火災自動報警系統中吸氣式感煙火災探測器分析

  根據近幾年來市場對于火災報警的需求和火災報警技術的不斷進步，13版的火災自動報警系統設計規范對上一版GB50116-98版做出了較大改動。GB50116-2013《火災自動報警系統設計規范》（以下簡稱《規范》）在探測器選擇方面除了傳統的感煙探測器、感溫探測器、纜式感溫探測器和線型感煙探測器外，針對特定場合還新增了光纖光柵測溫系統、火焰探測器、圖像型探測器、一氧化碳火災探測器、吸氣式感煙火災探測器等的選擇和相關標準。

  其中在某些章節單獨列出了吸氣式感煙火災探測器的選擇和設計標準，這肯定了目前此類產品在火災報警領域所起到的作用。對于特殊場所和具有特殊建筑特點的區域，原先普遍使用的點式煙感早已不能滿足火災探測的需要。其實早在多年前，吸氣式感煙火災探測器已經開始陸續地運用在一些特殊場所，但是因為缺少相關的法律法規，市場上的產品質量層次不齊，設計時也只能參考國外的一些標準或相近項目。所以現在13版《規范》出臺后，不僅為消防/電氣設計和應用提出了指導方向，也對整個吸氣式感煙火災探測器領域的規范起到了很好的推進作用。

  下面我們就來解析新《規范》中吸氣式感煙火災探測器的相關內容：

  5.4吸氣式感煙火災探測器的選擇

  5.4.1下列場所宜選擇吸氣式感煙火災探測器（摘自規范第5.4節，22頁）：

  1.具有高速氣流的場所；

  解讀：如通信機房、計算機房、無塵室等任何通過空氣調節作用而保持正壓的場所。在這些場所中，煙霧通常被氣流稀釋，這給點型感煙探測技術的可靠性帶來了困難。而吸氣式感煙火災探測器由于采用主動的吸氣式采樣方式，并且系統通常具有很高的靈敏度，加之布管靈活，所以成功地解決了氣流對于煙霧探測的影響。

（圖1：威士達vlf-250-02吸氣式感煙火災探測器工作原理圖示）

  2.點型感煙、感溫火災探測器不適宜的大空間、舞臺上方、建筑高度超過12m或有特殊要求的場所；

  解讀：如機場航站樓、火車候車大廳、酒店中庭、大型物流中心等場所，空間跨度較大，高度往往超過12m，氣流易分層和橫向擴散，安裝點型感煙、感溫火災探測器完全無法發揮作用。吸氣式感煙火災探測器的管路安裝十分靈活，采樣孔可開在需要的位置，有效地采集空氣樣本。

（圖2：高大空間煙霧擴散效果圖）

  3.低溫場所；

  解讀：例如冷凍冷藏庫，點型煙感和線型光束感煙火災探測器的應用溫度限制較大，最低只能應用于-10℃的場所。而冷凍庫根據其所儲藏物品的類別，溫度可能在-10℃~-28℃之間，此時，上述的煙感即無法使用。同樣需要指出和注意的是，某些以激光為光源的吸氣式感煙火災探測器主機也無法直接安裝在冷庫內，只能安裝在庫外，通過在墻面上打孔后安裝管路，容易破壞保溫層，造成能耗的浪費；同時引起采樣管溫差，造成冷凝結冰等，影響設備的使用。所以在此類低溫場所，推薦使用HPLS為光源的吸氣式感煙火災探測器，它的應用溫度為-40℃~+60℃，能直接安裝在冷庫內，不僅安裝方便，不影響冷庫的整體性，而且維護也非常簡單。

  4.需要進行隱蔽探測的場所；

  解讀：有些建筑為了建筑的美觀（例如仿古建筑），或是為了防止人為破壞，需要將探測器進行隱蔽安裝。如果安裝普通的點型煙感，勢必破壞建筑整體風格。而吸氣式感煙火災探測器可以將管路敷設在夾層等不宜察覺之處，從而避免了對視覺美觀的破壞。

（圖3：使用天花穿件和毛細管進行隱蔽安裝）

  5.需要進行火災早期探測的重要場所；

  解讀：有些場所一旦發生火災，將造成巨大損失，例如通信設施、設備機房、數據中心以及珍貴文檔文物館等，需要選擇高靈敏度的吸氣式感煙火災探測器，對這些場所進行極早期探測和保護。吸氣式感煙火災探測器在煙霧初始階段，甚至是陰燃階段，就能探知煙霧的存在，為及時采取有效措施提供了寶貴的時間。

（圖4：吸氣式感煙火災探測系統和其他技術的對比）

  6.人員不宜進入的場所；

  解讀：無塵室、電子元器件生產廠房需要保持較高潔凈度，所以對人員的進入有較高的限制；而有些場所由于空間狹窄，例如地鐵通道格柵等位置，也不方便人員進入，如果安裝點型煙感，對于維護保養會造成很大的困難。而吸氣式感煙火災探測器無需頻繁的檢查及維護，降低了所需的工作量。

  5.4.2灰塵比較大的場所，不應選擇沒有過濾網和管路自清洗功能的管路采樣式吸氣感煙火災探測器。

  解讀：灰塵較大的場所，應安裝大容量的空氣過濾裝置過濾掉顆粒較大的灰塵，防止過多灰塵污染探測器。最好選擇外置式的過濾裝置，這樣可以方便清洗和更換，降低了使用成本。同時應加裝管路反吹/清洗裝置，如三通等，便于定期對管路進行清潔維護，保證設備運行暢順。

（圖5：可清洗和更換的空氣過濾器）

（圖6：反吹系統的安裝）

  6.2.17管路采樣式吸氣感煙火災探測器的設置，應符合下列規定（摘自規范第6.2.17小節，27頁）：

  1.非高靈敏型探測器的采樣管網安裝高度不應超過16m；高靈敏型探測器的采樣管網安裝高度可超過16m；采樣管網安裝高度超過16m時，靈敏度可調的探測器必須設置為高靈敏度，且應減小采樣管長度和采樣孔數量；

  解讀：管路的安裝必須遵守嚴格的規定，否則產品性能無法得到正常的發揮。瓦格納獨有PipeXpress管路設計系統，能夠在符合歐標EN54-20的前提下，快速并合理地根據項目的特點制定出最優化的設計方案。

  2.探測器的每個采樣孔的保護面積、保護半徑，應符合點型感煙火災探測器的保護面積、保護半徑的要求；

  解讀：由于吸氣式感煙火災探測器的一個采樣孔相當于一個點型感煙火災探測器，所以每個采樣孔的保護面積、保護半徑應符合點型感煙火災探測器的保護面積、保護半徑的要求。

  3.一個探測單元的采樣管總長不宜超過200m，單管長度不宜超過100m，同一根采樣管不應穿越防火分區。采樣孔總數不宜超過100個，單管上的采樣孔數量不宜超過25個；

  解讀：在中國進行銷售的吸氣式感煙火災探測器均應根據《GB15631-2008特種火災探測器》的標準進行測試并獲得相應的CCCF認證。在檢測報告中，詳細列出了每個產品的技術參數。

  4.當采樣管道采用毛細管布置方式時，毛細管長度不宜超過4m；

  解讀：有時為了美觀或其他原因，需要隱蔽安裝空氣采樣管。比如將采樣管安裝在天花吊頂之上，此時宜選用毛細管，并將其連接到管路系統中。當采樣管采用毛細管布置方式時，由于毛細管的直徑較小，一般內徑在9mm左右，所以毛細管長度不能過長，以免影響進氣量和探測性能。

（圖7：吊頂毛細管安裝指示1）

（圖8：吊頂毛細管安裝指示2）

  5.吸氣管路和采樣孔應有明顯的火災探測器標識；

  解讀：為了便于觀察，維護和管理，應顯著標出采樣孔的位置。采樣孔標識來規范每個采樣孔的大小，并且顏色顯著，便于識別。

（圖9：采樣孔標識）

  6.有過梁、空間支架的建筑中，采樣管路應固定在過梁、空間支架上；

  解讀：本條主要強調了管路的固定。此外，在管路設計時，也應考慮過梁對于采樣效果的影響：

  ?當梁突出頂棚的高度超過600mm或者大于頂棚總高度10%時，必須設置采樣孔并采用T型的立管采樣。

  ?當梁突出頂棚的高度小于200mm時，可不計梁對探測器保護面積的影響。

  ?主梁距離大于4米時可采取在主梁中間吊桿將PVC管托起。

  ?T型上升采樣管由主管三通過渡至取樣管，最長可達4m，且應計入總管長內。上升管上采樣孔距頂部小于20cm，而末端堵頭不需開孔。

  ?采樣孔開口應向同一方向，且孔口距離墻壁、梁壁不小于50cm。

（圖10：梁間安裝示意圖）

  7.當采樣管道布置形式為垂直采樣時，每2℃溫差間隔或3m間隔（取最小者）應設置一個采樣孔，采樣孔不應背對氣流方向；

  解讀：在高大空間內，當陽光的照射使封閉空間中的空氣在天花板下方形成熱氣層時，就會導致煙霧分層現象的發生。而當熱氣層的溫度高于煙霧時，它就會阻礙煙霧到達安裝在天花板處。此外，由于空調作用，還可能在某個高度形成對流層，阻礙煙霧上升，所以應在墻面垂直布置采樣管。同時采樣孔應正對或45°角對應氣流方向，能夠更大限度地采集空氣樣本。

  8.采樣管網應按經過確認的設計軟件或方法進行設計；

  解讀：通常情況下，采樣孔孔徑在2~5mm之間，可參照產品檢驗報告上的數值。或者根據廠商提供的模擬計算軟件計算出采樣孔的孔徑。例如，瓦格納就為用戶免費提供管路設計軟件PipeXpress，只需輸入相關項目信息，就能方便地計算出布管方式、采樣孔數量、直徑等信息，并生成一份經VdS認證的一致性證明。極大地簡化了設計流程，避免了不合理的設計。

  12.4高度大于12米的空間場所（摘自規范12.4節，47頁）

  12.4.1高度大于12m的空間場所宜同時選擇兩種及以上火災參數的火災探測器。

  12.4.2火災初期產生大的場所，應選擇線型光束感煙火災探測器、管路吸氣式感煙火災探測器或圖像型感煙火災探測器。

  解讀：建筑高度大于12m的場所，例如機場航站樓、大型倉庫、古建筑、酒店及辦公大樓中庭、大型購物中心、體育場館等區域，采用吸氣式感煙火災探測器和其他規范允許的探測器進行雙重探測。

  12.4.4管路吸氣式感煙火災探測器的設置應符合下列要求：

  1.探測器的采樣管宜采用水平和垂直結合的布管方式，并保證至少有兩個采樣孔在16m以下，并宜有2個采樣孔設置在開窗或通風空調對流層下面1m處；

  2.可在回風口處設置起輔助報警作用的采樣孔。

  解讀：當高度大于16m時，陰燃火災煙霧受熱分層效應或空調氣流的影響，使其不能上升到屋頂位置，此時在垂直位置敷設采用管并在空調對流層下1m處開采樣孔，有利于采集空氣樣本。另一個對抗空調作用的方式是在回風口出布置采樣管，這是空氣流動的必經之路，在這里開采樣孔能更有效的進行探測。

（圖11：回風口管路安裝示例）

  值得注意的是，各種不同場所對于火災探測系統的要求是不同的，有的需要對抗高氣流（如潔凈室，數據中心），有的對應用溫度有要求（如冷庫），所以應根據具體項目的要求，在符合規范的前提下，合理靈活地進行設計。