現(xiàn)代體育場(chǎng)館火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)

吳麗娜 / 高可來 / 孟 冰 (中國(guó)建筑東北設(shè)計(jì)研究院有限公司, 遼寧 沈陽 110003)

第十二屆全運(yùn)會(huì)將于2013年在遼寧省舉行。目前，全省各市全運(yùn)會(huì)場(chǎng)館建設(shè)正進(jìn)入攻堅(jiān)階段。十二屆全運(yùn)會(huì)的舉辦，將極大促進(jìn)遼寧大型體育場(chǎng)館的全面建設(shè)，同時(shí)對(duì)超大空間、復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式場(chǎng)館的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)計(jì)也提出了難題。2011年筆者有幸參與了第十二屆全運(yùn)會(huì)備用場(chǎng)館—沈陽盛京國(guó)際演藝中心的設(shè)計(jì)，該場(chǎng)館建筑面積約10萬m2；工程包括主體育館、訓(xùn)練館、地下車庫及坡道，建筑高度約40m，長(zhǎng)約170m，寬約170m。本工程為甲級(jí)體育建筑，主要用于舉辦全國(guó)性和單項(xiàng)國(guó)際性比賽，主要比賽項(xiàng)目為籃球，適當(dāng)兼顧排球、羽毛球、網(wǎng)球、乒乓球和體操等。工程參照了NBA比賽的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為便于非比賽時(shí)期的使用和經(jīng)營(yíng)，還考慮了文藝演出及展覽等活動(dòng)的使用要求。本工程主館屋面為球面屋面，主館及訓(xùn)練館籃球場(chǎng)地上方屋面采用直立鎖邊鋁鎂錳合金屋面板，鋼結(jié)構(gòu)屋頂。

根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-98）及《吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》(DBJ01-622-2005)，本工程的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)上增加了VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)。通過消防控制中心的集中監(jiān)控主機(jī)對(duì)整座體育館進(jìn)行火災(zāi)監(jiān)測(cè)及消防聯(lián)動(dòng)控制。本文主要闡述了空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)的工作原理及如何選型布置。

1 VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)

1.1 系統(tǒng)的選擇

根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-98），在一般建筑中，8m以下空間多使用感煙和感溫型火災(zāi)探測(cè)器，探測(cè)效果比較理想；在8m～12m的空間一般使用感煙探測(cè)器，亦可以滿足要求；而在12m以上的空間，選擇紅外光束感煙探測(cè)器及火焰探測(cè)器。但是火焰探測(cè)器和紅外光束感煙探測(cè)器不適用于有遮擋的空間，而且紅外光束感煙探測(cè)器的設(shè)置高度不宜超過20m，且接收器與發(fā)射器之間的長(zhǎng)度不能超過100m。顯然本工程主館上空不適于選用火焰探測(cè)器和紅外光束感煙探測(cè)器。如何解決高大空間的火災(zāi)報(bào)警這個(gè)難題，《吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》(DBJ01-622-2005)3.2.1 指出，下列場(chǎng)所宜采用 吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)：

1）具有高空氣流的場(chǎng)所；

2）具有高大開敞空間的場(chǎng)所；

3）低溫場(chǎng)所 ；

4）需要進(jìn)行隱蔽探測(cè)的場(chǎng)所；

5）需要進(jìn)行火災(zāi)早期探測(cè)的關(guān)鍵場(chǎng)所；

6）人員高度密集的場(chǎng)所；

7）有強(qiáng)電磁波產(chǎn)生和不能被電磁干擾的場(chǎng)所；

8）人員不宜進(jìn)入的場(chǎng)所。

因此，本工程在體育館主館上空選擇使用VESDA極早期煙霧探測(cè)火災(zāi)警報(bào)系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱VESDA）。

在體育館中還有許多障礙物較多、不方便維修的空間，例如扶梯周圍、頂層超過10m的空調(diào)機(jī)房；在安防監(jiān)控中心、消防控制中心地板下線纜很多，溫度也比較高，如果發(fā)生火災(zāi)損失慘重，在這些地方也使用了VESDA。我們?cè)谧龌馂?zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，不僅要考慮先期成本的投入，也應(yīng)該考慮到后期維護(hù)管理及維修成本。

1.2 系統(tǒng)工作原理

VESDA由空氣采樣管網(wǎng)、火災(zāi)報(bào)警裝置及顯示控制單元組成，通過吸氣泵不斷地往采樣管網(wǎng)中采集空氣。采樣的空氣通過2級(jí)過濾器，第1級(jí)過濾掉空氣中的灰塵和污垢，過濾后的采樣空氣進(jìn)入激光探測(cè)腔進(jìn)行探測(cè)；第2級(jí)過濾（精細(xì)過濾）出的超級(jí)潔凈空氣能夠保證探測(cè)器的光學(xué)表面潔凈無污染，確保探測(cè)器的校準(zhǔn)穩(wěn)定無誤，壽命長(zhǎng)久，并減少誤報(bào)。

采樣空氣經(jīng)過濾器進(jìn)入校準(zhǔn)的探測(cè)腔，如果空氣中存在煙霧，探測(cè)腔中的激光會(huì)發(fā)生散射，并且立即被高靈敏度的接收系統(tǒng)所識(shí)別。該信號(hào)被處理后通過發(fā)光圖條、報(bào)警閥值指示器和/或圖形等方式顯示出來。

VESDA探測(cè)器自帶繼電器（最多可設(shè)置6個(gè)，在本工程中考慮到實(shí)際成本情況僅使用了3個(gè)：1個(gè)預(yù)警、1個(gè)火警、1個(gè)故障），利用3個(gè)輸入模塊將該信息傳遞給消防控制中心火災(zāi)報(bào)警控制器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)消防設(shè)備的聯(lián)動(dòng)功能，并把極早期煙霧探測(cè)系統(tǒng)和傳統(tǒng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合起來。

VESDA的報(bào)警范圍從0.005%到20%obs/m，在此煙霧濃度范圍內(nèi)設(shè)置2級(jí)報(bào)警，第1級(jí)報(bào)警為 “預(yù)警”狀態(tài)，通過疏散系統(tǒng)啟動(dòng)報(bào)警（蜂鳴式），并通過傳呼機(jī)或手機(jī)短信向更多的工作人員發(fā)出報(bào)警信號(hào)，疏導(dǎo)人員離開場(chǎng)館；第2級(jí)報(bào)警為“火警”狀態(tài)，說明火災(zāi)已迫近或已經(jīng)起火。在這個(gè)階段，建筑內(nèi)的人員已經(jīng)疏散完畢，火災(zāi)報(bào)警控制器上的“區(qū)域”已激活，報(bào)警信號(hào)傳送到當(dāng)?shù)氐南辣O(jiān)管部門。一旦煙霧濃度充分證明火災(zāi)已開始，滅火系統(tǒng)啟動(dòng)。再設(shè)置故障報(bào)警，通過網(wǎng)絡(luò)通訊線將故障信息傳遞至消防控制中心的VESDA集中監(jiān)控主機(jī)，確定故障原因及故障位置，以便進(jìn)行檢修及故障清除。

本工程37臺(tái)VESDA系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)使用RS485環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過監(jiān)控軟件對(duì)探測(cè)器進(jìn)行觀測(cè)、編程，具有容錯(cuò)功能，其中任意點(diǎn)斷開不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通訊。

1.3 探測(cè)器選型

根據(jù)DBJ01-622-2005《吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》：

3.1.3 在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)被保護(hù)區(qū)域的大小、環(huán)境狀況、被保護(hù)對(duì)象的位置及防護(hù)等級(jí)，選擇適合的探測(cè)器。

3.1.5 探測(cè)區(qū)域不應(yīng)跨越防火分區(qū)，一條管路的探測(cè)區(qū)域不宜超過500m2,一臺(tái)探測(cè)器的探測(cè)區(qū)域不超過2 000m2。

3.1.6 當(dāng)一臺(tái)探測(cè)器保護(hù)多個(gè)探測(cè)區(qū)域時(shí)，同一探測(cè)器所保護(hù)的不同探測(cè)區(qū)域的氣流、溫度及濕度等環(huán)境條件應(yīng)一致。

本工程在體育館主館上空選擇VESDA標(biāo)準(zhǔn)型探測(cè)器，報(bào)警不區(qū)分煙霧來自哪根采樣管，而在主館頂層8個(gè)空調(diào)機(jī)房（機(jī)房高度超過12m）內(nèi)選擇VESDA掃描性探測(cè)器，可以區(qū)分4根采樣管中的任一根（即煙霧來自哪一個(gè)被保護(hù)區(qū)域）。在一層相鄰的消防控制中心及安防監(jiān)控中心內(nèi)也選擇VESDA掃描性探測(cè)器。這樣消防工選擇。

表1 探測(cè)區(qū)域空氣交換率與采樣孔保護(hù)面積的關(guān)系

本工程探測(cè)區(qū)域空氣交換律＜8.6次/h。該規(guī)范規(guī)定：

3.3.7 一臺(tái)探測(cè)器的采樣管總長(zhǎng)不宜超過200m，單管長(zhǎng)度不宜超過100m。作人員在消防控制室就可以判斷起火位置，盡早作出反應(yīng)，盡快采取措施。

圖1 看臺(tái)下方房間的探測(cè)器布置

1.4 空氣采樣管網(wǎng)的布置

根據(jù)DBJ01-622-2005《吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》：

3.3.1 吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的每個(gè)采樣孔應(yīng)視作一個(gè)點(diǎn)式感煙探測(cè)器。采樣孔的間距不應(yīng)大于相同條件下點(diǎn)式感煙探測(cè)器的布置間距。

3.3.2 當(dāng)采樣孔在高氣流環(huán)境（探測(cè)區(qū)域空氣交換律＞8.6次/h）下布置時(shí)，每個(gè)采樣孔的保護(hù)面積應(yīng)相應(yīng)減少，具體數(shù)值應(yīng)按照表1進(jìn)行

3.3.1 2非高靈敏型吸氣式煙霧探測(cè)器的采樣管網(wǎng)安裝高度不應(yīng)超過16m，高靈敏型吸氣式煙霧探測(cè)器的采樣管網(wǎng)安裝高度可以超過16m，但至少應(yīng)有2個(gè)采樣孔被布置在16m以下區(qū)域。

一臺(tái)VESDA可接4根采樣管，每根采樣管的長(zhǎng)度盡量相等，這樣就簡(jiǎn)化了空氣采樣系統(tǒng)內(nèi)平衡氣流的程序。如果支管長(zhǎng)度不同，調(diào)整末端帽的尺寸也能達(dá)到適當(dāng)?shù)钠胶?。本工程選用PVC管做采樣管，內(nèi)徑為21mm，采樣孔的直徑為2mm，16m以下最少設(shè)置兩個(gè)采樣點(diǎn)。

1.5 系統(tǒng)的附加作用

在許多公共設(shè)施中，不可見的危險(xiǎn)來自于有毒氣體和其他有害物質(zhì)，它們會(huì)造成巨大的損害并危及人身安全。如果在探測(cè)管道上加裝雙重氣體探測(cè)器，VESDA吸氣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)就可以同時(shí)進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)和氣體探測(cè)。這樣的解決方案不僅節(jié)省了大量開支，并為公眾提供了一個(gè)安全健康的環(huán)境。

2 普通火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警及消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

2.1 普通探測(cè)器在看臺(tái)下方的布置

本工程除了在主館上空及其他高大空間設(shè)置VESDA極早期空氣采樣式煙霧探測(cè)系統(tǒng)，其余場(chǎng)所設(shè)置的都是傳統(tǒng)的火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)。有很多房間位于看臺(tái)下方，這些房間因?yàn)樵煨偷脑虿捎貌坏蹴敾蚴晴U空吊頂（鏤空間隔比較大所以相當(dāng)于不吊頂），放置探測(cè)器難度很大，見圖1。

根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50116-98）8.1.5規(guī)定，當(dāng)梁突出頂棚的高度超過600mm時(shí)，被梁隔斷的每個(gè)梁間區(qū)域至少應(yīng)設(shè)置一臺(tái)探測(cè)器。當(dāng)梁間凈距小于1m時(shí)，可不計(jì)梁對(duì)探測(cè)器保護(hù)面積的影響。見圖2。

2.2 氣體滅火系統(tǒng)

本工程在變電所、柴油發(fā)電機(jī)房和信息網(wǎng)絡(luò)中心設(shè)置氣體滅火系統(tǒng)，其工作原理是：火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警設(shè)備（如“煙感”、“溫感”）報(bào)警后，“報(bào)警主機(jī)”通過“輸出模塊”輸出24V聯(lián)動(dòng)啟動(dòng)氣瓶間內(nèi)引導(dǎo)瓶的電磁閥，之后氣瓶?jī)?nèi)的氣體通過管道輸送到保護(hù)區(qū)內(nèi)部的噴頭，噴射到保護(hù)區(qū)內(nèi)；還可通過氣體滅火控制盤直接輸出24V啟動(dòng)電磁閥噴氣。規(guī)范要求噴氣之前有30s的延時(shí)便于現(xiàn)場(chǎng)人員疏散。保護(hù)區(qū)外部還應(yīng)安裝緊急啟停按鈕便于處理緊急情況；保護(hù)區(qū)外還應(yīng)有聲光報(bào)警器和放氣指示燈提醒人員疏散和顯示。

2.3 消防聯(lián)動(dòng)中切斷非消防電源

消防聯(lián)動(dòng)中心的控制功能，一般要求為火災(zāi)確認(rèn)后切斷有關(guān)部位的非消防電源?？紤]體育場(chǎng)在舉辦賽事及各種演出時(shí)，人數(shù)眾多并且位置集中，火災(zāi)發(fā)生時(shí)如果蔓延快，照明停電面積大會(huì)使人員發(fā)生恐慌，以致騷亂甚至踩踏。在本工程設(shè)計(jì)中，火災(zāi)報(bào)警后切斷空調(diào)、熱風(fēng)幕和廚房的電力電源，并切斷相鄰區(qū)域的照明電源，自動(dòng)啟動(dòng)應(yīng)急照明系統(tǒng)，待人員撤離后,再切斷所有非消防電源。.

3 結(jié)束語

隨著國(guó)力的發(fā)展，我國(guó)會(huì)建造越來越多的體育場(chǎng)館來滿足全民健身的需求，增強(qiáng)舉辦大型賽事的能力，讓人們可以觀看更加豐富多彩的演出。所以早期火災(zāi)報(bào)警非常重要，電氣設(shè)計(jì)師在進(jìn)行火災(zāi)報(bào)警設(shè)備選型與布防設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)慎重選擇；同時(shí)根據(jù)建筑的空間構(gòu)造、裝修風(fēng)格、使用功能以及人員流動(dòng)情況等進(jìn)行多方面綜合考慮，選擇合適的組合探測(cè)模式，并且注意維護(hù)方便及成本。美觀、實(shí)用、經(jīng)濟(jì)和可靠是一個(gè)電氣消防設(shè)計(jì)師應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)理念。

[1]中華人民共和國(guó)公安部. 火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50116-98[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，1998.

[2]北京市規(guī)劃委員會(huì)，北京市公安局. 吸氣式煙霧探測(cè)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范DBJ01-622-2005[S].北京：2005.

[3]中華人民共和國(guó)公安部. 固定消防滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50338-2003[S]. 北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003.