在高大空间诸如大剧院此类建筑物中，考虑到观演时有大量观众和演出工作人员密集聚集，一旦发生火灾，高大空间中的烟雾容易形成稀释分层等特殊情况，传统的点型感烟探测器探测和保护已经远不能适应这些高大空间。另外，由于其场所的面积大，人员集中，其火灾保护显得极为重要。为此，应用在高大空间场所的新型火灾探测器应运而生。
《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)第12.4.1条和《民用建筑电气设计标准》(GB 51348-2019)第13.3.4条规定：高度大于12 m的空间场所，宜同时选择两种及以上火灾参数的火灾探测器;大型库房、大厅、室内广场等高大空间建筑，宜选用火焰探测器、线型光束感烟探测器、管路吸气式感烟探测器、图像型感烟火灾探测器或其组合[1].
据调查，一般应用在高大空间场所的火灾探测器常用的就是线型光束感烟火灾探测器(对射)、图像式双波段火焰探测器、光截面图像感烟探测器、吸气式空气采样型感烟探测器。
1 常用大空间火灾探测器
1.1 光截面图像感烟探测器和线型光束感烟火灾探测器
光截面图像感烟探测器抗干扰能力强，能够分辨发射光源，并对保护空间进行曲面式覆盖，是一种新型的智能探测器。该探测器在被监控区域内设置的红外摄像机和红外发光阵列，发射出的红外光斑影像由红外摄像机转换成视频信号，传送给视频切换器，然后以巡检方式，逐一将接收到的视频信号送入控制主机进行处理报警。传统线型对射是一对一发射接收，而该探测器由发射器和接收器组成，每只接收器可对应多只发射器，一般发射器最多不超过8只。
1.2 图像式双波段火焰探测器
双波段图像式火灾探测器属于智能型火焰火灾探测设备，适用于高大空间等特殊场所。根据保护距离的远近，可选用适合的规格型号(分为30 m、60 m、80 m、100 m等)，其电压等级为DC24V,可吊顶式安装或者壁装。它由红外CCD和彩色CCD组成，可将采集到的红外视频图像信号/彩色视频图像信号传送给控制室主机，由信息处理主机判断有无火灾的发生。报警灵敏度可按现场编程灵活设定，以满足不同需要。该探测器适应环境因素强，并采用非接触式探测。
1.3 吸气式空气采样型感烟探测器
吸气式空气采样型感烟探测器是一种智能型早期火灾探测预警设备，采用主动采样被保护区域的空气样本，能够在火灾前提前预警。它由气体采样管网采集到被保护区域内的空气样本，空气样本通过采样管网进入探测主机的激光腔，主机对采集到的空气样本中的烟雾粒子的粒径及其浓度值，与原来探测主机预设的报警阈值进行分析比较，一旦达到设定值时，便进行报警。该探测器的高响应速度和高探测灵敏度，一般适用于高气流高洁净、通信计算机用房、会展中心等高大空间的建筑物。
2 项目概况
"福州大学城文化艺术中心"位于福州大学城共享区的中心，基地北侧紧邻明德路;西近学府路;东靠旗山大道;南侧紧邻旗山湖，与福建工程学院隔湖相望，景观优美;地铁二号线经过基地东侧，董屿站出口及福州西客站临近基地，交通便利。
该项目由3个单体组成，分别为剧场(1200座)，艺术展览、电影院(900座，8个影厅)和办公、附属设施，地下室设在剧场下面。项目规划用地面积约5万m2,项目总建筑面积3.6万m2,其中地上建筑面积约2.9万m2,地下室建筑面积约0.6万m2,容积率0.58,建筑密度32%,绿化率35%.
建筑高度：剧场23.90 m(舞台28.30 m);艺术展览、电影院16.9 m; 办公、附属设施20.30 m.建筑属多层建筑，耐火等级二级，按《建筑设计防火规范》(GB 50016-2014)要求设计。该工程项目效果图及夜景透视图，如图1所示。
3 火灾探测器的选用
该工程设计高大空间分成为入口门厅、观众厅、舞台(主舞台、侧舞台、后舞台)3个区域：入口门厅空间中，由于没有固定或者流动遮挡物，适合选用线型光束感烟火灾探测器和图像式双波段火焰探测器;观众厅上空顶棚为曲面波浪形结构，鉴于光截面图像感烟探测器抗干扰能力强，能对保护空间进行曲面式覆盖，适合选用光截面图像感烟探测器和图像式双波段火焰探测器。舞台区域为剧院建筑的重点设防位置，主舞台、侧舞台、后舞台演出时，悬挂有大量的舞台灯具和舞台幕布，其火灾危险性可想而知，故选用能够早期火灾探测预警的吸气式空气采样型感烟探测器，另外搭配光截面图像感烟探测器和图像式双波段火焰探测器，以达到多重保护的目的。
4 大空间火灾探测器布置方案
4.1 入口门厅
入口门厅高12.0 m, 由于该空间中没有固定或者流动遮挡物，无法满足安装线型光束感烟火灾探测器和图像式双波段火焰探测器的条件。按规范要求，"探测器的光束轴线至顶棚的垂直距离宜为0.3 m~1.0 m, 距地高度不宜超过20 m, 并且相邻两组探测器的水平距离不应大于14 m, 探测器至侧墙水平距离不应大于7 m, 且不应小于0.5 m, 探测器的发射器和接收器之间的距离不宜超过100 m".工程设计选用4组线型光束感烟火灾探测器和2组图像式双波段火焰探测器，2组图像式双波段火焰探测器采用东西两侧对角方式布置，4组线型光束感烟火灾探测器采用南北两侧分组分层组网方式布置，线型光束感烟火灾探测器分别安装于H=5 m、11.5 m, 图像式双波段火焰探测器安装于H= 11.5 m.线型对射满足火规第6.2.15条及14X505-1火规图示第48、78页中的相关要求。
4.2 观众厅
观众厅顶棚为曲面波浪形结构，平均高度约为15 m, 长×宽大约是30 m×30 m.根据观众厅的结构情况，并结合规程DBJ/CT 519-2006的相关要求，工程选用2组光截面图像感烟探测器(其中设2只接收器，6只发射器)和2组图像式双波段火焰探测器，2组图像式双波段火焰探测器分别设置于观众厅的西北角和东南角，2组光截面图像感烟探测器的接收器分别设置于观众厅的东北角和西南角，6只发射器分别设置于观众厅东西两侧均布，与接收器一一呼应。以上两种探测器对观众厅实施全方位形式覆盖保护。实际的安装高度可根据二次装修的要求去调整，探测器至顶棚的垂直距离控制在1.0 m内。顶棚上马道层内舞台面光桥处，在网架顶另设有普通点型感烟探测器进行保护。
4.3 舞台
舞台分为主舞台、两边侧舞台及后舞台。主舞台长×宽约30 m×15 m, 两边侧舞台长×宽约13 m×15 m, 后舞台长×宽约21 m×15 m.主舞台上方四周设有三道天桥，主舞台及后舞台上方均设有格栅层(葡萄架)。考虑到舞台工艺方面在舞台面上和舞台上方设有大量大功率的舞台灯光、音响设备、幕布、舞台机械电机等专属舞台工艺方面的特殊设备，本工程主舞台部分在葡萄架下方另外设有2组光截面图像感烟探测器(其中设2只接收器，12只发射器);2组图像式双波段火焰探测器和3组吸气式空气采样型感烟探测器，2组图像式双波段火焰探测器分别设置于主舞台的西北角和东南角;安装于H=10.5 m, 2组光截面图像感烟探测器的接收器，分别设置于主舞台的东北角和西南角;安装于H=10.5 m, 12只发射器分，别设置于主舞台东西两侧均布，分别安装于H=10.5 m、19.7 m.另外，在每个雨淋阀分区内设1组吸气式空气采样型感烟探测器。为满足规范，要求"探测器的采样管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16 m以下，并宜有2个采样孔设置在开窗或通风空调对流层下面1 m处"[2,3,4].该工程采样管在垂直向下靠近马道外侧布置，分别在H=9 m、12 m、15 m、18 m、21 m等5个标高处各设置一个采样孔，采样管末端设置末端帽，吸气式感烟火灾探测器主机底边距第三道天桥地面1.5 m安装。
5 火灾自动报警系统联动方案
给排水专业在入口门厅、观众厅等高大空间，应设置大空间智能型主动喷水灭火控制系统(消防炮)。该系统由下列部件组成：智能灭火装置控制器、智能型探测组件、电源装置、火灾报警装置、水泵控制箱以及其它控制配件。大空间智能型主动喷水灭火系统由专用控制主机进行联动控制，其启动方式有控制室自动、手动和现场应急手动等3种启动方式[5].
(1)自动控制方式：
消控室无人值守时，或人为使系统处于自动状态下，探测器将火灾信息传送到信息处理主机，主机发出灭火指令，灭火装置按已经设置好的程序搜索灭火点并锁定，进而启动电动阀和消防泵进行喷水灭火。
(2)手动控制方式：
消防控制室设备在手动状态下，当火警信号被图形显示装置捕捉到后，消控室内的执勤人员通过控制室内灭火操作盘上的手动操作按钮，启动电动阀和消防水泵实施灭火。
(3)现场应急操作方式：
现场工作人员发现火情后，通过设在现场的手动控制装置，开启电动阀和消防泵进行灭火。
另外，给排水专业在舞台等高大空间设置雨淋系统，在主舞台和观众厅、主舞台和后舞台之间分别均设有防火幕进行防火分隔保护，给排水专业在每道防火幕旁另设有水幕系统。依据《火灾自动报警系统设计规范》(GB 50116-2013)第4.1.6、4.2.3、4.2.4条[2],工程在主舞台、侧舞台、后舞台设置的图像式双波段火焰探测器和光截面图像感烟探测器的报警信号，仅作为联动控制雨淋阀组开启的联动触发信号之一。给排水专业按区域设置的雨淋分区对应相应的雨淋阀组，由各区域吸气式空气采样型感烟探测器报警信号联动开启。
6 应用效果分析
该工程在建设单位、设计单位、施工单位、监理单位、勘察单位等五方的通力配合下，克服项目施工中存在的诸多难点问题，最终得以顺利竣工验收，为业主方交上了一份完整的答卷。目前，保利剧院将管理和运营福州大学城文化艺术中心剧院项目，功能定位为大学生文艺创作孵化空间、文化艺术作品展示平台、大学生文化艺术基地、两岸青年艺术交流窗口，将来将成为福州高新区上街大学城的城市地标，并作为各高校在文化、艺术、科研等领域深度交流的窗口和平台。
7 结语
本文对高大空间建筑物的火灾探测器的选用、布置方案及相关联动设计进行分析探讨说明，对后续同行设计类似高大空间建筑物的火灾自动报警设计，具有一定的参考性和可借鉴性。
参考文献
[1] GB 51348-2019民用建筑电气设计标准[S].北京：中国建筑I业出版社， 2019.
[2] GB 50116-2013火灾自动报警系统设计规范[S].北京：中国计划出版社，2013.
[3] 14X505-1火灾自动报警系统设计规范图示[S].北京：中国计划出版社， 2014.
《剧场大空间火灾自动报警系统设计探析》来源：《福建建筑》，作者：陈如麒