空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)在世博會文博場館地應用

PAGE3PAGE4空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)在世博會文博場館的應用袁志厚（上海市浦東新區(qū)公安消防支隊第四大隊華京路8號200135）摘要：在中國2010年上海世界博覽會的場館建設和裝修布展中，為了確保場館的絕對安全，不少場館增設了一些新興的消防設施。其中，作為本次世博會重要主題場館的世博會博物館和城市足跡館便增設了VESDA空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)，對館內(nèi)文物展區(qū)進行全面監(jiān)控和保護。本文即從世博會文博場館火災報警的設防原則出發(fā)，比較分析傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)的應用局限，并以VESDA系統(tǒng)為例，重點論述空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)在世博會文博場館的應用特點及日常應用要求。關鍵詞：世博會文博場館空氣采樣煙霧探測火災報警在上海世博園美輪美奐的場館群中，有兩座場館外觀普通但卻內(nèi)涵豐富——即世博會博物館和城市足跡館，借自中外各大博物館（院）的大量珍貴文物為這兩座場館增添了歷史的厚重和文化的內(nèi)涵，精致、廣博、系統(tǒng)地演繹了本屆世博會的主題，吸引了成千上萬的世博游客觀賞，使許多觀眾在參觀中得到了歷史的啟迪和文化的熏陶。為切實保障場館及文物的消防安全，世博會博物館和城市足跡館（統(tǒng)稱為“世博會文博場館”）的運行方上海博物館在布展時從實際出發(fā)，在場館原有消防設施的基礎上，增設了VESDA空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)，對館內(nèi)文物展區(qū)進行全面監(jiān)控和保護。本文擬以VESDA系統(tǒng)為例，試論空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)在世博會文博場館的應用。1世博會文博場館火災報警的設防原則世博會博物館和城市足跡館位于上海世博園浦西D片區(qū)原江南造船廠范圍內(nèi)，均為舊廠房改建，場館亮點即是以向國內(nèi)外博物館（院）借用的大量珍貴文物為靈魂分別“回顧世博歷程，展現(xiàn)世博會魅力”和“展示世界城市從起源走向現(xiàn)代文明的歷程中，人與城市與環(huán)境之間互動發(fā)展的歷史足跡”，場館的火災防范原則主要有：1．1重視展區(qū)早期火災的探測感應世博會文博場館內(nèi)大部分展品價值連城，一旦遭遇火災，損失不可估量。在火災預防上必須堅持報警早、損失少的策略，進行早期甚至極早期火災煙霧探測，對處于未成災的陰燃等燃燒初期現(xiàn)象就及時予以發(fā)現(xiàn)并處置是文物火災防范和監(jiān)控的最有效方式。1．2以電氣火災為主要防范對象為突出展示效果，生動形象地展示主題演繹思想，世博會文博場館內(nèi)安裝有許多電氣照明燈具和音像放映等設備，成為視覺盛宴，大量的用電設備在每日長時間的使用中發(fā)生短路或其他故障都有可能引起火災。1．3兼顧場館輔助場所火災報警文博場館除了展區(qū)，還設有文物庫房和辦公用房等輔助場所。建筑火災自動報警系統(tǒng)必須是一個完整的系統(tǒng)，所有的信息必須集中的呈現(xiàn)在一個平臺上，因此，在系統(tǒng)的設計上應覆蓋場館全范圍，且分區(qū)域進行火災信息的收集和傳送。作者簡介袁志厚，男，碩士，上海市浦東新區(qū)公安消防支隊第四大隊工程師，電子信箱：yuanzhihou007@1．4適應高作者簡介袁志厚，男，碩士，上海市浦東新區(qū)公安消防支隊第四大隊工程師，電子信箱：yuanzhihou007@由于布展的展品趨于大型化和展廳空間組織形成深遠歷史氣韻的空間需要，世博會文博場館充分利用原江南造船廠舊廠房的室內(nèi)高大空間進行改建，局部空間高度超過16m，這樣，場館的火災自動報警系統(tǒng)還應當適應在高大空間內(nèi)火災可自動探測的2傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)的應用局限火災自動報警系統(tǒng)目前常用的是點式感煙、點式感溫、線纜式感溫、激光線式感煙等傳統(tǒng)方式，這些報警系統(tǒng)的探測單元都設置于保護區(qū)域內(nèi)，使用導線與報警主機相連，同時保護區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的煙霧、熱量等物理、化學變化信息是通過空氣自然對流到達傳感器，屬于被動式探測。對于文博場館的火災防護，傳統(tǒng)火災報警自動設備能夠起到一定的作用，但由于文物保護的特殊性，傳統(tǒng)火災自動報警設備本身又存在著許多無法克服的缺陷，不能夠針對該類場所的特點提供更可靠的保護，而且報警靈敏度低，報警時間晚，無法有效防止燃燒甚至火災的發(fā)生。由于世博會博物館和城市足跡館均系江南造船廠原有廠房改建使用，已經(jīng)設置傳統(tǒng)點型煙感探測系統(tǒng)，但展廳上空各種管道部置密集，并且大面積空調(diào)引起的空氣流動等將對傳統(tǒng)煙霧探測設備造成很大的負面干擾。3空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)的應用特點世博會博物館和城市足跡館在布展施工中選用了澳大利亞Xtralis公司出品的VESDA空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)，并將其接入建筑內(nèi)已有火災自動報警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣采樣為探測手段，將被保護區(qū)域內(nèi)的空氣樣品通過采樣管網(wǎng)采集到探測器內(nèi)，送入激光探測腔內(nèi)探測，由于采用了先進的激光探測技術，煙霧探測精度較傳統(tǒng)煙霧報警設備有了很大的提高。該系統(tǒng)作為主動型的火災探測報警設備，在世博會文博場館的火災防護方面具有顯著功能和獨特的作用，其實際應用特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面：3．1報警時間提早，能夠在火災發(fā)生最初期探測報警試驗及經(jīng)驗表明，絕大多數(shù)火災都可分為四個階段：初始階段，存在著肉眼看不見的很微弱的煙霧，火災的初始階段發(fā)展很慢，可長達數(shù)小時，且不易被人們發(fā)現(xiàn)。而普通的感煙探測器在這個階段還沒有反應，如果火災探測系統(tǒng)能夠在這一階段及早發(fā)現(xiàn)火情并報警，將為控制火勢發(fā)展贏得寶貴的時機；可見煙霧燃燒階段，可以看到煙霧的明顯存在，這也是離子、光電感煙探測器工作的階段，這個階段離明火的出現(xiàn)僅有數(shù)分鐘；火焰燃燒階段，陰燃聚集的熱量導致物質(zhì)出現(xiàn)有焰燃燒；劇烈燃燒階段，環(huán)境溫度上升數(shù)十度至幾百度，這是感溫探測器、水噴淋的動作溫度區(qū)。普通的感煙探測器工作在第二個階段，發(fā)出報警時，被保護區(qū)內(nèi)已是煙霧彌漫，雖然報了警，但工作人員沒有足夠的時間去處理，錯過了將火撲滅在萌芽階段的良機，即使啟動了滅火設備，財產(chǎn)損失甚至人員傷亡已無從避免，因此提早報警至關重要。盡早發(fā)現(xiàn)火災的發(fā)生，是火災防護至關重要的環(huán)節(jié)，也是空氣采樣煙霧探測報警設備領先于傳統(tǒng)火災自動報警設備的一個最為顯著的優(yōu)勢?？諝獠蓸訜熿F探測報警系統(tǒng)具有較高的靈敏度和很寬的靈敏度調(diào)節(jié)范圍，上述場館中使用的VESDA探測器，其報警靈敏度調(diào)節(jié)范圍可以達到0.005%～20%OBS/m，而傳統(tǒng)的感煙探頭靈敏度僅為3％～5％OBS/m，通過適當?shù)脑O定此類探測報警系統(tǒng)可以在火災發(fā)生早期發(fā)現(xiàn)極其微弱的煙霧，并發(fā)出報警，比傳統(tǒng)煙霧探測設備發(fā)現(xiàn)火情的時間要早數(shù)個小時。探測器采用四級報警模式（預警、行動、火警1、火警2），且各級報警的閾值可根據(jù)不同的要求和環(huán)境靈活設置。探測器可以在燃燒初期可見煙出現(xiàn)之前報警，從而為安保部門采取必要的措施贏得時間，最大限度地避免保護區(qū)域內(nèi)的損失。所以，該系統(tǒng)在實際應用中能預先發(fā)現(xiàn)火情所贏得的必要的時間，對于把火災有效控制在初始階段有著重要意義。3．2智能環(huán)境測試，可以有效避免誤報的出現(xiàn)由于文博場所防火的特殊性，要求火災自動報警設備應有良好的防誤報特性。在煙霧探測過程中，既要保證足夠的靈敏度，極早的發(fā)現(xiàn)火情，又要能夠有效的避免誤報是一個十分矛盾的問題。而空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)具備很強的環(huán)境自動測試功能，可以在一個特定環(huán)境下，在一定時間內(nèi)自動統(tǒng)計分析，確定其所處環(huán)境的特點，智能化地調(diào)整其靈敏度以適應環(huán)境的要求，因此可以在確保誤報率最低的前提下達到探測器在這個特定環(huán)境下的最高靈敏度。另外，該系統(tǒng)的環(huán)境自動測試功能，還可以在不同的時段以不同的靈敏度報警，這個功能在實際使用中有著重要的意義。例如，場館白天游客較多，探測器就會自動降低其報警靈敏度，而在夜間會自動以較高的靈敏度來監(jiān)視所保護的區(qū)域。3．3管網(wǎng)采樣探測，探測器安裝方式靈活與傳統(tǒng)火災自動報警設備相比，空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)采用管網(wǎng)探測方式，一般由探測主機和采樣管網(wǎng)兩部分組成，設備安裝具有較高的靈活性。在世博會博物館和城市足跡館裝修布展中，場館運行方要求設備安裝不能破壞展區(qū)的外觀，因此選擇了毛細管采樣方式，將采樣主管網(wǎng)安裝在各展區(qū)橫梁的上方隱蔽安裝，采樣毛細管安裝在展區(qū)結(jié)構的縫隙處，使采樣管、線管、采樣頭等探測設備與周圍環(huán)境融為一體，既滿足了設備功能，又保持了展區(qū)美觀整潔。同時，針對不同場所及保護需求可選用不同型號的探測器，以求資源效用的最大化。Xtralis公司生產(chǎn)了一系列的VESDA產(chǎn)品，有保護面積2000m2的標準型探測器VLP系列，掃描型探測器VLS系列，以及保護面積800m2的經(jīng)濟型探測器VLC-505，以及保護面積250m2的VLF-250。如，城市足跡館一層便分別安裝了VLP-400一臺、VLS-600一臺、3．4主動空氣采樣，能克服空氣流動對建筑內(nèi)煙霧探測的影響世博會博物館和城市足跡館均系舊廠房改建使用，存在建筑密封不好，館內(nèi)空氣流動較亂的缺陷，建筑內(nèi)的煙霧受空調(diào)氣流的影響集聚達到傳統(tǒng)消防報警設備的報警濃度較難，以至于可能會造成產(chǎn)生報警感應的響應時間增加。而空氣采樣報警探測報警系統(tǒng)以獨特的主動采樣方式，采用高效抽氣泵不間斷地把被保護區(qū)內(nèi)的空氣樣品抽進探測室進行探測，探測器通過激光散射原理，收集到由于存在煙霧粒子造成的散射光，經(jīng)光敏元件轉(zhuǎn)成脈沖信號，通過計數(shù)得到代表煙霧濃度的電參數(shù)，從而診斷出火災早期發(fā)生的煙霧，其探測結(jié)果不易受環(huán)境氣流的影響。如此，將有效的改善建筑物內(nèi)部的煙霧探測效果，盡早發(fā)現(xiàn)火災隱患，避免火災的發(fā)生。3．5探測方式獨特，可以在高大空間中有效的探測煙霧當建筑物內(nèi)部高度超過12m時，傳統(tǒng)點式火災探測設備不再適用。而城市足跡館的一層序廳空間高度達16.8m，三層發(fā)展廳和智慧廳空間高度也在10m以上，給煙霧探測帶來許多困難，原有的紅外探測設備也存在容易受到遮攔且易受鋼結(jié)構形變影響?？諝獠蓸訜熿F探測報警系統(tǒng)則可以采用垂直布管的方式很好的解決高大空間內(nèi)的煙霧探測。采樣管網(wǎng)不但可以像傳統(tǒng)設備一樣安裝在天花板上，而且可以安置豎直方向的采樣管，在不同的高度上安排采樣點，配合較高的靈敏3．6運行穩(wěn)定可靠，維護保養(yǎng)簡捷方便在建筑火災防護工作中，報警設備的維護是一項非常重要而又十分困難的工作，傳統(tǒng)的火災自動報警設備的定期維護清洗，需要投入大量的人力物力。而VESDA空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)采用了特制的過濾器，被過濾后的干凈空氣隨時對激光測量室進行清洗，所以激光探測器的壽命很長。VESDA過濾器的壽命為兩年，在VESDA使用年限內(nèi)的維護僅需對過濾器進行更換，并對采用管網(wǎng)進行定期吹洗，而不用對其它任何部件進行更換。運行期間如若發(fā)生采樣孔堵塞影響空氣樣品的采集，主機會發(fā)出報警，而維護人員只需拆下主機這一端的采樣管，用高壓空氣對采樣管內(nèi)部進行清洗，即可排除故障，因而維護方便，費用低廉。綜合以上特點可以看出，在世博會文博場館特別是文物的火災防護方面，空氣采樣煙霧探測報警設備有著傳統(tǒng)火災自動報警設備無法替代的優(yōu)勢。空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)在文博場館中將對傳統(tǒng)火災自動報警系統(tǒng)的配置起到更全面的補充以至替代。4空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)的應用要求空氣采樣煙霧報警系統(tǒng)是由空氣采樣管網(wǎng)、煙霧探測報警器及顯示控制單元組成，通過分布在探測區(qū)域的空氣采樣管網(wǎng)上的采樣孔，將空氣樣品抽吸到探測報警器內(nèi)進行煙霧分析，并顯示出所保護區(qū)域的煙霧濃度、報警和故障狀態(tài)的火災自動報警系統(tǒng)，屬于主動式探測。根據(jù)建筑實際，系統(tǒng)設置應用應遵循如下要求：4．1區(qū)域劃分必須合理明確每臺探測報警器的保護區(qū)域不應跨越防火分區(qū)，一個獨立的報警區(qū)域不宜超過2000m2，一個獨立的探測區(qū)域不宜超過500m2；每個探測區(qū)域的采樣孔數(shù)量不得少于2個；同一探測報警器所保護的不同探測區(qū)域的環(huán)境條件宜一致。【1】4．2管道設計必須嚴格計算采樣管道的設計應考慮空氣流動路徑，布置在煙霧最可能經(jīng)過的路線上且煙霧傳送時間一般不得大于120s。除采樣管道末端孔外，所有通過采樣孔的空氣流量百分比的合計值應大于70%。當管道布置形式為垂直采樣時，采樣孔間距不應大于3m；當管道布置為毛細管采樣方式時，毛細管長度最長不宜超過4m。同時，采樣孔周圍0.5m內(nèi)不應有遮擋物，采樣孔至空調(diào)送風口邊的水平距離不應小于1m?！?】4．3系統(tǒng)宜與整體建筑火災報警系統(tǒng)相匹配空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)可作為一個子系統(tǒng)納入整個建筑原有的火災自動報警系統(tǒng)中，其報警器可作為區(qū)域報警器，由控制室的火災自動報警系統(tǒng)對其進行監(jiān)控。4．4系統(tǒng)日常應用須注重細節(jié)管理空氣采樣煙霧探測報警系統(tǒng)正式啟用前，應具