陳如麒

(福建省合道建筑設(shè)計有限公司 福建福州 350001)

0 引言

在高大空間諸如大劇院此類建筑物中，考慮到觀演時有大量觀眾和演出工作人員密集聚集，一旦發(fā)生火災(zāi)，高大空間中的煙霧容易形成稀釋分層等特殊情況，傳統(tǒng)的點型感煙探測器探測和保護已經(jīng)遠不能適應(yīng)這些高大空間。另外，由于其場所的面積大，人員集中，其火災(zāi)保護顯得極為重要。為此，應(yīng)用在高大空間場所的新型火災(zāi)探測器應(yīng)運而生。

《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116-2013)第12.4.1條和《民用建筑電氣設(shè)計標準》(GB 51348-2019)第13.3.4條規(guī)定：高度大于12 m的空間場所，宜同時選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測器；大型庫房、大廳、室內(nèi)廣場等高大空間建筑，宜選用火焰探測器、線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙探測器、圖像型感煙火災(zāi)探測器或其組合[1]。

據(jù)調(diào)查，一般應(yīng)用在高大空間場所的火災(zāi)探測器常用的就是線型光束感煙火災(zāi)探測器(對射)、圖像式雙波段火焰探測器、光截面圖像感煙探測器、吸氣式空氣采樣型感煙探測器。

1 常用大空間火災(zāi)探測器

1.1 光截面圖像感煙探測器和線型光束感煙火災(zāi)探測器

光截面圖像感煙探測器抗干擾能力強，能夠分辨發(fā)射光源，并對保護空間進行曲面式覆蓋，是一種新型的智能探測器。該探測器在被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)設(shè)置的紅外攝像機和紅外發(fā)光陣列，發(fā)射出的紅外光斑影像由紅外攝像機轉(zhuǎn)換成視頻信號，傳送給視頻切換器，然后以巡檢方式，逐一將接收到的視頻信號送入控制主機進行處理報警。傳統(tǒng)線型對射是一對一發(fā)射接收，而該探測器由發(fā)射器和接收器組成，每只接收器可對應(yīng)多只發(fā)射器，一般發(fā)射器最多不超過8只。

1.2 圖像式雙波段火焰探測器

雙波段圖像式火災(zāi)探測器屬于智能型火焰火災(zāi)探測設(shè)備，適用于高大空間等特殊場所。根據(jù)保護距離的遠近，可選用適合的規(guī)格型號(分為30 m、60 m、80 m、100 m等)，其電壓等級為DC24V，可吊頂式安裝或者壁裝。它由紅外CCD和彩色CCD組成，可將采集到的紅外視頻圖像信號/彩色視頻圖像信號傳送給控制室主機，由信息處理主機判斷有無火災(zāi)的發(fā)生。報警靈敏度可按現(xiàn)場編程靈活設(shè)定，以滿足不同需要。該探測器適應(yīng)環(huán)境因素強，并采用非接觸式探測。

1.3 吸氣式空氣采樣型感煙探測器

吸氣式空氣采樣型感煙探測器是一種智能型早期火災(zāi)探測預(yù)警設(shè)備，采用主動采樣被保護區(qū)域的空氣樣本，能夠在火災(zāi)前提前預(yù)警。它由氣體采樣管網(wǎng)采集到被保護區(qū)域內(nèi)的空氣樣本，空氣樣本通過采樣管網(wǎng)進入探測主機的激光腔，主機對采集到的空氣樣本中的煙霧粒子的粒徑及其濃度值，與原來探測主機預(yù)設(shè)的報警閾值進行分析比較，一旦達到設(shè)定值時，便進行報警。該探測器的高響應(yīng)速度和高探測靈敏度，一般適用于高氣流高潔凈、通信計算機用房、會展中心等高大空間的建筑物。

2 項目概況

“福州大學(xué)城文化藝術(shù)中心”位于福州大學(xué)城共享區(qū)的中心，基地北側(cè)緊鄰明德路；西近學(xué)府路；東靠旗山大道；南側(cè)緊鄰旗山湖，與福建工程學(xué)院隔湖相望，景觀優(yōu)美；地鐵二號線經(jīng)過基地東側(cè)，董嶼站出口及福州西客站臨近基地，交通便利。

該項目由3個單體組成，分別為劇場(1200座)，藝術(shù)展覽、電影院(900座，8個影廳)和辦公、附屬設(shè)施，地下室設(shè)在劇場下面。項目規(guī)劃用地面積約5萬m2，項目總建筑面積3.6萬m2，其中地上建筑面積約2.9萬m2，地下室建筑面積約0.6萬m2，容積率0.58，建筑密度32%，綠化率35%。

建筑高度：劇場23.90 m(舞臺28.30 m)；藝術(shù)展覽、電影院16.9 m；辦公、附屬設(shè)施20.30 m。建筑屬多層建筑，耐火等級二級，按《建筑設(shè)計防火規(guī)范》(GB 50016-2014)要求設(shè)計。該工程項目效果圖及夜景透視圖,如圖1所示。

圖1 大學(xué)城文化藝術(shù)中心項目效果圖及夜景透視圖

3 火災(zāi)探測器的選用

該工程設(shè)計高大空間分成為入口門廳、觀眾廳、舞臺(主舞臺、側(cè)舞臺、后舞臺)3個區(qū)域：入口門廳空間中，由于沒有固定或者流動遮擋物，適合選用線型光束感煙火災(zāi)探測器和圖像式雙波段火焰探測器；觀眾廳上空頂棚為曲面波浪形結(jié)構(gòu)，鑒于光截面圖像感煙探測器抗干擾能力強，能對保護空間進行曲面式覆蓋，適合選用光截面圖像感煙探測器和圖像式雙波段火焰探測器。舞臺區(qū)域為劇院建筑的重點設(shè)防位置，主舞臺、側(cè)舞臺、后舞臺演出時，懸掛有大量的舞臺燈具和舞臺幕布，其火災(zāi)危險性可想而知，故選用能夠早期火災(zāi)探測預(yù)警的吸氣式空氣采樣型感煙探測器，另外搭配光截面圖像感煙探測器和圖像式雙波段火焰探測器，以達到多重保護的目的。

4 大空間火災(zāi)探測器布置方案

4.1 入口門廳

入口門廳高12.0 m，由于該空間中沒有固定或者流動遮擋物，無法滿足安裝線型光束感煙火災(zāi)探測器和圖像式雙波段火焰探測器的條件。按規(guī)范要求，“探測器的光束軸線至頂棚的垂直距離宜為0.3 m～1.0 m，距地高度不宜超過20 m，并且相鄰兩組探測器的水平距離不應(yīng)大于14 m，探測器至側(cè)墻水平距離不應(yīng)大于7 m，且不應(yīng)小于0.5 m，探測器的發(fā)射器和接收器之間的距離不宜超過100 m”。工程設(shè)計選用4組線型光束感煙火災(zāi)探測器和2組圖像式雙波段火焰探測器，2組圖像式雙波段火焰探測器采用東西兩側(cè)對角方式布置，4組線型光束感煙火災(zāi)探測器采用南北兩側(cè)分組分層組網(wǎng)方式布置，線型光束感煙火災(zāi)探測器分別安裝于H=5 m、11.5 m，圖像式雙波段火焰探測器安裝于H= 11.5 m。線型對射滿足火規(guī)第6.2.15條及14X505-1火規(guī)圖示第48、78頁中的相關(guān)要求。

4.2 觀眾廳

觀眾廳頂棚為曲面波浪形結(jié)構(gòu)，平均高度約為15 m，長×寬大約是30 m×30 m。根據(jù)觀眾廳的結(jié)構(gòu)情況，并結(jié)合規(guī)程DBJ/CT 519-2006的相關(guān)要求，工程選用2組光截面圖像感煙探測器(其中設(shè)2只接收器，6只發(fā)射器)和2組圖像式雙波段火焰探測器，2組圖像式雙波段火焰探測器分別設(shè)置于觀眾廳的西北角和東南角，2組光截面圖像感煙探測器的接收器分別設(shè)置于觀眾廳的東北角和西南角，6只發(fā)射器分別設(shè)置于觀眾廳東西兩側(cè)均布，與接收器一一呼應(yīng)。以上兩種探測器對觀眾廳實施全方位形式覆蓋保護。實際的安裝高度可根據(jù)二次裝修的要求去調(diào)整，探測器至頂棚的垂直距離控制在1.0 m內(nèi)。頂棚上馬道層內(nèi)舞臺面光橋處，在網(wǎng)架頂另設(shè)有普通點型感煙探測器進行保護。

4.3 舞臺

舞臺分為主舞臺、兩邊側(cè)舞臺及后舞臺。主舞臺長×寬約30 m×15 m，兩邊側(cè)舞臺長×寬約13 m×15 m，后舞臺長×寬約21 m×15 m。主舞臺上方四周設(shè)有三道天橋，主舞臺及后舞臺上方均設(shè)有格柵層(葡萄架)。考慮到舞臺工藝方面在舞臺面上和舞臺上方設(shè)有大量大功率的舞臺燈光、音響設(shè)備、幕布、舞臺機械電機等專屬舞臺工藝方面的特殊設(shè)備，本工程主舞臺部分在葡萄架下方另外設(shè)有2組光截面圖像感煙探測器(其中設(shè)2只接收器，12只發(fā)射器)；2組圖像式雙波段火焰探測器和3組吸氣式空氣采樣型感煙探測器，2組圖像式雙波段火焰探測器分別設(shè)置于主舞臺的西北角和東南角；安裝于H=10.5 m，2組光截面圖像感煙探測器的接收器，分別設(shè)置于主舞臺的東北角和西南角；安裝于H=10.5 m，12只發(fā)射器分，別設(shè)置于主舞臺東西兩側(cè)均布，分別安裝于H=10.5 m、19.7 m。另外，在每個雨淋閥分區(qū)內(nèi)設(shè)1組吸氣式空氣采樣型感煙探測器。為滿足規(guī)范，要求“探測器的采樣管采用水平和垂直結(jié)合的布管方式，并應(yīng)保證至少有兩個采樣孔在16 m以下，并宜有2個采樣孔設(shè)置在開窗或通風空調(diào)對流層下面1 m處”[2-4]。該工程采樣管在垂直向下靠近馬道外側(cè)布置，分別在H=9 m、12 m、15 m、18 m、21 m等5個標高處各設(shè)置一個采樣孔，采樣管末端設(shè)置末端帽，吸氣式感煙火災(zāi)探測器主機底邊距第三道天橋地面1.5 m安裝。

側(cè)舞臺部分設(shè)有2組光截面圖像感煙探測器(其中設(shè)2只接收器，12只發(fā)射器)、2組圖像式雙波段火焰探測器和1組吸氣式空氣采樣型感煙探測器。2組圖像式雙波段火焰探測器分別設(shè)置于側(cè)舞臺的西南角和東北角；安裝于H=9.5 m，2組光截面圖像感煙探測器的接收器分別設(shè)置于主舞臺的西北角和東南角；安裝于H=9.5 m，12只發(fā)射器分別設(shè)置于側(cè)舞臺東西兩側(cè)均布，分別安裝于H=9.5 m、15 m。另外，1組吸氣式空氣采樣型感煙探測器底邊距地面1.5 m安裝，垂直管分別在H=9 m、12 m等2個標高處各設(shè)置一個采樣孔。

后舞臺部分設(shè)有2組光截面圖像感煙探測器(其中設(shè)2只接收器，12只發(fā)射器)、2組圖像式雙波段火焰探測器和1組吸氣式空氣采樣型感煙探測器。2組圖像式雙波段火焰探測器分別設(shè)置于后舞臺的西北角和東南角；安裝于H=9.5 m，2組光截面圖像感煙探測器的接收器分別設(shè)置于主舞臺的西南角和東北角；安裝于H=9.5 m，12只發(fā)射器分別設(shè)置于后舞臺東西兩側(cè)均布，分別安裝于H=9.5 m、12.5 m。另外，根據(jù)雨淋閥分區(qū)，另設(shè)有2組吸氣式空氣采樣型感煙探測器，底邊距地面1.5 m安裝，垂直管分別在H=9 m、12 m等2個標高處各設(shè)置一個采樣孔。

舞臺探測器在滿足規(guī)范要求的條件下，探測器安裝還應(yīng)考慮幕布、吊桿的遮擋，并應(yīng)與舞臺機械專業(yè)配合。

該工程在舞臺四周三道天橋頂設(shè)有普通點型感煙探測器，另外在葡萄架頂上方也設(shè)有普通點型感煙探測器進行保護。

5 火災(zāi)自動報警系統(tǒng)聯(lián)動方案

給排水專業(yè)在入口門廳、觀眾廳等高大空間，應(yīng)設(shè)置大空間智能型主動噴水滅火控制系統(tǒng)(消防炮)。該系統(tǒng)由下列部件組成：智能滅火裝置控制器、智能型探測組件、電源裝置、火災(zāi)報警裝置、水泵控制箱以及其它控制配件。大空間智能型主動噴水滅火系統(tǒng)由專用控制主機進行聯(lián)動控制，其啟動方式有控制室自動、手動和現(xiàn)場應(yīng)急手動等3種啟動方式[5]。

(1)自動控制方式：消控室無人值守時，或人為使系統(tǒng)處于自動狀態(tài)下，探測器將火災(zāi)信息傳送到信息處理主機，主機發(fā)出滅火指令，滅火裝置按已經(jīng)設(shè)置好的程序搜索滅火點并鎖定，進而啟動電動閥和消防泵進行噴水滅火。

(2)手動控制方式：消防控制室設(shè)備在手動狀態(tài)下，當火警信號被圖形顯示裝置捕捉到后，消控室內(nèi)的執(zhí)勤人員通過控制室內(nèi)滅火操作盤上的手動操作按鈕，啟動電動閥和消防水泵實施滅火。

(3)現(xiàn)場應(yīng)急操作方式：現(xiàn)場工作人員發(fā)現(xiàn)火情后，通過設(shè)在現(xiàn)場的手動控制裝置，開啟電動閥和消防泵進行滅火。

另外，給排水專業(yè)在舞臺等高大空間設(shè)置雨淋系統(tǒng)，在主舞臺和觀眾廳、主舞臺和后舞臺之間分別均設(shè)有防火幕進行防火分隔保護，給排水專業(yè)在每道防火幕旁另設(shè)有水幕系統(tǒng)。依據(jù)《火災(zāi)自動報警系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(GB 50116-2013)第4.1.6、4.2.3、4.2.4條[2]，工程在主舞臺、側(cè)舞臺、后舞臺設(shè)置的圖像式雙波段火焰探測器和光截面圖像感煙探測器的報警信號，僅作為聯(lián)動控制雨淋閥組開啟的聯(lián)動觸發(fā)信號之一。給排水專業(yè)按區(qū)域設(shè)置的雨淋分區(qū)對應(yīng)相應(yīng)的雨淋閥組，由各區(qū)域吸氣式空氣采樣型感煙探測器報警信號聯(lián)動開啟。

防火幕由所在防火分區(qū)內(nèi)，任兩只獨立的火災(zāi)探測器的報警信號，作為防火幕下降的聯(lián)動觸發(fā)信號，并應(yīng)聯(lián)動控制防火幕直接下降到樓板面。另外，防火幕下落到樓板面的動作信號與報警區(qū)域內(nèi)，任一火災(zāi)探測器或手動火災(zāi)報警按鈕的報警信號，作為水幕閥組啟動的聯(lián)動觸發(fā)信號，并應(yīng)由消防聯(lián)動控制器聯(lián)動控制水幕系統(tǒng)相關(guān)控制閥組的啟動。

6 應(yīng)用效果分析

該工程在建設(shè)單位、設(shè)計單位、施工單位、監(jiān)理單位、勘察單位等五方的通力配合下，克服項目施工中存在的諸多難點問題，最終得以順利竣工驗收，為業(yè)主方交上了一份完整的答卷。目前，保利劇院將管理和運營福州大學(xué)城文化藝術(shù)中心劇院項目，功能定位為大學(xué)生文藝創(chuàng)作孵化空間、文化藝術(shù)作品展示平臺、大學(xué)生文化藝術(shù)基地、兩岸青年藝術(shù)交流窗口，將來將成為福州高新區(qū)上街大學(xué)城的城市地標，并作為各高校在文化、藝術(shù)、科研等領(lǐng)域深度交流的窗口和平臺。

7 結(jié)語

本文對高大空間建筑物的火災(zāi)探測器的選用、布置方案及相關(guān)聯(lián)動設(shè)計進行分析探討說明，對后續(xù)同行設(shè)計類似高大空間建筑物的火災(zāi)自動報警設(shè)計，具有一定的參考性和可借鑒性。