靳笑一
西部建筑抗震勘察设计研究院有限公司，710054
摘要：本文针对高大空间的火灾探测设计问题进行详细分析，介绍了几种典型高大空间场所火灾探测器的技术特点，为高度大于12m的空间场所火灾探测器的设计提供重要的参考和指导。
关键词：高度大于12m的空间场所；红外光束感烟探测器；吸气式感烟探测器；图像型火灾探测器
【中图分类号 TU 20】【文献标志码】A
引言：近些年来，随着我国经济的飞速发展，各式各样的大型空间建筑（如展览馆、体育馆、博物馆、大型商场、影剧院、音乐厅等高大空间场所）不断涌现，这类场所均为人员密集的公共场所，一旦发生火灾将会造成较大的经济损失和人员伤亡。因此，正确的设置火灾探测器，使之充分发挥作用，及早发现火灾隐患，保障人员安全和尽可能的降低经济损失。在此背景下，本文将探讨一下各类高大空间的火灾探测器的设计选择。
一、高度大于12m的空间场所的特点
根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第12.4节的规定，可以简单的认为高度大于12米的空间场所就是“高大空间” [3]。一般情况下，发生火灾时大量的烟气会快速往顶部上升，触发顶棚的火灾（感烟和感温）探测器，发出报警信号。高度大于12m的空间场所，高度过高，发生火灾时烟气需要一定的时间才可以到达顶部，且浓度和温度在上升过程中会降低，火灾探测器很有可能不响应动作，导致火灾蔓延，延误了最佳灭火时机。
二、高度大于12m的空间场所火灾探测器的设置
根据《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013第12.4节的规定，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。火灾初期会产生大量烟的场所，应选择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。
1.线型光束感烟火灾探测器
无遮挡的大空间或有特殊要求的房间，宜选择红外光束感烟探测器。线型光束感烟火灾探测器，利用红外线组成探测源，利用烟雾的扩散性可以探测红外线周围固定范围之内的火灾，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来判定火灾，这种火灾探测方法通常被称做烟减光法。
线型光束感烟探测器有三种形式：第一种型式是线型光束感烟探测器的两端都设有电源．第二种型式是线型光束感烟探测器的红外发光器有红外收光器供电。第三种型式线型光束感烟探测器是由收发光器和反光板组成的一线型光束感烟探测器，收发光器和反光扳二者之间的安装距离在5到100米，收发光器发光源部分发出的红外光束撞到反光板上后，便返回到收发光器的收光部分，二者之间无信号传输线路。在以上三种型式的线型光束感烟探测器中，第三种型式探测器优点有两点：一是成本低，调试时间少；二是布线费比前二种型式减少一半，主要是因为其探测单元和反光板之间没有电气连接线。它还具有误报少的优点，因为反光板有个极宽的光束接收角(士10%)。它还具有自动补偿功能，即使在到达信号探测单元的信号量发生变化时，探测器仍能正确工作。
下列场所不宜选择：第一，有大量粉尘、水雾滞留；第二，可能产生蒸汽和油雾；第三，在正常情况下有烟滞留；第四，固定探测器的建筑结构由于振动等原因会产生较大位移的场所。
该探测器的设置要求：第一，探测器的光束轴线至顶棚的垂直距离宜为0.3~1.0米，距地高度不宜超过20m；当顶棚高度不大于5m时，探测器的红外光束轴线至顶棚的垂直距离为0.3m；当顶棚高度为10m~20m时，光束轴线至顶棚的垂直距离可为1.0m。第二，相邻两组探测器的水平距离不应大于14米，探测器至侧墙水平距离不应大于7m，且不应小于0.5米，探测器的发射器和接收器之间的距离不宜超过100m。第三，探测器应设置在固定结构上。第四，探测器的设置应保证其接收端避开日光和人工光源直接照射。第五，选择反射式探测器时，应保证在反射板与探测器间任何部位进行模拟试验时，探测器均能正确响应[3]。
2.管路吸气式感烟火灾探测器
吸气式火灾探测器，是通过在防护空间布置空气采样管网，并在采样管网上打采样孔，通过采样孔把保护区的空气吸入探测器进行分析从而进行火灾探测的早期预警探测器。一般具有灵敏的探测能力、先进的火灾探测手段适用于任何环境、低廉的维护成本的特点。吸气式火灾探测器具有四级报警等级，不同的报警等级可以设置不同的灵敏度，并且每一级报警都有相对应的模块输出，可以在火灾早期就给人提醒[1]。
下列场所宜选用：第一，具有高速气流的场所；第二，点型感烟、感温火灾探测器不适宜的大空间、舞台上方、建筑高度超过12m或有特殊要求的场所；第三，低温场所；第四，需要进行隐蔽探测的场所；第五，需要进行火灾早期探测的重要场所；第六，人员不宜进入的场所。灰尘比较大的场所，不应选择没有滤网和管路自清洗功能的管路采样式吸气感烟火灾探测器。
管路吸气式感烟火灾探测器的设置要求：第一，非高灵敏型探测器的采样管网安装高度不应超过16m；采样管网安装高度超过16米时，灵敏度可调的探测器应设置为高灵敏度，且应减小采样管长度和采样孔数量；第二，探测器的每个采样孔的保护面积、保护半径，应符合点型感烟火灾探测器的保护面积、保护半径的要求；第三，一个探测单元的采样管总长不宜超过200m，单管长度不宜超过100m，同一根采样管不应穿越防火分区，采样孔总数不宜超过100个，单管上采样孔数量不宜超过100个，单管上的采样孔数量不宜超过25个；第四，当采样管道采用毛细管布置方式时，毛细管长度不宜超过4m；第五，吸气管路和采样孔应有明显的火灾探测器标识；第六，有过梁、空间支架的建筑中，采样管路应固定在过梁、空间支架上；第七，当采样管道布置形式为垂直采样时，每2摄氏度温差间隔或3m间隔（取最小者）应设置一个采样孔，采样孔不应背对气流方向；第八，采样管网应按经过确认的设计软件或或方法进行设计；第九，探测器的火灾报警信号、故障信号等信息应传给火灾报警控制器，涉及消防联动控制室，探测器的火灾报警信号还应传给消防联动控制器。
3.图像型感烟火灾探测器
图像型感烟火灾探测器属于智能型火灾探测设备技术，它具有火焰探测功能，适用于商场、仓库、地铁、隧道、体育场馆、炼油厂等大型空旷场合。较好地解决了大空间建筑火灾探测报警遇到的几个技术难题：火灾的误报、漏报和报警延误以及火灾的空间定位问题。采用了图像处理、计算机视觉、人工智能等多项高新技术，实现了大空间建筑早期火灾的探测和三维空间的火灾发生区域的定位[2]。
图像型火灾探测器的设置要求：第一，应计及探测器的探测视角及最大探测距离，可通过选择探测距离长、火灾报警响应时间短的火焰探测器，提高保护面积要求和报警时间要求；第二，探测器的探测视角内不应存在遮挡物；第三，应避免光源直接照射在探测器的探测窗口；第四，单波段的火焰探测器不应设置在平时有阳光、白炽灯等光源直接或间接照射的场所。
总结：高度大于12m的各类空间场所应根据其功能用途、环境布置、建筑结构、发生火灾的原因的可能性等特点，采取不同的探测技术，或者多种技术结合，通过合理的探测器设置，对火灾情况及时的报警，减少人员伤亡和经济损失。
参考文献：
[1] 浅析吸气式探测技术在地铁中的应用.建筑工程教育，2014-01-10.
[2] 张少军. 网络通信与智能建筑化系统[D]. 2004.
[3] GB50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》.中国计划出版社2014