核心提示：在火灾自动报警系统设计中，火灾探测器的选择与布置是系统设计的一项主要内容。火灾探测器种类的选择要根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特征，房间高度，环境条件以及可能引起误报的原因等因素来决定……　　 1 火灾自动报警系统的设计

　　在火灾自动报警系统设计中，火灾探测器的选择与布置是系统设计的一项主要内容。火灾探测器种类的选择要根据探测区域内可能发生的初期火灾的形成和发展特征，房间高度，环境条件以及可能引起误报的原因等因素来决定。在执行《火灾自动报警系统设计规范》GB50116-2013中，对各类火灾探测的选择、探测器报警信号的含义与火灾相关消防过程作了原则规定。总体来说，该规范对各种保护对象具有普遍的指导意义。本文是学习GB50116-2013中的几点理解。

　　（1）火灾自动报警系统的组成

　　火灾自动报警系统是建筑中唯一的火灾自动预防系统，主要由火灾报警探测器、手动火灾报警按钮、火灾报警控制器、消防联动控制器（包括消防电气控制装置、消火栓箱内按钮、消防电动装置）以及消防电源等构成。以火灾自动报警控制器为核心的部分构成了火灾自动探测与报警的基本单元，以消防联动控制器为核心的部分构成了消防联动控制的基本单元，这两大部分组成了完整的火灾自动报警系统。当然，各建筑物中设置的火灾自动报警系统根据其建筑特征，使用的 消防设备差异很大，可根据建筑物的实际情况构成适用的火灾自动报警系统。

　　（2）与火灾相关的几个消防过程

　　建筑物中火灾发生、发展的过程和阶段，对合理设计火灾自动报警系统有着十分重要的指导意义。在“以人为本，本命第一”的今天，建筑物内设置消防系统的首要基本任务就是保障人身安全，这是设计消防系统最基本的理念。从这一基本理念出发，就会得到这样的结论；尽早发现火灾，及时报警、启动有关消防设备引导人员疏散，在人员疏散后，如果火灾发展到应该启动自动灭火设施的程度，就应该启动相应的自动灭火设施，扑灭初期火灾，防止火灾蔓延。这也是与火灾相关的几个消防过程的基本含义。用程序表示与火灾相关的几个消防过程；火灾发生→探测器报警→人员疏散→自动灭火→消防救援。火灾报警与自动灭火之间还有一个人员疏散阶段，这一阶段根据火灾发生的场所，火灾起因，燃烧物等因素不同，有几分钟到几十分钟不等的时间，这是直接关系到人身安全重要阶段，因此，在需要保护人身安全的场所，设置火灾自动报警系统，才会形成有组织的疏散，没有组织的离开火灾场所的行为只能叫逃生，不能称为疏散。只有人员疏散后，火灾发展到一定程度才能启动自动灭火系统，按主要功能的设备扑灭初期火灾，防止火灾扩散，不能直接保护人们生命安全。在保护财产方面，重要的物质都需要火灾报警系统，在火灾发生前，探测器能做到报警，防止火灾发生或火势很小尚未成灾时就及时报警。

　　（3）不同类型的火灾探测器报警信号的含义

　　在设计中绝大多数场所使用的火灾探测器都是普通的点型感烟火灾探测器，这是因为在一般情况下，火灾发生初期会有大量的烟产生，普遍使用的点型感烟火灾探测器都能及时探测到火灾，报警后都有足够的疏散时间，有的探测器可能比普通点型感烟火灾探测器更早发现火灾，但由于某种点型感烟火灾探测在一般场所完全能满足及时报警的要求，加上其性能稳定，价格便宜，维护方便等因素，其性能稳定，价格便宜，维护方便等因素，使其理所当然地成为应用最广泛的火灾探测器。一般说的是早期火灾探测是指感烟火灾探测器的探测。

　　感温火灾探测器根据其用法不同，报警信号的含义也不同。当感温火灾探测器直接用于探测物体温度变化，如堆垛内部温度变化、电缆温度变化等情况时，其报警信号含义比感烟火灾探测器较早，此时的报警信号的含义更多的成分是预警，表示还没有发展到火灾阶段，只是有引发火灾的可能。这种情况下感温探测器的作用，与发生火灾而引起的空间温度变化的感温火灾探测器的作用有着本质的区别。在火灾发展过程中的温度参数和火焰参数通常被用于表示火灾发展的程度，也就是说火灾发生后，探测空间温度的温感火灾探测器动作表明火灾已经发展到应该启动自动灭火设施的时候了，所以感温火灾探测器经常用于确认火灾并联动自动灭火系统，而绝不能用感烟火灾探测器联动自动灭火系统。

　　 2 感烟火灾探测器

　　2.1 离子感烟火灾探测器

　　根据某些产品厂家资料介绍，离子感烟火灾探测器是应用烟雾粒子改变电离室电离电流原理的感烟火灾探测器。它的工作原理、基本结构、主要性能等作简单介绍，详细情况还得看生产产品的厂家资料。

　　（1）工作原理：将放射源[采用镅241（Am241）a射线源，其放射强度小于10微居里，其性能和安全指标都可满足要求]放入电离室内，其内部的纯净空气就会被电离，形成正负离子，在电离室的两个极板间加一电压V0极板间就会形成电场，在电场作用下，正负离子分别向负正极板运动而形成离子电流I0，当极板间所加电压恒定时，电流也相应变化，这种变化基本是线性的，其变化的伏安特性见厂家绘制的曲线图，说明当烟雾粒子进入电离室后，由于烟雾粒子的直径超过被电离的空气离子的直径，就会对离子产生阻挡和吸附的双重作用，从而导致离子电流减少，使电离室的伏安特性下移，在相同的极板电压下，烟务粒子进入电离室后的电流I1
　　（2）基本结构：离子感烟火灾探测器由电离室、外壳及电路组成。①电离室内有放射源、极板及固定部分；②离子感烟探测器的外壳构成探测器的形状，起着保护内部结构的作用，它还是对外界气流进入电离室的速度起主要作用，影响电离室的性能；③离子感烟火灾探测器的电路是由阻抗变换电路、阈值或模数转换电路、抗干扰电路，测试电路及输入输出电路等组成。串联离子室的外电离室进入烟雾后，则内、外电离室相连接点的电位升高，阻抗变换电路把这个高阻抗信号输出变换成低阻输出。对于有阈值型感烟探测器在烟雾达到一定浓度时，低阻信号输出达到或超过阈值电平，就会打开阈值电路，由输出电路向火灾报警控制器发出火灾报警信号；对无阈值型感烟火灾探测器，则是把烟雾浓度变化的连续量通过模数转换电路换成数字信号。再通过输出电路传输给火灾报警控制器，供其判断火情，抗干扰电路则用来防止一些非火情因素的干扰，以提高探测器的工作可靠性，防止误报警。

　　（3）主要性能：离子感烟探测器的主要性能为：①工作电压：直流24V；②工作电流：监视状态<1毫安；报警状态<100毫安；③接线方式，总线制一般为两回路，应以产品说明为主；④工作环境的温湿度：温度-10℃~50℃，温度<80%±3%，最大环境气流小于1m/s.

　　2.2 光电感烟火灾探测器

　　光电感烟火灾探测器是利用烟雾粒子对光线产生散射、吸收（或遮档）原理的感烟火灾探测器。一般使用的为散射光的探测器。在不要外界光线影响，烟雾可进出的光敏室中安装了光源和光敏器件，所不同的是在两者之间加了遮光部件避免光敏器件直接接收光源发出的光线。当无烟雾粒子进入光敏室中，光敏器件接收不到光时，电路工作点调整在监视状态。当有烟雾粒子进入光敏室时，导致光源发出的光散射时，这种被散射的光为光敏器件接收到，产生光敏电流，再经电路放大处理，将这一信号输出。遮光型光电感烟探测器也是不受外界光线影响，但在烟雾可进出的光敏室中，有一个光源发出光，通过透镜聚光，再经过烟雾测量区照到光敏元件上，光敏元件完成光电能量转换，输出信号。在烟雾测量区内无烟的正常情况下，电路的工作点调整在监视状态。当测量区有烟雾时，由于烟雾对光线的吸收、遮挡作用，使光敏元件上接收到的光显著减弱，当敏器件把这一光强度变化转变成电信号的变化，再经后续放大电路的放大、处理，然后输送，它由光源、光电元件和电子开关组成。按光源不同，分光电、激光、紫外、红外光光电式。

　　 3 感温火灾探测器

　　感温火灾探测器使用面广、品种多、结构简单，配用 电子线路少，与感烟及其它类型火灾探测器相比，其可靠性高，灵敏度略低。按结构原理不同有双金属片型、膜盒型、热敏电子元件型等三种。①双金属片型是应用两各种不同膨胀系数的金属片作为敏感元件一般有差温和定温式。当环境温度急剧上升，温升速率（℃/分）达到或超过探测器规定的动作温升率时，差温部件动作，发出报警信号；②膜盒型是由波纹板组成一个空气室，室内空气只能通过气塞螺钉的小孔与大气相通。一般情况下气室受热，室内膨胀的气体可以通过气塞螺钉小孔泄放到大气中去。当发生火灾时，温升速率急剧增加，气室内的气压增大，波纹板向上鼓起，推动弹性接触片，接通电接点，发出报警信号；③电子感温式探测器的基本电路如图1所示。图中RT1、RT2为两只阻值和温度特性相同的热敏电阻。但在结构上RT2可直接感受环境温度的变化，而RT1则封闭在一定热容量的小球内。当外界温度变化缓慢时，RT1、RT2的阻值随温度变化基本相接近，晶体管BG1截止、BG4同样截止。当发生火灾时，温度上升，RT2直接受热，电阻值下降。RT1、RT2的压降分配改变使BG1导通，触发BG2、BG3所构成的互补双稳电路，使BG4导通而发生差温报警信号。

　　3.1 点型定温火灾探测器

　　点型定温火灾探测器是一种警戒范围中某一点周围的温度达到或超过预定值时响应的火灾探测器，常用的有双金属片定温、易熔合金定温、水银接点定温，热敏电阻及半导体P-N结定温火灾探测器等。点型定温火灾探测器一般适用于环境温度变化比较大或环境温度较高的场所。

　　（1）双金属片定温火灾探测器：是以具有热膨胀系数的双金属片为敏感元件的定温火灾探测器，常用结构形式有园筒状和园盘状两种。

　　（2）易熔合金定温火灾探测器：是以一种能在恒定温度上迅速熔化的易熔合金为敏感元件的定火灾探测器，其结构及动作原理见厂家产品说明书。

　　（3）水银接点定温火灾探测器：它是接水银受热体积膨胀原理制成的定温火灾探测器。当处理监视状态时水银在某端，电接点断开，温度升高时，这时水银膨胀，液面上升，水银逐渐向一端溢流，温度达到或超过预定值时，水银室围绕固定轴翻转，电接点闭合，发出报警信号。这种探测器属于不自动复位式，必须人工复位。

　　（4）热敏电阻及半导体P-N结定温火灾探测器：它是分别以热敏电阻及半导体P-N结为敏感元件的定温火灾探测器。其动作原理见企业的产品说明。

　　3.2 点型差温火灾探测器

　　点型差温火灾探测器是对警戒范围中某一点周围的温度上升速率超过预定值时响应的火灾探测器，当环境温度以不大于1℃/分的温升速率缓慢上升时，温差探测器将不发出火灾报警信号。因此，它较适用于产生火灾时温度变化快的场所。点型差温火灾探测器主要有膜盒差温、双金属片差温、热敏电阻差温火灾探测器等。当差温敏感元件与定温敏感元件复合时，就构成了差定温火灾探测器，因此，其工作原理可以参见差定温火灾探测器工作原理中关于差温部分的说明。

　　3.3 点型差定温火灾探测器

　　点型差定温火灾探测器兼有差温、定温两种功能，因此，在实际使用中，除特定的某些场所外，一般多采用差定温火灾探测器，以确保工作的可靠性。点型差定温火灾探测器主要有膜盒差定温、双金属片差定温、热敏电阻差定温火灾探测器三种。

　　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动作温度应分别大于下列数值：I级62℃；II级70℃；III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II级。

　　3.4 线型定温火灾探测器

　　线型定温火灾探测器是对警戒范围中某一线路周围温度升高响应的火灾探测器。这种探测器的结构一般用两根涂有热敏绝缘材料的载流导线绞结在一起，或者是同芯电缆，电缆中的两根载流芯线用热敏绝缘材料隔离开来，当缆式线型定温探测器处于监视状态时，两根导线间呈高阻状态；当环境温度升高，达到或超过预定值时，热敏绝缘材料熔化，使导线短路，或使热敏材料阻抗发生变化，呈低阻状态，从而发出火灾报警信号，线缆长一般为100~500m.

　　3.5 空气管线型差温火灾探测器

　　空气管线型差温火灾探测器是以空气管为敏感元件的线型感温火灾探测器，由空气管和膜盒以及电路部分组成，空气管用细铜管或不锈钢管制，与膜盒连接构成气室。当环境温度缓慢变化时，空气管内空气受热膨胀后，能从膜盒的泄气孔泄出，因此不会推动膜片，电接点不会闭合；一旦警戒场所发生火灾，温度上升较快时，空气管内的空气受热膨胀迅速，且来不及从膜盒的泄气孔泄出，膜盒内压力增加，推动膜片位移，电接点闭合，接通电路，发出火灾报警信号。

　　上述第二、第三节说的是感烟、感温、感光火灾探测器，是火灾自动报警系统的检测元件，它将火灾发生初期所产生的烟、热、光转变为电信号，输入火灾自动报警系统，经过火灾自动报警系统处理后，发出警报或相应的动作。根据监测的火灾特性不同，火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合和可燃气体等5种类型，每种类型又根据其工作原理分为若干种，工程设计中按具体分类选用。再有对火灾探测器如何进行识别和控制，即探测回路的工作原理及连接形式，反映火灾自动报警系统的技术构成、可靠性、稳定性及性能价格比等诸多因素，是评价火灾自动报警系统先进与否的一项技术指标，也是控制方式，如何与火灾报警控制器相连的接线方式。接线方式有：①辐射式。一个探测器（或若干探测器为一组）构成一条回路，与火灾报警制器相连接，其中的公共电源、信号线、测试线是分别的。当回路中某一个探测器探测到火灾时或某一个探测器出现故障，在控制器上能反映出所在回路的位置。二线制探测器回路如图2所示，图3为三线制探测器回路，也就是我们常说的n+1或n+2总线数，其中n为探测器数；②总线式。就是四总线探测器回路，所有探测器并联在4根总线上。

　　对于设计绘制火灾探测器与控制器系统接线图的内容，笔者认为在规范条文说明里应有这方面的说明或例举探测器与控制器的连接接线方式图，因为接线方式在以往设计中不能没有，而且从系统接线可以看出是用二线制、三线制或四制以及控制器控制单回路、多回路的区分，绘制系统图中所用各设备图例的符号也应该有统一的说明。

　　 4 火灾确认与联动控制

　　火灾确认分为人工确认和自动确认。人工确认是指手动火灾报警按钮的报警信号，只要有了手动火灾报警按钮的报警信号，即可确认火灾。自动确认是指接收到来自两个不同火灾探测器的报警信号，即可确认火灾。

　　在通常情况下，采用联动控制时不能只有一个报警信号，应该取来自同一个防火区内两个不同的火灾探测器的报警信号，或一个火灾探测器和一个手动火灾报警按钮的报警信号，相“与”后，控制启动相应的自动消防设备。只有这样才能保证整个火灾自动报警系统长时间处于稳定的自动工作状态。火灾声光警报器、防烟、排烟风机、火灾应急广播、消防应急照明与疏散相关的自动消防设备和起防火分隔作用的防火卷帘，均可由同一个防火分区内两个不同的感烟火灾探测器报警信号，相“与”后联动启动。疏散通道上设置的防火卷帘（或防火门）和各类自动灭火系统的第二个自动触发信号只能是感温火灾探测器或火焰探测器的报警信号。

　　 5 联动切除非消防电源

　　正常情况下，只要确认火灾发生，就可以切断发生火灾的防火分区内的空调、办公等与生命安全无关的非消防用电。先保留正常照明供电，此时处于工作状态，将有利于人员疏散。设有自动喷水系统的场所可以用一个火灾探测器报警信号和自动喷水系统的报警阀（或 压力开关）信号“与”逻辑联动；设有消火栓系统的场所，可以用启动消防泵的控制信号联动。

　　 6 联动设备的顺序

　　确认火灾发生后，一般情况下可以按下述顺序启动相应的消防设备；
　　（1）启动全楼的火灾声光警报器。
　　（2）启动消防应急照明和疏散指示标志、火灾应急广播；火灾应急广播与火灾声光警报器分时交替播报相应信息。
　　（3）停止正常的通风及空调，切断与生命安全无关的非消防电源。
　　（4）由火灾探测器自动联动的消防设备应该根据火灾探测器的动作情况自动启动，除非有人工确认火灾已经发展到相应的阶段，并判断起联动作用的火灾探测器不能有效工作，否则不宜人工启动相关的自动消防设备（系统）。这些消防设备主要包括；防火卷帘与防火门、防烟、排烟风机，防火阀及各类自动灭火系统等。
　　（5）同一供电线路中有多个需要联动且功率较大、启动冲击电流较大的消防设备时，应根据线路负载和设备负载分时启动。