甲等劇院火災自動報警系統(tǒng)設置

賈 偉，王 偉，李 亮

(中南建筑設計院股份有限公司，湖北 武漢 430000)

1 引言

劇場內的舞臺和觀眾廳均比較高，一般都大于12m，屬于高大空間。舞臺上布滿幕布、道具等易燃材料，舞臺燈光功率較大，會產生較多的熱量，為達到表演效果，舞臺會出現(xiàn)煙霧，甚至火焰等情況，這都會對普通的探測手段造成影響，產生誤報。劇院演出時觀眾眾多，疏散距離長，一旦發(fā)生火災，很容易造成人員踩踏事故，后果不堪設想，因此做好劇院的火災自動報警系統(tǒng)，是預防火災的必要手段[1]。

本文以某甲等劇場為例，對舞臺、觀眾廳的火災自動報警系統(tǒng)進行探討與簡述。

2 觀眾廳的火災自動報警設計

觀眾廳頂板標高26.7 m，下部分為觀眾區(qū)，包含樓座，上部分為吊頂及馬道，吊頂為密實吊頂，如圖1所示。

圖1 觀眾廳剖面示意圖

2.1 觀眾區(qū)的火災自動報警設計

吊頂距池座的高度為16～18 m，根據(jù)《火災自動報警設計規(guī)范》GB50116-2013第12.4.1條，高度大于12 m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數(shù)的火災探測器[2]。而池座區(qū)域大部分是座椅，由木料、織物構成，屬于火災初期產生大量煙的場所，可以選擇感煙型探測器，例如線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器等。

線型光束感煙探測器通常是由分開安裝的、經調準的發(fā)射器器和接收器配對組成的，其工作原理是利用煙減少紅外發(fā)光器發(fā)射到紅外收光器的光束光量米判定火災，這種火災探測方法通常被稱做煙減光法[3]。常規(guī)的線性光束感煙探測器抗干擾能力較弱，在環(huán)境光比較復雜的的場所容易誤報甚至失去火災探測能力，光截面感煙探測器也是線型光束感煙探測器，是一種智能型火災探測器，可對被保護空間實施任意曲面覆蓋，具有分辨發(fā)射光源與干擾光源的能力，非常適合劇院的觀眾區(qū)的探測[4]。

觀眾區(qū)是邊長約為30 m的正方形，選用探測距離為60m的探測器，根據(jù)產品手冊，它的探測角度為H/V為40°/30°，對應的距離因子K1/K2為0.9/0.6。

根據(jù)相應的距離因子(K1、K2)，計算探測器的視場范圍：

水平視場范圍：Dh=L×K1=32×0.9=28.8 m。

垂直視場范圍：Dv=L×K2=32×0.6=19.2 m。

根據(jù)發(fā)射器的間距d不大于10 m的原則，計算發(fā)射器數(shù)量:

n=(D/d)+1=(28.8/10)+1=3.88， 取整n=4個。

因為觀眾區(qū)吊頂下高度約為16 m，考慮到火災時存在煙霧分層的問題，為提高報警的靈敏度，發(fā)射器分兩層安裝，布置如圖2所示。

圖2 光截面火災探測器平面示意圖

圖像型感煙火災探測器，又稱雙波段圖像型火災探測器， 在探測方式上屬于感火焰型火災探測器，具有同時獲取現(xiàn)場的火災信息和圖像信息的功能特點，采用視頻圖像探測對被保護區(qū)域進行火災探測，具有火災探測及視頻監(jiān)控雙重功能，以為配合消防水炮，為其精準定位著火點，提高水炮動作的精準度[5]。系統(tǒng)由圖像采集單元、嵌入式智能火災分析平臺等組成，實現(xiàn)了雙通道視頻采集、火災分析、火災報警、故障報警、視頻編碼傳輸?shù)裙δ?。通過以太網與監(jiān)控中心通信，實現(xiàn)了智能分析、分布式探測、網絡化傳輸和集中式管理[6]。

觀眾區(qū)是邊長約為30 m的正方形，選用探測距離為60m的探測器，根據(jù)產品手冊，它的探測角度為H/V為42°/32°。

布置如圖3所示。

管路吸氣式感煙火災探測器是一種基于光學空氣監(jiān)控技術和微處理器控制技術的煙霧探測裝置，可以實現(xiàn)火災初期(在陰燃，煙氣不可見階段)的探測和報警，報警時間比傳統(tǒng)的火災探測技術提前很多，又稱之為極早期火災探測技術，可以在火災初期發(fā)現(xiàn)從而消除火災隱患。在觀眾廳這種人員密集場所，若能早期發(fā)現(xiàn)火災隱患，對于火災的控制、人員的疏散都能爭取到寶貴的時間，因此管路吸氣式感煙火災探測器是非常適合觀眾廳的需求[7]。

觀眾廳吊頂下高度為16 m，空間很高，大量的空氣對流會形成不同的空氣分層，從而阻礙了空氣流動，造成煙霧滯留，不能達到天花板下的采樣點，因此需要將采樣管沿著墻壁垂直安裝，在不同的高度開采樣管，有效穿越空氣分層，并應在回風口處開設采樣孔。

圖3 雙波段火災探測器平面示意圖

布置采樣管首先要繪制采樣柵格圖，繪制柵格圖是為了確定采樣點的位置，從而確定采樣管的位置，確定探測器的最佳位置，以達到使用最少的采樣管來覆蓋最大的面積，同事保證最佳的采樣空氣輸送時間。柵格尺寸通?？梢赃x擇：4 m×4 m、6 m×6 m或者4 m×8 m，并且靠近墻的采樣點與墻之間的距離應為其他采樣點間距的一半，示意圖如圖4所示。

為保證觀眾廳的裝飾效果，觀眾廳吊頂下采樣采用毛細管采樣比較合適，毛細管采樣時一種采樣點與采樣管道分離、同時又不增加網絡復雜性的采樣方法，通常是將內徑為5～6 mm的可彎曲管道從主干采樣管上分支出來，并穿過吊頂進入被保護區(qū)域。

在實際工程中，多選擇光截面與雙波段探測手段的組合，當光截面報警后，由雙波段火災探測器定位著火點，聯(lián)動消防水炮進行滅火，也可采用管路吸氣式感煙火災探測器作為極早期的監(jiān)測預警。

2.2 觀眾區(qū)吊頂內的火災自動報警設計

觀眾廳吊頂內空間很高，設置有各種空調風管、供電電纜、檢修馬道，平時少有人留守，陰燃的煙霧不容易被發(fā)現(xiàn)，且火災撲救難度大。在吊頂內采用管路吸氣式感煙火災探測器能極早期對火災進行監(jiān)控預警，是非常適合的。

在吊頂內采用標準管道采樣，在梁間采用梁下手杖式采樣點，示意圖如圖5所示。

3 舞臺區(qū)的火災自動報警設計

本工程為甲等劇院，主舞臺約600 m2，舞臺柵頂葡萄架高約25.6 m，屋頂高30 m，在13 m、18 m、23 m處各有一條馬道。

舞臺上空空間高，氣流復雜、煙氣分層，普通探測手段難以發(fā)揮作用，舞臺上設備多，且有多重幕布，有大量大功率發(fā)熱的燈具，屬于火災易發(fā)生、難探測、難撲救的場所[8]。

圖4 觀眾廳吊頂下采樣平面示意圖

圖5 吊頂內采樣管布置圖

演藝廳主、后舞臺的葡萄架屬嚴重危險級Ⅱ級，設雨淋滅火系統(tǒng)，噴水強度不小于16 L/(min·m2)，作用面積260 m2。雨淋系統(tǒng)設計水量按最不利的主舞臺設計，共設4套雨淋閥，按二個區(qū)的雨淋閥同時啟用考慮，總作用面積為360 m2，系統(tǒng)設計流量為125 L/s，火災延續(xù)時間取1 h ，貯水量為450 m3。噴頭選用K=115的開式噴頭，最不利點噴頭的壓力為0.20 MPa。

系統(tǒng)采用電動啟動雨淋系統(tǒng)，采用兩個獨立設置的火災探測器動作后，打開雨淋報警閥組，雨淋報警閥組的壓力開關啟動雨淋泵供水滅火并報警。一個探測器的探測區(qū)域應大于一個雨淋報警閥保護區(qū)域，探測器動作時，相鄰兩個保護區(qū)的雨淋報警閥組必須同時動作，確保保護面積不小于260 m2。且雨淋泵也可在消防控制中心遙控啟動和在水泵房內手動啟動。雨淋系統(tǒng)是保護舞臺葡萄架，在進水處設雨淋報警閥及手動快開閥，演出時間為防止誤噴設為手動控制狀態(tài)，其余為自動控制狀態(tài)，且“自動與手動”裝置應該有明顯標志和保護措施。

同樣在舞臺區(qū)可以采用線型光束感煙探測器(光截面)、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器(雙波段)等，示意圖如圖6所示。

圖6 舞臺區(qū)剖面示意圖

柵頂下有大量吊桿及幕布，不適宜采用光截面和雙波段探測器，而普通點式感煙探測器由于高度限制也不適合，而選用管路吸氣式感煙火災探測器對柵頂下幕布區(qū)進行保護是非常合適的[9]。由于空間較高，考慮空氣分層的影響，還是需要將采樣管沿著墻壁垂直安裝，在不同的高度開采樣管，有效穿越空氣分層，并應在回風口處開設采樣孔[10]。

柵頂采樣管布置應配合雨淋系統(tǒng)，根據(jù)雨淋系統(tǒng)的保護區(qū)域劃分來布置采樣管道，使空氣采樣報警系統(tǒng)較精準定位火災。如果在定位上出現(xiàn)偏差，雨淋系統(tǒng)沒有開啟火災正上方的噴頭，會造成大量消防水的浪費，既不能有效滅火，又延誤滅火的有效時間[11]。

對于幕布區(qū)下方的舞臺空間，因為幕布影響小，可以選擇雙波段和光截面探測器進行火災探測保護，當幕布落下來，使探測器產生盲區(qū)，這時管路吸氣式感煙火災探測器可以對彌補這些盲區(qū)。多種探測手段可以很好的配合雨淋系統(tǒng)動作定位火災，以免誤報漏報。

示意圖如圖7、圖8、圖9所示。

圖7 柵頂區(qū)采樣管布置

圖8 雙波段火災探測器平面示意圖

4 結論

目前的線型光束感煙探測器、管路吸氣式感煙火災探測器、圖像型感煙火災探測器等基本能滿足大中型劇院的火災報警需求，但隨著舞臺技術的發(fā)展，可能以上這些探測技術又會受到新的挑戰(zhàn)，相關從業(yè)人員也要緊跟時代，了解最新的、前沿的火災探測技術，才能更好地做好設計，以不至于被時代所拋棄。

圖9 光截面火災探測器平面示意圖