空气采样烟雾探测报警系统在世博会文博场馆地应用

PAGE3PAGE4空气采样烟雾探测报警系统在世博会文博场馆的应用袁志厚（上海市浦东新区公安消防支队第四大队华京路8号200135）摘要：在中国2010年上海世界博览会的场馆建设和装修布展中，为了确保场馆的绝对安全，不少场馆增设了一些新兴的消防设施。其中，作为本次世博会重要主题场馆的世博会博物馆和城市足迹馆便增设了VESDA空气采样烟雾探测报警系统，对馆内文物展区进行全面监控和保护。本文即从世博会文博场馆火灾报警的设防原则出发，比较分析传统火灾自动报警系统的应用局限，并以VESDA系统为例，重点论述空气采样烟雾探测报警系统在世博会文博场馆的应用特点及日常应用要求。关键词：世博会文博场馆空气采样烟雾探测火灾报警在上海世博园美轮美奂的场馆群中，有两座场馆外观普通但却内涵丰富——即世博会博物馆和城市足迹馆，借自中外各大博物馆（院）的大量珍贵文物为这两座场馆增添了历史的厚重和文化的内涵，精致、广博、系统地演绎了本届世博会的主题，吸引了成千上万的世博游客观赏，使许多观众在参观中得到了历史的启迪和文化的熏陶。为切实保障场馆及文物的消防安全，世博会博物馆和城市足迹馆（统称为“世博会文博场馆”）的运行方上海博物馆在布展时从实际出发，在场馆原有消防设施的基础上，增设了VESDA空气采样烟雾探测报警系统，对馆内文物展区进行全面监控和保护。本文拟以VESDA系统为例，试论空气采样烟雾探测报警系统在世博会文博场馆的应用。1世博会文博场馆火灾报警的设防原则世博会博物馆和城市足迹馆位于上海世博园浦西D片区原江南造船厂范围内，均为旧厂房改建，场馆亮点即是以向国内外博物馆（院）借用的大量珍贵文物为灵魂分别“回顾世博历程，展现世博会魅力”和“展示世界城市从起源走向现代文明的历程中，人与城市与环境之间互动发展的历史足迹”，场馆的火灾防范原则主要有：1．1重视展区早期火灾的探测感应世博会文博场馆内大部分展品价值连城，一旦遭遇火灾，损失不可估量。在火灾预防上必须坚持报警早、损失少的策略，进行早期甚至极早期火灾烟雾探测，对处于未成灾的阴燃等燃烧初期现象就及时予以发现并处置是文物火灾防范和监控的最有效方式。1．2以电气火灾为主要防范对象为突出展示效果，生动形象地展示主题演绎思想，世博会文博场馆内安装有许多电气照明灯具和音像放映等设备，成为视觉盛宴，大量的用电设备在每日长时间的使用中发生短路或其他故障都有可能引起火灾。1．3兼顾场馆辅助场所火灾报警文博场馆除了展区，还设有文物库房和办公用房等辅助场所。建筑火灾自动报警系统必须是一个完整的系统，所有的信息必须集中的呈现在一个平台上，因此，在系统的设计上应覆盖场馆全范围，且分区域进行火灾信息的收集和传送。作者简介袁志厚，男，硕士，上海市浦东新区公安消防支队第四大队工程师，电子信箱：yuanzhihou007@1．4适应高作者简介袁志厚，男，硕士，上海市浦东新区公安消防支队第四大队工程师，电子信箱：yuanzhihou007@由于布展的展品趋于大型化和展厅空间组织形成深远历史气韵的空间需要，世博会文博场馆充分利用原江南造船厂旧厂房的室内高大空间进行改建，局部空间高度超过16m，这样，场馆的火灾自动报警系统还应当适应在高大空间内火灾可自动探测的2传统火灾自动报警系统的应用局限火灾自动报警系统目前常用的是点式感烟、点式感温、线缆式感温、激光线式感烟等传统方式，这些报警系统的探测单元都设置于保护区域内，使用导线与报警主机相连，同时保护区域内产生的烟雾、热量等物理、化学变化信息是通过空气自然对流到达传感器，属于被动式探测。对于文博场馆的火灾防护，传统火灾报警自动设备能够起到一定的作用，但由于文物保护的特殊性，传统火灾自动报警设备本身又存在着许多无法克服的缺陷，不能够针对该类场所的特点提供更可靠的保护，而且报警灵敏度低，报警时间晚，无法有效防止燃烧甚至火灾的发生。由于世博会博物馆和城市足迹馆均系江南造船厂原有厂房改建使用，已经设置传统点型烟感探测系统，但展厅上空各种管道部置密集，并且大面积空调引起的空气流动等将对传统烟雾探测设备造成很大的负面干扰。3空气采样烟雾探测报警系统的应用特点世博会博物馆和城市足迹馆在布展施工中选用了澳大利亚Xtralis公司出品的VESDA空气采样烟雾探测报警系统，并将其接入建筑内已有火灾自动报警系统。该系统以空气采样为探测手段，将被保护区域内的空气样品通过采样管网采集到探测器内，送入激光探测腔内探测，由于采用了先进的激光探测技术，烟雾探测精度较传统烟雾报警设备有了很大的提高。该系统作为主动型的火灾探测报警设备，在世博会文博场馆的火灾防护方面具有显著功能和独特的作用，其实际应用特点主要表现在以下几个方面：3．1报警时间提早，能够在火灾发生最初期探测报警试验及经验表明，绝大多数火灾都可分为四个阶段：初始阶段，存在着肉眼看不见的很微弱的烟雾，火灾的初始阶段发展很慢，可长达数小时，且不易被人们发现。而普通的感烟探测器在这个阶段还没有反应，如果火灾探测系统能够在这一阶段及早发现火情并报警，将为控制火势发展赢得宝贵的时机；可见烟雾燃烧阶段，可以看到烟雾的明显存在，这也是离子、光电感烟探测器工作的阶段，这个阶段离明火的出现仅有数分钟；火焰燃烧阶段，阴燃聚集的热量导致物质出现有焰燃烧；剧烈燃烧阶段，环境温度上升数十度至几百度，这是感温探测器、水喷淋的动作温度区。普通的感烟探测器工作在第二个阶段，发出报警时，被保护区内已是烟雾弥漫，虽然报了警，但工作人员没有足够的时间去处理，错过了将火扑灭在萌芽阶段的良机，即使启动了灭火设备，财产损失甚至人员伤亡已无从避免，因此提早报警至关重要。尽早发现火灾的发生，是火灾防护至关重要的环节，也是空气采样烟雾探测报警设备领先于传统火灾自动报警设备的一个最为显著的优势。空气采样烟雾探测报警系统具有较高的灵敏度和很宽的灵敏度调节范围，上述场馆中使用的VESDA探测器，其报警灵敏度调节范围可以达到0.005%～20%OBS/m，而传统的感烟探头灵敏度仅为3％～5％OBS/m，通过适当的设定此类探测报警系统可以在火灾发生早期发现极其微弱的烟雾，并发出报警，比传统烟雾探测设备发现火情的时间要早数个小时。探测器采用四级报警模式（预警、行动、火警1、火警2），且各级报警的阈值可根据不同的要求和环境灵活设置。探测器可以在燃烧初期可见烟出现之前报警，从而为安保部门采取必要的措施赢得时间，最大限度地避免保护区域内的损失。所以，该系统在实际应用中能预先发现火情所赢得的必要的时间，对于把火灾有效控制在初始阶段有着重要意义。3．2智能环境测试，可以有效避免误报的出现由于文博场所防火的特殊性，要求火灾自动报警设备应有良好的防误报特性。在烟雾探测过程中，既要保证足够的灵敏度，极早的发现火情，又要能够有效的避免误报是一个十分矛盾的问题。而空气采样烟雾探测报警系统具备很强的环境自动测试功能，可以在一个特定环境下，在一定时间内自动统计分析，确定其所处环境的特点，智能化地调整其灵敏度以适应环境的要求，因此可以在确保误报率最低的前提下达到探测器在这个特定环境下的最高灵敏度。另外，该系统的环境自动测试功能，还可以在不同的时段以不同的灵敏度报警，这个功能在实际使用中有着重要的意义。例如，场馆白天游客较多，探测器就会自动降低其报警灵敏度，而在夜间会自动以较高的灵敏度来监视所保护的区域。3．3管网采样探测，探测器安装方式灵活与传统火灾自动报警设备相比，空气采样烟雾探测报警系统采用管网探测方式，一般由探测主机和采样管网两部分组成，设备安装具有较高的灵活性。在世博会博物馆和城市足迹馆装修布展中，场馆运行方要求设备安装不能破坏展区的外观，因此选择了毛细管采样方式，将采样主管网安装在各展区横梁的上方隐蔽安装，采样毛细管安装在展区结构的缝隙处，使采样管、线管、采样头等探测设备与周围环境融为一体，既满足了设备功能，又保持了展区美观整洁。同时，针对不同场所及保护需求可选用不同型号的探测器，以求资源效用的最大化。Xtralis公司生产了一系列的VESDA产品，有保护面积2000m2的标准型探测器VLP系列，扫描型探测器VLS系列，以及保护面积800m2的经济型探测器VLC-505，以及保护面积250m2的VLF-250。如，城市足迹馆一层便分别安装了VLP-400一台、VLS-600一台、3．4主动空气采样，能克服空气流动对建筑内烟雾探测的影响世博会博物馆和城市足迹馆均系旧厂房改建使用，存在建筑密封不好，馆内空气流动较乱的缺陷，建筑内的烟雾受空调气流的影响集聚达到传统消防报警设备的报警浓度较难，以至于可能会造成产生报警感应的响应时间增加。而空气采样报警探测报警系统以独特的主动采样方式，采用高效抽气泵不间断地把被保护区内的空气样品抽进探测室进行探测，探测器通过激光散射原理，收集到由于存在烟雾粒子造成的散射光，经光敏元件转成脉冲信号，通过计数得到代表烟雾浓度的电参数，从而诊断出火灾早期发生的烟雾，其探测结果不易受环境气流的影响。如此，将有效的改善建筑物内部的烟雾探测效果，尽早发现火灾隐患，避免火灾的发生。3．5探测方式独特，可以在高大空间中有效的探测烟雾当建筑物内部高度超过12m时，传统点式火灾探测设备不再适用。而城市足迹馆的一层序厅空间高度达16.8m，三层发展厅和智慧厅空间高度也在10m以上，给烟雾探测带来许多困难，原有的红外探测设备也存在容易受到遮拦且易受钢结构形变影响。空气采样烟雾探测报警系统则可以采用垂直布管的方式很好的解决高大空间内的烟雾探测。采样管网不但可以像传统设备一样安装在天花板上，而且可以安置竖直方向的采样管，在不同的高度上安排采样点，配合较高的灵敏3．6运行稳定可靠，维护保养简捷方便在建筑火灾防护工作中，报警设备的维护是一项非常重要而又十分困难的工作，传统的火灾自动报警设备的定期维护清洗，需要投入大量的人力物力。而VESDA空气采样烟雾探测报警系统采用了特制的过滤器，被过滤后的干净空气随时对激光测量室进行清洗，所以激光探测器的寿命很长。VESDA过滤器的寿命为两年，在VESDA使用年限内的维护仅需对过滤器进行更换，并对采用管网进行定期吹洗，而不用对其它任何部件进行更换。运行期间如若发生采样孔堵塞影响空气样品的采集，主机会发出报警，而维护人员只需拆下主机这一端的采样管，用高压空气对采样管内部进行清洗，即可排除故障，因而维护方便，费用低廉。综合以上特点可以看出，在世博会文博场馆特别是文物的火灾防护方面，空气采样烟雾探测报警设备有着传统火灾自动报警设备无法替代的优势。空气采样烟雾探测报警系统在文博场馆中将对传统火灾自动报警系统的配置起到更全面的补充以至替代。4空气采样烟雾探测报警系统的应用要求空气采样烟雾报警系统是由空气采样管网、烟雾探测报警器及显示控制单元组成，通过分布在探测区域的空气采样管网上的采样孔，将空气样品抽吸到探测报警器内进行烟雾分析，并显示出所保护区域的烟雾浓度、报警和故障状态的火灾自动报警系统，属于主动式探测。根据建筑实际，系统设置应用应遵循如下要求：4．1区域划分必须合理明确每台探测报警器的保护区域不应跨越防火分区，一个独立的报警区域不宜超过2000m2，一个独立的探测区域不宜超过500m2；每个探测区域的采样孔数量不得少于2个；同一探测报警器所保护的不同探测区域的环境条件宜一致。【1】4．2管道设计必须严格计算采样管道的设计应考虑空气流动路径，布置在烟雾最可能经过的路线上且烟雾传送时间一般不得大于120s。除采样管道末端孔外，所有通过采样孔的空气流量百分比的合计值应大于70%。当管道布置形式为垂直采样时，采样孔间距不应大于3m；当管道布置为毛细管采样方式时，毛细管长度最长不宜超过4m。同时，采样孔周围0.5m内不应有遮挡物，采样孔至空调送风口边的水平距离不应小于1m。【2】4．3系统宜与整体建筑火灾报警系统相匹配空气采样烟雾探测报警系统可作为一个子系统纳入整个建筑原有的火灾自动报警系统中，其报警器可作为区域报警器，由控制室的火灾自动报警系统对其进行监控。4．4系统日常应用须注重细节管理空气采样烟雾探测报警系统正式启用前，应具