空氣采樣早期煙霧報警器基本內容

空氣采樣早期煙霧報警器

一、火災探測設備面對的火災挑戰(zhàn)

隨著人類科技的進步，火災探測器的性能也不斷的提升，也解決了許多過去無法解決的問題。但時至今日，仍然有許多的場合，依然挑戰(zhàn)著火災探測設備的能力。在今日復雜的環(huán)境里，火災探測設備被要求具有下列的能力:

1.有很高的靈敏度，以爭取更多的反應時間，才不致于釀成巨災;

2.在很高的靈敏度運行狀態(tài)下，不會因灰塵而造成誤報，產生運行上的困擾;

3.在氣流稀釋煙霧的狀況下，亦能保持高靈敏狀態(tài);

4.在開關柜的阻隔下亦能進行火災探測;

5.在高大空間環(huán)境中，能降低煙霧分層現(xiàn)象的沖擊。

傳統(tǒng)的點式探測器、高靈敏度煙霧探測器、火焰探測器對于上述的問題無法解決是顯而易見的。傳統(tǒng)的點式探測器不具備有高靈敏度探測能力是眾所皆知的，而高靈敏度煙霧探測器因仍舊采用傳統(tǒng)光電式的光遮蔽原理(光遮斷或散射方式)，若是要設定在高靈敏度狀態(tài)下運行，勢必頻繁造成誤報的困擾，最終也不得不降低靈敏度以求妥協(xié)，其結果就是回到傳統(tǒng)的點式探測器一般的靈敏度，如此一來，不僅對火災探測沒有增加多少效益，而投資大量預算設置的空氣采樣式高靈敏煙霧探測器更形同浪費。而氣流稀釋煙霧及煙霧分層現(xiàn)象更使得傳統(tǒng)的點式探測器或高靈敏度煙霧探測器對火災無能為力。火焰探測器需要有火苗產生才能探測到火災，較適合使用在易燃性氣體或液體火災，加上空間許多遮擋物，造成火焰探測器無法及時對火災做出反應。

因此,探測器要成功的對抗火災的基本要件是:

1.具有在煙未產生前的過熱(overheating)或打火狀況下即能反應的極高靈敏度，而在此高靈敏度狀態(tài)下運行,亦不會因環(huán)境因素(如灰塵、溫濕度的變化)影響而產生誤報;

2.探測器必須能承受因氣流變化造成探測標的物被稀釋的影響，而仍能維持在高靈敏反應的能力,以達到及早報警的預防效果;

3.能降低煙霧分層現(xiàn)象的沖擊，火災生成物必須能到達探測器，以快速反應火災情況;

4.能解決開關柜內探測的問題，不因機柜的阻隔而延誤救災;

5.日后的維護工作需要簡易，讓火災探測器得以穩(wěn)定的正常運行。

二、云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器技術特點

上述幾項要求對傳統(tǒng)點式光電型探測器、紅外對射型探測器、圖像式火焰報警探測器、或如激光型空氣采樣式煙霧探測器而言，都是無法滿足要求的。只有采用火災生命期云霧室探測技術(CloudChamberTechnology)的空氣采樣早期煙霧報警器探測器，它具有最快的火災反應靈敏度，幾乎等于零的誤報率，因而避免了復雜的火災確認程序、避免延遲救災的時間、避免降低對警報的警覺性、避免以調低靈敏度來降低誤報率，能真正反應投資極早期探測器的意義。

空氣采樣早期煙霧報警器具有如下特點:

1.具有能運轉在高靈敏度(火災極早期階段)狀態(tài)下而不誤報的能力;

2.不會受粉塵、霧氣等影響而造成誤報，不需使用內、外置式精密過濾器，沒有額外費用支出的問題;

3.探測火災生成物為火災極早期階段的不可見熱釋微粒子(小至0.002μm)，數(shù)量龐大(每立方公分達500,000顆以上)，受氣流稀釋的影響遠小于火災第二階段產生的煙霧;

4.因不可見熱釋微粒子重量比起煙霧而言是微不足道的，僅需極小的熱能便可將其帶往較高的空間，讓探測器容易補捉到而不會漏報，因此，適合安裝在高大空間的場所(已實際通過45米高的大空間火災模擬探測測試);火災生命期2

5.采用空氣采樣管主動吸取環(huán)境中的火災生成物，對于難被探測的封閉空間(如機柜內)，亦容易以毛細管采樣的方式，深入機柜內取樣，解決封閉空間阻隔的問題;

6.不會受灰塵影響而造成誤報，因此，不需要使用昂貴的高效過濾器;而由于光會自然衰減的問題，每五年建議更換的光電探測元件價格僅為設備整體成本的5%，因此，具有最低廉的整體使用成本(購置成本+維護成本);

7.探測器部件采模塊化設計，維修置換容易，可于現(xiàn)場拆卸更換;

8.4階火災分段警報，每階段警報具10階可調靈敏度;

9.監(jiān)控軟件可提供二次開發(fā)接口;

10.滿足GB15631-2008《特種火災探測器》要求，并經沈陽國家消防電子產品質量監(jiān)督檢驗中心測試合格;取得國家CCC認證;

11.經國外著名測試機構UL、FM等測試認可。

三、空氣采樣早期煙霧報警器的工作原理

空氣采樣早期煙霧報警器

根據(jù)NFPA72的定義:空氣采樣式探測系統(tǒng)(如右圖)是由探測器及空氣采樣管道系統(tǒng)組成，管道成網絡分布，從探測器延伸至被保護區(qū)域。探測器內的抽氣扇通過空氣采樣點及管路系統(tǒng)將被保護區(qū)內的空氣樣本抽送回探測器，探測器會對空氣樣本中是否含有火災產生物進行檢測分析。依據(jù)「NFPA,FireTechnology1974」文獻說明，當一物質于受熱達過熱時(Overheating)，即因化學變化導致材質分解，而會釋放出不可見的次微米粒子(直徑為約0.002微米,μm,10-6)，當該物質持續(xù)受熱達到燃點時，即開始轉變產生碳粒子(亦即所謂的碳煙)，并開始溶解而燃燒。從材過熱分解到煙霧產生的階段，我們稱之為火災「極早期」階段(如左圖)。

火災極早期階段是指物質從被過度加熱超過其材質可承受的臨界點(即熱分解點;ThermalParticulatePoint)，到氧化燃燒并開始產生碳煙的階段。在火災發(fā)生的極早期階段(此時尚無煙粒子產生)所出現(xiàn)的情況是熱力的適度增加，進而產生大量的不可見次微米粒子(0.002μm;μ=10-6)。

在火災成長的各個階段，空氣中粒子數(shù)的組成及數(shù)量為(如右圖):

–在正常階段，空氣中只有一般的懸浮粒子，數(shù)量約在25,000/cc至60,000/cc之間;

–在極早期階段，空氣中除了一般的懸浮粒子，還有因物質過熱達熱崩潰點而釋放出的不可見次微米粒子。數(shù)量約在500,000/cc以上;

–到達煙階段，空氣中有一般的懸浮粒子，不可見次微米粒子，還有煙粒子。粒子持續(xù)累積的數(shù)量約在1,000,000/cc以上。

原理一般采用光散射原理(scatteredlightprinciple)的激光型或LED型早期煙霧探測器并不對次微米粒子產生反應;它所能探測到的粒子大小是受探測器所使用的探測光源之波長(激光約為0.3微米)所限制;如果光波長大于粒子直徑，就無法探測到粒子的存在。然而在火災極早期階段，熱釋次微米粒子的直徑約為0.002微米(μm,10-6)，所以，采用光散射原理的激光型或LED型早期煙霧探測器無法探測出火災的早期征兆是可想而知的。

空氣采樣早期煙霧報警器是世界上最先將云霧室(CloudChamber)的技術(即微粒子計數(shù)能力)應用于火災極早期探測的探測器，云霧室探測技術使得空氣采樣早期煙霧報警器對火災極早期所產生的大量不可見的次微米粒子具獨特的探測能力。

空氣采樣早期煙霧報警器經由空氣采樣管路將被保護區(qū)內的空氣樣本送入探測主機內，若此區(qū)域內的空氣樣本含有火災極早期階段釋放出的高濃度的不可見次微米粒子，云霧室即有能力透過一簡單的精密機械處理過程，利用水滴的凝結特性將這些不可見的次微米粒子及空氣中的灰塵粒子一個個分別內含在個別的小水滴中心(一顆粒子形成一顆水滴)，而形成一顆顆可見的細小霧狀水滴(約20μm)(如下圖)，透過這龐大的霧狀水滴所形成的遮光面及透光率，即可測出空氣樣本所含粒子的數(shù)量，而灰塵粒子的數(shù)量相對于0.002微米粒子的數(shù)量,是相當相當少的(約1:25以上),因而可以區(qū)別得知是正常狀況或是極早期火災的訊息。

火災極早期階段產生的次微米粒子數(shù)量非常多，但由于體積遠小于一般灰塵粒子，故光電型探測器受數(shù)量極少但相對遮光率極高的灰塵粒子之影響，遠大于次微米粒子，故無法辨別次微米粒子與灰塵粒子在數(shù)量上的懸殊差異。

經過云霧室處理后，每一個火災極早期階段所產生的不可見次微米粒子與灰塵粒子皆由一水滴所包圍，其產生的有效遮光率與包圍灰塵粒子的水滴產生的有效遮光率相當，故其在數(shù)量上的懸殊差異(500,000/cc>>20,000/cc)即可被光電儀器辨識出來。

綜上所述,可以得知，光電型探測器(如激光型)看到的現(xiàn)象受到兩個限制:

(1)光波長如大于粒子直徑,則無法探測到粒子的存在。目前市面上沒有一種探測器光波長小于0.002微米，因此無法探測到火災極早期現(xiàn)象。

(2)粒子大小不一(如右圖),無法用光遮或散射方式計算粒子的數(shù)量,因此也無法計算出灰塵與煙粒子在數(shù)量上的差別。

而云霧室型探測器看到的現(xiàn)象是:

(1)所有粒子(包括灰塵及熱釋微粒子)皆被約20微米的水滴包覆(如右圖)，可被一般光源(如LED)探測到。云霧室處理前

(2)所有粒子大小一致，可用光遮方式計算遮光率及透光率，即可算出粒子的數(shù)量。

當粒子數(shù)量變?yōu)榭捎嫈?shù)時，空氣采樣早期煙霧報警器即可藉由空氣中存在的灰塵數(shù)量最大值(不超過60,000/cc)來將火災警報門坎設定在灰塵數(shù)量最大值以上，如100,000/cc，即可遠離誤報的困擾，并可在火災的極早期迅速反應。

四、云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器的應用優(yōu)勢云霧室處理后

云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器相對于其它探測器所具有的優(yōu)勢為:

1.云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器是目前市面上能探測火災極早期現(xiàn)象的探測器,即云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器是高靈敏的探測器;

2.云霧室型空氣采樣早期煙霧報警器是目前市面上在實用上真正能運轉在高靈敏度而不誤報的探測器;

五、空氣采樣早期煙霧報警器應用的場所

電廠，變電站，數(shù)據(jù)中心，地鐵，機場，卷煙廠，古跡建筑，物流倉庫，電信機房，高科技廠房，潔凈室，劇院，博物館，食品加工廠，冷凍倉庫，超高層大樓，核廢料倉庫，礦山。。。。。。

六、KFII移動式火災定位器---早期火災隱患探測

KFII可被安裝在空調系統(tǒng)的回風口前，用來持續(xù)捕捉機房里的空氣樣本做分析。只要在空調系統(tǒng)的回風口前布置簡易的空氣采樣管路，平時連接至FKII的微粒子分析探管，做24小時全天候的空氣粒子數(shù)量監(jiān)視，一旦發(fā)現(xiàn)有粒子數(shù)量超出正常值時，便可發(fā)出預警，通知安全防護人員盡速進行隱患定位工作，嚴密搜索，消弭火災于無形。

KFII移動式火災定位器

注意:FKII移動式火災定位器的安裝，僅做為隱患探測的輔助工具，不能代替法定的火災探測器，安裝的場所必須確認已依照國家消防法規(guī)的規(guī)定，安裝合格的火災探測器。

隱患定位

當空氣采樣早期煙霧報警器或KFII發(fā)現(xiàn)有粒子數(shù)量超出正常值而發(fā)出預警時，安全防護人員可以手提或肩背的方式將FKII帶著走，在整個機房空調系統(tǒng)所及的隔間內，逐間檢查。當找出粒子濃度最高的隔間時，立即展開該隔間內細部的搜索，找出隱患來源，并采取適當?shù)囊驊幚泶胧?/p>

火災隱患定位

空氣采樣早期煙霧報警器 又叫吸氣式感煙火災探測器、極早期火災探測系統(tǒng)，這種探測器靈敏度非常高?？諝獠蓸釉缙跓熿F報警器可分為單管型、雙管型、四管

空氣采樣早期煙霧報警器 型(多管型)根據(jù)環(huán)境要求不同選用不同規(guī)格的空氣采樣火災探測器，空氣采樣早期煙霧報警器有四個工作階段分別是警告、行動、火警1、火警2這四個階段的。一般具有以下特點:高靈敏的探測能力(云霧室技術的探測器能探測熱釋粒子，在煙之前數(shù)小時內發(fā)現(xiàn)火災的存在)先進的火災探測手段適用于任何環(huán)境(吸氣式空氣采樣)低廉的維護成本(維護成本幾乎可忽略不計)不受任何環(huán)境因素的影響造成誤報

極早期煙霧報警器最初的應用是為預防空調通風風管的火災而研發(fā);慢慢的被接受為保護電話局、計算機房等場所的一種普遍防火方法。其可靠探測大氣流區(qū)域中的極低濃度煙，意味著這種極早期煙霧報警器會迅速被這些環(huán)境接受為一種標準的火災探測器。確實，這種極早期煙霧報警器能實際預防火災，而不僅僅探測火災。

從右圖可以看出，大多數(shù)火災初起的時候都會有一個產生煙階段。而空氣采樣感煙探測器由于其獨特的原理與構造，靈敏度是傳統(tǒng)型的1000倍左右，能在更早的時間發(fā)現(xiàn)火情，所以空氣采 樣探測器從原理上面來講也叫極早期煙霧探測器。

第一代極早期煙霧報警器采用的氙氣光燈作為探測光源，優(yōu)點是可觀察到體積從小到大的各種顆粒，高靈敏度，編程簡單和氣流監(jiān)控位于探測腔內;缺點是維修成本高，需要定期對氙氣管進行更換(探測器整修)，每兩年更換一次過濾器(會降低探測器的敏感度)，而且價格昂貴。

第二代極早期煙霧報警器采用的紅外激光裝置作為探測光源，優(yōu)點是較低的維修成本，不需要對探測器進行整修，較低的成本，更廣泛的靈敏度范圍，體積更小;缺點是微小顆粒的探測能力差，仍需要每兩年更換過濾器(在普通的區(qū)域)，要求有計算機和專門軟件來進行編程，氣流監(jiān)控位于探測器進氣岐管內容使得對探測器內部氣流的監(jiān)控能力差。

第三代極早期煙霧報警器采用的短波長藍光作為探測光源，可觀察到體積從小到大的各種顆粒(更快速的萌芽期火災探測)，能把灰塵和水蒸汽與燃燒產物區(qū)分開來，改善氣流監(jiān)控和簡單的編程，不需要由專門工具。