極早期煙霧報(bào)警系統(tǒng)在博物館的應(yīng)用

羅萬(wàn)鑫

（山東博物館，山東濟(jì)南 250014）

0 引言

博物館與一般的公共建筑相比，具有人員密集、空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、電氣線路多、人員疏散困難等問題。最主要的是一旦火災(zāi)發(fā)生，采用常規(guī)滅火方式會(huì)損壞書畫類文物，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失?；谶@個(gè)原因，極早期煙霧報(bào)警系統(tǒng)（又名空氣采樣系統(tǒng)）開始進(jìn)入視野，該系統(tǒng)最早應(yīng)用于電信行業(yè)和工廠的數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)機(jī)房，由于性能安全可靠，穩(wěn)定性強(qiáng)，探測(cè)靈敏度高逐漸得到了廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)使用最多的是：Xtralis（艾克利斯）公司的Vesda 系統(tǒng)，Airsense analytics（愛森思）生產(chǎn)的airsense，福莫斯特公司的fmst 系統(tǒng)（該公司已被xtralis 公司收購(gòu)），Vagner（瓦格納）公司的TITANUS 系列極早期煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)。

為確保消防安全，某博物館在重要的展廳、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心以及文物庫(kù)房?jī)?nèi)部安裝了空氣采樣系統(tǒng)作為探測(cè)手段，結(jié)合空氣采樣系統(tǒng)的實(shí)際情況，以Vesda 系統(tǒng)為例介紹其基本原理、優(yōu)點(diǎn)、安裝及維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)以及在博物館的應(yīng)用。

1 項(xiàng)目概況

某博物館共5 層，建筑面積8.29 萬(wàn)m2。書法、繪畫展廳位于第2 層，層高8.4 m，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)機(jī)房及文物藏品庫(kù)層高6.5 m。建筑結(jié)構(gòu)為混凝土框架結(jié)構(gòu)，耐火等級(jí)1 級(jí)。

2 空氣采樣系統(tǒng)

Vesda（Very early smoke detection apparatus，非常早期的煙霧探測(cè)設(shè)備）是一種快速反應(yīng)的主動(dòng)吸氣式報(bào)警系統(tǒng)，可在火災(zāi)初始階段，即未出現(xiàn)可見煙和明火的時(shí)候就作出反應(yīng)，是大空間中煙和其他污染物探測(cè)的比較有效的方法。

2.1 系統(tǒng)組成

Vesda 系統(tǒng)主要是由UPS 電源、探測(cè)器主機(jī)和空氣采樣管路3 部分組成。探測(cè)器由吸氣泵、過濾器、激光探測(cè)腔、控制電路、顯示電路等組成。

2.2 工作原理

利用高效率吸氣泵，配合管網(wǎng)式采樣管道，主動(dòng)連續(xù)地從保護(hù)區(qū)域內(nèi)抽取空氣樣品，樣品經(jīng)過濾器濾掉灰塵后，進(jìn)入探測(cè)器內(nèi)部的激光探測(cè)腔，在里面受到高強(qiáng)度寬光譜光源的照射。入射光受到樣品中懸浮顆粒的散射，高靈敏度固態(tài)接收器接收到的直射光減少，根據(jù)接收到的照射光強(qiáng)弱變化，測(cè)量出空氣樣本中的煙粒子量，計(jì)算生成并輸出空氣樣品中煙粒子濃度的數(shù)值，以obs/m（每米遮光率）單位表示。該數(shù)值可實(shí)時(shí)顯示在顯示模塊或監(jiān)控軟件中，當(dāng)該數(shù)值達(dá)到預(yù)設(shè)的報(bào)警閾值時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。該報(bào)警信號(hào)可在顯示模塊或監(jiān)控軟件中顯示，并可通過輸入模塊傳輸給火災(zāi)報(bào)警聯(lián)動(dòng)控制器。

2.3 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）高靈敏度。具有極高的靈敏度和寬度調(diào)節(jié)范圍（0.005%～20% obs/m），而傳統(tǒng)煙感的靈敏度僅為3%～5% obs/m。

（2）抗干擾能力強(qiáng)，防誤報(bào)能力強(qiáng)。

（3）探測(cè)范圍寬。采用激光散射和粒子統(tǒng)計(jì)技術(shù)，探測(cè)到的粒子直徑0.01～20 μm。

3 主要設(shè)計(jì)依據(jù)及原則

3.1 主要設(shè)計(jì)依據(jù)

GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》，GB 50016—2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，GB 50166—2016《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警與施工規(guī)范》，DB37/T 386—2004 山東省《吸氣式感煙火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收規(guī)范》，DG/TJ 082048—2008 上海市《民用建筑電氣防火設(shè)計(jì)規(guī)程》，DB 11/1026—2013 北京市《吸氣式感煙火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工、驗(yàn)收規(guī)范》。

3.2 空氣采樣系統(tǒng)選擇原則和設(shè)置要求

3.2.1 選擇原則

目前，國(guó)家沒有出臺(tái)統(tǒng)一的針對(duì)吸氣式感煙火災(zāi)探測(cè)器的設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)DB37/T 386—2004、DG/TJ 082048—2008 以及DB11/1026—2013 規(guī)范，說(shuō)明空氣采樣早期探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)的選擇原則。

空氣采樣系統(tǒng)主要用于火災(zāi)初期產(chǎn)生煙霧，需要早期和極早期火災(zāi)探測(cè)的場(chǎng)所，保護(hù)對(duì)象根據(jù)其使用性質(zhì)、重要程度、火災(zāi)危害性等分為以下類別：①具有高空氣流量的場(chǎng)所，如數(shù)據(jù)中心、電信機(jī)房、控制中心等；②大空間或有特殊要求的場(chǎng)所，如機(jī)場(chǎng)/火車站大廳、劇院、體育館等；③低溫場(chǎng)所，如冷庫(kù)等；④需要進(jìn)行隱蔽探測(cè)的場(chǎng)所，如古建筑、博物館、藝術(shù)館等。

3.2.2 設(shè)置要求

（1）報(bào)警區(qū)域和探測(cè)區(qū)域的劃分：每臺(tái)探測(cè)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2000 m2，一個(gè)獨(dú)立的探測(cè)區(qū)域不宜超過500 m2；每個(gè)探測(cè)區(qū)域采樣孔數(shù)量不得小于2 個(gè)。

（2）普通靈敏度探測(cè)器采樣孔安裝高度不應(yīng)超12 m，較高靈敏度探測(cè)器不宜超過16 m。

（3）一臺(tái)探測(cè)器的采樣管總長(zhǎng)不宜超過200 m，單管長(zhǎng)度不宜超過100 m。

4 展廳、機(jī)房以及文物庫(kù)房火災(zāi)因素分析

書法、繪畫類展廳以及文物庫(kù)房?jī)?nèi)存放的主要為展柜及各類文物，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心主要物品為電腦、路由器等，最易引發(fā)火災(zāi)的因素是漏電、超負(fù)荷、短路等。

5 空氣采樣系統(tǒng)的應(yīng)用

以書法展廳為例，展廳長(zhǎng)32.8 m、寬32.8 m、高8.4 m，防火面積約1000 m2。按照GB 50116—2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，該展廳在高6 m 的位置制作吊頂將展廳分為上下兩個(gè)探測(cè)區(qū)域，上層區(qū)域安裝感煙探測(cè)器，下層區(qū)域采用空氣采樣系統(tǒng)，作為極早期探測(cè)手段隱蔽安裝在吊頂內(nèi)。用VesdaAspire2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)軟件驗(yàn)證設(shè)計(jì)計(jì)算。

管道類型：Asiacap，探測(cè)器類型：VLP-400-CH（VESDA VLP），氣泵轉(zhuǎn)速3600 r/min，溫度20 ℃，絕對(duì)壓力101.35 kPa，系統(tǒng)流量63.3 L/min，管道入口壓力201 Pa，管道總長(zhǎng)188 m，采樣孔數(shù)量24，最大傳送時(shí)間83 s，最小采樣孔流量2.0 L/min，火警閾值0.015% obs/m。

Balace Date：缺省組總靈敏度0.015% obs/m，平衡性63%，最小吸引壓力159 Pa，端蓋靈敏度系數(shù)0。

管道P1：總長(zhǎng)51 m，環(huán)境壓力0 Pa，管道壓力201 Pa，采樣孔數(shù)量6，管道流量15.6 L/min。段1：管道直徑21.0 mm，測(cè)算數(shù)據(jù)見表1。

同理，可計(jì)算出管道2、管道3 和管道4 的數(shù)據(jù)。

根據(jù)軟件計(jì)算驗(yàn)證，用4 根內(nèi)徑21 mm 的采樣管（管間距8.2 m），每根采樣管道安裝6 個(gè)采樣孔（孔間距6 m），在室溫20 ℃下，吸氣泵3600 r/min 的條件下，煙霧傳輸?shù)淖铋L(zhǎng)時(shí)間（從最遠(yuǎn)采樣孔吸入煙霧）為83 s，大大優(yōu)于規(guī)范要求的120 s。系統(tǒng)整體靈敏度可以達(dá)到0.015% obs/m，為實(shí)際報(bào)警閾值的設(shè)定預(yù)留了很大的靈活空間（通常預(yù)警的報(bào)警閾值設(shè)定≥0.08% obs/m）。符合規(guī)范要求，滿足該展廳早期預(yù)警需求。

表1 管道1 計(jì)算數(shù)據(jù)

同樣方法計(jì)算驗(yàn)證計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)中心及文物庫(kù)房。

6 維護(hù)保養(yǎng)注意事項(xiàng)

Vesda 激光探測(cè)裝置正常可以8 年免維護(hù)，相比普通煙感需定期清洗和校準(zhǔn)，降低了維護(hù)成本，主要維護(hù)事項(xiàng)如下：

（1）每半年清理采樣管道。規(guī)范規(guī)定采用壓縮空氣進(jìn)行吹掃，實(shí)際使用過程中，使用壓縮空氣吹掃后，灰塵依然存留在庫(kù)房?jī)?nèi)，改為真空泵清理，管道內(nèi)的灰塵被真空泵吸走，減少庫(kù)房?jī)?nèi)灰塵。

（2）每3 年更換備用蓄電池，保證備電正常。

（3）每年檢查二級(jí)過濾器，根據(jù)實(shí)際情況更換。

7 結(jié)束語(yǔ)

極早期煙霧報(bào)警系統(tǒng)以其高靈敏度和高穩(wěn)定性，為消防控制室人員提供早期預(yù)警，對(duì)預(yù)防火災(zāi)具有積極意義。該博物館已將極早期煙霧報(bào)警系統(tǒng)信號(hào)與自動(dòng)火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)主機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)了多重火災(zāi)監(jiān)控。從實(shí)際使用效果看，極早期煙霧報(bào)警系統(tǒng)是一種行之有效的探測(cè)手段，值得各博物館借鑒應(yīng)用。