1、云霧室技術(shù)在極早期火災報警偵測中的應(yīng)用一、火災探測設(shè)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(shè)備的能力。在今日 復雜的環(huán)境里，火災探測設(shè)備被要求具有下列的能力：1. 有極高的靈敏度，以爭取更多的反應(yīng)時間，才不致丁釀成巨災；2. 在極高的靈敏度運行狀態(tài)下，不會因灰塵而造成誤報，產(chǎn)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(guān)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、火焰探測器對丁上述的

2、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(shè)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(jié) 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(shè)谿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?；?焰探測器需要有火苗產(chǎn)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

3、法及時對火災做出反應(yīng)。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(chǎn)生前的過熱（overheating戒打火狀況下即能反應(yīng)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(chǎn)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(yīng)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(yīng)火災情況；4. 能解決開關(guān)柜內(nèi)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、IFD云霧室型極早期探測系統(tǒng)技術(shù)特點上述幾項要

4、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。只有采用云霧室探 測技術(shù)（Cloud Chamber TechnologIFD探測器，它具有最快的火災反應(yīng)靈敏度，幾乎等 丁零的誤報率，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(diào)低靈敏度來降低誤報率，能真正反應(yīng)投資極早期探測器的意義。IFD云霧室型極早期火災探測器具有如下特點：1. 全世界唯一具有能運轉(zhuǎn)在最高靈敏度（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(nèi)、外谿式精密過濾器，沒有額外

5、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0.002頃），數(shù)量龐大（每 立方公分達500,00測以上），受氣流稀釋的影響遠小丁火災第二階段產(chǎn)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）；5. 采用空氣采樣管主動吸取環(huán)境中的火災生成物，對丁難被探測的封閉空間（如機柜內(nèi)）, 亦容易以毛細管采樣的方式，深入機柜內(nèi)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

6、；而由丁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(shè)備整體成本的5%,因此，具有最低廉的整體使用成本（購谿成本+維護成本）;7. 探測器部件采模塊化設(shè)計，維修谿換容易，可丁現(xiàn)場拆卸更換；10階可調(diào)靈敏度;8. 4階火災分段警報，每階段警報具9. 監(jiān)控軟件可提供二次開發(fā)接口；采樣(Sampling Pip釗果律孔(Sampling Point)商人八八六10. 滿足GB 15631-2008«特種火災探測器要求，并經(jīng)沈陽國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心測試合空夾樣本CAir Samples)IFD探測器格；取得國家CCC認證；11經(jīng)國外著名測試機構(gòu)UL、FM等測試認可。三

7、、IFD云霧室型空氣采樣式極早期火災探測器的工作原理根據(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(wǎng)絡(luò)分布，從探測器延伸至被保護 區(qū)域。探測器內(nèi)的抽氣扇通過空氣采 樣點及管路系統(tǒng)將被保護區(qū)內(nèi)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(chǎn)生物進行檢測D ; 60伽。&D : 60P000/ccT ； 500,000/ccD : 60.000/ccT： 1.000.000/CCs : 100.000/CCTS1D空氣中懸浮E子（灰塵）（0.01-2 Un）T熱崩浦滁放的安微米粒子（-0.002 im）S煙粗子（0.01-1 it

8、n）正常階段提早期階段煙階段 火焰階段熱階段分析。依據(jù)NFPA, Fire Technology 1974文獻說明，當一物質(zhì)丁受熱達過熱時（Overheating）, 即因化學變化導致材質(zhì)分解，而會釋放出不可見的次微米粒子（直徑為約 0.002微米，a m-,6）0當該物質(zhì)持續(xù)受熱達到燃點時，即開始轉(zhuǎn)變產(chǎn)生碳粒子（亦即所謂的碳煙），并開始溶解而燃燒。從材質(zhì)過熱分解到煙霧產(chǎn)生的階段，我們稱之為火災極早期階 段（如左圖）?；馂臉O早期階段是指物質(zhì)從被過度加熱超過其材質(zhì)可承受的臨界點（即熱分解點；Thermal Particulate Point）到氧化燃燒并開始產(chǎn)生碳煙的階段。在火災發(fā)生的極早期階段

9、 （此時尚無煙粒子產(chǎn)生）所出現(xiàn)的情況是熱力的適度增加，進而產(chǎn)生大量的不可見次微米粒 子（0.002m；）=10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(zhì)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。一般采用光散射原理（scattered light principle）勺激光型或L

10、ED型早期煙霧探測器并不對次微米粒子產(chǎn)生反應(yīng)；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；如果光波長大丁粒子直徑，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（V mt）0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。IFD是世界上最先將云霧室（Cloud Chamber）勺技術(shù)（即微粒子計數(shù)能力）應(yīng)用丁火災極 早期探測的探測器，云霧室探測技術(shù)使得 IFD對火災極早期所產(chǎn)生的大量不可見的次微 米粒子具獨特的探測能力。IFD經(jīng)由空氣采樣管路將被保護區(qū)內(nèi)的空氣樣本送入探測主

11、機內(nèi)，若此區(qū)域內(nèi)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(jié)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(nèi)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20 m）口下圖），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)量相對丁0.002微米粒子的數(shù)量，是云霧室處理前相當相當少的（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?；馂臉O早期階段產(chǎn)生的次微米粒子數(shù)量非常多，但由丁體積遠小丁一般灰塵粒子， 故光

12、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 丁次微米粒子，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(jīng)過云霧室處理后，每一個火災極早期階段所產(chǎn)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(chǎn)生的有效遮光率與包圍灰塵粒子的水滴產(chǎn)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：光波長如大"子直徑，則無法探光嬴測到粒子的存在。目前市面上沒有一種探測器光波長小丁 0.002微米，因此無法探測到火災極早期現(xiàn)象。（

13、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,峰鑫苴因此也無法計算出灰塵與煙粒光接收倨子在數(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。（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，IFD即可藉由空氣中存在的灰塵數(shù)量最大值（不超過60,000/cc冰將火災警報門坎設(shè)定在灰塵數(shù)量最大值以上，如100,000/cg即可遠離誤報的困擾，并可在火災的極早期迅速反應(yīng)。四、IFD云霧室型空氣采樣式極早期火災探測器的應(yīng)用優(yōu)勢IFD相對

14、丁其它探測器所具有的優(yōu)勢為：1. IFD是目前市面上唯一能探測火災極早期現(xiàn)象的探測器，即IFD是最靈敏的探測器；2. IFD是目前市面上唯一在實用上真正能運轉(zhuǎn)在高靈敏度而不誤報的探測器;3. IFD是目前市面上最適合安裝在大空間的探測器；4. IFD是目前市面上最不受氣流稀釋影響的探測器；5. IFD為目前市面上在長期使用上最經(jīng)濟的探測器。IFD的圖控系統(tǒng)架構(gòu)IPCOLIPCOZ工 US'I PC 01IPCN六、IFD應(yīng)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。七、KFII移動式粒子分析儀-早期火災隱患探測KFII可被安裝在空調(diào)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(diào)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