畫館自動(dòng)消防設(shè)施功能設(shè)計(jì)綜述

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1、畫館自動(dòng)消防設(shè)施功能設(shè)計(jì)綜述 全景畫館的火災(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布，分布在沿全景畫館筒壁內(nèi)側(cè)0.6m左右的環(huán)形范圍內(nèi)。全景畫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。 全景畫館自動(dòng)消防設(shè)施設(shè)計(jì)面臨的問題 因全景畫館屬于大空間建筑，在館內(nèi)全景畫布是油畫布，是主要可燃物，且全景畫布

2、屬于較薄豎向可燃織物，油畫布一旦被點(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)鞑ニ俣瘸?，燃燒猛烈，釋放出大量煙霧等特點(diǎn)，由于現(xiàn)行規(guī)范中缺少對垂直油畫布的消防設(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題: 自動(dòng)滅火系統(tǒng)，在全景畫館內(nèi)油畫布是主要可燃物，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］，不適用對油畫布的保護(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。由于油畫布火勢為豎向發(fā)展迅速，火焰成高速移

3、動(dòng)狀態(tài)，勢必造成水炮和自動(dòng)掃描定位噴水無法定位火源。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≤6m，系統(tǒng)采用智能型紅外探測組件探測火災(zāi)［2］，針對油畫布的特點(diǎn)，探測組件可以上下垂直安裝，可以安裝在全景畫館內(nèi)燈光無法達(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館內(nèi)應(yīng)用是可行的，但是因油畫布畫幅巨大，火災(zāi)時(shí)噴頭開啟數(shù)量無法確定。四是選擇雨淋噴水滅火系統(tǒng)，雖然沒有安裝高度限制，但是油畫布周長較大有500多米，存在消防用水量需求太大的問題，同時(shí)全景畫經(jīng)濟(jì)價(jià)值巨大，一旦被水浸濕，勢必造成重大經(jīng)濟(jì)損失。

4、火災(zāi)探測器，一是選擇常用的點(diǎn)型感煙和或感溫火災(zāi)探測器，最大安裝高度分別為12m和8m［3］不符合場所要求。二是選擇適用于大空間建筑的火災(zāi)探測器有火焰探測器、紅外光束感煙探測器、圖像式火災(zāi)探測器(包括光截面圖像感煙火災(zāi)探測技術(shù)和雙波段圖像火災(zāi)探測器)，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)全景畫館內(nèi)上部煙氣的溫度未知，煙氣溫度在何時(shí)超過280℃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。

5、 油畫布的火災(zāi)試驗(yàn)和火災(zāi)數(shù)值模擬 根據(jù)油畫布消防設(shè)計(jì)面臨的問題，采用常規(guī)消防設(shè)計(jì)手段無法驗(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)通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)火焰前鋒位置s(t)和燃燒時(shí)間(t)呈冪函數(shù)的增長趨勢，得到油畫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，對于20m高的油畫布，火焰前鋒由底部達(dá)到頂部的時(shí)間是64．5s。(2)油畫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

6、加快，垂直方向蔓延速度遠(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°的V狀火焰，形成夾角大約為10～15°的V形痕跡［4］(見圖2)。(3)因全景畫館為一個(gè)相對密閉場所，室內(nèi)幾乎沒有風(fēng)，油畫布燃燒時(shí)，涂油彩油畫布豎向燃燒火勢迅猛，火焰輻射和對流強(qiáng)烈，不完全燃燒產(chǎn)生大量黑色煙霧，但是煙氣沒有出現(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)全景畫館頂部溫度測點(diǎn)隨時(shí)間變化曲線。(2)火災(zāi)煙

7、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(見圖5)。在15s時(shí)，油畫布上方頂棚的可視距離即達(dá)到16．3m，此時(shí)對應(yīng)的煙氣閾值濃度用減光系數(shù)表示約為1dbm－1，達(dá)到感煙探測器報(bào)警條件。(3)全景畫館油畫布上方煙氣溫度變化曲線，在油畫布燃燒后42s時(shí)，油畫布上方頂部溫度即達(dá)到70℃，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

8、次生災(zāi)害，因此，全景畫館內(nèi)雨淋噴水滅火系統(tǒng)可按以下要求設(shè)置:因全景畫館內(nèi)主要可燃物為油畫布，且位置固定，因此僅需要在油畫布上方沿油畫布的周長方向設(shè)置環(huán)狀雨淋噴頭，并且分段控制，每段長度為L≥2×k×H×tg(a/2)式中:H---畫布高度，m;a---油畫布V狀火焰夾角，°;k---安全系數(shù)可取1．1～1．2?？紤]到火災(zāi)發(fā)生在邊界處的可能性，以及火災(zāi)時(shí)油畫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)，可通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測器的精確定位，開啟著火區(qū)段和相鄰兩段噴頭(三段長度最大不得超過18m)，即達(dá)到有效控火和滅火的目的，又解決了消

9、防用水量較大的問題。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)警探測器探測火災(zāi)和定位火災(zāi)位置，聯(lián)動(dòng)開啟著火區(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RTI≤50)隨即破碎，同時(shí)啟動(dòng)水力傳動(dòng)管對應(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。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)備用房內(nèi)，并在旋轉(zhuǎn)看臺(tái)上設(shè)置手動(dòng)

10、開啟相應(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。在油畫布上方沿油畫布的周長方向環(huán)狀設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)型大空間智能滅火噴頭，全景畫館可按嚴(yán)重危險(xiǎn)Ⅱ級規(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，對于垂直懸掛的油畫布火災(zāi)頂部位置，因主動(dòng)噴頭安裝位置受限，安裝高度距離畫布較近，因?yàn)⑺畤婎^的錐形效應(yīng)，從而造成對畫布上部保護(hù)存在空白的問題，為保證對畫布實(shí)現(xiàn)全面覆蓋，可以在油畫布正上方布置一排標(biāo)準(zhǔn)開式直立型噴頭，每段長度不小于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)較高的問題，又實(shí)現(xiàn)了對油畫布的全面保護(hù)。火災(zāi)發(fā)生時(shí)，可通過火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)探測器的精確定位，開啟著火區(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)害較大的問題。