空氣采樣系統(tǒng)大空間應(yīng)用
[摘要]本文通過(guò)對(duì)空氣采樣系統(tǒng)的介紹，描述了ASD空氣采樣系統(tǒng)如何在大空間里進(jìn)行設(shè)計(jì)和應(yīng)用。
[關(guān)鍵詞]空氣采樣系統(tǒng)，F(xiàn)IA規(guī)范，ASD535，F(xiàn)DS模擬
1.概述
在一些特殊場(chǎng)所， 如劇場(chǎng)，機(jī)場(chǎng)，車(chē)站，展覽中心等，由于凈空較高，傳統(tǒng)火災(zāi)探測(cè)器難以盡早發(fā)現(xiàn)并準(zhǔn)確預(yù)報(bào)火災(zāi)，這就要求設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)時(shí)必須選擇更先進(jìn)，更可靠的消防產(chǎn)品，從而較大限度地防止和減少生命財(cái)產(chǎn)損失。
大空間場(chǎng)所火災(zāi)探測(cè)的難點(diǎn)包括：
1) 一旦發(fā)生火災(zāi)，可能會(huì)導(dǎo)致?tīng)I(yíng)業(yè)場(chǎng)所關(guān)閉，中斷服務(wù)，因此需要在煙霧的早期階段發(fā)現(xiàn)并處理
2) 熱屏障層的存在，使得煙霧比較難到達(dá)頂部
3) 由于空間比較大，因此煙霧被稀釋，難以探測(cè)
4) 離地面比較高，因此一般的消防探測(cè)系統(tǒng)維護(hù)比較困難
目前市場(chǎng)上，主要應(yīng)用的探測(cè)器包括火焰探測(cè)器和光對(duì)射探測(cè)器，然而越來(lái)越多的項(xiàng)目選擇了吸氣式火災(zāi)探測(cè)器。ASD535極早期煙霧探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)采用主動(dòng)采樣的探測(cè)方式，利用光散射探測(cè)原理，能夠在煙霧發(fā)展的早期發(fā)現(xiàn)潛在的隱患，做到防患于未然。
2.系統(tǒng)工作原理
吸氣式探測(cè)器內(nèi)部有一個(gè)抽氣泵，通過(guò)布置在現(xiàn)場(chǎng)的采樣管道把空氣抽進(jìn)探測(cè)器內(nèi)部，經(jīng)過(guò)灰塵過(guò)濾，流量檢測(cè)，火災(zāi)算法分析等環(huán)節(jié)，進(jìn)行分析。如果煙霧濃度達(dá)到預(yù)設(shè)的報(bào)警值，則通過(guò)繼電器或聯(lián)網(wǎng)軟件進(jìn)行報(bào)警。
工作示意圖如下：
3.系統(tǒng)設(shè)計(jì)
根據(jù)美國(guó)規(guī)范NFPA 72和英國(guó)規(guī)范BS5839，在設(shè)計(jì)空氣采樣系統(tǒng)時(shí)，每個(gè)采樣孔相當(dāng)于一個(gè)點(diǎn)式探測(cè)器。即意味著采樣孔的間距應(yīng)該參照點(diǎn)式探測(cè)器的間距進(jìn)行設(shè)計(jì)。
根據(jù)《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范-GB50116》，感煙探測(cè)器的保護(hù)面積如下：
因此，在大空間設(shè)計(jì)管道時(shí)， 可以按照80平米的保護(hù)面積來(lái)進(jìn)行。如果按照正方形進(jìn)行布置，可以按照8.9米 x 8.9米的網(wǎng)格進(jìn)行，保護(hù)半徑在6.3米。也可以按照管道間距9米，孔間距8.8米進(jìn)行布管，同樣滿足規(guī)范要求。
典型的平面布置圖如下：
立體布置圖如下：
特別注意，上述設(shè)計(jì)中并沒(méi)有,考慮氣流的影響，如果空氣置換率大于8.6次/小時(shí)，每個(gè)孔的保護(hù)面積應(yīng)該減小。
4.高度限制
目前中國(guó)的規(guī)范還沒(méi)有明確說(shuō)，空氣采樣系統(tǒng)較高可以安裝多高。然而在新的英國(guó)規(guī)范和FIA規(guī)范中，已經(jīng)明確，如果使用了15孔以上的CLASS B空氣采樣系統(tǒng)，管道可以安裝在40米的高度。
CLASS B是對(duì)吸氣式探測(cè)器靈敏度的一種劃分，靈敏度被分成3個(gè)等級(jí)：
高靈敏型 Class A: 采樣孔的靈敏度≤0.8% obs/m
靈敏型 Class B: 0.8%obs/m <采樣孔的靈敏度≤2% obs/m
普通型 Class C: 采樣孔的靈敏度>2%obs/m
我們使用FDS模擬軟件，對(duì)煙霧進(jìn)行模擬。為了簡(jiǎn)化，不考慮空間中的氣流以及各種家具設(shè)施的影響，我們對(duì)10米高度空間， 20米高度空間，40米高度空間，分別使用100KW, 200KW, 500KW的火進(jìn)行模擬，結(jié)果如下：
由于篇幅所限，本文只貼出500KW的火源在36x50x10的空間中的火災(zāi)模擬截圖，如下圖所示。在6.2秒時(shí)，有1個(gè)孔已經(jīng)探測(cè)到0.1%OBS/M的煙。
從上表可以看出,
對(duì)于同樣功率的火源，隨著高度的增加，煙霧到達(dá)靠前個(gè)孔的時(shí)間變長(zhǎng)；
同樣隨著高度的增加，煙霧的峰值濃度在下降，因?yàn)榭臻g變大，煙霧被稀釋。
如果安裝高度超過(guò)40米，需要專門(mén)做性能化設(shè)計(jì)。
5.與傳統(tǒng)FAS系統(tǒng)的接口
早期探測(cè)系統(tǒng)通常只是整個(gè)大樓消防系統(tǒng)的一部份，因此ASD探測(cè)器通常需要接入整個(gè)大樓的FAS系統(tǒng)中。
ASD535探測(cè)器內(nèi)置3個(gè)繼電器，通過(guò)繼電器輸出給FAS系統(tǒng)，信號(hào)為1個(gè)火警信號(hào)，1個(gè)預(yù)警信號(hào)和1個(gè)故障信號(hào)。如果需要額外的繼電器，可以增加繼電器卡進(jìn)行擴(kuò)展。
參考文獻(xiàn)
1. 《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50116-98
2. Code of Practice for Design, Installation, Commissioning & Maintenance of Aspirating Smoke Detector (ASD) Systems