云霧室技術(shù)在極早期火災(zāi)報(bào)警偵測(cè)中的應(yīng)用

1、云霧室技術(shù)在極早期火災(zāi)報(bào)警偵測(cè)中的應(yīng)用一、火災(zāi)探測(cè)設(shè)備面對(duì)的火災(zāi)挑戰(zhàn)隨著人類科技的進(jìn)步，火災(zāi)探測(cè)器的性能也不斷的提升，也解決了許多過(guò)去無(wú)法解 決的問(wèn)題。但時(shí)至今日，仍然有許多的場(chǎng)合，依然挑戰(zhàn)著火災(zāi)探測(cè)設(shè)備的能力。在今日 復(fù)雜的環(huán)境里，火災(zāi)探測(cè)設(shè)備被要求具有下列的能力：1. 有極高的靈敏度，以爭(zhēng)取更多的反應(yīng)時(shí)間，才不致丁釀成巨災(zāi)；2. 在極高的靈敏度運(yùn)行狀態(tài)下，不會(huì)因灰塵而造成誤報(bào)，產(chǎn)生運(yùn)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(kāi)關(guān)柜的阻隔下亦能進(jìn)行火災(zāi)探測(cè)；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(diǎn)式探測(cè)器、高靈敏度煙霧探測(cè)器、火焰探測(cè)器對(duì)丁上述的

2、問(wèn)題無(wú)法解決是 顯而易見(jiàn)的。傳統(tǒng)的點(diǎn)式探測(cè)器不具備有高靈敏度探測(cè)能力是眾所皆知的，而高靈敏度 煙霧探測(cè)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(yùn)行，勢(shì)必頻繁造成誤報(bào)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(diǎn)式探測(cè)器一般的靈敏度，如此一來(lái)，不僅對(duì)火災(zāi)探測(cè)沒(méi)有增加多少 效益，而投資大量預(yù)算設(shè)谿的空氣采樣式高靈敏煙霧探測(cè)器更形同浪費(fèi)。而氣流稀釋煙 霧及煙霧分層現(xiàn)象更使得傳統(tǒng)的點(diǎn)式探測(cè)器或高靈敏度煙霧探測(cè)器對(duì)火災(zāi)無(wú)能為力?；?焰探測(cè)器需要有火苗產(chǎn)生才能探測(cè)到火災(zāi)，較適合使用在易燃性氣體或液體火災(zāi)，加上 空間許多遮擋物，造成火焰探測(cè)器無(wú)

3、法及時(shí)對(duì)火災(zāi)做出反應(yīng)。因此,探測(cè)器要成功的對(duì)抗火災(zāi)的基本要件是：1. 具有在煙未產(chǎn)生前的過(guò)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(yùn)行，亦不會(huì)因環(huán)境因素（如灰塵、溫濕度的變化）影響而產(chǎn)生誤報(bào)；2. 探測(cè)器必須能承受因氣流變化造成探測(cè)標(biāo)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(dá)到及早報(bào)警的預(yù)防效果；3. 能降低煙霧分層現(xiàn)象的沖擊，火災(zāi)生成物必須能到達(dá)探測(cè)器，以快速反應(yīng)火災(zāi)情況；4. 能解決開(kāi)關(guān)柜內(nèi)探測(cè)的問(wèn)題，不因機(jī)柜的阻隔而延誤救災(zāi)；5. 日后的維護(hù)工作需要簡(jiǎn)易，讓火災(zāi)探測(cè)器得以穩(wěn)定的正常運(yùn)行。二、IFD云霧室型極早期探測(cè)系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)上述幾項(xiàng)要

4、求對(duì)傳統(tǒng)點(diǎn)式光電型探測(cè)器、紅外對(duì)射型探測(cè)器、圖像式火焰報(bào)警探測(cè) 器、或如激光型空氣采樣式煙霧探測(cè)器而言，都是無(wú)法滿足要求的。只有采用云霧室探 測(cè)技術(shù)（Cloud Chamber TechnologIFD探測(cè)器，它具有最快的火災(zāi)反應(yīng)靈敏度，幾乎等 丁零的誤報(bào)率，因而避免了復(fù)雜的火災(zāi)確認(rèn)程序、避免延遲救災(zāi)的時(shí)間、避免降低對(duì)警 報(bào)的警覺(jué)性、避免以調(diào)低靈敏度來(lái)降低誤報(bào)率，能真正反應(yīng)投資極早期探測(cè)器的意義。IFD云霧室型極早期火災(zāi)探測(cè)器具有如下特點(diǎn)：1. 全世界唯一具有能運(yùn)轉(zhuǎn)在最高靈敏度（火災(zāi)極早期階段）狀態(tài)下而不誤報(bào)的能力；2. 不會(huì)受粉塵、霧氣等影響而造成誤報(bào)，不需使用內(nèi)、外谿式精密過(guò)濾器，沒(méi)有額外

5、費(fèi)用支出的問(wèn)題;3. 探測(cè)火災(zāi)生成物為火災(zāi)極早期階段的不可見(jiàn)熱釋微粒子（小至0.002頃），數(shù)量龐大（每 立方公分達(dá)500,00測(cè)以上），受氣流稀釋的影響遠(yuǎn)小丁火災(zāi)第二階段產(chǎn)生的煙霧；4. 因不可見(jiàn)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(cè)器容易補(bǔ)捉到而不會(huì)漏報(bào)，因此，適合安裝在高大空間的場(chǎng)所（已實(shí)際通過(guò)45米高的大空間火災(zāi)模擬探測(cè)測(cè)試）；5. 采用空氣采樣管主動(dòng)吸取環(huán)境中的火災(zāi)生成物，對(duì)丁難被探測(cè)的封閉空間（如機(jī)柜內(nèi)）, 亦容易以毛細(xì)管采樣的方式，深入機(jī)柜內(nèi)取樣，解決封閉空間阻隔的問(wèn)題；6. 不會(huì)受灰塵影響而造成誤報(bào)，因此，不需要使用昂貴的高效過(guò)濾器

6、；而由丁光會(huì)自然衰減的問(wèn)題，每五年建議更換的光電探測(cè)元件價(jià)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(gòu)谿成本+維護(hù)成本）;7. 探測(cè)器部件采模塊化設(shè)計(jì)，維修谿換容易，可丁現(xiàn)場(chǎng)拆卸更換；10階可調(diào)靈敏度;8. 4階火災(zāi)分段警報(bào)，每階段警報(bào)具9. 監(jiān)控軟件可提供二次開(kāi)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(zāi)探測(cè)器要求，并經(jīng)沈陽(yáng)國(guó)家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心測(cè)試合空夾樣本CAir Samples)IFD探測(cè)器格；取得國(guó)家CCC認(rèn)證；11經(jīng)國(guó)外著名測(cè)試機(jī)構(gòu)UL、FM等測(cè)試認(rèn)可。三

7、、IFD云霧室型空氣采樣式極早期火災(zāi)探測(cè)器的工作原理根據(jù)NFPA72的定義：空氣采樣式探測(cè)系統(tǒng)（如右圖）是由探測(cè)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(cè)器延伸至被保護(hù) 區(qū)域。探測(cè)器內(nèi)的抽氣扇通過(guò)空氣采 樣點(diǎn)及管路系統(tǒng)將被保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣 樣本抽送回探測(cè)器，探測(cè)器會(huì)對(duì)空氣 樣本中是否含有火災(zāi)產(chǎn)生物進(jìn)行檢測(cè)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(xiàn)說(shuō)明，當(dāng)一物質(zhì)丁受熱達(dá)過(guò)熱時(shí)（Overheating）, 即因化學(xué)變化導(dǎo)致材質(zhì)分解，而會(huì)釋放出不可見(jiàn)的次微米粒子（直徑為約 0.002微米，a m-,6）0當(dāng)該物質(zhì)持續(xù)受熱達(dá)到燃點(diǎn)時(shí)，即開(kāi)始轉(zhuǎn)變產(chǎn)生碳粒子（亦即所謂的碳煙），并開(kāi)始溶解而燃燒。從材質(zhì)過(guò)熱分解到煙霧產(chǎn)生的階段，我們稱之為火災(zāi)極早期階 段（如左圖）。火災(zāi)極早期階段是指物質(zhì)從被過(guò)度加熱超過(guò)其材質(zhì)可承受的臨界點(diǎn)（即熱分解點(diǎn)；Thermal Particulate Point）到氧化燃燒并開(kāi)始產(chǎn)生碳煙的階段。在火災(zāi)發(fā)生的極早期階段

9、 （此時(shí)尚無(wú)煙粒子產(chǎn)生）所出現(xiàn)的情況是熱力的適度增加，進(jìn)而產(chǎn)生大量的不可見(jiàn)次微米粒 子（0.002m；）=10在火災(zāi)成長(zhǎng)的各個(gè)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(guò)熱達(dá)熱崩潰點(diǎn)而釋放出的 不可見(jiàn)次微米粒子。數(shù)量約在 500,000/cc以上；-到達(dá)煙階段，空氣中有一般的懸浮粒子，不可見(jiàn)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(cè)器并不對(duì)次微米粒子產(chǎn)生反應(yīng)；它所能探測(cè)到的粒子大小是受探測(cè)器所使用的探測(cè)光源之波長(zhǎng)（激光約為0.3微米）所限制；如果光波長(zhǎng)大丁粒子直徑，就無(wú)法探測(cè)到粒子的存在。然而 在火災(zāi)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(cè)器無(wú)法探測(cè)出火災(zāi)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(jì)數(shù)能力）應(yīng)用丁火災(zāi)極 早期探測(cè)的探測(cè)器，云霧室探測(cè)技術(shù)使得 IFD對(duì)火災(zāi)極早期所產(chǎn)生的大量不可見(jiàn)的次微 米粒子具獨(dú)特的探測(cè)能力。IFD經(jīng)由空氣采樣管路將被保護(hù)區(qū)內(nèi)的空氣樣本送入探測(cè)主

11、機(jī)內(nèi)，若此區(qū)域內(nèi)的空氣樣本含有火災(zāi)極早期階段釋放出的高濃度的不可見(jiàn)次微米粒子，云霧室即有能力透過(guò)一 簡(jiǎn)單的精密機(jī)械處理過(guò)程，利用水滴的凝結(jié)特性將這些不可見(jiàn)的次微米粒子及空氣中的 灰塵粒子一個(gè)個(gè)分別內(nèi)含在個(gè)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(jiàn)的細(xì)小霧狀水滴（約20 m）口下圖），透過(guò)這龐大的霧狀水滴所形成的遮光面及透光率， 即可測(cè)出空氣樣本所含粒子的數(shù)量，而灰塵粒子的數(shù)量相對(duì)丁0.002微米粒子的數(shù)量，是云霧室處理前相當(dāng)相當(dāng)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(zāi)的訊息?；馂?zāi)極早期階段產(chǎn)生的次微米粒子數(shù)量非常多，但由丁體積遠(yuǎn)小丁一般灰塵粒子， 故光

12、電型探測(cè)器受數(shù)量極少但相對(duì)遮光率極高的灰塵粒子之影響， 遠(yuǎn)大 丁次微米粒子，故無(wú)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(guò)云霧室處理后，每一個(gè)火災(zāi)極早期階段所產(chǎn)生的不可見(jiàn)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(dāng)，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(shí)出來(lái)。綜上所述，可以得知，光電型探測(cè)器（如激光型）看到的現(xiàn)象受到兩個(gè)限制：光波長(zhǎng)如大"子直徑，則無(wú)法探光嬴測(cè)到粒子的存在。目前市面上沒(méi)有一種探測(cè)器光波長(zhǎng)小丁 0.002微米，因此無(wú)法探測(cè)到火災(zāi)極早期現(xiàn)象。（

13、2）粒子大小不一（如右圖），無(wú)法用光遮或散射方式計(jì)算粒子的數(shù)量,峰鑫苴因此也無(wú)法計(jì)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(cè)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(cè)到。（2）所有粒子大小一致，可用光遮方式計(jì)算遮光率及透光率，即可算出粒子的數(shù)量。當(dāng)粒子數(shù)量變?yōu)榭捎?jì)數(shù)時(shí)，IFD即可藉由空氣中存在的灰塵數(shù)量最大值（不超過(guò)60,000/cc冰將火災(zāi)警報(bào)門(mén)坎設(shè)定在灰塵數(shù)量最大值以上，如100,000/cg即可遠(yuǎn)離誤報(bào)的困擾，并可在火災(zāi)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(zāi)探測(cè)器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)IFD相對(duì)

14、丁其它探測(cè)器所具有的優(yōu)勢(shì)為：1. IFD是目前市面上唯一能探測(cè)火災(zāi)極早期現(xiàn)象的探測(cè)器，即IFD是最靈敏的探測(cè)器；2. IFD是目前市面上唯一在實(shí)用上真正能運(yùn)轉(zhuǎn)在高靈敏度而不誤報(bào)的探測(cè)器;3. IFD是目前市面上最適合安裝在大空間的探測(cè)器；4. IFD是目前市面上最不受氣流稀釋影響的探測(cè)器；5. IFD為目前市面上在長(zhǎng)期使用上最經(jīng)濟(jì)的探測(cè)器。IFD的圖控系統(tǒng)架構(gòu)IPCOLIPCOZ工 US'I PC 01IPCN六、IFD應(yīng)用的場(chǎng)所電廠，變電站，數(shù)據(jù)中心，地鐵，機(jī)場(chǎng)，卷煙廠，古跡建筑，物流倉(cāng)庫(kù)，電信機(jī)房，高科技廠房，潔凈室，劇院，博物館，食品加工廠，冷凍倉(cāng)庫(kù)，超高層大樓，核廢料倉(cāng)庫(kù)，礦山。七、KFII移動(dòng)式粒子分析儀-早期火災(zāi)隱患探測(cè)KFII可被安裝在空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口前，用來(lái)持續(xù)捕捉機(jī)房里的空氣樣本做分析。只要在空調(diào)系統(tǒng)的回風(fēng)口前布置簡(jiǎn)易的空氣采樣管路，平時(shí)連接至FKII的微粒子分析探管，做 24小時(shí)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(shí)，便可發(fā)出預(yù)警，通知安全防護(hù)人員盡速