空氣采樣系統大空間應用
[摘要]本文通過對空氣采樣系統的介紹，描述了ASD空氣采樣系統如何在大空間里進行設計和應用。
[關鍵詞]空氣采樣系統，FIA規范，ASD535，FDS模擬
1.概述
在一些特殊場所， 如劇場，機場，車站，展覽中心等，由于凈空較高，傳統火災探測器難以盡早發現并準確預報火災，這就要求設計者在設計時必須選擇更先進，更可靠的消防產品，從而較大限度地防止和減少生命財產損失。
大空間場所火災探測的難點包括：
1) 一旦發生火災，可能會導致營業場所關閉，中斷服務，因此需要在煙霧的早期階段發現并處理
2) 熱屏障層的存在，使得煙霧比較難到達頂部
3) 由于空間比較大，因此煙霧被稀釋，難以探測
4) 離地面比較高，因此一般的消防探測系統維護比較困難
目前市場上，主要應用的探測器包括火焰探測器和光對射探測器，然而越來越多的項目選擇了吸氣式火災探測器。ASD535極早期煙霧探測報警系統采用主動采樣的探測方式，利用光散射探測原理，能夠在煙霧發展的早期發現潛在的隱患，做到防患于未然。
2.系統工作原理
吸氣式探測器內部有一個抽氣泵，通過布置在現場的采樣管道把空氣抽進探測器內部，經過灰塵過濾，流量檢測，火災算法分析等環節，進行分析。如果煙霧濃度達到預設的報警值，則通過繼電器或聯網軟件進行報警。
工作示意圖如下：
3.系統設計
根據美國規范NFPA 72和英國規范BS5839，在設計空氣采樣系統時，每個采樣孔相當于一個點式探測器。即意味著采樣孔的間距應該參照點式探測器的間距進行設計。
根據《火災自動報警系統設計規范-GB50116》，感煙探測器的保護面積如下：
因此，在大空間設計管道時， 可以按照80平米的保護面積來進行。如果按照正方形進行布置，可以按照8.9米 x 8.9米的網格進行，保護半徑在6.3米。也可以按照管道間距9米，孔間距8.8米進行布管，同樣滿足規范要求。
典型的平面布置圖如下：
立體布置圖如下：
特別注意，上述設計中并沒有,考慮氣流的影響，如果空氣置換率大于8.6次/小時，每個孔的保護面積應該減小。
4.高度限制
目前中國的規范還沒有明確說，空氣采樣系統較高可以安裝多高。然而在新的英國規范和FIA規范中，已經明確，如果使用了15孔以上的CLASS B空氣采樣系統，管道可以安裝在40米的高度。
CLASS B是對吸氣式探測器靈敏度的一種劃分，靈敏度被分成3個等級：
高靈敏型 Class A: 采樣孔的靈敏度≤0.8% obs/m
靈敏型 Class B: 0.8%obs/m <采樣孔的靈敏度≤2% obs/m
普通型 Class C: 采樣孔的靈敏度>2%obs/m
我們使用FDS模擬軟件，對煙霧進行模擬。為了簡化，不考慮空間中的氣流以及各種家具設施的影響，我們對10米高度空間， 20米高度空間，40米高度空間，分別使用100KW, 200KW, 500KW的火進行模擬，結果如下：
由于篇幅所限，本文只貼出500KW的火源在36x50x10的空間中的火災模擬截圖，如下圖所示。在6.2秒時，有1個孔已經探測到0.1%OBS/M的煙。
從上表可以看出,
對于同樣功率的火源，隨著高度的增加，煙霧到達靠前個孔的時間變長；
同樣隨著高度的增加，煙霧的峰值濃度在下降，因為空間變大，煙霧被稀釋。
如果安裝高度超過40米，需要專門做性能化設計。
5.與傳統FAS系統的接口
早期探測系統通常只是整個大樓消防系統的一部份，因此ASD探測器通常需要接入整個大樓的FAS系統中。
ASD535探測器內置3個繼電器，通過繼電器輸出給FAS系統，信號為1個火警信號，1個預警信號和1個故障信號。如果需要額外的繼電器，可以增加繼電器卡進行擴展。
參考文獻
1. 《火災自動報警系統設計規范》GB50116-98
2. Code of Practice for Design, Installation, Commissioning & Maintenance of Aspirating Smoke Detector (ASD) Systems