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：

探测器类别典型应用温

度（℃）最高应用温

度（℃）

动作温度下

限值（℃）

动作温度上

限值（℃）

A1 25 50 54 65 A2 25 50 54 70

B 40 65 69 85

C 55 80 84 100

D 70 95 99 115

E 85 110 114 130

F 100 125 129 145

G 115 140 144 160

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。