煙霧探測(cè)及其重要性

智能建筑技術(shù)正在不斷發(fā)展，將靜態(tài)建筑轉(zhuǎn)變?yōu)楸环Q(chēng)為智能建筑的活生生的高效實(shí)體。這種發(fā)展需要技術(shù)來(lái)降低運(yùn)行和維護(hù)成本。更環(huán)保的建筑、零排放和更低的碳足跡的大趨勢(shì)要求在建筑物內(nèi)監(jiān)測(cè)和控制更多的模式。其中一些解決方案和測(cè)量是為了提高工人的舒適度和生產(chǎn)力。然而，建筑物也需要安全解決方案和測(cè)量，而這些都受到日益嚴(yán)格的法規(guī)的推動(dòng)。

在安全方面，煙霧探測(cè)面臨最大的挑戰(zhàn)：拯救生命。

由于一些關(guān)鍵因素，煙霧探測(cè)市場(chǎng)已經(jīng)創(chuàng)新，包括：

工業(yè)建筑的增長(zhǎng)：國(guó)際能源署（IEA）預(yù)測(cè)全球建筑建筑面積每年增長(zhǎng)約3%。這是由發(fā)展中國(guó)家城市化進(jìn)程加快和能源獲取改善所推動(dòng)的。

建筑物內(nèi)合成材料的使用越來(lái)越多。

這就是為什么在價(jià)值主張與人類(lèi)生活一樣基本的情況下，煙霧探測(cè)法規(guī)至關(guān)重要。挑戰(zhàn)在于，虛假疏散會(huì)導(dǎo)致停機(jī)和恐慌，特別是因?yàn)榻ㄖ铿F(xiàn)在設(shè)計(jì)為可容納數(shù)千人（例如，華盛頓的波音埃弗雷特工廠(chǎng)設(shè)計(jì)可容納約40，000人）。產(chǎn)生烹飪蒸汽或蒸汽的廚房可能會(huì)在不應(yīng)因滋擾警報(bào)而禁用煙霧探測(cè)器的位置引起誤報(bào)。在真正的緊急情況下，由于合成材料可能正在陰燃并且煙霧可以迅速殺死，因此現(xiàn)在疏散建筑物的時(shí)間更少。新的消防法規(guī)現(xiàn)在規(guī)定，應(yīng)該盡量減少誤報(bào)，并且對(duì)真實(shí)火災(zāi)事件的警報(bào)時(shí)間越來(lái)越快。本文將研究一些未決和當(dāng)前的全球標(biāo)準(zhǔn)，以及它對(duì)煙霧探測(cè)技術(shù)及其市場(chǎng)的意義。

煙霧探測(cè)器系統(tǒng)中使用兩種主要的煙霧探測(cè)技術(shù)：

電離系統(tǒng)在兩個(gè)帶電板之間有少量放射性物質(zhì)。這會(huì)電離空氣并導(dǎo)致電流流動(dòng)。當(dāng)煙霧進(jìn)入腔室時(shí)，它會(huì)減少電流并激活警報(bào)/警報(bào)。一些歐洲國(guó)家和美國(guó)各州已經(jīng)禁止使用電離探測(cè)器，因?yàn)樗鼈儾⒉豢偸悄軝z測(cè)到早期的州火災(zāi)。

光電煙霧探測(cè)器使用光來(lái)探測(cè)火災(zāi)。在警報(bào)器內(nèi)部，有一個(gè)光感應(yīng)室，它使用光來(lái)檢測(cè)煙霧。當(dāng)存在煙霧時(shí)，它會(huì)將LED燈偏轉(zhuǎn)到光電探測(cè)器中。一旦光束擊中該傳感器，警報(bào)就會(huì)被激活。

全球標(biāo)準(zhǔn)摘要

基本上有五個(gè)主要的全球標(biāo)準(zhǔn)可以與不同的要求進(jìn)行比較，以通過(guò)各自的認(rèn)證。煙霧探測(cè)器系統(tǒng)需要作為最終產(chǎn)品進(jìn)行全面測(cè)試，但也可以在煙霧探測(cè)技術(shù)的子系統(tǒng)級(jí)別進(jìn)行測(cè)試。這不能替代完整的認(rèn)證，但可以在昂貴的最終系統(tǒng)認(rèn)證之前讓您高枕無(wú)憂(yōu)。

美國(guó)和加拿大

UL 268：火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)的煙霧探測(cè)器

7千版本：將于 2020 年 5 月 29 日生效，但可能會(huì)延遲到 2021 年 6 月 30 日

UL 217：煙霧報(bào)警器

8千版本：將于 2020 年 5 月 29 日生效，但可能會(huì)延遲到 2021 年 6 月 30 日

這些標(biāo)準(zhǔn)包括對(duì)聚氨酯燃燒和陰燃以及烹飪滋擾（漢堡包）測(cè)試的更新。

歐洲

EN 14604：煙霧報(bào)警裝置（2006）

BS EN 54：火災(zāi)探測(cè)和火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)（2015）

第29部分：多傳感器火災(zāi)探測(cè)器—使用煙霧和熱傳感器組合的點(diǎn)探測(cè)器

國(guó)際

ISO 7240：火災(zāi)探測(cè)和報(bào)警系統(tǒng)（2018）

第7部分：使用散射光、透射光或電離的點(diǎn)式煙霧探測(cè)器

點(diǎn)式煙霧探測(cè)器中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)沿用2003年版標(biāo)準(zhǔn)

UL 268 和 UL 217 涵蓋美國(guó)和加拿大法規(guī)，是有效要求技術(shù)（和算法）區(qū)分燃燒聚氨酯泡沫墊中指定濃度的煙霧和燃燒漢堡包的指定濃度煙霧的標(biāo)準(zhǔn)。注意：加拿大法規(guī)要求使用不同的煙霧測(cè)試室設(shè)置。其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是EN 14604，這是2006年發(fā)布的歐洲標(biāo)準(zhǔn);BS EN 54，這是英國(guó)對(duì)2015年發(fā)布的歐洲EN 54標(biāo)準(zhǔn)的解釋?zhuān)ū緲?biāo)準(zhǔn)第29部分涉及煙霧檢測(cè)）;ISO 7240，這是2018年發(fā)布的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（本標(biāo)準(zhǔn)第7部分與煙霧有關(guān)）。目前中國(guó)點(diǎn)式煙霧探測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)遵循2003版ISO 7240。

測(cè)試細(xì)節(jié)

我們接下來(lái)將討論每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的兩個(gè)方面：測(cè)試和測(cè)試設(shè)置的要求。以下示例使用 UL 標(biāo)準(zhǔn)。

d = 5 ft 或 2 m 的典型尺寸和光束直徑 4“ 至 6”（10.2 cm 至 15.2 cm）的典型尺寸使用鈉蒸氣燈 （589 nm）。d是從光源到光電探測(cè)器的距離。

圖2.UL標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試示例圖。

消防室測(cè)試以火災(zāi)引發(fā)后的報(bào)警時(shí)間或遮蔽水平（或在某些情況下兩者兼而有之）表示。遮蔽是煙霧濃度的測(cè)量單位。它測(cè)量在煙霧存在下到達(dá)探測(cè)器 （D） 的光量與在清潔空氣中到達(dá)探測(cè)器 （D） 的光量相比。遮蔽值越高，煙霧濃度水平越高。

目前最嚴(yán)格的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)是NA/加拿大UL 217和UL 268。此處列出了一些相關(guān)測(cè)試，但還有更多：

UL 217 （8千版本）/UL 268 （7千版）

紙火

必須在 t = 240 s 之前發(fā)出警報(bào)

柴火

必須在 t = 240 s 之前發(fā)出警報(bào)

陰燃煙霧

必須在遮蔽水平超過(guò) 29.26%/m 之前發(fā)出警報(bào)

火焰聚氨酯泡沫

必須在遮擋水平超過(guò) 15.47%/m 且 t = 360 s 之前發(fā)出警報(bào)

陰燃聚氨酯

必須在遮擋水平超過(guò) 34.3%/m 之前發(fā)出警報(bào)

漢堡包（滋擾警報(bào)）

在遮蔽水平超過(guò) 0.987%/m 或 MIC 值在 59.3% 至 49.2% 范圍內(nèi)之前，不得發(fā)出警報(bào)/故障

靈敏度測(cè)試、粉塵測(cè)試、高濕度測(cè)試

不得發(fā)出警報(bào)/故障

靈敏度測(cè)試測(cè)量裝置在受控?zé)熿F室中報(bào)警的遮蔽水平

易燃液體火災(zāi)（僅限 UL 268 加拿大）

必須在 t = 240 s 之前發(fā)出警報(bào)

對(duì)于EN 14604，BS EN 54和ISO 7240，同一測(cè)試或其他規(guī)格可能有不同的靈敏度級(jí)別，例如液體（庚烷）火災(zāi)，發(fā)光的陰燃棉花或低溫，黑煙液體火災(zāi)。

注意：對(duì)于一套完整的測(cè)試，必須完整引用相關(guān)規(guī)范。

測(cè)試規(guī)定以及國(guó)際法規(guī)如何重疊

以下是五個(gè)主要測(cè)試法規(guī)的要求：

UL 268 和 UL 217

28個(gè)組裝樣本，全部用于每次測(cè)試（除非與測(cè)試機(jī)構(gòu)另有約定）

EN 14604

20 個(gè)標(biāo)本：標(biāo)本按響應(yīng)閾值遞增（靈敏度遞減）的順序編號(hào)

BS EN 54

22 個(gè)標(biāo)本：6 個(gè)最不敏感的標(biāo)本編號(hào)為 17 至 22，其他標(biāo)本編號(hào)為 1 至 16

ISO 7240 認(rèn)證

20 個(gè)標(biāo)本：四個(gè)最不敏感的標(biāo)本編號(hào)為 17 至 20，其他標(biāo)本編號(hào)為 1 至 16

測(cè)試裝置很重要，因?yàn)樗鼈儧Q定了五個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中每個(gè)測(cè)試需要多少個(gè)檢測(cè)器。UL 268 和 UL 217 要求 28 個(gè)試樣，每個(gè)測(cè)試都使用所有這些樣本。對(duì)于其他三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)本被編號(hào)為詳細(xì)，然后要求特定試樣通過(guò)特定測(cè)試。例如，在ISO 7240中，所有試樣都經(jīng)過(guò)重現(xiàn)性測(cè)試，但只有試樣3進(jìn)行了耀眼光測(cè)試。這對(duì)全球合規(guī)性意味著，由于特定設(shè)備需要通過(guò)特定的合規(guī)性測(cè)試，因此必須執(zhí)行每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的每個(gè)測(cè)試，并且標(biāo)準(zhǔn)不能重疊。在某些情況下，兩個(gè)不同的UL標(biāo)準(zhǔn)之間的測(cè)試條件是相同的，因此符合一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將意味著符合另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

EN 54-29、EN 14604 和 ISO 7240 對(duì)煙霧隧道和消防室有相同的要求——兩者都在兩者中進(jìn)行某些測(cè)試。這些標(biāo)準(zhǔn)所需的大氣條件也是相同的。在某些情況下，兩個(gè)不同的UL標(biāo)準(zhǔn)之間的測(cè)試條件是相同的，因此符合一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將意味著符合另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

煙霧探測(cè)技術(shù)：一種尺寸并不適合所有人

本文總結(jié)了一些煙霧探測(cè)技術(shù)、定義和煙霧探測(cè)器測(cè)試，以及它們與五個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。它并不意味著對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)另一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)分析。相反，本文使用了一些示例來(lái)說(shuō)明滿(mǎn)足煙霧檢測(cè)法規(guī)的過(guò)程是多么嚴(yán)格和復(fù)雜。每個(gè)國(guó)際區(qū)域都有一組非常詳細(xì)的測(cè)試，這些測(cè)試具有不同的測(cè)試方法（和設(shè)置）。

然而，通過(guò) UL 217 和 UL 268 標(biāo)準(zhǔn)（目前最嚴(yán)格的一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)）可以很好地表明合規(guī)性，盡管這不能替代區(qū)域測(cè)試。對(duì)于區(qū)域合規(guī)性，需要對(duì)當(dāng)?shù)氐臏y(cè)試要求和方法進(jìn)行非常詳細(xì)的檢查。即使在當(dāng)?shù)貒?guó)家層面，未來(lái)的法規(guī)也將變得越來(lái)越嚴(yán)格。

使用UL認(rèn)證的組件或子系統(tǒng)可以放心。UL 組件認(rèn)可意味著 UL 已評(píng)估用于完整產(chǎn)品或系統(tǒng)的組件或材料。這些組件僅適用于可能有資格獲得 UL 認(rèn)證的最終用途產(chǎn)品。截至本文發(fā)布時(shí)，ADPD188BI 加煙室正在等待 UL 認(rèn)證。

圖3.ADPD188BI 煙霧探測(cè)模塊。

ADPD188BI 煙霧檢測(cè)模塊將 LED、光電二極管和模擬前端 （AFE） 集成在一個(gè) 3.8 mm × 5.0 mm × 0.9 mm 小型封裝中。好處包括：

減少組件數(shù)量

由于具有高信噪比 （SNR） 和寬動(dòng)態(tài)范圍，可實(shí)現(xiàn)較低的信號(hào)測(cè)量，因此符合新的和現(xiàn)有的生命安全法規(guī)

通過(guò)具有雙色檢測(cè)和高動(dòng)態(tài)范圍，減少干擾警報(bào)，以確保經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的警報(bào)（并避免警報(bào)禁用）

低功耗，允許更多設(shè)備接入有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)環(huán)路

體積小，可將探測(cè)器放置在難以到達(dá)的地方

消除LED供應(yīng)鏈管理要求

在標(biāo)準(zhǔn) SMT 組裝工藝上運(yùn)行

未來(lái)

監(jiān)管變化推動(dòng)了更小、更準(zhǔn)確的煙霧探測(cè)系統(tǒng)的趨勢(shì)。除了法規(guī)變化之外，客戶(hù)還需要更好的美觀(guān)性和更廣泛的更棘手的部署方案。滿(mǎn)足這一需求將需要更小的外形尺寸和更低的功耗。使用雙波長(zhǎng)檢測(cè)的系統(tǒng)可以減少干擾警報(bào)，這是新測(cè)試法規(guī)的要求。具有更高信噪比和高動(dòng)態(tài)范圍的系統(tǒng)也有助于更好地識(shí)別煙霧類(lèi)型。光學(xué)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)范圍，有助于提高可靠性、創(chuàng)建更小的外形尺寸和/或降低功耗。

由于現(xiàn)在消除了烹飪或蒸汽等令人討厭的警報(bào)器，因此可以在更高密度的廚房和浴室等區(qū)域安裝煙霧探測(cè)器，并通過(guò)建筑物提供更多的物理設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)更大的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。因此，較低的功率要求將使電池運(yùn)行（更長(zhǎng)的使用壽命）或主回路上的更多設(shè)備。但在系統(tǒng)級(jí)別，對(duì)于無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，更快的警報(bào)要求意味著需要低延遲網(wǎng)絡(luò)。由于煙霧探測(cè)的生命安全方面，物理系統(tǒng)將繼續(xù)作為一個(gè)獨(dú)立的單元。然而，在未來(lái)，可能還需要將煙霧探測(cè)整合到其他建筑控制系統(tǒng)中，例如，在疏散或應(yīng)急照明中，較小的外形尺寸將變得越來(lái)越重要。

審核編輯：郭婷