大空间场所火灾早期预报与自动灭火技术应用

2010-6-23 16:27:55

针对在大空间场所下,普通火灾探测技术无法及时发现火灾,常用的闭式喷水灭

火系统不能有效发挥作用，结合某PDP(等离子显示器)大空间洁净厂房探讨了大

空间场所火灾早期预报与自动灭火技术以及该厂房的应用。根据该厂房的特殊

功能在非洁净区间选择了红外对射式火灾探测系统等，在洁净区间设置了VESDA

系统。综合产品技术性能、价格等各个方面考虑自动喷淋灭火系统选择了快速

响应的闭式喷水灭火系统。

　　大空间建筑早期火灾烟气运动具有烟气弥散、沉降现象和热障效应等特点

，因为弥散、沉降等原因，早期火灾产生的烟气不一定能上升到楼层的顶棚，

不利于在顶棚附近使用感烟探测来进行火灾探测，即使烟气可以上升到顶棚，

也会因为其温度过低，不利于实现感温火灾探测和使用闭式喷淋系统实现火灾

保护，也可能导致自然排烟的失效。即使探测器和喷头能够动作，下面的火势

也已发展到相当大的规模，延误了早期报警、灭火的有利时机，而且常用的闭

式喷水灭火系统所喷出来的水滴粒径和流速都较小，一般粒径的水滴还来不及

到达火焰面，就已经被烟气羽流冲散并迅速蒸发，起不到灭火的作用。另外，

在高大空间内管网式的自动喷淋系统的启动条件经常得不到满足,也不适用该类

场所的初起火灾扑救。那么,如何解决高大空间建筑的消防安全问题?下面结合

某生产PDP大空间洁净厂房将进行探讨。

　　一、工程概括

　　某PDP(PlasmaDisplaypanel,简称PDP,等离子显示器)大空间洁净厂房建筑

平面为长方形，主体长为308.5m，宽为146.0m，占地面积45953.3m2，建筑面积

104918.5m2。建筑高度23.2m，地上三层局部地下一层，地上一层为PDP模组生

产区，二层是局部生产实验区，三层是大开间的生产设备层。它为PDP项目的主

生产厂房，设计以生产线为中心，以生产线及各种工艺房间所形成的巨大的中

央生产区体现了该公司的恢宏气势，中央生产区两侧技术支持区成对称布置，

通过主门厅后将会进入一个环形的参观走道。该厂房为我国国内第一家生产PDP

的基地。按建筑设计防火规范要求将该厂房的生产火灾危险性划为丙类，耐火

等级按照一级设置。

　　二、该厂房火灾探测系统的选择与设计

　　该洁净厂房内设有昂贵设备、仪器，而且建造费用昂贵，一旦着火，损失

巨大。同时洁净厂房内人员进出迂回曲折，人员疏散困难，火灾不易发现，消

防人员难以接近，防火有一定的困难。为达到室内的净化级别，洁净室内对气

流、空间大小、换气率都有较高的要求。火灾后若一旦关闭净化空调系统，即

使再恢复也会影响洁净度，使其达不到工艺生产要求而造成损失。而且，中断

生产造成的损失也无法弥补。因此，我们按照该厂房洁净区间与非洁净区间分

开的防火分区原则，对不同区间在满足现有规范的同时，还应根据洁净厂房的

特殊要求合理选择火灾探测系统以达到火灾极早期报警，及时采取有效措施控

制、扑灭火灾，减少或避免火灾损失，保护人身和财产安全。

　　1、非洁净区间火灾探测系统的选择

　　通过查阅大量文献与资料得出：对于大空间场所一般选择光截面图像感烟

火灾探测系统、早期可视烟雾探测(VSD)火灾报警系统或红外对射式探测系统。

从可靠性上比较，这两种图像型探测系统更适合大空间建筑。
　　但从经济上比较，大空间场所一般选择红外对射式探测系统。因此，该生

产厂房的生产区、支持区的房间、走道、技术层、架空地板下均设置红外对射

式感烟探测器。

　　对于安装在吊顶或夹层内比较隐蔽的电缆或电器设备发热可能导致的火灾

的探测，可选用缆式线型感温探测器。探测器可直接接触或邻近被探测目标安

装，及早发现火灾隐患。而在有机溶剂存放间、可燃气体纯化配送间可设红外

火焰探测器。

　　2、洁净区间火灾探测系统的选择与设计

　　对该厂房洁净室内的火灾早期探测，首先必须考虑的是被保护区域内的气

流运动方向。而气流运动方向影响最大的是空调系统的循环方式，在不同循环

方式的作用下，空间中气流运动的方向各有不同，但有一点是不变的，即最终

进入回风管道。通过对进入回风管道的空气中烟雾粒子进行检测便可掌握被保

护区域内的火灾状况，这是一种经济高效的火灾探测方法，基于此点考虑，加

之吸气式感烟探测报警系统主动采样，管路布置灵活，而且报警早、灵敏度高

、误报率低、保护面积大的特点，所以该洁净厂房的主厂房(生产厂房的主要部

分)的火灾探测主要采用回风管道内采样的探测方法，并选用了澳大利亚VISION

公司开发的VESDA空气采样式极早期烟雾探测系统(以下简称VESDA系统)。采样

管路安装在各回风支路管道内，而非安装在回风总管道内。第一，由于回风总

管道内气流量很大，在高速流动时会形成不同的气流速率分布，导致管道内各

采样孔处的气压存在较大差异，直接影响各采样孔样本采集量的平衡，最终导

致灵敏度失调，产生误报或漏报的后果。如在回风总管道内采样，则应在各采

样孔做稳压处理，使得经其进入采样管路的各处样本采集量基本平衡。但稳压

措施的设计安装较为复杂，施工难度大，如安装不到位将导致探测效果的下降

。第二，与回风总管道采样相比，回风支路管道采样的采样孔的安装位置更靠

近回风口，被保护区域内的空气到达采样孔的流程相对要短，有利于缩短样本

采样时间。综合上述两点，故在该厂房的洁净区间内回风管道的采样方案比较

中选择回风支路管道采样的方法。

　　VESDA系统不应跨越防火分区，其每个采样孔应视作一个点式感烟探测器之

用。采样孔的间距不应大于相同条件下点式感烟探测器的布置间距。当采样孔

在高气流环境(探测区域空气交换率>8.6次/h)下布置时，每个采样孔的面积应

相应减少，具体数值按表1进行选择。

　　另外，探测器采用网络通信线与设在消防控制中心的报警显示单元构成环

型网络结构形式，同时通过通信接口与常规火警系统主机相连，构成一个完整

集成的火灾报警系统，以提高可靠性。如有烟雾微粒使探测器内激光发生散射

，则探测器发出报警信号至消防控制中心使整个系统报警及联动激活。

　　三、该厂房灭火系统的选择与设计

　　通过查阅大量文献与资料发现：对于大空间场所的自动灭火系统可以选择

定点灭火智能消防水炮、自动扫描射水高空水炮灭火装置和快速响应的闭式喷

水灭火系统。从产品技术性能看，采用定点灭火智能消防水炮和自动扫描射水

高空水炮灭火装置扑救大空间建筑火灾是一种发展趋势，也符合现行规范的要

求，但是由于这两种系统都是主动的自动灭火系统，对火灾探测系统空间定位

要求很高，作为一种新技术，研发单位、生产厂家极少，价格也很高，同时考

虑到水炮流量大、射程远，扑救初期火灾时有可能对人员造成伤害或影响人员

的疏散，以及受厂房布置和装饰物的遮挡影响灭火效果。

　　因此，该厂房根据规范设置快速响应的闭式喷水灭火系统，系统采用临时

高压消防给水系统。

　　根据《自动喷水灭火系统设计规范》，设计喷水强度为12L/min.m2，作用

面积400m2，采用响应时间指数RTI-0(m.s)0.5的快速响应闭式洒水喷头，流量

系数K=115,喷头间距2.4m-3.0m。在水泵房内设有二台电动自动喷淋系统主泵

(Q=55L/s,H=75mH2O，N=90KW，一用一备)，火灾初期消防水量储存在厂房屋顶

消防水箱(V=20m3)，同时，由于高位消防水箱设置高度不能保证自动喷淋灭火

系统最低工作压力，而在水箱间另设二台电动增压稳压泵(Q=1L/s,H=15mH2O，

N=2.2KW，一用一备)和一只消防稳压罐(有效贮水容积0.15m3)。当发生火灾时

，消防泵从消防水池吸水加压后以两路DN200的出口与室外消防管网相连接，平

时消防管网压力由稳压泵控制在15mH2O左右。该厂房自动喷淋用水进入室内并

形成环状后经报警阀后送至各消防用水点。同时，在设置自动喷淋系统的建筑

室外设置相应数量的水泵接合器。消防值班室可远距离强制启动消防泵。

　　　四、小结

　　针对大空间场所的火灾特性以及危险性，应依据相应的保护区域选择合适

的火灾探测系统，充分优化，以达到火灾早期探测和性价格比高的目的。根据

该厂房的特殊功能在非洁净区间设置了红外对射式火灾探测器、缆式线型感温

探测器和红外火焰探测器;在洁净区间选择了VESDA系统，克服洁净室内高气流

、大空间、探测难的问题，达到火灾超早期报警，达到使火灾损失最小化的目

的。

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