古建筑火災探測需求分析

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摘要：以某全國重點文物保護單位的修繕工程為研究對象，對古建筑中不同場所的自身結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境以及火災探測所面臨的問題進行分析，并以此為基礎(chǔ)根據(jù)不同場所的具體特點和火災探測需求選擇適宜的火災探測產(chǎn)品或組合，設(shè)計合理的解決方案。

關(guān)鍵詞：古建筑；高大空間；火災探測

古建筑是歷史文化遺產(chǎn)的重要組成部分,也是不可再生的人文資源,保護好古建筑,功在當代,利在千秋。由于古建筑的自身特點,決定了其在火災危險性、防火措施和消防管理等方面與一般的建筑有很大差異。然而許多珍貴的古建筑在消防管理方面處于松懈狀態(tài),無消防組織或消防組織不健全,缺乏消防設(shè)施和滅火器材。再者,室內(nèi)沒有消防水源也是一大問題,因此利用火災探測技術(shù)早發(fā)現(xiàn)、早預防,將火災隱患控制在早期階段是一個極其有效的方法和途徑。

1古建筑對火災探測的需求

與一般建筑的火災消防系統(tǒng)的設(shè)計相同,古建筑的火災消防系統(tǒng)必須遵循國家有關(guān)方針、政策,針對保護對象的特點,做到安全適用、技術(shù)先進和經(jīng)濟合理。同時,因為古建筑的特殊性還應(yīng)考慮以下幾個方面:1)由于古建筑的唯一性和稀缺性,古建筑火災安全不應(yīng)單單以撲滅火災為惟一目標,而是應(yīng)該以最大限度保護古建筑、減少文物損失為首要目標。2)由于我國古建筑多采用木材結(jié)構(gòu),具備燃燒的充分條件,而且木材燃燒特性較好,一旦發(fā)生火災,容易引起轟燃,難以撲救。因此古建筑的火災安全必須從火災防治的各個關(guān)鍵環(huán)節(jié)入手,有針對性地制定以防為主的安全對策,切實對文物古建筑存在的不安全因素從技術(shù)上找到根本的解決方法。3)古建筑的結(jié)構(gòu)裸露、室內(nèi)裝飾風格較92復雜,消防設(shè)備設(shè)施與古建筑本體連接方式應(yīng)與其修繕設(shè)計相協(xié)調(diào),避免破壞古建筑本體或?qū)沤ㄖ苓叚h(huán)境風貌造成較大影響。在滿足系統(tǒng)需求和規(guī)范要求的情況下,應(yīng)盡可能減少設(shè)備的數(shù)量,減少因設(shè)備的安裝、布線等必須進行的施工行為對古建筑的破壞,做到對古建筑本體的最小干預。

2項目特點及技術(shù)方案

2.1本項目的主要特點

本文選取某全國重點文物保護單位的修繕工程作為研究對象。由于該建筑特殊的文化意義和歷史背景,一直受到各級領(lǐng)導的高度重視和國內(nèi)外民眾的普遍關(guān)注,解決其存在的火災隱患問題也成為了重中之重。本文主要討論了根據(jù)古建筑的不同空間選擇合理的火災探測系統(tǒng)的設(shè)計思路。該建筑為磚木結(jié)構(gòu)建筑且同時具有凈空高度高、跨度大的特點,室內(nèi)大空間及室外場所一旦發(fā)生火災,火焰和煙霧幾乎可在大空間或室外場所不受限制地迅速擴大,造成巨大經(jīng)濟損失和人員傷亡。原有建筑部分區(qū)域設(shè)置火災自動報警探測器,所有末端點位均引自園區(qū)消防值班室的火災自動報警控制器。但是原有設(shè)備由于技術(shù)落后、靈敏度不高,容易誤報,且大部分建筑房間內(nèi)無火災探測器,部分消防器材和消防設(shè)施存在線路陳舊、老化現(xiàn)象,不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。且相對于這種木結(jié)構(gòu)古建筑,特別是本項目地處北方區(qū)域,平時還承擔著展覽工作,有著人員流動性大、春秋季多發(fā)沙塵天氣及夏季炎熱冬季寒冷需要通風空調(diào)系統(tǒng)長期運行等特點,原有設(shè)置的火災報警探測器不夠合理,不能盡早地發(fā)現(xiàn)火災,進行有效的保護。

2.2解決方案

為提高報警的準確度,本次設(shè)計對火災自動報警系統(tǒng)進行升級改造,采用了技術(shù)先進、設(shè)備成熟和科技含量高的消防技術(shù)設(shè)備,確保在防火安全上做到萬無一失。在所有房間及公共區(qū)域設(shè)置了更適合木結(jié)構(gòu)古建的吸氣式感煙火災探測器,將火災自動報警系統(tǒng)改為早期火災報警系統(tǒng),將能更及時地發(fā)現(xiàn)火災隱情。具體設(shè)計如下表所示。(1)古建筑的高大空間火災探測選擇該建筑大殿內(nèi)空間高大,結(jié)構(gòu)復雜,吊頂也為木質(zhì)結(jié)構(gòu)且具有彩畫。考慮到可能發(fā)生火災種類的多樣性、火源位置的隨機性以及室內(nèi)通風條件的情況和對美觀的影響,且因為點式火災探測器為接觸性被動式報警裝置,依賴于煙氣或熱量的快速傳遞,故此空間不適宜設(shè)置點型火災探測器。本次設(shè)計采用了吸氣式感煙火災探測器和反射式紅外光束感煙火災探測器兩種探測器的復合探測方式,同時結(jié)合安防系統(tǒng)設(shè)置了雙波段圖像型火災探測攝像機,可有效保證快速響應(yīng)以及報警的準確度。反射式紅外光束感煙火災探測器安裝簡單、方便,發(fā)射部分、接收部分合二為一,其探測單元和反光板之間沒有電氣連接線。適合保護古建筑,有利于古建筑的美觀。吸氣式感煙火災探測器通過吸氣泵主動進行采樣,可以在非常早的階段發(fā)現(xiàn)火災前兆。由于其是通過探測腔內(nèi)的激光偵測技術(shù)進行探測,對被測粒子的發(fā)生源及大小無要求,可比傳統(tǒng)的點式探測器的靈敏度高1000倍。并且其設(shè)備布管靈活、主動采樣,可突破氣流、氣層屏障,不為環(huán)境的設(shè)施、高度和廣度所限制。探測器通過隱藏的毛細管發(fā)揮探測作用,采樣管路不帶電,可明敷也可暗敷,較少破壞建筑的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和外在美觀。非常適合木結(jié)構(gòu)的古建筑設(shè)置。吸氣式感煙火災探測器的采樣管路具備反吹裝置,便于定期對管路進行清潔維護,保證設(shè)備運行暢順,特別適用于春秋季多沙塵天氣的北方地區(qū)。雖然吸氣式感煙火災探測器相比點式火災探測器在靈敏度、適應(yīng)性和抗干擾等方面都具有顯著優(yōu)勢,但也有不足。每個點式火災探測器都具有單獨的地址,可準確判斷火災的具體位置,吸氣式感煙火災探測器在較大空間內(nèi)無法探知火情的具體位置。為達到第一時間確定火情位置的目的,本項目設(shè)置了多臺吸氣式感煙火災探測器主機,每臺主機有四路采樣管,減小每路采樣管的探測范圍,確保能夠準確反映出發(fā)生火災的具體位置。因該建筑的特殊性,安保級別極高,所設(shè)置的吸氣式感煙火災探測器在探測火災的基礎(chǔ)上還增加了偵毒功能,即合用采樣管和電源,在主機處增加偵毒模塊。在發(fā)生災害事件或生化恐怖襲擊時,通過采樣管對空氣進行實時監(jiān)測,快速判定有害氣體源所在區(qū)域、有害物質(zhì)類型和危害等級,提示安防人員做好相應(yīng)防護并幫助決策者制定應(yīng)急指揮處理方案,合理疏散人群,阻斷有害氣體傳播,防止二次傷害。在建筑內(nèi)以及悶頂和建筑外四周均設(shè)置具有可視圖像早期火災報警功能的攝像機作為消防探測的補充。雙波段圖像型火災探測系統(tǒng)具有有防火、監(jiān)控等功能,也可根據(jù)需求兼容攝像監(jiān)控系統(tǒng),可以節(jié)約成本,使整個消防監(jiān)控系統(tǒng)更加簡捷、互為一體。(2)主悶頂及側(cè)悶頂?shù)幕馂奶綔y選擇主悶頂為木質(zhì)結(jié)構(gòu),可進人,設(shè)有照明、攝像頭等設(shè)備,此處火災危害較大,同大殿一樣采用能夠早期快速報警的吸氣式感煙火災探測器,同時設(shè)置雙波段圖像型火災探測攝像機作為輔助。側(cè)悶頂同樣為木質(zhì)結(jié)構(gòu),平時不進人,空間較小,火災風險較小,此處沒有風沙等易引起誤報的因素,普通的點式感煙火災探測器已可以滿足使用需求,且其與吸氣式感煙火災探測器相比經(jīng)濟優(yōu)勢較大,故在此處僅設(shè)置了點式感煙火災探測器。(3)室外部分的火災探測選擇與現(xiàn)代建筑不同,木結(jié)構(gòu)的古建筑在室外部分也有很大的火災隱患,該建筑在室外回廊處原設(shè)計的煙感探測器經(jīng)常誤報,原因是本地區(qū)的風沙較大,起風灰塵多,極易引起誤報,現(xiàn)設(shè)計在建筑室外回廊處的4個角上各增加1臺雙波段圖像型火災探測攝像機,可以準確直觀地進行火情監(jiān)視,解決誤報多的問題。(4)變配電室的火災探測選擇變配電室是建筑供電的核心所在,若發(fā)生火災,會造成很大危害,該處設(shè)置吸氣式感煙火災探測器,同時在配電柜內(nèi)設(shè)置火探管式感溫自起動滅火裝置,該裝置是一種小型固定式自動氣體滅火裝置,是將火探管直接布置在易發(fā)生火災的電子、電氣設(shè)備內(nèi),置于靠近或在火源最可能發(fā)生處的上方,利用火探管對溫度的敏感性,依靠沿火探管的諸多探測點進行探測。一旦發(fā)生火災,在(170±10)℃的溫度環(huán)境下幾秒至十幾秒鐘內(nèi)靠管內(nèi)壓力的作用,火94探管自動爆破形成噴射孔洞,將滅火介質(zhì)通過火探管本身或噴嘴釋放到被保護區(qū)域,從而達到自動探火、滅火的目的。該裝置無須電源不受電磁干擾,探測反應(yīng)時間快,報警滅火合一,可將火災隱患撲滅在萌芽狀態(tài)。(5)電纜溝的火災探測選擇在室外電纜溝設(shè)置同軸纜式可復位線型感溫探測器,該探測器可方便地與火災報警控制器配套使用,廣泛應(yīng)用于電纜廊道、油庫等工業(yè)場合。可現(xiàn)場調(diào)節(jié)火、預警報溫度閾值,具有報警自動恢復功能,且感溫電纜采用同軸纜式結(jié)構(gòu),抗機械損傷、抗電磁干擾能力強。(6)低壓配電線路火災探測選擇文物古建筑火災的原因大致分為3個,即電氣故障、違章作業(yè)和用火不慎,其中最為多發(fā)的原因就是電氣故障。電氣火災一般初起于電氣柜內(nèi)部,當火蔓延到設(shè)備及電纜表面時,已形成較大火勢,此時火勢往往不容易被控制,撲滅電氣火災的最好時機已經(jīng)錯過了。通過合理設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng),可以有效探測供電線路及供電設(shè)備故障,以便及時處理,避免電氣火災發(fā)生。尤其適用于文物古建這種不可再生的重要建筑。本項目在除消防動力外的其他電力、照明和插座配電箱的出線端設(shè)置電氣火災監(jiān)控系統(tǒng)。電氣火災監(jiān)控器設(shè)置在消防控制室內(nèi),其報警信息可在火災報警控制器上顯示,并與火災報警等其他報警信息有明顯區(qū)別。該建筑因地制宜采用了多個獨立的消防探測系統(tǒng),各系統(tǒng)獨立運行又可整體聯(lián)動,由若干個獨立的小的系統(tǒng)聯(lián)合成一個大的消防系統(tǒng),且這個大的消防系統(tǒng)并不是各個小系統(tǒng)的簡單組合,而是協(xié)調(diào)、統(tǒng)一地將各個小系統(tǒng)的技術(shù)信息集成到一個整體,從而實現(xiàn)了1+1>2的效果,更全面地發(fā)揮其保護作用。且消防系統(tǒng)與安防系統(tǒng)之間還有交叉聯(lián)動,這種跨系統(tǒng)的運用,在節(jié)約成本、簡化系統(tǒng)的同時,更強有力地保障了建筑的安全,也提高了整個系統(tǒng)的自動化水平。

3結(jié)束語

消防問題是古建筑保護的重點問題,合理選擇火災探測設(shè)備是解決消防問題的關(guān)鍵所在。本文通過對于具體項目的設(shè)計實踐,針對建筑物內(nèi)的各種不同環(huán)境可能存在的火災隱患,為該建筑構(gòu)建成一個全方位、立體的火災消防安全系統(tǒng),可以對不同因素引發(fā)的火災作出快速、準確的響應(yīng)。為各類古建筑防火提供一些借鑒。

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作者：付辰 羅輝 單位：北京建工建筑設(shè)計研究院