上音歌劇院火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

徐而峰

【摘? 要】劇場(chǎng)建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、人員密集性高，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的可靠性、安全性方面提出了較高的要求。本文結(jié)合上音歌劇院設(shè)計(jì)實(shí)例，探討劇場(chǎng)建筑內(nèi)不同功能區(qū)域的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)，如變電所采用氣體滅火報(bào)警系統(tǒng)、舞臺(tái)及觀眾廳采用極早期吸氣式煙霧探測(cè)器等。

【關(guān)鍵詞】火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng);劇場(chǎng);極早期吸氣式煙霧探測(cè);火焰探測(cè)器;

0.引言

上海音樂(lè)學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱“上音”）作為國(guó)家“雙一流”學(xué)科建設(shè)高校，一直都在中國(guó)現(xiàn)代音樂(lè)發(fā)展與建設(shè)中扮演著重要的角色，為中國(guó)音樂(lè)界教育培養(yǎng)了一批又一批的杰出音樂(lè)家。上音歌劇院作為上海市“十三五”重要文化建設(shè)項(xiàng)目，是集歌劇、交響樂(lè)、民族樂(lè)等多種藝術(shù)形式為一體的一流劇場(chǎng)。上音歌劇院人流密集結(jié)構(gòu)特殊，對(duì)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提出了更高的要求。

1.工程概況

上音歌劇院為中型乙等劇場(chǎng)，地下3層，地上5層。地下室深度13m，地上部分除主舞臺(tái)臺(tái)塔建筑高度34m外，其余部分建筑高度均不大于24m。總建筑面積31926㎡，其中地上建筑面積14989㎡，地下建筑面積16937㎡。建設(shè)內(nèi)容包括歌劇院（座位數(shù)1200個(gè)）及其配套設(shè)施、4個(gè)排演教室、交流報(bào)告廳、地下車庫(kù)及設(shè)備用房等。本文將在提高火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警可靠性與安全性的前提下，探討上音歌劇院內(nèi)不同功能空間的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

2.設(shè)計(jì)依據(jù)

設(shè)計(jì)依據(jù)：GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，GB 50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，JGJ57—2000《劇場(chǎng)建筑設(shè)計(jì)規(guī)范》

3.火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)

本文所涉及的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：（1）消防控制中心機(jī)房（2）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警主系統(tǒng)（2）變電所（3）舞臺(tái)（4）觀眾廳。

3.1 消防控制中心機(jī)房設(shè)計(jì)

由于歌劇院地上一層功能房間較多且建筑面積較小，一層無(wú)法找出合適的房間作為消防控制中心，因此本建筑消防控制中心位于地下一層靠北外墻處，方便管線進(jìn)出。于外墻預(yù)留鍍鋅鋼管，其中敷設(shè)與上海市火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)線及119火警聯(lián)網(wǎng)電話。鍍鋅鋼管管壁受力強(qiáng)度高，較焊接鋼管防腐耐磨性能更強(qiáng)，比緊定式鋼管防水性更好，適宜用作進(jìn)出建筑物管線的保護(hù)管。

由于設(shè)于地下一層，消防控制中心無(wú)法設(shè)置直通室外的出口。為滿足JGJ57—2008《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》中對(duì)消防控制中心的設(shè)置要求，消防控制中心的選址貼鄰樓梯間，該樓梯間直通地上一層，距室外安全出口約為11.5米，滿足規(guī)范要求。

3.2火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警主系統(tǒng)設(shè)計(jì)

據(jù)統(tǒng)計(jì)，上音歌劇院所設(shè)置的火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕和模塊等設(shè)備總數(shù)為2100個(gè)左右，因此火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)選用兩臺(tái)聯(lián)動(dòng)型火災(zāi)報(bào)警控制器。通過(guò)RS485總線，與消防廣播主機(jī)、消防電話主機(jī)、多線手動(dòng)控制盤、可燃?xì)怏w報(bào)警主機(jī)、防火門控制主機(jī)、電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)、消防電源監(jiān)控系統(tǒng)、智能應(yīng)急照明系統(tǒng)通訊。

本建筑內(nèi)于各樓層分防火分區(qū)設(shè)置弱電間內(nèi)設(shè)置消防端子箱，共21個(gè)，通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警專用橋架互相連通。消防端子箱內(nèi)消防聯(lián)動(dòng)控制回路與消防報(bào)警回路分回路設(shè)置，以端子箱內(nèi)的短路隔離器隔開(kāi)。

火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)采用樹(shù)干式結(jié)構(gòu)，每個(gè)末端火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警回路由所在防火分區(qū)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警端子箱的短路隔離器單獨(dú)引出。每個(gè)短路隔離器保護(hù)的末端設(shè)備，如火災(zāi)探測(cè)器、手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕、模塊等設(shè)備總數(shù)最多不超過(guò)32點(diǎn)。若末端設(shè)備距離火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警端子箱距離過(guò)遠(yuǎn)，則就地增加短路隔離器，保證滿足規(guī)范中對(duì)短路隔離器保護(hù)總數(shù)要求的前提下，減小所用的管線數(shù)量，降低成本。

3.3變電所火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)

根據(jù)GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》8.3.9條款，上音歌劇院變電所采用氣體滅火系統(tǒng)，因此應(yīng)設(shè)置氣體滅火報(bào)警系統(tǒng)于火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。

氣體滅火報(bào)警系統(tǒng)主要包括：氣體滅火報(bào)警控制主機(jī)、光電感煙（感溫）探測(cè)器、輸出控制模塊、聲光報(bào)警器、氣體釋放指示燈、緊急啟停按鈕設(shè)備。氣體滅火報(bào)警系統(tǒng)有手動(dòng)與自動(dòng)兩種工作模式。

自動(dòng)模式下，當(dāng)變電所內(nèi)的感煙探測(cè)器或感溫探測(cè)器報(bào)警時(shí)，氣體滅火報(bào)警控制主機(jī)向火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，關(guān)閉變電所內(nèi)設(shè)置的排送風(fēng)風(fēng)機(jī)以及通風(fēng)管道上的電動(dòng)閥，同時(shí)聯(lián)動(dòng)門禁關(guān)閉變電所的防火門，使變電所成為一個(gè)封閉保護(hù)區(qū)域。

當(dāng)感煙探測(cè)器與感溫探測(cè)器報(bào)警時(shí)，確定發(fā)生火災(zāi)，火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)向氣體滅火報(bào)警控制主機(jī)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)，同時(shí)開(kāi)啟聲光報(bào)警器。在延時(shí)30秒后氣體滅火系統(tǒng)釋放氣體滅火，并點(diǎn)亮氣體釋放指示燈。

手動(dòng)模式下，當(dāng)變電所現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)現(xiàn)火情，可按下手動(dòng)啟動(dòng)緊急按鈕，啟動(dòng)氣體滅火系統(tǒng)，點(diǎn)亮氣體釋放指示燈，控制鋼瓶直接釋放氣體進(jìn)行滅火。

3.4舞臺(tái)區(qū)域火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)

觀眾廳與舞臺(tái)位于該建筑物的核心處，主舞臺(tái)臺(tái)倉(cāng)底標(biāo)高-10.100m，臺(tái)倉(cāng)設(shè)兩層樓板，標(biāo)高分別為-6.500m和-3.500m;樂(lè)池臺(tái)倉(cāng)底標(biāo)高-10.100m。主舞臺(tái)高度約38米，兩側(cè)舞臺(tái)及后側(cè)舞臺(tái)高度約為15米，因此舞臺(tái)區(qū)域均應(yīng)采用兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器。本項(xiàng)目采用極早期吸氣式煙霧探測(cè)器與雙波段圖像型火焰探測(cè)器。

由于舞臺(tái)區(qū)域高度較高，管線設(shè)備排布復(fù)雜，火災(zāi)煙霧可能會(huì)被舞臺(tái)設(shè)備、管道等區(qū)域滯留，導(dǎo)致普通感煙探測(cè)器無(wú)法準(zhǔn)備的探測(cè)到火情，同時(shí)考慮舞臺(tái)上方保護(hù)區(qū)域難以接近，不利于設(shè)備維護(hù)，因此選擇極早期吸氣式煙霧探測(cè)器作為舞臺(tái)火災(zāi)保護(hù)的一種探測(cè)器。

采用極早期吸氣式煙霧探測(cè)器由空氣采樣探測(cè)器與采樣管網(wǎng)成，舞臺(tái)區(qū)域共采用四臺(tái)空氣采樣探測(cè)器，分別安裝于四層與五層舞臺(tái)上方馬道。探測(cè)器選用高靈敏型，采樣管網(wǎng)總長(zhǎng)度不超過(guò)200米，單管長(zhǎng)度不超過(guò)100米，以避免由于管路過(guò)長(zhǎng)而引起對(duì)探測(cè)系統(tǒng)的負(fù)面影響。

當(dāng)火災(zāi)發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)從采樣管網(wǎng)中采集空氣樣本。所采樣的空氣樣本先由一級(jí)過(guò)濾器去除空氣中帶有的灰塵雜物，二級(jí)過(guò)濾器對(duì)空氣進(jìn)行精確過(guò)濾，確保采樣空氣不會(huì)污染探測(cè)器的光學(xué)表面，保證了探測(cè)器的準(zhǔn)確性，減少誤報(bào)的發(fā)生，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。所有探測(cè)器由RS485協(xié)議組成通訊網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)自帶繼電器將舞臺(tái)區(qū)域的報(bào)警及故障狀態(tài)傳輸給火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)施及滅火系統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)。

相較于普通點(diǎn)型火災(zāi)探測(cè)器，圖像型火災(zāi)探測(cè)器探測(cè)維度更大，最遠(yuǎn)探測(cè)距離可達(dá)75米左右，探測(cè)視角可達(dá)110°。并且具有更高的空間分辨率，在有遮擋等不利探測(cè)環(huán)境下，能夠有效區(qū)分真正火情與干擾源，對(duì)音響設(shè)備的電磁干擾、舞臺(tái)燈光等常見(jiàn)的錯(cuò)誤報(bào)警源具有良好的免疫性。

火焰探測(cè)器的設(shè)置以雨淋閥保護(hù)區(qū)域?yàn)橐粋€(gè)探測(cè)區(qū)域，通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警信號(hào)總線接入火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。當(dāng)火焰探測(cè)器與極早期吸氣式煙霧探測(cè)器探測(cè)到火情發(fā)生時(shí)，通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)雨淋滅火系統(tǒng)，啟動(dòng)雨淋電磁閥，待壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，由火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)雨淋泵，放下舞臺(tái)臺(tái)口處所設(shè)置的防火幕，開(kāi)啟相關(guān)報(bào)警區(qū)域及鄰近區(qū)域的雨淋閥，對(duì)火災(zāi)區(qū)域進(jìn)行滅火。

3.5觀眾廳區(qū)域火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)

觀眾廳吊頂下方高度約為16米，由池座和兩層樓座組成，上方設(shè)置活動(dòng)吊頂。

觀眾廳也屬于高度大于12米的空間場(chǎng)所，因此選用線型光束探測(cè)器與極早期吸氣式煙霧探測(cè)器。觀眾廳采用三臺(tái)空氣采樣探測(cè)器，分別安裝于面光橋?qū)拥娜蹼婇g內(nèi)，采樣管網(wǎng)安裝于觀眾廳固定吊頂下方，固定吊頂與活動(dòng)吊頂重合區(qū)域則安裝于活動(dòng)吊頂下方，活動(dòng)吊頂上方安裝感煙探測(cè)器。

與舞臺(tái)區(qū)域不同，觀眾廳上方不設(shè)置舞臺(tái)燈光機(jī)械設(shè)備，設(shè)備管線也較少，不存在較多的干擾源，因此采用線型光束探測(cè)器，在滿足火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)要求的前提下節(jié)約了成本。根據(jù)規(guī)范要求，觀眾廳內(nèi)于頂部及二層設(shè)置線型光束探測(cè)器，安裝于二層及四層區(qū)域。觀眾廳長(zhǎng)約28米，因此縱向設(shè)置兩組線型光束探測(cè)器，探測(cè)器的發(fā)射器與接收器之間距離約為26米，滿足規(guī)范對(duì)線型光束探測(cè)器的設(shè)置要求。

4結(jié)語(yǔ)

上音歌劇院為中型乙等劇場(chǎng)，演出期間人流密集，且內(nèi)部功結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能區(qū)域繁多?；馂?zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)在預(yù)警火災(zāi)威脅，排查火災(zāi)隱患，完善應(yīng)急措施的工作中扮演著及其關(guān)鍵的角色。在出現(xiàn)火情時(shí)能夠及時(shí)撲滅火災(zāi)，阻止火勢(shì)的迅速蔓延，避免造成大范圍的財(cái)產(chǎn)與人身?yè)p失，這對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性及安全性提出了更高的要求，對(duì)維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定、保護(hù)人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全有著重大的意義。

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（作者單位：同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司）