0 引言
随着我国的经济发展和人民生活水平的不断提高，城市建设也取得了巨大进步，涌现出越来越多的具有超高层、大空间等特点的现代建筑。人们的需求日益增长,这就对建筑功能性提出了更高的要求,同时也为了使其更具美观性,建设施工中需要用的材料多种多样,建筑内部结构因此变得更加复杂。但与此同时这也大大提高了传统灭火方式的难度，从而对建筑自身的自动消防设施提出了更高的要求，火灾自动报警系统的设计成为了关键。
本文针对上海天文馆项目建筑功能的多样性和空间结构的复杂性，提出了一些火灾探测器设置原则和一些设计应用观点，为实际工程的应用提供参考，以及供设计人员分析和探讨。
1 工程概况和系统组成
1.1工程概况
天文馆位于浦东新区临港新城临港大道与环湖北三路口，占地面积5.8万平方米，总建筑面积3.8万平方米。除了主体建筑，还包括大众天文台、魔力太阳塔、青少年观测基地、餐厅等附属建筑。其中主体建筑构造别致,是由三个椭圆组合而成，其形态构成是根据天体运行轨道来设计的，本质在于体现天体运行的基本规律。另外，主体建筑内部还设置了数字球幕影院、光学天象厅以及倒置玻璃穹顶，三者规模甚大，如下效果图。
1.2 火灾自动报警系统的组成
本工程采用集中报警控制系统，系统总线为环形，可开分支，所有总线设备均内置短路隔离器。这样即能最大限度地保证系统的可靠运行，又同时有利于故障的查找和排除。系统主要由火灾探测报警系统、火灾预警系统、消防联动控制系统组成。系统框图如图1火灾自动报警系统框图所示。
2 火灾自动报警探测器的选择
在防火系统信息化自动化一体的今天，自动报警系统的配备至关重要，其中火灾自动报警探测器更是关键所在。为了全面防治火灾的发生，减少不必要的损失，相关人员应当在区域内合理分布火灾探测器，在能最大限度的发挥系统的作用。在根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特征、房间高度、空间结构、环境条件以及可能引起误报的原因等因素，并根据《火灾自动报警系统设计规范》提出的选择火灾探测器种类的基本原则，本项目主体建筑火灾自动报警探测器的选择如下表。
3 大空间采用空气采样火灾探测系统、水炮系统的合理性
由于球幕影院有巨型天幕，音响设备较多较为贵重，建筑装修标准高，建筑空间高度大。另主体建筑14~23米倒穹顶高度大，下方又设有回旋坡道建筑空间结构更复杂。天文馆内藏品丰富且价值较高，本义在于展示我国古代和近现代时期,天文学及宇航事业的发展。其中包括档案、仪器、影像资料、陨石标本、与陨石相关的文物器物等。当代社会科技水平不断提高，常规火灾探测器的性能也不断的提升，但这也不能仅仅按空间高度对探测器进行选择。
引发火灾的原因较多，火焰燃烧主要分为以下几个阶段：1预燃阶段；2阴燃阶段；3火焰燃烧阶段。常规火灾探测器一般在火灾发展到第二甚至第三阶段时才会发出报警。在高大空间场所，由于火灾产生的烟气在传播时会收到空间高度和面积的影响，当烟气达到十几米高度时，其温度和浓度会随之降低，形成“冷烟”，另外火灾时还存在着烟雾分层的问题和开窗或通风空调形成对流层问题，使得系统不能即时报警。一旦误报、漏报，引发的后果不堪设想。在这样环境负责且设备功能不完善的情况下，在今后的火灾探测设备的开发中，需要配备以下几种性能：
1）提高灵敏度，及时警示，为营救争取更多的时间，减少人员伤亡及物品损失。
2）在高灵敏度的基础上进行改进，使其避免因气流稀释烟雾与灰尘产生的晚报、误报。
3）在高大空间环境中，能降低烟雾分层现象的冲击。
4 空气采样火灾探测系统空气
采样火灾探测系统又称极早期火灾探测系统，由采样管、抽气泵、过滤器、激光腔、控制电路等组成，它们各司其职、相互制约。具体探测过程为，火灾发生后，首先由抽气泵通过预先布置好的采样孔和采样管道抽取保护区内的空气，随后将空气样本送入激光腔，利用腔内激光照射空气样本，接收器吸收烟雾粒子所造成的散射光，随后将光信号转换成电信号，转移到控制电路上，经过一番处理后，信号转换为烟雾，当烟雾浓度达到设定的报警阀值时，产生输出信号到控制器，随即系统发出报警信号。空气采样火灾探测器有四个工作阶段分别是警告（通知相关人员进行排查）、行动（启动报警功能）、火警1（接近或火灾已经确认发生）、火警2（启动消防联动系统）这四个阶段的。
正式由于空气采用系统能主动采用，布管灵活（采样管材质为PVC或ABS，外径为25mm，内径为21mm），在本次球幕影院、倒穹顶和弧形壁龛等空间的消防报警设计中得到了广泛运用。沿着支撑倒穹顶的三根结构大立柱引上至倒穹顶，并沿着倒穹顶龙骨分层环形布置。又在球幕影院的壳体和巨型天幕空腔内沿壳体内壁钢结构引上，并沿着环形钢结构分层环形布置，并通过毛细管在球幕上适当位置设置微型管采样点装置。这样既不失美观又能更好的保护这些区域。设计时，采样孔的保护面积、保护半径均按点型感烟探测器的保护面积、保护半径设置。每个探测单元的采样管总长度、单管长度以及单管上的采样孔数量均有限制，当采用管道采用毛细管布置方式时，毛细管长度不超多4米。采样管安装高度超过16米时，采用高灵敏型空气采用探测器。并在回风口处设置起辅助报警作用的采样孔，有利于火灾的早期探测。根据不同的要求选用单管型、双管型、四管型（多管型）空气采样火灾探测器。
5 一体式消防水炮系统
一体式消防水炮系统装置是集探测、报警、灭火于一体的新一代高科技消防产品。该装置采用单片机及红紫外传感技术等组成的智能探测，具有较高的智能，当发生火情时，装置将在监控范围内进行探测并启动，在30秒内完成扫描之后对准火点进行喷水灭火。
一体式消防水炮系统共有三种功能,如下：
（1）自动功能；空间场所内在系统的保护范围下，一旦发现火源，就会启动自动跟踪定位射流灭火装置，发现火源准确位置后，打开水泵及电动阀门，进行射水灭火，更能体现其自动性的一点在于它灭火后会自动停止。如果有产生了新的火源，还会自动重复射水灭火操作；
（2）值班室远程操作功能：值班室人员通过消防控制台上的监视器图像信号，及时掌握现场火灾情况。值班室人员配有灭火装置控制台，可以直接启动水泵喷射水源，人为操作灭火，该功能与上述自动灭火相得益彰。
（3）现场人员手动操作：在室内安装现场控制器，直接操作灭火装置进行灭火，三管齐下，效果显着。其系统结构见图4一体式消防水炮系统框图。
在主体建筑球幕影院、到穹顶各设计安装了3台一体式消防水炮，对该区域进行火灾报警探测及自动灭火。在倒穹顶的三根结构大立柱各设置1台一体式消防水炮，3台水炮成环形布置。在球幕影院控制室侧上方设置3台一体式消防水炮,3台水泡弧形布置。具体安装示意见图2倒穹顶火灾报警探测器安装示意图和图3球幕影院火灾报警探测器安装示意图。考虑到本项目到穹顶区空间结构的复杂性，在一体式消防水炮的基础上根据光截面感烟探测器和双波段图像型火焰探测器产品特点和性能参数增加了3套光截面感烟探测器和4台双波段图像型火焰探测，成环形布置，与消防水炮形成立体防护，他们可作为一体式消防水炮系统探测器的一种辅助手段，减少空间探测盲区和提升系统探测的灵敏度。
6 结语
以上系统的分析与介绍可以看出，在此类建筑功能众多、建筑功能复杂、人员密集、可燃物种类繁多的大空间建筑消防报警系统设计中将空气采样火灾探测系统、一体式消防水炮系统和光截面感烟探测器、双波段图像型火焰探测器等这些系统和设备有效的结合起来，进行全面立体防护，共同配合，能进一步提高消防报警系统系统动作的精准度。在诸如展览馆、剧院等内部空间较高大和结构复杂的场所的消防报警系统也值得借鉴。
随着我国的经济发展和人民生活水平的不断提高，城市建设也取得了巨大进步，涌现出越来越多的具有超高层、大空间等特点的现代建筑。人们的需求日益增长,这就对建筑功能性提出了更高的要求,同时也为了使其更具美观性,建设施工中需要用的材料多种多样,建筑内部结构因此变得更加复杂。但与此同时这也大大提高了传统灭火方式的难度，从而对建筑自身的自动消防设施提出了更高的要求，火灾自动报警系统的设计成为了关键。
本文针对上海天文馆项目建筑功能的多样性和空间结构的复杂性，提出了一些火灾探测器设置原则和一些设计应用观点，为实际工程的应用提供参考，以及供设计人员分析和探讨。
1 工程概况和系统组成
1.1工程概况
天文馆位于浦东新区临港新城临港大道与环湖北三路口，占地面积5.8万平方米，总建筑面积3.8万平方米。除了主体建筑，还包括大众天文台、魔力太阳塔、青少年观测基地、餐厅等附属建筑。其中主体建筑构造别致,是由三个椭圆组合而成，其形态构成是根据天体运行轨道来设计的，本质在于体现天体运行的基本规律。另外，主体建筑内部还设置了数字球幕影院、光学天象厅以及倒置玻璃穹顶，三者规模甚大，如下效果图。
本工程采用集中报警控制系统，系统总线为环形，可开分支，所有总线设备均内置短路隔离器。这样即能最大限度地保证系统的可靠运行，又同时有利于故障的查找和排除。系统主要由火灾探测报警系统、火灾预警系统、消防联动控制系统组成。系统框图如图1火灾自动报警系统框图所示。
在防火系统信息化自动化一体的今天，自动报警系统的配备至关重要，其中火灾自动报警探测器更是关键所在。为了全面防治火灾的发生，减少不必要的损失，相关人员应当在区域内合理分布火灾探测器，在能最大限度的发挥系统的作用。在根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特征、房间高度、空间结构、环境条件以及可能引起误报的原因等因素，并根据《火灾自动报警系统设计规范》提出的选择火灾探测器种类的基本原则，本项目主体建筑火灾自动报警探测器的选择如下表。
3 大空间采用空气采样火灾探测系统、水炮系统的合理性
由于球幕影院有巨型天幕，音响设备较多较为贵重，建筑装修标准高，建筑空间高度大。另主体建筑14~23米倒穹顶高度大，下方又设有回旋坡道建筑空间结构更复杂。天文馆内藏品丰富且价值较高，本义在于展示我国古代和近现代时期,天文学及宇航事业的发展。其中包括档案、仪器、影像资料、陨石标本、与陨石相关的文物器物等。当代社会科技水平不断提高，常规火灾探测器的性能也不断的提升，但这也不能仅仅按空间高度对探测器进行选择。
引发火灾的原因较多，火焰燃烧主要分为以下几个阶段：1预燃阶段；2阴燃阶段；3火焰燃烧阶段。常规火灾探测器一般在火灾发展到第二甚至第三阶段时才会发出报警。在高大空间场所，由于火灾产生的烟气在传播时会收到空间高度和面积的影响，当烟气达到十几米高度时，其温度和浓度会随之降低，形成“冷烟”，另外火灾时还存在着烟雾分层的问题和开窗或通风空调形成对流层问题，使得系统不能即时报警。一旦误报、漏报，引发的后果不堪设想。在这样环境负责且设备功能不完善的情况下，在今后的火灾探测设备的开发中，需要配备以下几种性能：
1）提高灵敏度，及时警示，为营救争取更多的时间，减少人员伤亡及物品损失。
2）在高灵敏度的基础上进行改进，使其避免因气流稀释烟雾与灰尘产生的晚报、误报。
3）在高大空间环境中，能降低烟雾分层现象的冲击。
4 空气采样火灾探测系统空气
采样火灾探测系统又称极早期火灾探测系统，由采样管、抽气泵、过滤器、激光腔、控制电路等组成，它们各司其职、相互制约。具体探测过程为，火灾发生后，首先由抽气泵通过预先布置好的采样孔和采样管道抽取保护区内的空气，随后将空气样本送入激光腔，利用腔内激光照射空气样本，接收器吸收烟雾粒子所造成的散射光，随后将光信号转换成电信号，转移到控制电路上，经过一番处理后，信号转换为烟雾，当烟雾浓度达到设定的报警阀值时，产生输出信号到控制器，随即系统发出报警信号。空气采样火灾探测器有四个工作阶段分别是警告（通知相关人员进行排查）、行动（启动报警功能）、火警1（接近或火灾已经确认发生）、火警2（启动消防联动系统）这四个阶段的。
正式由于空气采用系统能主动采用，布管灵活（采样管材质为PVC或ABS，外径为25mm，内径为21mm），在本次球幕影院、倒穹顶和弧形壁龛等空间的消防报警设计中得到了广泛运用。沿着支撑倒穹顶的三根结构大立柱引上至倒穹顶，并沿着倒穹顶龙骨分层环形布置。又在球幕影院的壳体和巨型天幕空腔内沿壳体内壁钢结构引上，并沿着环形钢结构分层环形布置，并通过毛细管在球幕上适当位置设置微型管采样点装置。这样既不失美观又能更好的保护这些区域。设计时，采样孔的保护面积、保护半径均按点型感烟探测器的保护面积、保护半径设置。每个探测单元的采样管总长度、单管长度以及单管上的采样孔数量均有限制，当采用管道采用毛细管布置方式时，毛细管长度不超多4米。采样管安装高度超过16米时，采用高灵敏型空气采用探测器。并在回风口处设置起辅助报警作用的采样孔，有利于火灾的早期探测。根据不同的要求选用单管型、双管型、四管型（多管型）空气采样火灾探测器。
5 一体式消防水炮系统
一体式消防水炮系统装置是集探测、报警、灭火于一体的新一代高科技消防产品。该装置采用单片机及红紫外传感技术等组成的智能探测，具有较高的智能，当发生火情时，装置将在监控范围内进行探测并启动，在30秒内完成扫描之后对准火点进行喷水灭火。
一体式消防水炮系统共有三种功能,如下：
（1）自动功能；空间场所内在系统的保护范围下，一旦发现火源，就会启动自动跟踪定位射流灭火装置，发现火源准确位置后，打开水泵及电动阀门，进行射水灭火，更能体现其自动性的一点在于它灭火后会自动停止。如果有产生了新的火源，还会自动重复射水灭火操作；
（2）值班室远程操作功能：值班室人员通过消防控制台上的监视器图像信号，及时掌握现场火灾情况。值班室人员配有灭火装置控制台，可以直接启动水泵喷射水源，人为操作灭火，该功能与上述自动灭火相得益彰。
（3）现场人员手动操作：在室内安装现场控制器，直接操作灭火装置进行灭火，三管齐下，效果显着。其系统结构见图4一体式消防水炮系统框图。
在主体建筑球幕影院、到穹顶各设计安装了3台一体式消防水炮，对该区域进行火灾报警探测及自动灭火。在倒穹顶的三根结构大立柱各设置1台一体式消防水炮，3台水炮成环形布置。在球幕影院控制室侧上方设置3台一体式消防水炮,3台水泡弧形布置。具体安装示意见图2倒穹顶火灾报警探测器安装示意图和图3球幕影院火灾报警探测器安装示意图。考虑到本项目到穹顶区空间结构的复杂性，在一体式消防水炮的基础上根据光截面感烟探测器和双波段图像型火焰探测器产品特点和性能参数增加了3套光截面感烟探测器和4台双波段图像型火焰探测，成环形布置，与消防水炮形成立体防护，他们可作为一体式消防水炮系统探测器的一种辅助手段，减少空间探测盲区和提升系统探测的灵敏度。
6 结语
以上系统的分析与介绍可以看出，在此类建筑功能众多、建筑功能复杂、人员密集、可燃物种类繁多的大空间建筑消防报警系统设计中将空气采样火灾探测系统、一体式消防水炮系统和光截面感烟探测器、双波段图像型火焰探测器等这些系统和设备有效的结合起来，进行全面立体防护，共同配合，能进一步提高消防报警系统系统动作的精准度。在诸如展览馆、剧院等内部空间较高大和结构复杂的场所的消防报警系统也值得借鉴。
版权声明
本站所有资料来源于互联网，请勿直接作为依据用于设计，如有错误欢迎与我们联系删除。
评论