文物古建火灾探测器选择的探讨

文物古建火灾探测器选择的探讨
摘要：文物古建的火灾自动报警设计中，首先需要选择火灾探测器。

本文根据几种文物古建不同的性质和结构，探讨火灾探测器的选择。

关键词：文物古建、火灾自动报警、联动控制器、火灾探测器。

0 引言
2014年，古城古镇、古村古寨等文物古建发生火灾的情况不在少数。

如：云南省迪庆州香格里拉县独克宗古城、贵州报京侗寨、湖南怀化洪江古商城、贵州剑河久吉苗寨等。

火灾造成巨大的文化和经济损失。

由于文物古建的特殊性，为了保护文物古建的风貌，喷淋系统难以应用，一旦发生火灾，只有依靠人力灭火，人员的反应速度决定了灭火的及时性，因此，火灾的预警显得尤为重要。

在火灾自动报警系统中，火灾探测器是第一个环节，选择合适的火灾探测器，才能对火情做出有效的探测和预警。

文物古建多以砖木结构为主，本文中仅探讨此类结构的建筑。

1 常见文物古建型式分类
常见的文物古建，根据财产归属，可以分为公共性质的文物古建和民居性质的文物古建。

公共性质的文物古建，并非个人所有，没有居民在其中生活，大部分的建筑同时也作为供游客旅游参观的场所。

民居性质的文物古建，仍有居民在其中生活，层高不会太高。

公共性质的文物古建，根据建筑内部高度，又可分为大空间和一般高度。

设置探测器的要求各有不同。

图一江西瑶里镇程氏宗祠部分平面图图二重庆湖广会馆禹王宫部分平面图
图三重庆湖广会馆禹王宫部分剖面图
除此之外，火灾探测器的设置还需要考虑到文物古建的外部，由于其他建筑或室外可燃物，导致文物古建本体被引燃。

在实际工程中，我们发现，有的重要的文物古建仍作为功能建筑（如宴会厅、厨房等）使用，使得场地内情况更加复杂，火灾探测器的选择更加困难。

2 设计原则
根据《文物防火设计导则》
1.火灾探测器的布置宜采用重点保护与区域监测相结合的方式，突出重点，特别重要的文物建筑或场所应采用双重保护。

特别重要的文物建筑，一般指国家级文物保护单位。

双重保护，指由两种不同探
测功能的探测器，共同对保护区域进行火灾探测。

2.对火灾形成特征不可预料的场所，可根据模拟实验的结果选择火灾探测器。

3.在文物建筑防火保护区和控制区，宜在其周边选择适当的高位设置能完全覆盖保护区、基本覆盖控制区的图像火灾探测器。

3 一般高度的文物古建
选择感温探测器还是感烟探测器？
根据GB50016-2013《火灾自动报警系统设计规范》中对火灾探测器选择的条文说明。

点型感温探测器的应用有两种目的。

当感温火灾探测器直接用于探测物体温度变化时，如堆垛内部温度变化、电缆温度变化等，其报警信号会比感烟火灾探测器早很多，此时的报警信号的含义更多的成分是预警，并不表示已发展到火灾阶段。

另一种是当火焰达到一定程度时，感温火灾探测器才能响应，报警信号表示火灾已经发生。

感温火灾探测器不适宜保护可能由小火造成不能允许损失的场所。

因此，感温探测器如非用于预警，不适宜用于保护重要的文物古建。

所以对重要的文物古建内，可采用吸气式感烟探测器和点型感烟探测器的双重保护。

对于密闭的建筑而言，探测器的设置相对简单，与平时工程中并无太大不同，需要注意的是，在人字形屋顶的情况下，感烟探测器受热屏障影响较明显，需要注意探测器的安装位置。

而对于有中庭、天井等与室外连通的结构的建筑（如图一），探测器的设置，就需要考
虑更多的环境因素。

“马头墙”与天井围成的竖井结构的形成，使得烟气沿着围成的区域向上排放，而不至于沿着水平也有较强的扩散（《徽派古建筑典型结构对烟气组织形式的影响》--安全与环境学报2010年12月刊）；古建筑内发生火灾时，在一定时间内，室内温度上升的速度并不明显，当燃烧进行到一定程度，随着着火房间模型中的火源燃烧加剧，房间温度急剧升高直至模型被破坏。

而烟气的弥漫和流动在火源燃烧初期则很快变的十分明显（《古建筑火灾烟气流动特性研究》--消防科学与技术2008年9月第27卷第9期）。

根据以上实验和研究，我们得出结论：1.古建筑中，烟气的弥漫比温度的升高更早，因此更适宜选择感烟探测器。

2.由于天井的存在，烟气的流动变得相对有序，天井附近的空间更容易探测到烟气。

因此，在设置吸气式感烟探测器的采样孔和点型感烟探测器时，应考虑这些因素，使探测器的安装位置，更易于探测到烟气。

4 大空间的文物建筑
对于大空间的文物建筑（如图二、图三），考虑到室内空间高度较高，烟气的扩散不容易被迅速探测到，所以需要采用线型光束感烟探测器。

不同的线型光束感烟探测器各有优势，对于文物古建，反光式线型光束感烟探测器对古建的风貌破坏更小，但是安装精度要求更高。

对于重要的文物古建，可采用吸气式感烟探测器与线型光束感烟探测器组成双重保护。

对于不封闭的文物古建，由于内部空间较大，
烟雾的扩散需要时间，因此更需要考虑到烟雾的流动方向，在合理的位置重点设置探测器，并宜使不在同一平面上的探测器交错布置，使探测无死角。

根据GB50016-2013《火灾自动报警系统设计规范》，对于大空间的建筑，当高度不超过16m时，宜在6m~7m增设一层线型光束感烟探测器。

建筑高度超过16m但不超过26m时，宜在6m~7m和11m~12m处各增设一层探测器。

考虑到烟气不易迅速到达建筑顶部，吸气式感烟探测器宜采用水平和垂直结合的布管方式，并应保证至少有两个采样孔在16m以下，并宜有两个采样孔设置在开窗或通风空调对流层下面1m处。

由于灯具安装高度高于线型感烟火灾探测器，接线端子处产生电弧导致的火灾危险，无法被探测器迅速探测到。

因此，当设置线型光束感烟探测器时，电气线路应设置电气火灾监控探测器，照明线路上应设置具有探测故障电弧功能的电气火灾监控探测器。

5 民居式文物古建
《徽派古建筑典型结构对烟气组织形式的影响》（安全与环境学报2010年12月刊）中提到，根据消防部门记录显示，古建筑起火位置中有相当一部分是在大厅两侧的厢房中。

这里指的，是民居式的文物古建，居民生活在其中，大厅内经常有人活动，出现火情时比较容易被及时发现。

民居中设置火灾探测器，需要注意的地方是如何防止误报。

据统计，误报主要有以下几种情况：
情况一：电池在快用完的时候大约每隔一分钟也会发出唧唧的声音(不同型号在间隔和声音上会有差异，但都有电量不足预警功能)，有人也会认为这是一种误报。

情况二：报警器里积了太多的灰尘。

情况三：蒸汽或者湿气会浓缩在传感器和线路板上，如果浓缩太多的水汽的话就会发出报警的声音。

较老的报警器会变得更加敏感也更容易对蒸气和湿气发生响应。

所以误报的发生也可能是报警器超过了使用年限需要被替换掉了。

情况四：许多对烹饪产生的烟雾的误报是由离子报警器发出的。

因为这种传感器对极微小的烟雾粒子较敏感。

现在生产的感烟探测器，主要为光电型，离子型已基本停产。

情况五：一般情况下，烟感报警器是不会对香烟的烟雾发出响应的，除非产生的烟雾非常浓重，例如，许多抽烟者都在同一个屋子抽烟就可能导致报警。

如果报警器太旧的话，即使烟的浓度很低，也会响应的。

相对于公共性质的文物古建，民居中可能引起误报的原因，主要有：烹饪、吸烟的烟雾浓重，积灰太多这三种情况。

以瑶里古镇为例，当地自然环境优美，空气中没有扬尘，积灰的情况就可以不做考虑。

而当地生火做饭仍有用到柴禾，也有用液态煤气罐，即使使用光电感烟探测器，仍不能有效避免误报。

由于有天井的存在，在大厅位置，
吸烟的烟雾不容易聚集，形成浓重的烟雾。

而厢房相对封闭，如仍作为卧室使用，则仍有因为吸烟聚集的烟雾引起误报的可能。

大厅可以使用光电感烟探测器，应采用两个独立的感烟探测器报警信号的“与”逻辑组合作为联动信号。

并且感烟探测器应采用有自适功能的智能型探测器。

厢房、厨房等无法采用感烟探测器的区域，前面提到感温探测器如非用于预警，不适宜用于保护重要的文物古建，但是由于现阶段，并没有火灾自动报警的厂家专门针对文物古建设计制造探测器，因此只能使用感温探测器，也是无奈之举。

点型感温火灾探测器分类见下表：
A1R和A2R等带“R”标志的，多了一个差温报警，一定时间内，温度骤升一定℃（比如8.3℃/m）就会报警。

在设计过程中，建议选择A1R型差定温探测器，差温动作值可以根据实验确定。

火焰探测器由于摄像头外观，住户担心隐私安全的原因，无法在民居中使用。

6 文物古建外部
文物古建外部主要是建筑级控制区，为了防止由于其他建筑发生火灾后引燃文物古建，需要对文物古建周边进行火灾监测。

可以采用图像型火灾探测器。

对火焰、温度异常、可见烟雾均进行探测和报警。

图像型探测器的探测范围如下图：
设置方法：在重要的文物古建周边，且不影响当地风貌的位置选择一高点，设置图像型火灾探测器，探测器距离文物古建的距离不应
大于100m。

7 结语
在文物古建的防火工程中，人防比技防更重要。

清除火灾隐患，提高居民的防火意识，维护设备的正常稳定运行，能极大的消除火灾隐患。

对于公共性质的文物古建，越早的探测到火灾危险，越有利于文物建筑的消防保护。

对于民居性质的文物古建，需要考虑到探测器灵敏度与选择性的平衡，应在尽量减少误报的前提下，尽可能的提早发现火灾危险。