论文部分内容阅读
【摘 要】剧场建筑结构复杂、人员密集性高，对火灾自动报警系统的可靠性、安全性方面提出了较高的要求。本文结合上音歌剧院设计实例，探讨剧场建筑内不同功能区域的火灾自动报警系统设计，如变电所采用气体灭火报警系统、舞台及观众厅采用极早期吸气式烟雾探测器等。
【关键词】火灾自动报警系统;剧场;极早期吸气式烟雾探测;火焰探测器;
0.引言
上海音乐学院（以下简称“上音”）作为国家“双一流”学科建设高校，一直都在中国现代音乐发展与建设中扮演着重要的角色，为中国音乐界教育培养了一批又一批的杰出音乐家。上音歌剧院作为上海市“十三五”重要文化建设项目，是集歌剧、交响乐、民族乐等多种艺术形式为一体的一流剧场。上音歌剧院人流密集结构特殊，对火灾自动报警系统的设计提出了更高的要求。
1.工程概况
上音歌剧院为中型乙等剧场，地下3层，地上5层。地下室深度13m，地上部分除主舞台台塔建筑高度34m外，其余部分建筑高度均不大于24m。总建筑面积31926㎡，其中地上建筑面积14989㎡，地下建筑面积16937㎡。建设内容包括歌剧院（座位数1200个）及其配套设施、4个排演教室、交流报告厅、地下车库及设备用房等。本文将在提高火灾自动报警可靠性与安全性的前提下，探讨上音歌剧院内不同功能空间的火灾自动报警系统设计。
2.设计依据
设计依据：GB50016-2014《建筑设计防火规范》，GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》，JGJ57—2000《剧场建筑设计规范》
3.火灾自动报警设计
本文所涉及的火灾自动报警设计内容包括：（1）消防控制中心机房（2）火灾自动报警主系统（2）变电所（3）舞台（4）观众厅。
3.1 消防控制中心机房设计
由于歌剧院地上一层功能房间较多且建筑面积较小，一层无法找出合适的房间作为消防控制中心，因此本建筑消防控制中心位于地下一层靠北外墙处，方便管线进出。于外墙预留镀锌钢管，其中敷设与上海市火灾自动报警系统联网线及119火警联网电话。镀锌钢管管壁受力强度高，较焊接钢管防腐耐磨性能更强，比紧定式钢管防水性更好，适宜用作进出建筑物管线的保护管。
由于设于地下一层，消防控制中心无法设置直通室外的出口。为满足JGJ57—2008《民用建筑电气设计规范》中对消防控制中心的设置要求，消防控制中心的选址贴邻楼梯间，该楼梯间直通地上一层，距室外安全出口约为11.5米，满足规范要求。
3.2火灾自动报警主系统设计
据统计，上音歌剧院所设置的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备总数为2100个左右，因此火灾自动报警系统主机选用两台联动型火灾报警控制器。通过RS485总线，与消防广播主机、消防电话主机、多线手动控制盘、可燃气体报警主机、防火门控制主机、电气火灾监控系统、消防电源监控系统、智能应急照明系统通讯。
本建筑内于各楼层分防火分区设置弱电间内设置消防端子箱，共21个，通过火灾自动报警专用桥架互相连通。消防端子箱内消防联动控制回路与消防报警回路分回路设置，以端子箱内的短路隔离器隔开。
火灾自动报警系统采用树干式结构，每个末端火災自动报警回路由所在防火分区火灾自动报警端子箱的短路隔离器单独引出。每个短路隔离器保护的末端设备，如火灾探测器、手动火灾报警按钮、模块等设备总数最多不超过32点。若末端设备距离火灾自动报警端子箱距离过远，则就地增加短路隔离器，保证满足规范中对短路隔离器保护总数要求的前提下，减小所用的管线数量，降低成本。
3.3变电所火灾自动报警设计
根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》8.3.9条款，上音歌剧院变电所采用气体灭火系统，因此应设置气体灭火报警系统于火灾自动报警系统联动。
气体灭火报警系统主要包括：气体灭火报警控制主机、光电感烟（感温）探测器、输出控制模块、声光报警器、气体释放指示灯、紧急启停按钮设备。气体灭火报警系统有手动与自动两种工作模式。
自动模式下，当变电所内的感烟探测器或感温探测器报警时，气体灭火报警控制主机向火灾自动报警系统主机发出报警信号，关闭变电所内设置的排送风风机以及通风管道上的电动阀，同时联动门禁关闭变电所的防火门，使变电所成为一个封闭保护区域。
当感烟探测器与感温探测器报警时，确定发生火灾，火灾自动报警系统主机向气体灭火报警控制主机发出信号启动气体灭火系统，同时开启声光报警器。在延时30秒后气体灭火系统释放气体灭火，并点亮气体释放指示灯。
手动模式下，当变电所现场工作人员发现火情，可按下手动启动紧急按钮，启动气体灭火系统，点亮气体释放指示灯，控制钢瓶直接释放气体进行灭火。
3.4舞台区域火灾自动报警设计
观众厅与舞台位于该建筑物的核心处，主舞台台仓底标高-10.100m，台仓设两层楼板，标高分别为-6.500m和-3.500m;乐池台仓底标高-10.100m。主舞台高度约38米，两侧舞台及后侧舞台高度约为15米，因此舞台区域均应采用两种及以上火灾参数的火灾探测器。本项目采用极早期吸气式烟雾探测器与双波段图像型火焰探测器。
由于舞台区域高度较高，管线设备排布复杂，火灾烟雾可能会被舞台设备、管道等区域滞留，导致普通感烟探测器无法准备的探测到火情，同时考虑舞台上方保护区域难以接近，不利于设备维护，因此选择极早期吸气式烟雾探测器作为舞台火灾保护的一种探测器。
采用极早期吸气式烟雾探测器由空气采样探测器与采样管网成，舞台区域共采用四台空气采样探测器，分别安装于四层与五层舞台上方马道。探测器选用高灵敏型，采样管网总长度不超过200米，单管长度不超过100米，以避免由于管路过长而引起对探测系统的负面影响。 当火灾发生时，系统从采样管网中采集空气样本。所采样的空气样本先由一级过滤器去除空气中带有的灰尘杂物，二级过滤器对空气进行精确过滤，确保采样空气不会污染探测器的光学表面，保证了探测器的准确性，减少误报的发生，延长设备使用寿命。所有探测器由RS485协议组成通讯网络，通过自带继电器将舞台区域的报警及故障状态传输给火灾自动报警系统，实现与现场消防设施及灭火系统的联动。
相较于普通点型火灾探测器，图像型火灾探测器探测维度更大，最远探测距离可达75米左右，探测视角可达110°。并且具有更高的空间分辨率，在有遮挡等不利探测环境下，能够有效区分真正火情与干扰源，对音响设备的电磁干扰、舞台灯光等常见的错误报警源具有良好的免疫性。
火焰探测器的设置以雨淋阀保护区域为一个探测区域，通过火灾自动报警信号总线接入火灾自动报警系统。当火焰探测器与极早期吸气式烟雾探测器探测到火情发生时，通过火灾自动报警系统联动雨淋灭火系统，启动雨淋电磁阀，待压力开关动作后，由火灾自动报警控制器联动启动雨淋泵，放下舞台台口处所设置的防火幕，开启相关报警区域及邻近区域的雨淋阀，对火灾区域进行灭火。
3.5观众厅区域火灾自动报警设计
观众厅吊顶下方高度约为16米，由池座和两层楼座组成，上方设置活动吊顶。
观众厅也属于高度大于12米的空间场所，因此选用线型光束探测器与极早期吸气式烟雾探测器。观众厅采用三台空气采样探测器，分别安装于面光桥层的弱电间内，采样管网安装于观众厅固定吊顶下方，固定吊顶与活动吊顶重合区域则安装于活动吊顶下方，活动吊顶上方安装感烟探测器。
与舞台区域不同，观众厅上方不设置舞台灯光机械设备，设备管线也较少，不存在较多的干扰源，因此采用线型光束探测器，在满足火灾自动报警系统要求的前提下节约了成本。根据规范要求，观众厅内于顶部及二层设置線型光束探测器，安装于二层及四层区域。观众厅长约28米，因此纵向设置两组线型光束探测器，探测器的发射器与接收器之间距离约为26米，满足规范对线型光束探测器的设置要求。
4结语
上音歌剧院为中型乙等剧场，演出期间人流密集，且内部功结构复杂，功能区域繁多。火灾自动报警系统在预警火灾威胁，排查火灾隐患，完善应急措施的工作中扮演着及其关键的角色。在出现火情时能够及时扑灭火灾，阻止火势的迅速蔓延，避免造成大范围的财产与人身损失，这对系统设计的可靠性及安全性提出了更高的要求，对维护社会稳定、保护人民群众生命财产安全有着重大的意义。
参考文献：
[1] 刘海燕.火灾自动报警系统工作原理及联动应用[J].测控技术，2005，12：71-75.
[2] 杨蓉.火灾自动报警系统的设计与实现 [J].安防科技，2007，8：60-63.
[3] 崔骞.智能建筑火灾自动报警与消防联动系统探讨 [J].消防科学与技术，2015，11：1484-1486.
（作者单位：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司）
【关键词】火灾自动报警系统;剧场;极早期吸气式烟雾探测;火焰探测器;
0.引言
上海音乐学院（以下简称“上音”）作为国家“双一流”学科建设高校，一直都在中国现代音乐发展与建设中扮演着重要的角色，为中国音乐界教育培养了一批又一批的杰出音乐家。上音歌剧院作为上海市“十三五”重要文化建设项目，是集歌剧、交响乐、民族乐等多种艺术形式为一体的一流剧场。上音歌剧院人流密集结构特殊，对火灾自动报警系统的设计提出了更高的要求。
1.工程概况
上音歌剧院为中型乙等剧场，地下3层，地上5层。地下室深度13m，地上部分除主舞台台塔建筑高度34m外，其余部分建筑高度均不大于24m。总建筑面积31926㎡，其中地上建筑面积14989㎡，地下建筑面积16937㎡。建设内容包括歌剧院（座位数1200个）及其配套设施、4个排演教室、交流报告厅、地下车库及设备用房等。本文将在提高火灾自动报警可靠性与安全性的前提下，探讨上音歌剧院内不同功能空间的火灾自动报警系统设计。
2.设计依据
设计依据：GB50016-2014《建筑设计防火规范》，GB 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》，JGJ57—2000《剧场建筑设计规范》
3.火灾自动报警设计
本文所涉及的火灾自动报警设计内容包括：（1）消防控制中心机房（2）火灾自动报警主系统（2）变电所（3）舞台（4）观众厅。
3.1 消防控制中心机房设计
由于歌剧院地上一层功能房间较多且建筑面积较小，一层无法找出合适的房间作为消防控制中心，因此本建筑消防控制中心位于地下一层靠北外墙处，方便管线进出。于外墙预留镀锌钢管，其中敷设与上海市火灾自动报警系统联网线及119火警联网电话。镀锌钢管管壁受力强度高，较焊接钢管防腐耐磨性能更强，比紧定式钢管防水性更好，适宜用作进出建筑物管线的保护管。
由于设于地下一层，消防控制中心无法设置直通室外的出口。为满足JGJ57—2008《民用建筑电气设计规范》中对消防控制中心的设置要求，消防控制中心的选址贴邻楼梯间，该楼梯间直通地上一层，距室外安全出口约为11.5米，满足规范要求。
3.2火灾自动报警主系统设计
据统计，上音歌剧院所设置的火灾探测器、手动火灾报警按钮和模块等设备总数为2100个左右，因此火灾自动报警系统主机选用两台联动型火灾报警控制器。通过RS485总线，与消防广播主机、消防电话主机、多线手动控制盘、可燃气体报警主机、防火门控制主机、电气火灾监控系统、消防电源监控系统、智能应急照明系统通讯。
本建筑内于各楼层分防火分区设置弱电间内设置消防端子箱，共21个，通过火灾自动报警专用桥架互相连通。消防端子箱内消防联动控制回路与消防报警回路分回路设置，以端子箱内的短路隔离器隔开。
火灾自动报警系统采用树干式结构，每个末端火災自动报警回路由所在防火分区火灾自动报警端子箱的短路隔离器单独引出。每个短路隔离器保护的末端设备，如火灾探测器、手动火灾报警按钮、模块等设备总数最多不超过32点。若末端设备距离火灾自动报警端子箱距离过远，则就地增加短路隔离器，保证满足规范中对短路隔离器保护总数要求的前提下，减小所用的管线数量，降低成本。
3.3变电所火灾自动报警设计
根据GB50016-2014《建筑设计防火规范》8.3.9条款，上音歌剧院变电所采用气体灭火系统，因此应设置气体灭火报警系统于火灾自动报警系统联动。
气体灭火报警系统主要包括：气体灭火报警控制主机、光电感烟（感温）探测器、输出控制模块、声光报警器、气体释放指示灯、紧急启停按钮设备。气体灭火报警系统有手动与自动两种工作模式。
自动模式下，当变电所内的感烟探测器或感温探测器报警时，气体灭火报警控制主机向火灾自动报警系统主机发出报警信号，关闭变电所内设置的排送风风机以及通风管道上的电动阀，同时联动门禁关闭变电所的防火门，使变电所成为一个封闭保护区域。
当感烟探测器与感温探测器报警时，确定发生火灾，火灾自动报警系统主机向气体灭火报警控制主机发出信号启动气体灭火系统，同时开启声光报警器。在延时30秒后气体灭火系统释放气体灭火，并点亮气体释放指示灯。
手动模式下，当变电所现场工作人员发现火情，可按下手动启动紧急按钮，启动气体灭火系统，点亮气体释放指示灯，控制钢瓶直接释放气体进行灭火。
3.4舞台区域火灾自动报警设计
观众厅与舞台位于该建筑物的核心处，主舞台台仓底标高-10.100m，台仓设两层楼板，标高分别为-6.500m和-3.500m;乐池台仓底标高-10.100m。主舞台高度约38米，两侧舞台及后侧舞台高度约为15米，因此舞台区域均应采用两种及以上火灾参数的火灾探测器。本项目采用极早期吸气式烟雾探测器与双波段图像型火焰探测器。
由于舞台区域高度较高，管线设备排布复杂，火灾烟雾可能会被舞台设备、管道等区域滞留，导致普通感烟探测器无法准备的探测到火情，同时考虑舞台上方保护区域难以接近，不利于设备维护，因此选择极早期吸气式烟雾探测器作为舞台火灾保护的一种探测器。
采用极早期吸气式烟雾探测器由空气采样探测器与采样管网成，舞台区域共采用四台空气采样探测器，分别安装于四层与五层舞台上方马道。探测器选用高灵敏型，采样管网总长度不超过200米，单管长度不超过100米，以避免由于管路过长而引起对探测系统的负面影响。 当火灾发生时，系统从采样管网中采集空气样本。所采样的空气样本先由一级过滤器去除空气中带有的灰尘杂物，二级过滤器对空气进行精确过滤，确保采样空气不会污染探测器的光学表面，保证了探测器的准确性，减少误报的发生，延长设备使用寿命。所有探测器由RS485协议组成通讯网络，通过自带继电器将舞台区域的报警及故障状态传输给火灾自动报警系统，实现与现场消防设施及灭火系统的联动。
相较于普通点型火灾探测器，图像型火灾探测器探测维度更大，最远探测距离可达75米左右，探测视角可达110°。并且具有更高的空间分辨率，在有遮挡等不利探测环境下，能够有效区分真正火情与干扰源，对音响设备的电磁干扰、舞台灯光等常见的错误报警源具有良好的免疫性。
火焰探测器的设置以雨淋阀保护区域为一个探测区域，通过火灾自动报警信号总线接入火灾自动报警系统。当火焰探测器与极早期吸气式烟雾探测器探测到火情发生时，通过火灾自动报警系统联动雨淋灭火系统，启动雨淋电磁阀，待压力开关动作后，由火灾自动报警控制器联动启动雨淋泵，放下舞台台口处所设置的防火幕，开启相关报警区域及邻近区域的雨淋阀，对火灾区域进行灭火。
3.5观众厅区域火灾自动报警设计
观众厅吊顶下方高度约为16米，由池座和两层楼座组成，上方设置活动吊顶。
观众厅也属于高度大于12米的空间场所，因此选用线型光束探测器与极早期吸气式烟雾探测器。观众厅采用三台空气采样探测器，分别安装于面光桥层的弱电间内，采样管网安装于观众厅固定吊顶下方，固定吊顶与活动吊顶重合区域则安装于活动吊顶下方，活动吊顶上方安装感烟探测器。
与舞台区域不同，观众厅上方不设置舞台灯光机械设备，设备管线也较少，不存在较多的干扰源，因此采用线型光束探测器，在满足火灾自动报警系统要求的前提下节约了成本。根据规范要求，观众厅内于顶部及二层设置線型光束探测器，安装于二层及四层区域。观众厅长约28米，因此纵向设置两组线型光束探测器，探测器的发射器与接收器之间距离约为26米，满足规范对线型光束探测器的设置要求。
4结语
上音歌剧院为中型乙等剧场，演出期间人流密集，且内部功结构复杂，功能区域繁多。火灾自动报警系统在预警火灾威胁，排查火灾隐患，完善应急措施的工作中扮演着及其关键的角色。在出现火情时能够及时扑灭火灾，阻止火势的迅速蔓延，避免造成大范围的财产与人身损失，这对系统设计的可靠性及安全性提出了更高的要求，对维护社会稳定、保护人民群众生命财产安全有着重大的意义。
参考文献：
[1] 刘海燕.火灾自动报警系统工作原理及联动应用[J].测控技术，2005，12：71-75.
[2] 杨蓉.火灾自动报警系统的设计与实现 [J].安防科技，2007，8：60-63.
[3] 崔骞.智能建筑火灾自动报警与消防联动系统探讨 [J].消防科学与技术，2015，11：1484-1486.
（作者单位：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司）