23.5火灾探测器
23.5.1探测器简介
探测器俗称探头，有二十多种。通常分为四类，即感烟式火灾自动探测器、感温式火灾自动探测器、光电式火灾探测器、可燃气体式火灾自动探测器等。它们都是把烟雾浓度、温度、光亮度等物理量转变为电的信号，通过导线传到控制机构。
1.感烟式火灾自动探测器简介
感烟式火灾自动探测器也称为燃烧烟雾探测器，它的工作原理如图23-6所示。
图23-6离子式感烟火灾自动探测器示意图
1-检测室；2-开关电路；3-标准室
离子式感烟自动探测器核心是用放射性元素镅(Am241、电池、标准室检测室组成。当烟雾进入检测电离室时，因为镅放射出α射线，使得标准室和检测室空气均电离，平时这两室的电阻都相等(RAC＝RCB，当检测室进烟后，吸收了电子，使电阻增大，电流、电压发生了变化，两室电压失去平衡(即UCB〉UAC)，使电子线路导通发出电的信号而起动报警系统。平时，没有报警情况时电路中有一个小的工作电流IB。
特点是灵敏度高、不受外面环境光和热的影响及干扰、使用寿命长、构造简单，价格低廉、对人体不会有放射性伤害。
2.感温探测器简介
感温探测器按其原理可分为电子定温组合式、电子差温组合式、机械差温组合式、分布式和定温差式等。定温式探测器的敏感原件是用双金属片、低熔点合金等。当温度上升时，熔丝熔化，使双金属片弯曲而触发电路。差动式感温探测器的工作原理是用膜片和双金属片作敏感元件，当温度变化达到一定限度时，触及电路导通工作。
3.光电式火灾探测器
它的工作原理是利用光发出的红外线或紫外线作用于光电管，如图23-7所示。内部光源(灯泡)发出的光，通过透镜聚成光束照射到光敏元件上转换为电的信号，电路保持正常状态。当有一定浓度的烟雾挡住了光线时，光敏元件立刻把光强变弱的信号传给放大器放大，电路得电动作而发出报警信号。信号的光源是内置式，组装于设备一体，因结构不同可分为遮光型和散射型。
图23-7遮光型光电感烟探测器
1-脉冲信号；2-电源；3-暗箱；4-发光二极管；5-光学透镜；6-放大器
光电式特点是灵敏度较高，适用于火灾危险性较大的场所，如有易燃物的车间、电缆间、电脑机房等。
4.可燃气体探测器简介
它是利用对可燃气体敏感的元件来探测可燃气体的浓度，当可燃气体超过限度时则报警。此外还有激光感烟探测器，它的原理和光电式相似，应用尚少。
5.一氧化碳火灾报警器
这是最近新研制成功的一种防火自动报警器。这种一氧化碳报警器，可以在物质还没有完全燃烧时便发出报警。例如被辱刚被燃烧或配电盘刚冒烟等，在尚未出现火苗之前就产生了一氧化碳，利用一氧化碳和水发生反应时产生的电子为传感信号，并利用大规模集成电路技术将信号放大，使这种新型火灾报警器具有感知面广、灵敏度高、耗电量低等特点。与传统的报警器相比，报警时间比较早，不会因为有人抽烟或澡堂内水蒸汽多而误报。
1.区域报警器
区域报警器的作用是把探测器发来的信号接收后，用声音、光、数字等显示出火灾的区域、房间号码，同时把信号转送给集中报警器。它的功能还可以设有控制各种消防设备的输出接点，可以和其他的消防设备联动，以达到报警和灭火之目的。自动报警装置内装有镍镉电池，平时向电池组浮充电。当市电停电时，它能自动接通应急电源。在一个大型的公共建筑物内可以设置若干个区域报警器，它们由一个集中报警器指挥。
2.集中报警器
集中报警器的工作原理和区域报警器一样，所不同的是它可以对外和市消防中心取得联系，它设置电话机。还可以接通消防水泵等与灭火设备联动，实现自动控制。集中报警器通常还和录像机、自动记录器等联网以便日后分析火灾情况。
23.5.3火灾报警装置设置地点
1.按照建筑规范，公共建筑物以下部位必需设置火灾自动报警装置。
(1)中型电脑机房；特殊贵重的机器仪表、仪器设备室；贵重物品库房；每座占地面积超过1000m2的棉、毛、丝、麻、化纤及其织物库房；有卤化烷、二氧化碳等固体灭火装置的其他房间；广播电信楼的重要机房、火灾危险性大的重要实验室。
(2)图书、文物珍藏库，每座藏书超过100万册的书库，重要的档案、资料库，占地面积超过500m2或总建筑面积超过1000m2的卷烟库房。
(3)超过3000个座位的体育观众厅，有可燃物吊顶内及其电信设备室；每层建筑面积超过3000m2的百货楼、展览馆和高级旅馆等。
符合设置火灾自动报警系统规定的办公室以及高度不超过24m的公共建筑，可将数个房间划为一个探测区域。相邻房间不超过5个，总面积不超过400m2，并在每个房间门口设有灯光显示装置。从主要出入口能看清其内部，面积不超过1000m2的房间。特殊重要建筑的电缆隧道、电缆桥架等宜采用线型火灾探测器并可直接贴敷在电缆上。
2.高层民用建筑的下列部位应设有火灾自动报警装置。
(1)一类高层建筑(住宅除外)的走道道、门厅、可燃物品库房、空调机房、配电室、自备发电机房；净高超过2.6m且可燃物品较多的地下室和设有机械排烟的地下室。高级旅馆以及建筑高度超过50m的普通旅馆的客房和公共活动用房。医院病房楼的病房、贵重医疗设备室、病历档案室、药品库。
(2)一类电信财贸金融建筑(每层层面积超过800m2的电信财贸金融楼)的办公室、重要机房以及一、二类财贸金融楼的营业厅、票证库。一类办公建筑(中央级和涉外出租办公楼以及建筑高度超过50m的办公楼、科研楼、教学楼)的办公室、会议室、档案室以及有火灾危险的实验室。
(3)一类广播电视建筑(中央和省级含计划单列市的广播电视楼)演播室、播音、录音室、节目播出技术用房、道具布景可燃物品库房。一类指挥调度建筑(大区级和省级含计划单列市的电力调度楼、防灾指挥调度楼)的微波机房，电脑机房、控制机房、重要动力机房。一、二类电脑机房建筑(价值超过100万的大中型电脑机房的主机室、控制室、纸库、磁带库和贵重设备间。建筑高度超过100m的高层公共建筑，除小于5m2的厕所、卫生间以外的所有房间。
(4)电影院建筑的主体结构耐久年限超过50年并且观众厅容量在801座及以上(即甲等大型及特大型电影院，其下列部位宜设置火灾自动报警装置。观众厅、放映室、配电室、发电机房和空调机房等。汽车停放在26辆以上的地下停车库，多层停车厅、底层停车库宜设置自动报警装置。
值得注意的是，规范也规定了一些例外的场所及条件，就是当旅馆、办公楼、综合楼的门厅、观众厅、已设有自动喷水灭火系统时，可不设自动报警系统。
(5)火灾自动报警系统应有自动和手动两种触发装置。建筑中的重点部位最底限度应设有手动火灾报警装置或有相应的报警措施。
23.5.4探测器的保护范围设计
当无特殊要求时，可按下列原则确定火灾探测器的布局：探测区域内的每个房间至少应设置一只火灭探测器。感烟、感温探测器的保护面积和保护半径，应按表23-7确定。
探测器的保护范围表23-7
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种类 |
安装位置 |
保护半径 |
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感烟探测器 |
安装高度H≤6m |
R≤5.8m |
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感烟探测器 |
安装高度H≤12m |
R≤6.6m |
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感温探测器 |
安装高度H≤8m |
R≤4.4m |
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气体探测器 |
探测气体比重〈1 |
R〈8.0m |
1.按探测器灵敏度选型
探测器按灵敏度可以分为三级。感烟探测器的灵敏度级别应根据初期火灾燃烧特性和环境特征等因素正确选择。
(1)一级灵敏度的探测器一般是绿色，用于禁烟的场所、电脑机房、仪表室、电子设备机房、图书馆、票证库和书库等。当房间高度超过8m时，感烟探测器灵敏度级别应取1级。
(2)二级灵敏度的探测器是黄色，用于一般客房、宿舍、办公室等。
(3)三级灵敏度的是红色，用于可以抽烟的地方，如走廊、通道、楼梯间、吸烟室、会议室、大厅、餐厅、地下层、管道井等处。
2.差、定温探测器动作温度的选择
差、定温探测器动作温度的选择不应高于最高环境温度20～35℃，且应按产品技术条件确定其灵敏度。一般可按下述原则确定：
(1)定温、差温探测器在升温速率不大于1℃/min时，其动作温度不应小于54℃，且各级灵敏度的探测器的动作温度应分别大于下列数值：
1级─62℃；2级─70℃；3级─78℃
(2)定温式探测器的动作温度在无环境特殊要求时，一般选用2级。
3.火灾探测器类型的选择：
根据产生火灾燃料等情况的不同，应分别选用探测器的方式。
(1)在火灾初期有阴燃阶段，这时如果产生大量的烟和少量的热、很少或没有火焰辐射，如电子设备机房、配电室、控制室等处，宜采用感烟探测器，或选光电感烟式探测器。例如棉被、衣服及木器家具等一般不能迅速而充分地燃烧，固而先呕烟，待热量积蓄到一定程度时，才会出现明火。如果单纯用于报警，则可以采用不延时的工作方式，只要烟雾达到一定的浓度就立即发出警报。在智能大楼通常选用与自动灭火系统联动的方式，这时应该选用延时工作方式的探测器。
感烟式探测器还广泛应用在办公楼、教学楼、百货楼的厅堂、办公室、库房、饭店、旅馆的库房、电脑机房、通信机房、书库、档案库、空调机房、防排烟机房及有防排烟功能要求的房间后场所、重要的电缆竖井、楼梯间前室和走廊通道、电影及电视放映室等。
不宜选用离子感烟探测器的场所有相对湿度长期大于95％；气流速度大于5m/s；有大量粉尘、水雾滞留；可能产生腐蚀性气体；在正常情况下有烟滞留；产生醇类、醚类、酮类等有机物质。
(2)感温探测器常用于相对湿度经常高于95％；可能发生无烟火灾；有大量粉尘；在正常情况下有烟和蒸气滞留；厨房、锅炉房、发电机房、茶炉房、烘干房等；汽车库；小会议室、吸烟室；其他不宜安装感烟探测器的厅堂和公共场所。
常温和环境温度梯度较大、变化区间较小的场所，宜选用定温探测器；常温和环境温度梯度较小、变化区间较大的场所，宜选用差温探测器；若火灾初期环境温度难以确定，宜选用差定温复合式探测器。垃圾间等有灰尘污染的场所，亦宜选用差定温复合式探测器。如果火灾发展迅速，产生大量的烟、热和火焰辐射，可选用感温探测器、感烟探测器、火焰探测器或其组合。
从火灾初期开始，就会发生大量火焰及烟雾，同时有很高的温度时，宜选用感烟、感温及火焰探测器混合并用。
可能产生阴燃火或者如发生火灾不及早报警将造成重大损失的场所，不宜选用感温探测器；温度在0℃以下的场所，不宜选用定温探测器；在电缆托架、电缆隧道、电缆夹层、电缆沟、电缆竖井等场所，宜用缆式线型感温探测器。在库房、电缆隧道、天棚内、地下车库以及地下设备层等场所，可选用空气管线型差温探测器。
不宜选用光电感烟探测器的场所有：可能产生黑烟；可能发生无烟火灾；有大量粉尘；在正常情况下有烟滞留；存在高频电磁干扰；大量昆虫充斥场所。
(3)火焰探测器的选择：在一开始，火灾发展就很快，例如易燃易爆材料，能迅速产生强烈的火焰辐射，起火时有强烈的火焰辐射和少量的烟、热，火灾发展迅速，或无阴燃阶段的火灾需要对火焰作出快速反应，应选择火焰探测器。大型无遮挡空间的库房，宜采用红外光束感烟探测器。在散发可燃气体、可燃蒸气和可燃液体的场所，宜选用可燃气体、可燃液体探测器。火灾形成特点不可预料，可进行模拟试验，根据试验结果选择探测器。
火焰探测器有紫外线式和红外线与紫外线复合式两类。其光学灵敏度用45mm的火焰高度为标准烛光，在相距0.5～1.0m就能触发探测器输出，时间不大于1s。
下列情况的场所，不宜选用火焰探测器：可能发生无烟火灾；在火焰出现前有浓烟扩散；探测器的镜头易被污染；探测器的视线易被遮挡；探测器易受阳光或其他光源直接或间接照射；在正常情况下有明火作业以及X射线、弧光等的影响。
(4)在火警初期容易发生一氧化炭可燃气体、易燃液体蒸汽时，可以选用可燃气体方式的探测器。
(5)在火灾情形难以预料时，可以采用模拟试验的方法，进行可行性研究之后再确定探测方式。以尽可能不产生误报或漏报。
(6)对不同高度的房间，按表23-8选择。
根据房间高度选择探测器表23-8
────┬───┬───────────┬───
房间高度│感烟│感温探测器│火焰
│探测器├───┬───┬───┤探测器
h(m)││一级│二级│三级│
────┼───┼───┼───┼───┼───
12<h≤20│不合适│不合适│不合适│不合适│合适
8<h≤12│合适│不合适│不合适│不合适│合适
6<h≤8│合适│合适│不合适│不合适│合适
4<h≤6│合适│合适│合适│不合适│合适
h≤4│合适│合适│合适│合适│合适
────┴───┴───┴───┴───┴───
4.探测器数量的确定
一个探测区域内所需要设置的探测区数量，按下式计算：
N＝S梽───梾K·A(23-4)
式中N－一个探测区域内所需要设置的探测器数量，N取整数。
S－一个探测区域的面积m2；
A－探测器的保护面积m2；
K－校正系数，重点保护建筑取0.7～0.9，非重点保护建筑取1。
在梁突出顶棚的高度小于200mm的顶棚上设置感烟、感温探测器时，可不考虑梁对探测器保护面积的影响。在梁突出顶棚的高度在200～600mm的顶棚上设置感烟、感温探测器时，应考虑梁对探测器保护面积的影响和一只探测器能够保护的梁间区域的个数。当梁突出顶棚的高度超过600mm时，被梁隔断的每个梁间区域至少设置一个探测器。当被梁隔断的区域面积超过一只探测器的保护面积时，则应将被隔断的区域视为一个探测区域，并按规定计算探测器的设置数量。
23.5.6探测器的施工安装
1.探测器安装要点探测器安装地点的确定因素很多，主要有以下七点
(1)从预报火灾的角度考虑，应把探测器设置在最能反应出火灾迹象的地方，但又不能影响人们工作活动和便于安装，通常安装在室内屋顶上容易检测到烟气或高温的地方。不宜设在连烟气也难扩散到的屋角旮旯。一般距墙不小于0.5m。大梁净高超过0.6m时也视为隔墙，水平距离不宜大于0.5m。当梁净高小于0.6m时，可以装在梁下皮。
(2)在楼道、走廊、过道等处可以设在顶部中轴线上。
(3)在空调机送风口处，因为烟气被快速抽去了，所以探测器宜远离送风口1.5m以上。
(4)在管道、竖井内宜装在顶部，因为一般烟气、热气都往上走。
(5)探测器的导线用铜芯线，截面不小于0.75mm2，用多股或单股都可以。
(6)感温探测器通常使用的三色线是红色接电源，棕色接信号，绿色是检查线。
(7)可燃气体探测器的气体比空气重时，安装的高度不大于0.3m。
2.区域报警器的安装一般都采用壁式安装方法，用螺栓固定，30kg以上用Φ10×120，小于30kg时用Φ8×120。
3.集中报警器的安装通常采用落地式安装方法。用两根基础型钢。系统接地电阻不大于4Ω。
4.探测器的接线方法
(1)探测器的接线：探测器的接线见图23-8。
图23-8探测器的接线端子
(2)几个探测器的安装位置见图23-9。
图23-9几个探测器的接线
(a)几个探测器报警回路；(b)并联使用底座出线
(3)并联使用底座出线见图23-10。
图23-10探测器的并联接线图
(4)探测器的位置见图23-11。
图23-11探测器的位置
5.探测器安装的高度可参考表23-9。
探测器安装的高度表23-9
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房间高度│感烟│感温探测器│火焰探测器
(m)││1级2级3级│
────┼──┼──────┼──────
13～20│×││√
9～12│√││√
7～8│√│√│√
5～6│√│√√│√
h<4│√│√√√│√
────┴──┴──────┴──────
6.顶棚上探测器的设置
为了使探测器及时探到可靠的情况，设置在探测器周围0.5m以内不应有遮挡物，如书架文件柜等。探测器距墙壁、梁边或防烟通道垂壁的净距不应小于0.5m。距防火门、防火卷帘门的距离为1～2m。距顶棚多孔风孔口的净距不应小于0.5m，距圆形、方形(矩形)和条形送风口边缘的净距不应小于1.5m。
在与厨房、开水间或浴室等房间的通道上安装探测器时，应避开房间入口边缘1.5m以上。当梁间净距小于1m时，可视为平顶棚、探测器宜安装在梁下。
装有大于100×100格栅吊顶时，探测器可安装在吊顶上侧。但安装在吊顶上侧的探测器距格栅吊顶下表面的距离不宜大于1m。距暗装灯具的净距不应小于0.2m。感温探测器距高温灯具，比如采用卤钨灯或光源功率大于100W的白炽灯，净距不应小于0.5m。
距装扬声器的净距不应小于0.1m。距自动喷水灭火喷头的净距不应小于0.3m。净高≤2.2m且面积不大于10m2的狭小房间，应将探测器安装在入口附近。