畫(huà)館自動(dòng)消防設(shè)施功能設(shè)計(jì)綜述

全景畫(huà)館的火災(zāi)危險(xiǎn)性分析

由于地面塑型、電纜電線、座椅、裝飾材料均可采用不燃材料制

作，所以在上述物品中最具火災(zāi)危險(xiǎn)性的可燃物是垂直懸掛的畫(huà)布,

分布在沿全景畫(huà)館筒壁內(nèi)側(cè)0.6m左右的環(huán)形范圍內(nèi)。全景畫(huà)布屬薄

型固體可燃物，其特點(diǎn)是厚度小、面積大，總質(zhì)量相對(duì)較小，因此熱

容量小，受熱之后升溫很快，很容易達(dá)到熱解、氣化溫度，容易著火。

另一方面因面積較大，與周圍空氣中的氧氣接觸面大，供氧充分，也

是容易著火的另一重要因素。

全景畫(huà)館自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

因全景畫(huà)館屬于大空間建筑，在館內(nèi)全景畫(huà)布是油畫(huà)布，是主要

可燃物，且全景畫(huà)布屬于較薄豎向可燃織物，油畫(huà)布一旦被點(diǎn)燃，其

燃燒具有豎向燃燒速度明顯高于水平燃燒速度，且豎向火焰?zhèn)鞑ニ俣?/p>

超快，燃燒猛烈，釋放出大量煙霧等特點(diǎn)，由于現(xiàn)行規(guī)范中缺少對(duì)垂

直油畫(huà)布的消防設(shè)施的設(shè)置要求，因此自動(dòng)消防設(shè)施的選擇上存在以

下問(wèn)題：

自動(dòng)滅火系統(tǒng)，在全景畫(huà)館內(nèi)油畫(huà)布是主要可燃物，因此自動(dòng)滅

火系統(tǒng)應(yīng)符合安裝高度和油畫(huà)布的燃燒規(guī)律要求。一是選擇閉式自動(dòng)

噴水滅火系統(tǒng)，凈空高度不大于12m[1],不適用對(duì)油畫(huà)布的保護(hù)。

二是選擇自動(dòng)水炮滅火系統(tǒng)和自動(dòng)掃描定位噴水滅火系統(tǒng)雖然其安

裝高度滿足全景畫(huà)館的高度要求，但是其啟動(dòng)和滅火定位均由火災(zāi)自

動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)完成。由于油畫(huà)布火勢(shì)為豎向發(fā)展迅速，火焰成高速移動(dòng)

狀態(tài)，勢(shì)必造成水炮和自動(dòng)掃描定位噴水無(wú)法定位火源。三是選擇大

空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，其中標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火裝置，安

裝高度為6?25m,保護(hù)半徑為W6m,系統(tǒng)采用智能型紅外探測(cè)組件

探測(cè)火災(zāi)[2],針對(duì)油畫(huà)布的特點(diǎn)，探測(cè)組件可以上下垂直安裝，可

以安裝在全景畫(huà)館內(nèi)燈光無(wú)法達(dá)到的位置，可以避免誤報(bào)的產(chǎn)生，這

種標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火裝置在全景畫(huà)館內(nèi)應(yīng)用是可行的，但是因油

畫(huà)布畫(huà)幅巨大，火災(zāi)時(shí)噴頭開(kāi)啟數(shù)量無(wú)法確定。四是選擇雨淋噴水火

火系統(tǒng)，雖然沒(méi)有安裝高度限制，但是油畫(huà)布周長(zhǎng)較大有500多米,

存在消防用水量需求太大的問(wèn)題，同時(shí)全景畫(huà)經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，一旦被

水浸濕，勢(shì)必造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

火災(zāi)探測(cè)器，一是選擇常用的點(diǎn)型感煙和或感溫火災(zāi)探測(cè)器，最

大安裝高度分別為12nl和8m[3]不符合場(chǎng)所要求。二是選擇適用于

大空間建筑的火災(zāi)探測(cè)器有火焰探測(cè)器、紅外光束感煙探測(cè)器、圖像

式火災(zāi)探測(cè)器（包括光截面圖像感煙火災(zāi)探測(cè)技術(shù)和雙波段圖像火災(zāi)

探測(cè)器），但是由于它們均易受到展廳內(nèi)的燈光等光線的影響，易發(fā)

生誤報(bào)。三是火災(zāi)時(shí)火災(zāi)探測(cè)器應(yīng)能準(zhǔn)確定位火災(zāi)位置，因此采用上

述大空間火災(zāi)探測(cè)器的實(shí)效，需要進(jìn)一步分析研究。

排煙系統(tǒng)，由于火災(zāi)時(shí)全景畫(huà)館內(nèi)上部煙氣的溫度未知，煙氣溫

度在何時(shí)超過(guò)280c導(dǎo)致排煙風(fēng)機(jī)停止工作？因此不能確定排煙風(fēng)機(jī)

正常運(yùn)行的有效時(shí)間以及此有效時(shí)間能否滿足人員疏散時(shí)間的需要。

油畫(huà)布的火災(zāi)試驗(yàn)和火災(zāi)數(shù)值模擬

根據(jù)油畫(huà)布消防設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題，采用常規(guī)消防設(shè)計(jì)手段無(wú)法驗(yàn)

證消防設(shè)施的有效性，本文采用性能化消防設(shè)計(jì)的方法，即采用小尺

寸火災(zāi)試驗(yàn)和計(jì)算機(jī)模擬（采用FDS火災(zāi)數(shù)值模擬軟件模擬）相結(jié)合

的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.火災(zāi)試驗(yàn)

（1）通過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)火焰前鋒位置s（t）和燃燒時(shí)間（t）呈基函數(shù)的

增長(zhǎng)趨勢(shì)，得到油畫(huà)布火焰前鋒位置的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ停?］

為：s（t）=3.669t2.065由此模型可知，對(duì)于20m高的油畫(huà)布，火焰

前鋒由底部達(dá)到頂部的時(shí)間是64.5s。（2）油畫(huà)布燃燒蔓延痕跡呈小

夾角V形，由于其燃燒時(shí)供氧量充足，使熱氣流及火焰上升速度加快,

垂直方向要延速度遠(yuǎn)大于水平方向蔓延速度，使得V形痕跡的兩側(cè)邊

夾角變小，火焰體表現(xiàn)為夾角為10?15度的V狀火焰，形成夾角大

約為10?15度的V形痕跡［4］（見(jiàn)圖2）。（3）因全景畫(huà)館為一個(gè)相

對(duì)密閉場(chǎng)所，室內(nèi)幾乎沒(méi)有風(fēng)，油畫(huà)布燃燒時(shí)，涂油彩油畫(huà)布豎向燃

燒火勢(shì)迅猛，火焰輻射和對(duì)流強(qiáng)烈，不完全燃燒產(chǎn)生大量黑色煙霧,

但是煙氣沒(méi)有出現(xiàn)有滯留半空的現(xiàn)象，而是煙羽流迅速垂直上升至頂

棚，撞擊頂棚后迅速向周圍空間蔓延，在水平方向擴(kuò)散的同時(shí)不斷向

下沉降，實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所都有明顯的煙氣分層現(xiàn)象。

2.FDS火災(zāi)數(shù)值模擬結(jié)果

（1）全景畫(huà)館頂部溫度測(cè)點(diǎn)隨時(shí)間變化曲線。（2）火災(zāi)煙氣到達(dá)頂

部隨時(shí)間變化情況。根據(jù)火災(zāi)模擬數(shù)據(jù)可以得出，油畫(huà)布燃燒煙氣于

8.5s即達(dá)到頂部，撞擊頂棚后迅速向周圍空間蔓延（見(jiàn)圖5）。在15s

時(shí)，油畫(huà)布上方頂棚的可視距離即達(dá)到16.3m,此時(shí)對(duì)應(yīng)的煙氣閾

值濃度用減光系數(shù)表示約為ldbm-1,達(dá)到感煙探測(cè)器報(bào)警條件。（3）

全景畫(huà)館油畫(huà)布上方煙氣溫度變化曲線，在油畫(huà)布燃燒后42s時(shí)，油

阿布上方頂部溫度即達(dá)到70C,溫度變化。

自動(dòng)消防設(shè)施的選擇和設(shè)計(jì)要求

1,雨淋噴水滅火系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火裝置適用性分析

（1）雨淋噴水滅火系統(tǒng)。雨淋噴水滅火系統(tǒng)安裝高度符合要求，

但是存在火災(zāi)時(shí)消防用水量非常大，同時(shí)會(huì)造成較大的次生災(zāi)害，因

此，全景畫(huà)館內(nèi)雨淋噴水滅火系統(tǒng)可按以下要求設(shè)置：因全景畫(huà)館內(nèi)

主要可燃物為油畫(huà)布，且位置固定，因此僅需要在油畫(huà)布上方沿油畫(huà)

布的周長(zhǎng)方向設(shè)置環(huán)狀雨淋噴頭，并且分段控制，每段長(zhǎng)度為

L≥2xkxllxtg（a/2）式中:11-----------畫(huà)布高度，

m;a-----------油畫(huà)布V狀火焰夾角，度;k------------安全系數(shù)

可取1.1-1.2o考慮到火災(zāi)發(fā)生在邊界處的可能性，以及火災(zāi)時(shí)

油畫(huà)布著火局部可能掉落，從而擴(kuò)大火災(zāi)范圍，因此，火災(zāi)發(fā)生時(shí),

可通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測(cè)器的精確定位，開(kāi)啟著火區(qū)段和相鄰兩

段噴頭（三段長(zhǎng)度最大不得超過(guò)18m）,即達(dá)到有效控火和滅火的目的,

又解決了消防用水量較大的問(wèn)題。分段式雨淋噴水系統(tǒng)的啟動(dòng)方式。

一是經(jīng)火災(zāi)報(bào)警探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)和定位火災(zāi)位置，聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟著火區(qū)和

相鄰兩區(qū)的雨淋閥或電磁閥，噴水滅火，此方式的特點(diǎn)是雨淋噴水滅

火系統(tǒng)啟動(dòng)迅速。二是經(jīng)雨淋系統(tǒng)上水力傳動(dòng)管上閉式噴頭啟動(dòng)，因

油畫(huà)布火焰前鋒由底部達(dá)到頂部的時(shí)間是64.5s,此時(shí)雨淋系統(tǒng)水

力傳動(dòng)管上閉式噴頭（選用快速響應(yīng)噴頭RTIW50）隨即破碎，同時(shí)啟

動(dòng)水力傳動(dòng)管對(duì)應(yīng)的著火區(qū)雨淋閥，再經(jīng)火災(zāi)報(bào)警控制器聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟相

鄰兩區(qū)的雨淋閥，此方式的特點(diǎn)是滅火系統(tǒng)啟動(dòng)可靠，缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)

間較長(zhǎng)。為了縮短系統(tǒng)噴水時(shí)間，縮短水在管道內(nèi)的流動(dòng)時(shí)間，建議

雨淋閥設(shè)置在旋轉(zhuǎn)平臺(tái)下設(shè)備用房?jī)?nèi)，并在旋轉(zhuǎn)看臺(tái)上設(shè)置手動(dòng)開(kāi)啟

相應(yīng)燃燒位置的雨淋閥控制按鈕。（2）標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火裝置。

在油畫(huà)布上方沿油畫(huà)布的周長(zhǎng)方向環(huán)狀設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火

噴頭，全景畫(huà)館可按嚴(yán)重危險(xiǎn)n級(jí)規(guī)定布置噴頭，根據(jù)DBJ15-34-

2004《大空間智能型主動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》表5.0.1-1,噴

頭單排布置，噴頭間距不大于4.2m。因單個(gè)標(biāo)準(zhǔn)型噴頭的安裝高度

最低安裝高度不應(yīng)小于6m,因此，對(duì)于垂直懸掛的油畫(huà)布火災(zāi)頂部

位置，因主動(dòng)噴頭安裝位置受限，安裝高度距離畫(huà)布較近，因?yàn)⑺畤?/p>

頭的錐形效應(yīng)，從而造成對(duì)畫(huà)布上部保護(hù)存在空白的問(wèn)題，為保證對(duì)

畫(huà)布實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，可以在油畫(huà)布正上方布置一排標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)式直立型噴

頭，每段長(zhǎng)度不小于4.2m,由控制大空間智能滅火裝置噴頭的電磁

閥開(kāi)啟。這樣既解決了加密噴頭的數(shù)量造成工程造價(jià)較高的問(wèn)題，又

實(shí)現(xiàn)了對(duì)油畫(huà)布的全面保護(hù)?；馂?zāi)發(fā)生時(shí)，可通過(guò)火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)

探測(cè)器的精確定位，開(kāi)啟著火區(qū)噴頭和相鄰兩個(gè)噴頭，或同時(shí)按照雨

淋系統(tǒng)中傳動(dòng)管的布置形式布置傳動(dòng)管，來(lái)啟動(dòng)主動(dòng)噴水滅火，達(dá)到

有效控火和滅火的目的，避免火災(zāi)次生災(zāi)害較大的問(wèn)題。#p#分頁(yè)標(biāo)

題#。#

2.排煙系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求

根據(jù)火災(zāi)模擬數(shù)據(jù)可以看出，在油畫(huà)布自由燃燒時(shí)260s之后全

景畫(huà)館頂部溫度已經(jīng)達(dá)到350℃,排煙風(fēng)機(jī)己超過(guò)280C的工作溫度,

排煙風(fēng)機(jī)不能正常工作。在自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)的作用下，在360s之

后除頂部靠近火源側(cè)的溫度僅達(dá)到160℃外，而頂部其他位置的溫度

均不超過(guò)60℃,排煙風(fēng)機(jī)的工作溫度始終不超過(guò)280℃,因此排煙系

統(tǒng)可以一直正常運(yùn)行。鑒于油畫(huà)布燃燒時(shí)火焰范圍較大，為防止火焰

被吸入排煙風(fēng)機(jī)內(nèi)，因此，屋頂排煙風(fēng)機(jī)對(duì)應(yīng)的排煙口應(yīng)設(shè)置在距畫(huà)

布5nl以外的區(qū)域內(nèi)。

3.火災(zāi)探測(cè)器的選擇

全景畫(huà)館內(nèi)的火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警探測(cè)系統(tǒng)必須滿足可在高大空間內(nèi)

自動(dòng)探測(cè)火災(zāi)，而且必須可以自動(dòng)精確定位火災(zāi)位置，有效啟動(dòng)著火

區(qū)的雨淋閥和電磁閥。根據(jù)GB50116—98（2008年版）《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警

系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》（以下簡(jiǎn)稱《報(bào)規(guī)》）第9.1.1.6條對(duì)火災(zāi)形成特

征不可預(yù)測(cè)的場(chǎng)所，可根據(jù)模擬試驗(yàn)的結(jié)果選擇特測(cè)器的要求，根據(jù)

計(jì)算機(jī)模擬數(shù)據(jù)可以得出，在15s時(shí)，感煙探測(cè)器即達(dá)到報(bào)警條件。

考慮感煙報(bào)警探測(cè)器響應(yīng)時(shí)間20s,感煙報(bào)警探測(cè)器在油畫(huà)布燃燒后

35s時(shí)即會(huì)發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)。根據(jù)《報(bào)規(guī)》條文解釋第9.2.5和

9.2.6條一般來(lái)說(shuō)，感溫探測(cè)器對(duì)火災(zāi)的探測(cè)不如感煙探測(cè)器靈敏，

它們對(duì)陰燃火不可能響應(yīng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，只有當(dāng)火焰高度達(dá)到至頂棚的

距離為房間高度的1/3時(shí)，感溫探測(cè)器才能響應(yīng)。本文中，設(shè)定全景

畫(huà)館內(nèi)感溫探測(cè)器的響應(yīng)溫度為57℃,根據(jù)火災(zāi)模擬結(jié)果可知，在

畫(huà)布燃燒后40s時(shí)，頂部溫度即超過(guò)60℃,考慮響應(yīng)時(shí)間上限40s,

感溫探測(cè)器在極保守的條件下80s即可發(fā)出火警信號(hào)。根據(jù)油畫(huà)布的

燃燒時(shí)火焰明亮的燃燒特點(diǎn)，建議在油畫(huà)布背后沒(méi)有燈光影響的位置

設(shè)置火焰探測(cè)器，以盡早發(fā)現(xiàn)火災(zāi)。由此可見(jiàn)，此類場(chǎng)所采用點(diǎn)型感

溫、離子感煙探測(cè)器和火焰探測(cè)器的組合，就可以及時(shí)探測(cè)到火災(zāi)，

通過(guò)離子感煙探測(cè)器和火焰探測(cè)器探測(cè)火災(zāi)，通過(guò)感溫探測(cè)器啟動(dòng)自

動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)。鑒于火災(zāi)時(shí)全景畫(huà)館頂部煙氣擴(kuò)散較快，報(bào)警點(diǎn)數(shù)

較多，為了準(zhǔn)確定位火源，應(yīng)根據(jù)感煙探測(cè)器首警地址和感溫探測(cè)器

首警地址，兩個(gè)探測(cè)器同時(shí)報(bào)警即可確認(rèn)火警，又可準(zhǔn)確定位火源位

置。

結(jié)論

（1）在全景畫(huà)館內(nèi)采用感煙報(bào)警探測(cè)器在火災(zāi)發(fā)生后35s時(shí)即可

發(fā)出火災(zāi)報(bào)警信號(hào)，感溫探測(cè)器在80s時(shí)即可發(fā)出火警信號(hào)，啟動(dòng)自

動(dòng)噴水系統(tǒng)進(jìn)行滅火，因此在全景畫(huà)館內(nèi)設(shè)置點(diǎn)型感溫和感煙探測(cè)器

定位火災(zāi)是可行可靠的。（2）根據(jù)全景畫(huà)館內(nèi)油畫(huà)布的燃燒火焰V