管道进行吹吸操作，并对过滤器进行更换或清洗。该探测器造价高，但对环境亮度要求无要求。
        3消防联动控制设计
        3.1泡沫－水雨淋系统
        (1)消防联动自动启动:当同个防火分区内的火焰探测器、红外对射、感温电缆检测到火灾后，消防联动系统系统自动启动泡沫－水雨淋系统，泡沫液供给控制装置应自动随供水主控阀动作而动作，或与之同时动作。消防监视模块将系统动作信息反馈给消防联动主机，并在控制盘上显示[1]。(2)消防监控中心直接手动控制:消防值班人员在联动控制台上可直接手动完成泡沫－水雨淋系统灭火的所有控制功能。人员在联动控制台上手动打开某一分区雨淋阀时，控制系统可一键自动启动相应分区泡沫－水雨淋系统。
        3.2自喷系统
        在消防值班室可自动/手动启动湿式自喷泵，管网上湿式报警阀压力开关动作时，可直接启动消防泵，在消防值班室接收消防泵上述启泵反馈信号。
        3.3预作用自动喷洒系统
        设置预作用自动喷水灭火系统，在相关位置设置点式感烟探测器。平时预作用报警阀后管网中充满压力为0.03～0.05MPa的压缩空气，当管网压力降至0.01MPa，火警系统接收报警信号[2]。当发生火警时，可以多线启动火灾消防联动主机自动启动预作用阀上的电磁阀，打开排气电磁阀，并关闭空压机，联锁启动消防泵，管网充水转换为湿式系统。
        3.4气体灭火系统
        气体灭火主要有自动、手动、机械应急手动、紧急启动/停止四种控制方式。其中，自动控制方式为:当地下一层变电所或四层网络机房内的智能型感烟或感温探测器首次报警并传输给气体灭火控制器，控制器启动防区内的火灾声光报警器，提示人员进行疏散，同时把报警信息传递给消控室内的消防联动控制主机[3]。当气体灭火控制器接收到第二个智能感烟、感温探测器报警信号或按下的“紧急启动按钮”信号后，控制器发出联动控制信号:关排风机、关防火阀、关空调系统、关电动防火门(窗)，延时30s后点亮相应的放气指示灯，开启区域选择电磁阀，启动气体灭火装置、启动区外火灾报警器。气体灭火控制器应将接收到的管道压力开关信号、灭火剂喷放等信息反馈给消防联动控制主机。灭火后，手动开启相应灾后排风机将灭火残余气体排出室外。
        3.5防烟、排烟系统
        在地下一层、地上二、三层内走廊大于 20m 设机械排烟系统，当同一防烟分区内的两只独立的火灾探测器检测到火灾时，消防联动主机可远程开启着火的防烟分区内的 280℃常闭排烟阀，同时消防联动系统控制排烟阀对应的风机启动[4]。当排烟阀温度达到280℃后，排烟阀自动关闭，并连锁关闭风机。防烟楼梯间设正压送风系统，火灾时，对楼梯间加压送风，当风机前的280℃排烟防火阀熔断关闭时，连锁关闭加压风机。
        结束语：
        在地铁停车场停车库、检修库等高大空间，各库房外缘与外界直接接触，存在烟、雾及灰尘的干扰，因此在该类场所推荐采用双鉴（红紫外）成像线型光束感烟探测器进行探测。物资总库等封闭且存在空间遮挡的区域，对于类似场所推荐推荐采用吸气式探测器进行探测。
        参考文献：
        [1]陈超.分析自动控制在地铁火灾报警系统中的应用[J].消防界(电子版),2018,4(20):57-58.
        [2]雷雯.高大空间厂房火灾自动报警系统设计与体会[J].安徽建筑,2018,24(05):77-79.
        [3]谭依民.地铁火灾自动报警系统消防联动分析[J].自动化应用,2018(05):35-36.
        [4]徐慧影.浅谈高大空间建筑的火灾自动报警系统设计[J].智能建筑电气技术,2017,11(05):14-17+21.