某国际博览中心火灾自动报警系统设计简析

某国际博览中心火灾自动报警系统设计简析

耿友友,陈金岭,魏玉晓

（中国建筑第八工程局有限公司发展建设分公司,青岛266100）

[摘要] 以某博览中心项目为例，介绍了在民用建筑高大空间常用几种火灾探测器特点，分析了展览建筑的建筑特点，结合国家规范的要求，以不同火灾探测器实现空间区域的可靠保护，为类似展览类建筑的高大空间提供消防火灾报警系统设计参考。

[关键词] 火灾探测；高大空间；火灾自动报警；

中图分类号：TU892

文献标识码：A

0 引言

随着我国经济的飞速发展和文化生活水平的提高，展览业务逐渐成为商业产品及服务体验的主要推广方式，城市中的展览建筑越来越多，展览及会议的综合性展览建筑是现在大多数展览建筑的形式，其展览部分多为大跨度，空间复杂，本文通过对不规则室内空间特点分析，将几种常见报警设备进行对比，简单介绍展览建筑的火灾自动报警系统设计。

1 工程概况

本工程为某国际博览中心，整体为单层，内部局部为两层，地下一层，建筑高度最高约33米，总建筑面积16.88万平方米，由一个综合馆、一个会议区、五个上合元素文化展示区组成，打造集会议、会展、餐饮为一体的国际博览中心。

本建筑最大的特点就是内部建筑墙体均为弧形墙体，且具有非常大的跨度和高度，依据本建筑方案设计效果，弧形装饰墙体为非垂直墙体，根据业主的任务要求及方案设计效果，对内部装饰及机电安装提出非常高的要求。同时也考虑到在举办大型展览活动期间人员高度密集，在设计中考虑到可能会发生的火灾的各种情况，考虑到火灾探测可靠性及消防灭火方式，将火灾尽可能早的探测出来并实现自动报警就变得非常重要。

图1.1 国际博览中心首层平面图

2 工程设计

2.1 火灾自动报警系统方案的设计

依据《建筑防火通用规范》GB 55037-2022的8.3.2条规定“下列民用建筑或场所应设置火灾自动报警系统:商店建筑、展览建筑、财贸金融建筑、客运和货运建筑等类似用途的建筑[[1]]”和《建筑设计防火规范》GB50016-2014(2018年版)的8.4.1条规定：“任一层建筑面积大于1500㎡或总建筑面积大于3000㎡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[[2]]”，所以依据国家规范，展览建筑是必须设置火灾探测系统，也可依据建筑特点设置报警中心系统，本项目在车库一层设置消防控制室，采用集中型火灾报警系统。

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12米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[[3]]。依据火灾发生的过程分析，火灾参数有烟雾、热辐射、火焰光、气体等几类，则对应的火灾探测形式主要有感烟探测、感温探测器、火焰图像探测等[[4]]，根据烟雾在高大空间的变化，在1~5米范围时候烟雾较为集中，在6~8米处开始慢慢进行第一次分层，9~12米处开始第二层的分层，此时烟雾较为分散，对于感烟来说，需要达到一定的烟雾浓度才能识别出来。以下是在高大空间常用的几种火灾探测器：

(1)红外线性光束感烟火灾探测器，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，红外光束感烟探测器又分为对射型和反射型两种。红外光束感烟探测器的优点在于监视范围广，保护范围大[[5]]。故适用于无遮挡的大空间或有特殊要求的房间、公路隧道、大型厂房等不易安装点型探测器的夹层、闷顶、其他环境恶劣不适合点型探测器安装的危险场所。如有大量粉尘、水雾、烟雾滞留，可能产生蒸气和油雾不宜选择红外光束感烟探测器；探测器固定的建筑结构由于振动等会产生较大位移的场所。

(2) 图像型火灾探测器是一种基于视频监控的火灾图像识别系统，利用图像型火灾探测器对现场进行监控，除了和普通探测器一样具有烟雾探测的功能外，还有火焰探测的功能，对火灾信号进行采集、识别、分析，最终实现对火灾进行报警[[6]]。同时还可以对保护区域进行视频监控，具有火灾探测和视频监控的双重功能。图像型火灾探测器适用范围与红外线性光束感烟火灾探测器适用场所类似，图像型火灾探测器安装更为方便，可集消防安防为一体功能更为先进，但是成本较为昂贵，故两者各有所长，需要根据具体情况进行选择。其系统组成如下图2.1所示。

图2.1 图像型探测器系统组成

表2.1图像型火灾探测器相关参数

（3）吸气式感烟探测器

吸气式感烟探测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被吸入管道中并传送到达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。吸气式感烟探测系统可以提前预测火灾的发生，除一般高大空间外可用于需要进行火灾早期探测的重要场所。并且吸气式感烟探测系统具有良好的隐蔽性，对精装要求较高区域可以选用此种方式。由于高大空间顶部布置采样管网施工较为复杂困难，在无特殊要求的情况下从经济性及方便安装角度考虑不如前两种探测方式。

图2.3 吸气式感烟探测器及安装示意图

（4）光截面感烟探测器

    光截面感烟探测器，灵敏度相对较高；一对多探测模式，单套探测器可以由一个接收器和多个发射器组成，形成光截面，增大了快速反应区域、缩短火灾响应时间；不需要准直光路，消除由于震动等原因产生的相对位移造成的误报，施工安装也极为方便，依据产品的这种性能，可在开阔的大型体育场所、大型艺术展览馆等位置使用此探测器较为合适。

2.3 本工程火灾报警系统设计

2.3.1  依据本展览建筑建筑特点，考虑到后期装饰装修会采用较多的吊灯，半空中设置较多的装饰性的灯具和模型，本项目有五个元素区，每个元素区有五个展示区，这些展示区各具装修特色，有较多的高大展示物品及一些装饰性物品，考虑还有悬吊广告和其他造型等情况，为免遮挡进行误报警故将红外对射型探测器排除在外；因建筑屋顶为大弧形的屋顶，且屋顶非统一高度，也为大弧形屋顶，综合展厅高度约25~27米高，依据规范，采用对射型探测器将会设置多层的探测器，因大厅墙体均采用高规格的特制装饰墙面，在墙上安装多层且数量很多的对射点位，整体美观效果较差，设备布置也较为困难，展厅均超过12米的高度，且不规则，综合考虑建筑内部空间的特点，最终选择图像型探测器和吸气式感烟探测器组合形式作为本工程火灾探测的设备。

依据图像探测器的镜头参数，一般探测距离有30、60、90米等规格，如表2.1所示，不同镜头的探测水平角和垂直角也不同，探测距离近的其探测视角范围角度较大，探测距离远的视角范围小，所以需要依据不同空间大小来选择不同参数的探头。综合馆的首层大堂区域的图像探测布置平面示意图如图2.5所示。

图2.4 综合馆图像探测点位布置示意图

其安装在高大空间的顶部位置，可以采用隐蔽式的吸气探头，因空间较高，吸气点一般很难用肉眼来辨识出来，完全满足美观要求。依据规范要求，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；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，单管上的采样孔数量不宜超过25个。

非高灵敏型探测器的采样管网安装高度不应超过16m；高灵敏型探测器的采样管网安装高度可超过16m；采样管网安装高度超过16m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，当空间超过16米时，应增设垂直段的保护管，可根据暖通专业风机的设计位置来确定垂直段管路设置，应躲避出风口位置，尽可能设置在回风口附近，有利于烟雾的探测。如图2.5所示，综合馆子项的大堂区域的吸气式探测器的布置平面图。

图2.5 综合馆吸气式管路布置示意图

3工程总结与思考

本工程多为不规则的高大空间，空间结构复杂，依据工程实际情况，选用了适合本建筑的火灾探测。图像型探测器与吸气式探测器的结合形式，可以实现对火灾初期的探测，也可以满足对烟雾和火焰的图像识别功能，在这种高大空间，可以避免因空间较高导致烟雾分层造成漏报警，降低了施工难度，也满足了规范要求的两种组合方式探测的规定。在项目设计和施工过程中，也遇到一些经常碰到的问题：

（1）在设计过程中，单纯采用CAD二维平面设计在规则的矩形空间设计相对较为容易，如果是不规则的弧形空间，则仅依靠CAD设计无法准确的判断出是否存在盲区，安装高度是否合适，是否覆盖全部的保护区域，此问题是设计中经常遇到的问题，依据项目的实际经验，一方面可以通过专业消防厂家的三维空间模拟软件来进一步的确定，另一方面可以利用本建筑的BIM图纸进行进行核验，通过将不同参数的摄像头所探测的三维空间设置成BIM“族”，在BIM三维空间内进行探测区域的核验，需要将所要保护的空间全部覆盖。

（2）图像型探测器可以与消防水炮进行结合形成自动跟踪射流灭火系统，通过和火灾报警系统联动，提高消防水炮的火焰探测及跟踪定位灭火的可靠性，但是在实际应用过程中既要满足消防水炮的流量及射程范围，也要兼顾图像探测的探测范围，否则将会出现漏报或报警后水炮射程范围达不到，要尽可能避免此类问题的发生，一定要在产品保护范围内，超过范围则要增加设备的数量。为提高设备的可靠性，需要设置就地控制箱，以满足在自动控制失效情况可以采用手动控制方式来进行灭火。就地控制箱因该结合精装修确定位置，但是需要在可以观察到消防水炮动作的地方，宜设置在人员疏散口附近墙面。

4结束语

随着现代社会经济文化的发展，人们对展览等建筑的艺术性越来越高，高大空间的展览馆、博物馆、机场、车站、会议中心等越来越多，且很多都是大跨度的高大空间，对于机电设计也提出很多难题，火灾自动报警系统关乎人民生命财产安全，在设计过程中应该将安全放在第一位，其次在设计过程中应该结合展厅的整体美观效果和展览物品燃烧特点进行论证研究，尽可能在满足美观要求基础上进行火灾自动报警和联动消防水系统进行灭火；不同火灾探测方式的设计适合不同高大空间建筑特点，不同火灾探测设备如何有效的结合能达到更好的效果还有待广大消防设计师继续工程实践和研究总结。

参考文献

[[1]]GB 55037-2022,建筑防火通用规范[S].北京:中国计划出版社,2022.

[[2]] GB50016-2014(2018年版),建筑设计防火规范[S].北京:中国计划出版社,2018.

[[3]] GB 50116-2013,火灾自动报警系统设计规范[S].北京:中国计划出版社,2013.

[[4]] 张磊,贾宇向.高大空间场所火灾自动报警方式分析比较[J].科技视界,2013,06:25.

[[5]] 李豪.浅析高大厂房火灾报警设计[J].科学技术创新,2019,04:25.

[[6]]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.