空气采样早期烟雾探测系统在物流仓储中的应用

空气采样早期烟雾探测系统

在物流仓储中的应用

舒　翔

(上海勘测设计研究院,上海　200434)

摘　要:对传统被动式火灾探测系统和空气采样早期烟雾探测系统的性能进行

了比较。在高大空间建筑物的火灾自动报警设计中,空气采样早期烟雾探测系统具有高灵敏度、能穿越烟雾分层、抗干扰性强等优点,在物流仓库的火灾预警方面取得了良好的应用效果。

舒　翔(1978—),男,注册电气工程师,研究方向为建筑电气。

关键词:传统被动式火灾探测系统;空气采样早期烟雾探测系统;烟雾分层

中图分类号:TU976.5　文献标识码:B　文章编号:167428417(2010)0220035204

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0　引　言

随着经济的迅猛发展,高大空间建筑越来越多,如大型剧场、会展中心、大会堂、航站楼、物流仓库、飞机库等。这些高大空间建筑,其建筑结构特殊,防火分区过大,设施复杂,火灾隐患颇多。一旦发生火灾,将给消防救援带来巨大的压力和困难,同时也会造成巨大的经济损失、人员伤亡和社会影响。对于这些大型空间建筑,传统的被动式火灾自动报警系统已经难以满足消防要求。因此,完善高大空间建筑的消防设施,合理设计高大空间建筑的火灾自动报警系统是十分必要的,而且刻不容缓。

设计高大空间火灾探测系统主要应考虑烟雾分层问题。烟雾分层是指较低位置的火灾产生的烟雾和气溶胶会产生一定的热能,将其提升到能够安装感烟或光束探测器的位置。热的烟雾在上升过程中与上部空气混合并消散、冷却。烟雾会在某一点失去热能不再上升,并水平扩散,最终像较小的颗粒物质那样开始下降,这就是通常所说的热对流或同温层现象。这一现象发生的确切高度取决于许多因素。

由于烟雾分层问题的存在,根据GB50116—1998《火灾自动报警系统设计规范》的要求,点型感烟探测器一般安装高度在12m以下,点型感温探测器安装高度一般在8m以下。对于超过12m高度的高大建筑物,必须选择红外光束感烟探测器。但红外光束感烟探测器有其局限性,主要表现在以下几个方面:

(1)根据规范要求,红外光束探测器的光束轴线至顶棚的垂直距离宜为0.3～1m。待火势烧到一定程度时,红外光束感烟探测器才能感测到烟雾进行报警,事后性较强。

(2)高大物流仓库中有高大的货架,屋面下面有灯具、消防水管、喷淋水管,这些客观存在的情况给红外光束感烟探测器的安装增加了一定

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1　传统被动式火灾探测系统应用于高大

空间的局限性

　　一般火灾的发生可分为4个阶段:预燃阶段、可见烟雾燃烧阶段、火焰燃烧阶段和剧烈燃烧阶段。传统的火灾探测器分为点型火灾探测器和线型火灾探测器,一般都在火灾发展到后三个阶段时才发出报警,而这三个阶段时间都相对较短,约几秒钟到几分钟,即使发现火情后报警,也往往为时已晚。

的难度,安装不当往往又会使其无法正常工作。

(3)红外光束探测器通常安装在较高位置,由于烟雾分层效应存在,仓库较低层面发生火灾时探测器探测不到。

(4)光束型烟雾探测系统相对不敏感,而且需要有稳定的安装点。现代钢结构建筑在日照和风力作用下会有所移动,而导致光束不能对准。

红外光束感烟探测器的这些局限性使其不能很好地满足高大空间建筑的火灾探测要求。

2　系统应用于高大空间的优势

2.1　系统工作原理

空气采样早期烟雾探测系统包括探测器和采样管网,如图1所示。探测器由吸气泵、过滤器、激光探测腔、控制电路、显示模块和编程模块组成,如图2所示。吸气泵通过PVC管所组成的采样管网,从被保护区内连续采集空气样品送入探测器。空气样品经过过滤器组件滤去灰尘颗粒后进入激光腔,在激光腔内利用激光照射空气样品,其中烟雾粒子所造成的散射光被两个接收器接收。接收器将光信号转换成电信号后送至探测器的控制电路,信号经处理后转换为烟雾浓度值,该数值显示在显示模块上,显示被保护区

图1　空气采样早期烟雾探测系统示意图

图2　探测器工作原理框图

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消防与安防

中的烟雾浓度,并根据烟雾浓度以及预设的报警阈值,产生一个合适的输出信号。2.2　空气采样早期烟雾探测系统的应用优势

在高大空间建筑物烟雾探测方面,空气采样式火灾预警系统有着传统被动式火灾自动报警系统无可比拟的优势,主要表现在以下几个方面:

(1)具有四级报警功能,如图3所示。第一级为“警觉”,表明系统已经检测出一些异常的现象,应当进行检查;第二级为“行动”,表明有火灾隐患存在,应开始采取措施;第三级为“火警1”,表明开始燃烧;第四级为“火警2”,表明已处于热辐射阶段,且各级报警阈值可任意设定。

空气采样早期烟雾探测系统的四级报警覆盖了火灾发生的各个阶段,即发热、冒烟、燃烧和高温。它不像传统点式感烟探测器要在已产生一定可见烟雾后才能发出报警,而可以在非常早的阶段就发现火灾前兆(提前30～120min),从而赢得宝贵的救火时间。

　　(2)可主动采样,灵活布管,突破烟雾分层。采样点可以从主采样管道延伸出去(向下、向上或向旁边),以很低的成本将采样孔放在效果最好的位置。

(3)灵敏度高。它具有高精度的激光探测器,对被测粒子的发生源及大小无要求,其探测分辨率高达0.00075%obs/m,报警阈值最高可达0.015%obs/m,比传统的点式探测器高1000倍,对绝大多数物质燃烧所产生的烟雾具有同样的敏感性。

(4)抗干扰能力强。采样由PVC管道、取样

孔等组成,无需走线,所有电子元件都在探测器的机壳内,不易受到外界电磁场的干扰,可用于防爆场所、超强电磁辐射场所,在微波室、正负电子对撞机、油库和军火库里都可放心使用,不会受建筑的移动或加热系统的影响。

(5)需要进行日常维护的部分可以安装在易接近的位置,这样就大大降低了系统在生命周期内的成本。　　很明显,空气采样式火灾预警系统比传统被动式火灾自动报警系统更适合于高大空间建筑

的火灾探测。

消防与安防

图3　空气采样早期烟雾探测系统四级报警示意图

3　空气采样早期烟雾探测系统在大型物

流仓库中的应用

　　目前,高大空间仓库有两种类型。一种是高

架立体仓库(见图4),货物存放在立体货架内,采用自动化操作,可以实现全自动的物资存取,对整个库存物资有很好的视野。但是,由于物资存放集中,单位面积上的价格指数很高,在出现意外火灾的情况下,一个接一个的货架和相互间隔较小的通道为火势的蔓延提供了非常有利的条件。狭小的通道也容易导致火灾时立体仓库的倒塌、火舌的飞舞和炽热火焰的热辐射将火灾传递到相邻的库区。另一种是彩钢板结构仓库(见图5),这种仓库一般都比较高大、空旷,货物和设备比较多,并且密度较大,仓库的管理人员较少。

图5　彩钢板结构仓库示意图

雾报警器,只能采用红外对射感烟探测器,但中间不能有遮挡物。可见仓库内有吊车,吊车上下来回工作必定会遮挡,且红外对射灵敏度比感烟探头更低,安装调试更复杂。由于烟雾的分层,在高大仓库中火灾发生早期,烟雾和燃烧的气体并不能迅速地达到立体库的顶棚,而是停留在货

架中和货架之间的通道中(见图6)。

图4　高架立体仓库示意图图6　烟雾分层示意图

　　这些仓库环境条件特殊、室内空间比例关系复杂,高度超过12m,又无法使用传统的点式烟

　　空气采样早期烟雾探测系统可以垂直、水平同时布管(见图5、图6),将停留在货架中、货架

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消防与安防

之间的烟雾和燃烧的气体主动抽进探测器内,通过激光探测将停留在火源附近的火警信息及时、迅速地传给消防主机及现场值班人员,以便及时采取措施消除火灾隐患。在每一个高架货架通道中,吸取管道均配置在两个不同高度的层面上,从而可以在火灾苗头出现的第一时刻,就及时地将火源位置确定下来,及时准确地报警。如使用感烟探头或红外对射感烟探测器,只能等浓烟飘移到顶棚处才能报警,这就错过了救火的最佳时间。此时即使扑救及时,财产损失亦很严重。

[1]　GB50116—1998　火灾自动报警系统设计规范

[S].

[2]　FMST空气采样式感烟火灾探测器设计指南[G].[3]　DBJ/CT516—2005　空气采样烟雾探测报警系

～120min捕捉到火灾信号,达到早期预警,以便提前人为消灭火灾隐患。传统火灾探测系统灵敏度低且探测方式被动,即使报警也会出现明火,造成严重损失。

4　结　语

从以上分析可以看出,在物流仓库中使用灵敏度比传统探测器高将近1000倍、采用主动抽气式采样方式的空气采样早期烟雾探测系统,能在人肉眼看不到烟雾时进行提前预警,即提前30

统技术规程[S].

[4]　DBJ012622—2005　吸气式烟雾探测火灾报警系

统设计、施工及验收规范[S].

收稿日期:2009212214

ApplicationofEarlyAirSamplingSmokeDetection

SysteminLogisticsStorage

SHUXiang

(ShanghaiInvestigationDesign&ResearchInstitute,Shanghai200434,China)

　　Abstract:Theperformancesoftraditionalinactivefiredetectionsystemandearlyairsamplingsmokedetectionsys2

temwerecompared.Inthedesignoffireautomaticfirealarminlargespacebuilding,earlyairsamplingsmokedetectionsystemhadthecharacteristicsofhighsensitivity,stronganti2interferenceandcouldcrossthesmokelayering.Itgotgoodapplicationeffectintheaspectoffireprecautioninlogisticsstorage.

Keywords:traditionalinactivefiredetectionsystem;earlyairsamplingsmokedetectionsystem;smokelayering

(上接第34页)

DesignofFireFightingExperimentSystemin

CivilBuilding

HUOZhenyu,　HUANGErlie,　WUYazhou

(CollegeofInformationandElectricalEngineering,HebeiUniversityofEngineering,Handan056038,China)

　　Abstract:Thefirecontrolexperimentsystemwasdesignedindependentlywiththecombinationsofexperimentand

practice.Onthebasisofpresentingthefundamentalrequirementsandsystemscheme,thedesignandcontentoftheex2perimentsystemwereexpoundedindetail.Thesystemfunctionoffirealarmandlinkedcontrolsystemwerebasicallya2chieved,students’thoughtofsystemengineeringwasdevelopedandthegoodteachingeffectwasgot.

Keywords:civilbuilding;firefighting;firealarm;linkedfirecontrol;experimentsystem

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