劇場(chǎng)大空間火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)探析

陳如麒

(福建省合道建筑設(shè)計(jì)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(shí)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(diǎn)型感煙探測(cè)器探測(cè)和保護(hù)已經(jīng)遠(yuǎn)不能適應(yīng)這些高大空間。另外，由于其場(chǎng)所的面積大，人員集中，其火災(zāi)保護(hù)顯得極為重要。為此，應(yīng)用在高大空間場(chǎng)所的新型火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)運(yùn)而生。

《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)第12.4.1條和《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 51348-2019)第13.3.4條規(guī)定：高度大于12 m的空間場(chǎng)所，宜同時(shí)選擇兩種及以上火災(zāi)參數(shù)的火災(zāi)探測(cè)器；大型庫(kù)房、大廳、室內(nèi)廣場(chǎng)等高大空間建筑，宜選用火焰探測(cè)器、線型光束感煙探測(cè)器、管路吸氣式感煙探測(cè)器、圖像型感煙火災(zāi)探測(cè)器或其組合[1]。

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

1 常用大空間火災(zāi)探測(cè)器

1.1 光截面圖像感煙探測(cè)器和線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器

光截面圖像感煙探測(cè)器抗干擾能力強(qiáng)，能夠分辨發(fā)射光源，并對(duì)保護(hù)空間進(jìn)行曲面式覆蓋，是一種新型的智能探測(cè)器。該探測(cè)器在被監(jiān)控區(qū)域內(nèi)設(shè)置的紅外攝像機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)換成視頻信號(hào)，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(hào)送入控制主機(jī)進(jìn)行處理報(bào)警。傳統(tǒng)線型對(duì)射是一對(duì)一發(fā)射接收，而該探測(cè)器由發(fā)射器和接收器組成，每只接收器可對(duì)應(yīng)多只發(fā)射器，一般發(fā)射器最多不超過(guò)8只。

1.2 圖像式雙波段火焰探測(cè)器

雙波段圖像式火災(zāi)探測(cè)器屬于智能型火焰火災(zāi)探測(cè)設(shè)備，適用于高大空間等特殊場(chǎng)所。根據(jù)保護(hù)距離的遠(yuǎn)近，可選用適合的規(guī)格型號(hào)(分為30 m、60 m、80 m、100 m等)，其電壓等級(jí)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(hào)/彩色視頻圖像信號(hào)傳送給控制室主機(jī)，由信息處理主機(jī)判斷有無(wú)火災(zāi)的發(fā)生。報(bào)警靈敏度可按現(xiàn)場(chǎng)編程靈活設(shè)定，以滿足不同需要。該探測(cè)器適應(yīng)環(huán)境因素強(qiáng)，并采用非接觸式探測(cè)。

1.3 吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器

吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器是一種智能型早期火災(zāi)探測(cè)預(yù)警設(shè)備，采用主動(dòng)采樣被保護(hù)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(hù)區(qū)域內(nèi)的空氣樣本，空氣樣本通過(guò)采樣管網(wǎng)進(jìn)入探測(cè)主機(jī)的激光腔，主機(jī)對(duì)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(lái)探測(cè)主機(jī)預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值進(jìn)行分析比較，一旦達(dá)到設(shè)定值時(shí)，便進(jìn)行報(bào)警。該探測(cè)器的高響應(yīng)速度和高探測(cè)靈敏度，一般適用于高氣流高潔凈、通信計(jì)算機(jī)用房、會(huì)展中心等高大空間的建筑物。

2 項(xiàng)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(hào)線經(jīng)過(guò)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(xiàng)目由3個(gè)單體組成，分別為劇場(chǎng)(1200座)，藝術(shù)展覽、電影院(900座，8個(gè)影廳)和辦公、附屬設(shè)施，地下室設(shè)在劇場(chǎng)下面。項(xiàng)目規(guī)劃用地面積約5萬(wàn)m2，項(xiàng)目總建筑面積3.6萬(wàn)m2，其中地上建筑面積約2.9萬(wàn)m2，地下室建筑面積約0.6萬(wàn)m2，容積率0.58，建筑密度32%，綠化率35%。

建筑高度：劇場(chǎng)23.90 m(舞臺(tái)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(jí)二級(jí)，按《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》(GB 50016-2014)要求設(shè)計(jì)。該工程項(xiàng)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(xiàng)目效果圖及夜景透視圖

3 火災(zāi)探測(cè)器的選用

該工程設(shè)計(jì)高大空間分成為入口門廳、觀眾廳、舞臺(tái)(主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)、后舞臺(tái))3個(gè)區(qū)域：入口門廳空間中，由于沒(méi)有固定或者流動(dòng)遮擋物，適合選用線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器和圖像式雙波段火焰探測(cè)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(cè)器抗干擾能力強(qiáng)，能對(duì)保護(hù)空間進(jìn)行曲面式覆蓋，適合選用光截面圖像感煙探測(cè)器和圖像式雙波段火焰探測(cè)器。舞臺(tái)區(qū)域?yàn)閯≡航ㄖ闹攸c(diǎn)設(shè)防位置，主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)、后舞臺(tái)演出時(shí)，懸掛有大量的舞臺(tái)燈具和舞臺(tái)幕布，其火災(zāi)危險(xiǎn)性可想而知，故選用能夠早期火災(zāi)探測(cè)預(yù)警的吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器，另外搭配光截面圖像感煙探測(cè)器和圖像式雙波段火焰探測(cè)器，以達(dá)到多重保護(hù)的目的。

4 大空間火災(zāi)探測(cè)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(méi)有固定或者流動(dòng)遮擋物，無(wú)法滿足安裝線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器和圖像式雙波段火焰探測(cè)器的條件。按規(guī)范要求，“探測(cè)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(guò)20 m，并且相鄰兩組探測(cè)器的水平距離不應(yīng)大于14 m，探測(cè)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(cè)器的發(fā)射器和接收器之間的距離不宜超過(guò)100 m”。工程設(shè)計(jì)選用4組線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)器和2組圖像式雙波段火焰探測(cè)器，2組圖像式雙波段火焰探測(cè)器采用東西兩側(cè)對(duì)角方式布置，4組線型光束感煙火災(zāi)探測(cè)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(cè)器分別安裝于H=5 m、11.5 m，圖像式雙波段火焰探測(cè)器安裝于H= 11.5 m。線型對(duì)射滿足火規(guī)第6.2.15條及14X505-1火規(guī)圖示第48、78頁(yè)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(zhǎng)×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(cè)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(cè)器，2組圖像式雙波段火焰探測(cè)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(cè)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(cè)器對(duì)觀眾廳實(shí)施全方位形式覆蓋保護(hù)。實(shí)際的安裝高度可根據(jù)二次裝修的要求去調(diào)整，探測(cè)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(tái)面光橋處，在網(wǎng)架頂另設(shè)有普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器進(jìn)行保護(hù)。

4.3 舞臺(tái)

舞臺(tái)分為主舞臺(tái)、兩邊側(cè)舞臺(tái)及后舞臺(tái)。主舞臺(tái)長(zhǎng)×寬約30 m×15 m，兩邊側(cè)舞臺(tái)長(zhǎng)×寬約13 m×15 m，后舞臺(tái)長(zhǎng)×寬約21 m×15 m。主舞臺(tái)上方四周設(shè)有三道天橋，主舞臺(tái)及后舞臺(tái)上方均設(shè)有格柵層(葡萄架)。考慮到舞臺(tái)工藝方面在舞臺(tái)面上和舞臺(tái)上方設(shè)有大量大功率的舞臺(tái)燈光、音響設(shè)備、幕布、舞臺(tái)機(jī)械電機(jī)等專屬舞臺(tái)工藝方面的特殊設(shè)備，本工程主舞臺(tái)部分在葡萄架下方另外設(shè)有2組光截面圖像感煙探測(cè)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(cè)器和3組吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器，2組圖像式雙波段火焰探測(cè)器分別設(shè)置于主舞臺(tái)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(cè)器的接收器，分別設(shè)置于主舞臺(tái)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(tái)東西兩側(cè)均布，分別安裝于H=10.5 m、19.7 m。另外，在每個(gè)雨淋閥分區(qū)內(nèi)設(shè)1組吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器。為滿足規(guī)范，要求“探測(cè)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(gè)采樣孔在16 m以下，并宜有2個(gè)采樣孔設(shè)置在開(kāi)窗或通風(fēng)空調(diào)對(duì)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(gè)標(biāo)高處各設(shè)置一個(gè)采樣孔，采樣管末端設(shè)置末端帽，吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器主機(jī)底邊距第三道天橋地面1.5 m安裝。

側(cè)舞臺(tái)部分設(shè)有2組光截面圖像感煙探測(cè)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(cè)器和1組吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器。2組圖像式雙波段火焰探測(cè)器分別設(shè)置于側(cè)舞臺(tái)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(cè)器的接收器分別設(shè)置于主舞臺(tái)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(tái)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(cè)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(gè)標(biāo)高處各設(shè)置一個(gè)采樣孔。

后舞臺(tái)部分設(shè)有2組光截面圖像感煙探測(cè)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(cè)器和1組吸氣式空氣采樣型感煙探測(cè)器。2組圖像式雙波段火焰探測(cè)器分別設(shè)置于后舞臺(tái)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(cè)器的接收器分別設(shè)置于主舞臺(tái)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(tái)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(cè)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(gè)標(biāo)高處各設(shè)置一個(gè)采樣孔。

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

該工程在舞臺(tái)四周三道天橋頂設(shè)有普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器，另外在葡萄架頂上方也設(shè)有普通點(diǎn)型感煙探測(cè)器進(jìn)行保護(hù)。

5 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)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(dòng)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(cè)組件、電源裝置、火災(zāi)報(bào)警裝置、水泵控制箱以及其它控制配件。大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)由專用控制主機(jī)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，其啟動(dòng)方式有控制室自動(dòng)、手動(dòng)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急手動(dòng)等3種啟動(dòng)方式[5]。

(1)自動(dòng)控制方式：消控室無(wú)人值守時(shí)，或人為使系統(tǒng)處于自動(dòng)狀態(tài)下，探測(cè)器將火災(zāi)信息傳送到信息處理主機(jī)，主機(jī)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(diǎn)并鎖定，進(jìn)而啟動(dòng)電動(dòng)閥和消防泵進(jìn)行噴水滅火。

(2)手動(dòng)控制方式：消防控制室設(shè)備在手動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)火警信號(hào)被圖形顯示裝置捕捉到后，消控室內(nèi)的執(zhí)勤人員通過(guò)控制室內(nèi)滅火操作盤(pán)上的手動(dòng)操作按鈕，啟動(dòng)電動(dòng)閥和消防水泵實(shí)施滅火。

(3)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急操作方式：現(xiàn)場(chǎng)工作人員發(fā)現(xiàn)火情后，通過(guò)設(shè)在現(xiàn)場(chǎng)的手動(dòng)控制裝置，開(kāi)啟電動(dòng)閥和消防泵進(jìn)行滅火。

另外，給排水專業(yè)在舞臺(tái)等高大空間設(shè)置雨淋系統(tǒng)，在主舞臺(tái)和觀眾廳、主舞臺(tái)和后舞臺(tái)之間分別均設(shè)有防火幕進(jìn)行防火分隔保護(hù)，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(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50116-2013)第4.1.6、4.2.3、4.2.4條[2]，工程在主舞臺(tái)、側(cè)舞臺(tái)、后舞臺(tái)設(shè)置的圖像式雙波段火焰探測(cè)器和光截面圖像感煙探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，僅作為聯(lián)動(dòng)控制雨淋閥組開(kāi)啟的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)之一。給排水專業(yè)按區(qū)域設(shè)置的雨淋分區(qū)對(duì)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(cè)器報(bào)警信號(hào)聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟。

防火幕由所在防火分區(qū)內(nèi)，任兩只獨(dú)立的火災(zāi)探測(cè)器的報(bào)警信號(hào)，作為防火幕下降的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，并應(yīng)聯(lián)動(dòng)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(dòng)作信號(hào)與報(bào)警區(qū)域內(nèi)，任一火災(zāi)探測(cè)器或手動(dòng)火災(zāi)報(bào)警按鈕的報(bào)警信號(hào)，作為水幕閥組啟動(dòng)的聯(lián)動(dòng)觸發(fā)信號(hào)，并應(yīng)由消防聯(lián)動(dòng)控制器聯(lián)動(dòng)控制水幕系統(tǒng)相關(guān)控制閥組的啟動(dòng)。

6 應(yīng)用效果分析

該工程在建設(shè)單位、設(shè)計(jì)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(xiàng)目施工中存在的諸多難點(diǎn)問(wèn)題，最終得以順利竣工驗(yàn)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(yùn)營(yíng)福州大學(xué)城文化藝術(shù)中心劇院項(xiàng)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(tái)、大學(xué)生文化藝術(shù)基地、兩岸青年藝術(shù)交流窗口，將來(lái)將成為福州高新區(qū)上街大學(xué)城的城市地標(biāo)，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(tái)。

7 結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)高大空間建筑物的火災(zāi)探測(cè)器的選用、布置方案及相關(guān)聯(lián)動(dòng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討說(shuō)明，對(duì)后續(xù)同行設(shè)計(jì)類似高大空間建筑物的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)，具有一定的參考性和可借鑒性。