煙霧探測及其重要性

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為智能建筑的活生生的高效實體。這種發(fā)展需要技術(shù)來降低運(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要求在建筑物內(nèi)監(jiān)測和控制更多的模式。其中一些解決方案和測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量，而這些都受到日益嚴(yán)格的法規(guī)的推動。

在安全方面，煙霧探測面臨最大的挑戰(zhàn)：拯救生命。

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

工業(yè)建筑的增長：國際能源署（IEA）預(yù)測全球建筑建筑面積每年增長約3%。這是由發(fā)展中國家城市化進(jìn)程加快和能源獲取改善所推動的。

建筑物內(nèi)合成材料的使用越來越多。

這就是為什么在價值主張與人類生活一樣基本的情況下，煙霧探測法規(guī)至關(guān)重要。挑戰(zhàn)在于，虛假疏散會導(dǎo)致停機(jī)和恐慌，特別是因為建筑物現(xiàn)在設(shè)計為可容納數(shù)千人（例如，華盛頓的波音埃弗雷特工廠設(shè)計可容納約40，000人）。產(chǎn)生烹飪蒸汽或蒸汽的廚房可能會在不應(yīng)因滋擾警報而禁用煙霧探測器的位置引起誤報。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，并且對真實火災(zāi)事件的警報時間越來越快。本文將研究一些未決和當(dāng)前的全球標(biāo)準(zhǔn)，以及它對煙霧探測技術(shù)及其市場的意義。

煙霧探測器系統(tǒng)中使用兩種主要的煙霧探測技術(shù)：

電離系統(tǒng)在兩個帶電板之間有少量放射性物質(zhì)。這會電離空氣并導(dǎo)致電流流動。當(dāng)煙霧進(jìn)入腔室時，它會減少電流并激活警報/警報。一些歐洲國家和美國各州已經(jīng)禁止使用電離探測器，因為它們并不總是能檢測到早期的州火災(zāi)。

光電煙霧探測器使用光來探測火災(zāi)。在警報器內(nèi)部，有一個光感應(yīng)室，它使用光來檢測煙霧。當(dāng)存在煙霧時，它會將LED燈偏轉(zhuǎn)到光電探測器中。一旦光束擊中該傳感器，警報就會被激活。

全球標(biāo)準(zhǔn)摘要

基本上有五個主要的全球標(biāo)準(zhǔn)可以與不同的要求進(jìn)行比較，以通過各自的認(rèn)證。煙霧探測器系統(tǒng)需要作為最終產(chǎn)品進(jìn)行全面測試，但也可以在煙霧探測技術(shù)的子系統(tǒng)級別進(jìn)行測試。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)證之前讓您高枕無憂。

美國和加拿大

UL 268：火災(zāi)報警系統(tǒng)的煙霧探測器

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

UL 217：煙霧報警器

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

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

歐洲

EN 14604：煙霧報警裝置（2006）

BS EN 54：火災(zāi)探測和火災(zāi)報警系統(tǒng)（2015）

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

國際

ISO 7240：火災(zāi)探測和報警系統(tǒng)（2018）

第7部分：使用散射光、透射光或電離的點(diǎn)式煙霧探測器

點(diǎn)式煙霧探測器中國標(biāo)準(zhǔn)沿用2003年版標(biāo)準(zhǔn)

UL 268 和 UL 217 涵蓋美國和加拿大法規(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試室設(shè)置。其他三個標(biāo)準(zhǔn)是EN 14604，這是2006年發(fā)布的歐洲標(biāo)準(zhǔn);BS EN 54，這是英國對2015年發(fā)布的歐洲EN 54標(biāo)準(zhǔn)的解釋（本標(biāo)準(zhǔn)第29部分涉及煙霧檢測）;ISO 7240，這是2018年發(fā)布的國際標(biāo)準(zhǔn)（本標(biāo)準(zhǔn)第7部分與煙霧有關(guān)）。目前中國點(diǎn)式煙霧探測器標(biāo)準(zhǔn)遵循2003版ISO 7240。

測試細(xì)節(jié)

我們接下來將討論每個標(biāo)準(zhǔn)的兩個方面：測試和測試設(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器的距離。

圖2.UL標(biāo)準(zhǔn)測試示例圖。

消防室測試以火災(zāi)引發(fā)后的報警時間或遮蔽水平（或在某些情況下兩者兼而有之）表示。遮蔽是煙霧濃度的測量單位。它測量在煙霧存在下到達(dá)探測器 （D） 的光量與在清潔空氣中到達(dá)探測器 （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

柴火

必須在 t = 240 s 之前發(fā)出警報

陰燃煙霧

必須在遮蔽水平超過 29.26%/m 之前發(fā)出警報

火焰聚氨酯泡沫

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

陰燃聚氨酯

必須在遮擋水平超過 34.3%/m 之前發(fā)出警報

漢堡包（滋擾警報）

在遮蔽水平超過 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/故障

靈敏度測試、粉塵測試、高濕度測試

不得發(fā)出警報/故障

靈敏度測試測量裝置在受控?zé)熿F室中報警的遮蔽水平

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

對于EN 14604，BS EN 54和ISO 7240，同一測試或其他規(guī)格可能有不同的靈敏度級別，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：對于一套完整的測試，必須完整引用相關(guān)規(guī)范。

測試規(guī)定以及國際法規(guī)如何重疊

以下是五個主要測試法規(guī)的要求：

UL 268 和 UL 217

28個組裝樣本，全部用于每次測試（除非與測試機(jī)構(gòu)另有約定）

EN 14604

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

BS EN 54

22 個標(biāo)本：6 個最不敏感的標(biāo)本編號為 17 至 22，其他標(biāo)本編號為 1 至 16

ISO 7240 認(rèn)證

20 個標(biāo)本：四個最不敏感的標(biāo)本編號為 17 至 20，其他標(biāo)本編號為 1 至 16

測試裝置很重要，因為它們決定了五個標(biāo)準(zhǔn)中每個測試需要多少個檢測器。UL 268 和 UL 217 要求 28 個試樣，每個測試都使用所有這些樣本。對于其他三個標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)本被編號為詳細(xì)，然后要求特定試樣通過特定測試。例如，在ISO 7240中，所有試樣都經(jīng)過重現(xiàn)性測試，但只有試樣3進(jìn)行了耀眼光測試。這對全球合規(guī)性意味著，由于特定設(shè)備需要通過特定的合規(guī)性測試，因此必須執(zhí)行每個標(biāo)準(zhǔn)中的每個測試，并且標(biāo)準(zhǔn)不能重疊。在某些情況下，兩個不同的UL標(biāo)準(zhǔn)之間的測試條件是相同的，因此符合一個標(biāo)準(zhǔn)將意味著符合另一個標(biāo)準(zhǔn)。

EN 54-29、EN 14604 和 ISO 7240 對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，兩個不同的UL標(biāo)準(zhǔn)之間的測試條件是相同的，因此符合一個標(biāo)準(zhǔn)將意味著符合另一個標(biāo)準(zhǔn)。

煙霧探測技術(shù)：一種尺寸并不適合所有人

本文總結(jié)了一些煙霧探測技術(shù)、定義和煙霧探測器測試，以及它們與五個國際標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)系。它并不意味著對一個標(biāo)準(zhǔn)對另一個標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行詳細(xì)分析。相反，本文使用了一些示例來說明滿足煙霧檢測法規(guī)的過程是多么嚴(yán)格和復(fù)雜。每個國際區(qū)域都有一組非常詳細(xì)的測試，這些測試具有不同的測試方法（和設(shè)置）。

然而，通過 UL 217 和 UL 268 標(biāo)準(zhǔn)（目前最嚴(yán)格的一對標(biāo)準(zhǔn)）可以很好地表明合規(guī)性，盡管這不能替代區(qū)域測試。對于區(qū)域合規(guī)性，需要對當(dāng)?shù)氐臏y試要求和方法進(jìn)行非常詳細(xì)的檢查。即使在當(dāng)?shù)貒覍用?，未來的法?guī)也將變得越來越嚴(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，ADPD188BI 加煙室正在等待 UL 認(rèn)證。

圖3.ADPD188BI 煙霧探測模塊。

ADPD188BI 煙霧檢測模塊將 LED、光電二極管和模擬前端 （AFE） 集成在一個 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） 和寬動態(tài)范圍，可實現(xiàn)較低的信號測量，因此符合新的和現(xiàn)有的生命安全法規(guī)

通過具有雙色檢測和高動態(tài)范圍，減少干擾警報，以確保經(jīng)過驗證的警報（并避免警報禁用）

低功耗，允許更多設(shè)備接入有線或無線環(huán)路

體積小，可將探測器放置在難以到達(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

監(jiān)管變化推動了更小、更準(zhǔn)確的煙霧探測系統(tǒng)的趨勢。除了法規(guī)變化之外，客戶還需要更好的美觀性和更廣泛的更棘手的部署方案。滿足這一需求將需要更小的外形尺寸和更低的功耗。使用雙波長檢測的系統(tǒng)可以減少干擾警報，這是新測試法規(guī)的要求。具有更高信噪比和高動態(tài)范圍的系統(tǒng)也有助于更好地識別煙霧類型。光學(xué)技術(shù)可實現(xiàn)高動態(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)域安裝煙霧探測器，并通過建筑物提供更多的物理設(shè)備，從而實現(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（更長的使用壽命）或主回路上的更多設(shè)備。但在系統(tǒng)級別，對于無線網(wǎng)絡(luò)，更快的警報要求意味著需要低延遲網(wǎng)絡(luò)。由于煙霧探測的生命安全方面，物理系統(tǒng)將繼續(xù)作為一個獨(dú)立的單元。然而，在未來，可能還需要將煙霧探測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越重要。

審核編輯：郭婷