空氣采樣器系統(tǒng)包括探測器和采樣網(wǎng)管。探測器由吸氣泵、過濾器、激光探測腔、控制電路、顯示電路等組成。吸氣泵通過PVC管或鋼管所組成的采樣管網(wǎng)，從被保護區(qū)內(nèi)連續(xù)采集空氣樣品放入探測器。

外文名

Air sampler

探測器組成

氣泵、過濾器、激光探測腔等

系統(tǒng)組成

探測器和采樣網(wǎng)管

概述

空氣采樣器又叫吸氣式感煙火災(zāi)探測器、極早期火災(zāi)探測器，這種探測器靈敏度非常高。空氣采樣器可分為單管型、雙管型、四管型（多管型）根據(jù)環(huán)境要求不

空氣采樣器

同選用不同規(guī)格的空氣采樣火災(zāi)探測器，空氣采樣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(shù)的探測器能探測熱釋粒子，在煙之前數(shù)小時內(nèi)發(fā)現(xiàn)火災(zāi)的存在）先進的火災(zāi)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

基本內(nèi)容

空氣采樣器

一、火災(zāi)探測設(shè)備面對的火災(zāi)挑戰(zhàn)

隨著人類科技的進步，火災(zāi)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(zāi)探測設(shè)備的能力。在今日復(fù)雜的環(huán)境里，火災(zāi)探測設(shè)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(yīng)時間，才不致于釀成巨災(zāi)；

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(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(zāi)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(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(zāi)探測沒有增加多少效益，而投資大量預(yù)算設(shè)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(zāi)無能為力?；鹧嫣綔y器需要有火苗產(chǎn)生才能探測到火災(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，造成火焰探測器無法及時對火災(zāi)做出反應(yīng)。

因此，探測器要成功的對抗火災(zāi)的基本要件是：

1.具有在煙未產(chǎn)生前的過熱(overheating)或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(yù)防效果；

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

5.日后的維護工作需要簡易，讓火災(zāi)探測器得以穩(wěn)定的正常運行。

二、云霧室型空氣采樣器技術(shù)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(zāi)生命期

云霧室探測技術(shù)(Cloud?Chamber?Technology)的空氣采樣器探測器，它具有最快的火災(zāi)反應(yīng)靈敏度，幾乎等于零的誤報率，因而避免了復(fù)雜的火災(zāi)確認程序、避免延遲救災(zāi)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。

空氣采樣器具有如下特點：

1.?具有能運轉(zhuǎn)在高靈敏度(火災(zāi)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)、外置式精密過濾器，沒有額外費用支出的問題；

3.?探測火災(zāi)生成物為火災(zāi)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(zāi)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(zāi)模擬探測測試)；

火災(zāi)生命期2

5.?采用空氣采樣管主動吸取環(huán)境中的火災(zāi)生成物，對于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；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(shè)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(shè)計，維修置換容易，可于現(xiàn)場拆卸更換；

8.?4階火災(zāi)分段警報，每階段警報具10階可調(diào)靈敏度；

9.?監(jiān)控軟件可提供二次開發(fā)接口；

10.?滿足GB?15631-2008《特種火災(zāi)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、空氣采樣器的工作原理

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

空氣采樣器

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(zāi)產(chǎn)生物進行檢測分析。依據(jù)「NFPA,?Fire?Technology?1974」文獻說明，當一物質(zhì)于受熱達過熱時(Overheating)，即因化學(xué)變化導(dǎo)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,μm,10-6)，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。從材過熱分解到煙霧產(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(zāi)發(fā)生的極早期階段(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(0.002μm；μ=10-6)。

在火災(zāi)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。

原理

一般采用光散射原理(scattered?light?principle)的激光型或LED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；如果光波長大于粒子直徑，就無法探測到粒子的存在。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(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(zāi)的早期征兆是可想而知的。

空氣采樣器是世界上最先將云霧室(Cloud?Chamber)的技術(shù)(即微粒子計數(shù)能力)應(yīng)用于火災(zāi)極早期探測的探測器，云霧室探測技術(shù)使得空氣采樣器對火災(zāi)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。

空氣采樣器經(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機內(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(zāi)的訊息。

火災(zāi)極早期階段產(chǎn)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(jīng)過云霧室處理后，每一個火災(zāi)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:

(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(zāi)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(zāi)警報門坎設(shè)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(zāi)的極早期迅速反應(yīng)。

四、云霧室型空氣采樣器的應(yīng)用優(yōu)勢

云霧室處理后

云霧室型空氣采樣器相對于其它探測器所具有的優(yōu)勢為：

1.?云霧室型空氣采樣器是目前市面上能探測火災(zāi)極早期現(xiàn)象的探測器，即云霧室型空氣采樣器是高靈敏的探測器；

2.?云霧室型?空氣采樣器是目前市面上在實用上真正能運轉(zhuǎn)在高靈敏度而不誤報的探測器；

五、空氣采樣器應(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。。。。。。

六、KFII移動式火災(zāi)定位器---早期火災(zāi)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(yù)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(zāi)于無形。

KFII移動式火災(zāi)定位器

注意：FKII移動式火災(zāi)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(zāi)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(zāi)探測器。

隱患定位

當空氣采樣器或KFII發(fā)現(xiàn)有粒子數(shù)量超出正常值而發(fā)出預(yù)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(diào)系統(tǒng)所及的隔間內(nèi)，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(nèi)細部的搜索，找出隱患來源，并采取適當?shù)囊驊?yīng)處理措施。

火災(zāi)隱患定位