空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在世博會(huì)文博場(chǎng)館地應(yīng)用

PAGE3PAGE4空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在世博會(huì)文博場(chǎng)館的應(yīng)用袁志厚（上海市浦東新區(qū)公安消防支隊(duì)第四大隊(duì)華京路8號(hào)200135）摘要：在中國(guó)2010年上海世界博覽會(huì)的場(chǎng)館建設(shè)和裝修布展中，為了確保場(chǎng)館的絕對(duì)安全，不少場(chǎng)館增設(shè)了一些新興的消防設(shè)施。其中，作為本次世博會(huì)重要主題場(chǎng)館的世博會(huì)博物館和城市足跡館便增設(shè)了VESDA空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)館內(nèi)文物展區(qū)進(jìn)行全面監(jiān)控和保護(hù)。本文即從世博會(huì)文博場(chǎng)館火災(zāi)報(bào)警的設(shè)防原則出發(fā)，比較分析傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用局限，并以VESDA系統(tǒng)為例，重點(diǎn)論述空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在世博會(huì)文博場(chǎng)館的應(yīng)用特點(diǎn)及日常應(yīng)用要求。關(guān)鍵詞：世博會(huì)文博場(chǎng)館空氣采樣煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警在上海世博園美輪美奐的場(chǎng)館群中，有兩座場(chǎng)館外觀普通但卻內(nèi)涵豐富——即世博會(huì)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(chǎng)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(huì)的主題，吸引了成千上萬(wàn)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(shí)保障場(chǎng)館及文物的消防安全，世博會(huì)博物館和城市足跡館（統(tǒng)稱為“世博會(huì)文博場(chǎng)館”）的運(yùn)行方上海博物館在布展時(shí)從實(shí)際出發(fā)，在場(chǎng)館原有消防設(shè)施的基礎(chǔ)上，增設(shè)了VESDA空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)，對(duì)館內(nèi)文物展區(qū)進(jìn)行全面監(jiān)控和保護(hù)。本文擬以VESDA系統(tǒng)為例，試論空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在世博會(huì)文博場(chǎng)館的應(yīng)用。1世博會(huì)文博場(chǎng)館火災(zāi)報(bào)警的設(shè)防原則世博會(huì)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(chǎng)館亮點(diǎn)即是以向國(guó)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(huì)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(dòng)發(fā)展的歷史足跡”，場(chǎng)館的火災(zāi)防范原則主要有：1．1重視展區(qū)早期火災(zāi)的探測(cè)感應(yīng)世博會(huì)文博場(chǎng)館內(nèi)大部分展品價(jià)值連城，一旦遭遇火災(zāi)，損失不可估量。在火災(zāi)預(yù)防上必須堅(jiān)持報(bào)警早、損失少的策略，進(jìn)行早期甚至極早期火災(zāi)煙霧探測(cè)，對(duì)處于未成災(zāi)的陰燃等燃燒初期現(xiàn)象就及時(shí)予以發(fā)現(xiàn)并處置是文物火災(zāi)防范和監(jiān)控的最有效方式。1．2以電氣火災(zāi)為主要防范對(duì)象為突出展示效果，生動(dòng)形象地展示主題演繹思想，世博會(huì)文博場(chǎng)館內(nèi)安裝有許多電氣照明燈具和音像放映等設(shè)備，成為視覺(jué)盛宴，大量的用電設(shè)備在每日長(zhǎng)時(shí)間的使用中發(fā)生短路或其他故障都有可能引起火災(zāi)。1．3兼顧場(chǎng)館輔助場(chǎng)所火災(zāi)報(bào)警文博場(chǎng)館除了展區(qū)，還設(shè)有文物庫(kù)房和辦公用房等輔助場(chǎng)所。建筑火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)必須是一個(gè)完整的系統(tǒng)，所有的信息必須集中的呈現(xiàn)在一個(gè)平臺(tái)上，因此，在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)上應(yīng)覆蓋場(chǎng)館全范圍，且分區(qū)域進(jìn)行火災(zāi)信息的收集和傳送。作者簡(jiǎn)介袁志厚，男，碩士，上海市浦東新區(qū)公安消防支隊(duì)第四大隊(duì)工程師，電子信箱：yuanzhihou007@1．4適應(yīng)高作者簡(jiǎn)介袁志厚，男，碩士，上海市浦東新區(qū)公安消防支隊(duì)第四大隊(duì)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(yuǎn)歷史氣韻的空間需要，世博會(huì)文博場(chǎng)館充分利用原江南造船廠舊廠房的室內(nèi)高大空間進(jìn)行改建，局部空間高度超過(guò)16m，這樣，場(chǎng)館的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)適應(yīng)在高大空間內(nèi)火災(zāi)可自動(dòng)探測(cè)的2傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用局限火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)目前常用的是點(diǎn)式感煙、點(diǎn)式感溫、線纜式感溫、激光線式感煙等傳統(tǒng)方式，這些報(bào)警系統(tǒng)的探測(cè)單元都設(shè)置于保護(hù)區(qū)域內(nèi)，使用導(dǎo)線與報(bào)警主機(jī)相連，同時(shí)保護(hù)區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生的煙霧、熱量等物理、化學(xué)變化信息是通過(guò)空氣自然對(duì)流到達(dá)傳感器，屬于被動(dòng)式探測(cè)。對(duì)于文博場(chǎng)館的火災(zāi)防護(hù)，傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警自動(dòng)設(shè)備能夠起到一定的作用，但由于文物保護(hù)的特殊性，傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備本身又存在著許多無(wú)法克服的缺陷，不能夠針對(duì)該類場(chǎng)所的特點(diǎn)提供更可靠的保護(hù)，而且報(bào)警靈敏度低，報(bào)警時(shí)間晚，無(wú)法有效防止燃燒甚至火災(zāi)的發(fā)生。由于世博會(huì)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(shè)置傳統(tǒng)點(diǎn)型煙感探測(cè)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(dòng)等將對(duì)傳統(tǒng)煙霧探測(cè)設(shè)備造成很大的負(fù)面干擾。3空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)世博會(huì)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(cè)報(bào)警系統(tǒng)，并將其接入建筑內(nèi)已有火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。該系統(tǒng)以空氣采樣為探測(cè)手段，將被保護(hù)區(qū)域內(nèi)的空氣樣品通過(guò)采樣管網(wǎng)采集到探測(cè)器內(nèi)，送入激光探測(cè)腔內(nèi)探測(cè)，由于采用了先進(jìn)的激光探測(cè)技術(shù)，煙霧探測(cè)精度較傳統(tǒng)煙霧報(bào)警設(shè)備有了很大的提高。該系統(tǒng)作為主動(dòng)型的火災(zāi)探測(cè)報(bào)警設(shè)備，在世博會(huì)文博場(chǎng)館的火災(zāi)防護(hù)方面具有顯著功能和獨(dú)特的作用，其實(shí)際應(yīng)用特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：3．1報(bào)警時(shí)間提早，能夠在火災(zāi)發(fā)生最初期探測(cè)報(bào)警試驗(yàn)及經(jīng)驗(yàn)表明，絕大多數(shù)火災(zāi)都可分為四個(gè)階段：初始階段，存在著肉眼看不見(jiàn)的很微弱的煙霧，火災(zāi)的初始階段發(fā)展很慢，可長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)，且不易被人們發(fā)現(xiàn)。而普通的感煙探測(cè)器在這個(gè)階段還沒(méi)有反應(yīng)，如果火災(zāi)探測(cè)系統(tǒng)能夠在這一階段及早發(fā)現(xiàn)火情并報(bào)警，將為控制火勢(shì)發(fā)展贏得寶貴的時(shí)機(jī)；可見(jiàn)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(cè)器工作的階段，這個(gè)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(dǎo)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(cè)器、水噴淋的動(dòng)作溫度區(qū)。普通的感煙探測(cè)器工作在第二個(gè)階段，發(fā)出報(bào)警時(shí)，被保護(hù)區(qū)內(nèi)已是煙霧彌漫，雖然報(bào)了警，但工作人員沒(méi)有足夠的時(shí)間去處理，錯(cuò)過(guò)了將火撲滅在萌芽階段的良機(jī)，即使啟動(dòng)了滅火設(shè)備，財(cái)產(chǎn)損失甚至人員傷亡已無(wú)從避免，因此提早報(bào)警至關(guān)重要。盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的發(fā)生，是火災(zāi)防護(hù)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，也是空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警設(shè)備領(lǐng)先于傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的一個(gè)最為顯著的優(yōu)勢(shì)。空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)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(chǎng)館中使用的VESDA探測(cè)器，其報(bào)警靈敏度調(diào)節(jié)范圍可以達(dá)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(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)定此類探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可以在火災(zāi)發(fā)生早期發(fā)現(xiàn)極其微弱的煙霧，并發(fā)出報(bào)警，比傳統(tǒng)煙霧探測(cè)設(shè)備發(fā)現(xiàn)火情的時(shí)間要早數(shù)個(gè)小時(shí)。探測(cè)器采用四級(jí)報(bào)警模式（預(yù)警、行動(dòng)、火警1、火警2），且各級(jí)報(bào)警的閾值可根據(jù)不同的要求和環(huán)境靈活設(shè)置。探測(cè)器可以在燃燒初期可見(jiàn)煙出現(xiàn)之前報(bào)警，從而為安保部門采取必要的措施贏得時(shí)間，最大限度地避免保護(hù)區(qū)域內(nèi)的損失。所以，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中能預(yù)先發(fā)現(xiàn)火情所贏得的必要的時(shí)間，對(duì)于把火災(zāi)有效控制在初始階段有著重要意義。3．2智能環(huán)境測(cè)試，可以有效避免誤報(bào)的出現(xiàn)由于文博場(chǎng)所防火的特殊性，要求火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備應(yīng)有良好的防誤報(bào)特性。在煙霧探測(cè)過(guò)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(bào)是一個(gè)十分矛盾的問(wèn)題。而空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)具備很強(qiáng)的環(huán)境自動(dòng)測(cè)試功能，可以在一個(gè)特定環(huán)境下，在一定時(shí)間內(nèi)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)分析，確定其所處環(huán)境的特點(diǎn)，智能化地調(diào)整其靈敏度以適應(yīng)環(huán)境的要求，因此可以在確保誤報(bào)率最低的前提下達(dá)到探測(cè)器在這個(gè)特定環(huán)境下的最高靈敏度。另外，該系統(tǒng)的環(huán)境自動(dòng)測(cè)試功能，還可以在不同的時(shí)段以不同的靈敏度報(bào)警，這個(gè)功能在實(shí)際使用中有著重要的意義。例如，場(chǎng)館白天游客較多，探測(cè)器就會(huì)自動(dòng)降低其報(bào)警靈敏度，而在夜間會(huì)自動(dòng)以較高的靈敏度來(lái)監(jiān)視所保護(hù)的區(qū)域。3．3管網(wǎng)采樣探測(cè)，探測(cè)器安裝方式靈活與傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備相比，空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用管網(wǎng)探測(cè)方式，一般由探測(cè)主機(jī)和采樣管網(wǎng)兩部分組成，設(shè)備安裝具有較高的靈活性。在世博會(huì)博物館和城市足跡館裝修布展中，場(chǎng)館運(yùn)行方要求設(shè)備安裝不能破壞展區(qū)的外觀，因此選擇了毛細(xì)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(xì)管安裝在展區(qū)結(jié)構(gòu)的縫隙處，使采樣管、線管、采樣頭等探測(cè)設(shè)備與周圍環(huán)境融為一體，既滿足了設(shè)備功能，又保持了展區(qū)美觀整潔。同時(shí)，針對(duì)不同場(chǎng)所及保護(hù)需求可選用不同型號(hào)的探測(cè)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(hù)面積2000m2的標(biāo)準(zhǔn)型探測(cè)器VLP系列，掃描型探測(cè)器VLS系列，以及保護(hù)面積800m2的經(jīng)濟(jì)型探測(cè)器VLC-505，以及保護(hù)面積250m2的VLF-250。如，城市足跡館一層便分別安裝了VLP-400一臺(tái)、VLS-600一臺(tái)、3．4主動(dòng)空氣采樣，能克服空氣流動(dòng)對(duì)建筑內(nèi)煙霧探測(cè)的影響世博會(huì)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(dòng)較亂的缺陷，建筑內(nèi)的煙霧受空調(diào)氣流的影響集聚達(dá)到傳統(tǒng)消防報(bào)警設(shè)備的報(bào)警濃度較難，以至于可能會(huì)造成產(chǎn)生報(bào)警感應(yīng)的響應(yīng)時(shí)間增加。而空氣采樣報(bào)警探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)以獨(dú)特的主動(dòng)采樣方式，采用高效抽氣泵不間斷地把被保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣樣品抽進(jìn)探測(cè)室進(jìn)行探測(cè)，探測(cè)器通過(guò)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(hào)，通過(guò)計(jì)數(shù)得到代表煙霧濃度的電參數(shù)，從而診斷出火災(zāi)早期發(fā)生的煙霧，其探測(cè)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(cè)效果，盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)隱患，避免火災(zāi)的發(fā)生。3．5探測(cè)方式獨(dú)特，可以在高大空間中有效的探測(cè)煙霧當(dāng)建筑物內(nèi)部高度超過(guò)12m時(shí)，傳統(tǒng)點(diǎn)式火災(zāi)探測(cè)設(shè)備不再適用。而城市足跡館的一層序廳空間高度達(dá)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(cè)帶來(lái)許多困難，原有的紅外探測(cè)設(shè)備也存在容易受到遮攔且易受鋼結(jié)構(gòu)形變影響?？諝獠蓸訜熿F探測(cè)報(bào)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(cè)。采樣管網(wǎng)不但可以像傳統(tǒng)設(shè)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(diǎn)，配合較高的靈敏3．6運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)捷方便在建筑火災(zāi)防護(hù)工作中，報(bào)警設(shè)備的維護(hù)是一項(xiàng)非常重要而又十分困難的工作，傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備的定期維護(hù)清洗，需要投入大量的人力物力。而VESDA空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用了特制的過(guò)濾器，被過(guò)濾后的干凈空氣隨時(shí)對(duì)激光測(cè)量室進(jìn)行清洗，所以激光探測(cè)器的壽命很長(zhǎng)。VESDA過(guò)濾器的壽命為兩年，在VESDA使用年限內(nèi)的維護(hù)僅需對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行更換，并對(duì)采用管網(wǎng)進(jìn)行定期吹洗，而不用對(duì)其它任何部件進(jìn)行更換。運(yùn)行期間如若發(fā)生采樣孔堵塞影響空氣樣品的采集，主機(jī)會(huì)發(fā)出報(bào)警，而維護(hù)人員只需拆下主機(jī)這一端的采樣管，用高壓空氣對(duì)采樣管內(nèi)部進(jìn)行清洗，即可排除故障，因而維護(hù)方便，費(fèi)用低廉。綜合以上特點(diǎn)可以看出，在世博會(huì)文博場(chǎng)館特別是文物的火災(zāi)防護(hù)方面，空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警設(shè)備有著傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)。空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)在文博場(chǎng)館中將對(duì)傳統(tǒng)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的配置起到更全面的補(bǔ)充以至替代。4空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的應(yīng)用要求空氣采樣煙霧報(bào)警系統(tǒng)是由空氣采樣管網(wǎng)、煙霧探測(cè)報(bào)警器及顯示控制單元組成，通過(guò)分布在探測(cè)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(cè)報(bào)警器內(nèi)進(jìn)行煙霧分析，并顯示出所保護(hù)區(qū)域的煙霧濃度、報(bào)警和故障狀態(tài)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，屬于主動(dòng)式探測(cè)。根據(jù)建筑實(shí)際，系統(tǒng)設(shè)置應(yīng)用應(yīng)遵循如下要求：4．1區(qū)域劃分必須合理明確每臺(tái)探測(cè)報(bào)警器的保護(hù)區(qū)域不應(yīng)跨越防火分區(qū)，一個(gè)獨(dú)立的報(bào)警區(qū)域不宜超過(guò)2000m2，一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)區(qū)域不宜超過(guò)500m2；每個(gè)探測(cè)區(qū)域的采樣孔數(shù)量不得少于2個(gè)；同一探測(cè)報(bào)警器所保護(hù)的不同探測(cè)區(qū)域的環(huán)境條件宜一致?！?】4．2管道設(shè)計(jì)必須嚴(yán)格計(jì)算采樣管道的設(shè)計(jì)應(yīng)考慮空氣流動(dòng)路徑，布置在煙霧最可能經(jīng)過(guò)的路線上且煙霧傳送時(shí)間一般不得大于120s。除采樣管道末端孔外，所有通過(guò)采樣孔的空氣流量百分比的合計(jì)值應(yīng)大于70%。當(dāng)管道布置形式為垂直采樣時(shí)，采樣孔間距不應(yīng)大于3m；當(dāng)管道布置為毛細(xì)管采樣方式時(shí)，毛細(xì)管長(zhǎng)度最長(zhǎng)不宜超過(guò)4m。同時(shí)，采樣孔周圍0.5m內(nèi)不應(yīng)有遮擋物，采樣孔至空調(diào)送風(fēng)口邊的水平距離不應(yīng)小于1m。【2】4．3系統(tǒng)宜與整體建筑火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)相匹配空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可作為一個(gè)子系統(tǒng)納入整個(gè)建筑原有的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中，其報(bào)警器可作為區(qū)域報(bào)警器，由控制室的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。4．4系統(tǒng)日常應(yīng)用須注重細(xì)節(jié)管理空氣采樣煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)正式啟用前，應(yīng)具