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

外文名

Air sampler

探測器組成

氣泵、過(guò)濾器、激光探測腔等

系統組成

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探測器、極早期火災探測器，這種探測器靈敏度非常高?？諝獠蓸悠骺煞譃閱喂苄?、雙管型、四管型（多管型）根據環(huán)境要求不

空氣采樣器

同選用不同規格的空氣采樣火災探測器，空氣采樣器有四個(gè)工作階段分別是警告、行動(dòng)、火警1、火警2這四個(gè)階段的。一般具有以下特點(diǎn)：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，在煙之前數小時(shí)內發(fā)現火災的存在）先進(jìn)的火災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

基本內容

空氣采樣器

一、火災探測設備面對的火災挑戰

隨著(zhù)人類(lèi)科技的進(jìn)步，火災探測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，依然挑戰著(zhù)火災探測設備的能力。在今日復雜的環(huán)境里，火災探測設備被要求具有下列的能力：

1.?有很高的靈敏度，以爭取更多的反應時(shí)間，才不致于釀成巨災；

2.?在很高的靈敏度運行狀態(tài)下，不會(huì )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(kāi)關(guān)柜的阻隔下亦能進(jìn)行火災探測；

5.?在高大空間環(huán)境中，能降低煙霧分層現象的沖擊。

傳統的點(diǎn)式探測器、高靈敏度煙霧探測器、火焰探測器對于上述的問(wèn)題無(wú)法解決是顯而易見(jiàn)的。傳統的點(diǎn)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光電式的光遮蔽原理(光遮斷或散射方式)，若是要設定在高靈敏度狀態(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)，其結果就是回到傳統的點(diǎn)式探測器一般的靈敏度，如此一來(lái)，不僅對火災探測沒(méi)有增加多少效益，而投資大量預算設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象更使得傳統的點(diǎn)式探測器或高靈敏度煙霧探測器對火災無(wú)能為力?；鹧嫣綔y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(wú)法及時(shí)對火災做出反應。

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(guò)熱(overheating)或打火狀況下即能反應的極高靈敏度，而在此高靈敏度狀態(tài)下運行,?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；

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的能力,?以達到及早報警的預防效果；

3.能降低煙霧分層現象的沖擊，火災生成物必須能到達探測器，以快速反應火災情況；

4.能解決開(kāi)關(guān)柜內探測的問(wèn)題，不因機柜的阻隔而延誤救災；

5.日后的維護工作需要簡(jiǎn)易，讓火災探測器得以穩定的正常運行。

二、云霧室型空氣采樣器技術(shù)特點(diǎn)

上述幾項要求對傳統點(diǎn)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(wú)法滿(mǎn)足要求的。只有采用

火災生命期

云霧室探測技術(shù)(Cloud?Chamber?Technology)的空氣采樣器探測器，它具有最快的火災反應靈敏度，幾乎等于零的誤報率，因而避免了復雜的火災確認程序、避免延遲救災的時(shí)間、避免降低對警報的警覺(jué)性、避免以調低靈敏度來(lái)降低誤報率，能真正反應投資極早期探測器的意義。

空氣采樣器具有如下特點(diǎn)：

1.?具有能運轉在高靈敏度(火災極早期階段)狀態(tài)下而不誤報的能力；

2.?不會(huì )受粉塵、霧氣等影響而造成誤報，不需使用內、外置式精密過(guò)濾器，沒(méi)有額外費用支出的問(wèn)題；

3.?探測火災生成物為火災極早期階段的不可見(jiàn)熱釋微粒子(小至0.002μm)，數量龐大(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，讓探測器容易補捉到而不會(huì )漏報，因此，適合安裝在高大空間的場(chǎng)所(已實(shí)際通過(guò)45米高的大空間火災模擬探測測試)；

火災生命期2

5.?采用空氣采樣管主動(dòng)吸取環(huán)境中的火災生成物，對于難被探測的封閉空間(如機柜內)，亦容易以毛細管采樣的方式，深入機柜內取樣，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，因此，不需要使用昂貴的高效過(guò)濾器；而由于光會(huì )自然衰減的問(wèn)題，每五年建議更換的光電探測元件價(jià)格僅為設備整體成本的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計，維修置換容易，可于現場(chǎng)拆卸更換；

8.?4階火災分段警報，每階段警報具10階可調靈敏度；

9.?監控軟件可提供二次開(kāi)發(fā)接口；

10.?滿(mǎn)足GB?15631-2008《特種火災探測器》要求，并經(jīng)沈陽(yáng)國家消防電子產(chǎn)品質(zhì)量監督檢驗中心測試合格；取得國家CCC認證；

11.?經(jīng)國外著(zhù)名測試機構UL、FM等測試認可。

三、空氣采樣器的工作原理

根據NFPA72的定義：空氣采樣式探測系統(如右圖)是由探測器及空氣采樣管道系統組成，管道成網(wǎng)絡(luò )分布，從探測器延伸至被保護區域。探測器內的抽氣扇通過(guò)

空氣采樣器

空氣采樣點(diǎn)及管路系統將被保護區內的空氣樣本抽送回探測器，探測器會(huì )對空氣樣本中是否含有火災產(chǎn)生物進(jìn)行檢測分析。依據「NFPA,?Fire?Technology?1974」文獻說(shuō)明，當一物質(zhì)于受熱達過(guò)熱時(shí)(Overheating)，即因化學(xué)變化導致材質(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,μm,10-6)，當該物質(zhì)持續受熱達到燃點(diǎn)時(shí)，即開(kāi)始轉變產(chǎn)生碳粒子(亦即所謂的碳煙)，并開(kāi)始溶解而燃燒。從材過(guò)熱分解到煙霧產(chǎn)生的階段，我們稱(chēng)之為火災「極早期」階段(如左圖)。

火災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。在火災發(fā)生的極早期階段(此時(shí)尚無(wú)煙粒子產(chǎn)生)所出現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(0.002μm；μ=10-6)。

在火災成長(cháng)的各個(gè)階段，空氣中粒子數的組成及數量為(如右圖):

–?在正常階段，空氣中只有一般的懸浮粒子，數量約在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)熱達熱崩潰點(diǎn)而釋放出的不可見(jiàn)次微米粒子。數量約在500,000/cc以上；

–?到達煙階段，空氣中有一般的懸浮粒子，不可見(jiàn)次微米粒子，還有煙粒子。粒子持續累積的數量約在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；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(cháng)(激光約為0.3微米)所限制；如果光波長(cháng)大于粒子直徑，就無(wú)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(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(wú)法探測出火災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)(即微粒子計數能力)應用于火災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極早期所產(chǎn)生的大量不可見(jiàn)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內的空氣樣本送入探測主機內，若此區域內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(jiàn)次微米粒子，云霧室即有能力透過(guò)一簡(jiǎn)單的精密機械處理過(guò)程，利用水滴的凝結特性將這些不可見(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)的細小霧狀水滴(約20μm)?(如下圖)，透過(guò)這龐大的霧狀水滴所形成的遮光面及透光率，即可測出空氣樣本所含粒子的數量，而灰塵粒子的數量相對于0.002微米粒子的數量，是相當相當少的(約1:25以上),因而可以區別得知是正常狀況或是極早期火災的訊息。

火災極早期階段產(chǎn)生的次微米粒子數量非常多，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(wú)法辨別次微米粒子與灰塵粒子在數量上的懸殊差異。

經(jīng)過(guò)云霧室處理后，每一個(gè)火災極早期階段所產(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，故其在數量上的懸殊差異(500,000/cc?>>?20,000/cc)即可被光電儀器辨識出來(lái)。

綜上所述，可以得知，光電型探測器(如激光型)看到的現象受到兩個(gè)限制:

(1)?光波長(cháng)如大于粒子直徑，則無(wú)法探測到粒子的存在。目前市面上沒(méi)有一種探測器光波長(cháng)小于0.002微米，因此無(wú)法探測到火災極早期現象。

(2)?粒子大小不一(如右圖),無(wú)法用光遮或散射方式計算粒子的數量，因此也無(wú)法計算出灰塵與煙粒子在數量上的差別。

而云霧室型探測器看到的現象是:

(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，即可算出粒子的數量。

當粒子數量變?yōu)榭捎嫈禃r(shí)，空氣采樣器即可藉由空氣中存在的灰塵數量最大值(不超過(guò)60,000/cc)來(lái)將火災警報門(mén)坎設定在灰塵數量最大值以上，如100,000/cc，即可遠離誤報的困擾，并可在火災的極早期迅速反應。

四、云霧室型空氣采樣器的應用優(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極早期現象的探測器，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(shí)用上真正能運轉在高靈敏度而不誤報的探測器；

五、空氣采樣器應用的場(chǎng)所

電廠(chǎng)，變電站，數據中心，地鐵，機場(chǎng)，卷煙廠(chǎng)，古跡建筑，物流倉庫，電信機房，高科技廠(chǎng)房，潔凈室，劇院，博物館，食品加工廠(chǎng)，冷凍倉庫，超高層大樓，核廢料倉庫，礦山。。。。。。

六、KFII移動(dòng)式火災定位器---早期火災隱患探測

KFII?可被安裝在空調系統的回風(fēng)口前，用來(lái)持續捕捉機房里的空氣樣本做分析。只要在空調系統的回風(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量監視，一旦發(fā)現有粒子數量超出正常值時(shí)，便可發(fā)出預警，通知安全防護人員盡速進(jìn)行隱患定位工作，嚴密搜索，消弭火災于無(wú)形。

KFII移動(dòng)式火災定位器

注意：FKII移動(dòng)式火災定位器的安裝，僅做為隱患探測的輔助工具，不能代替法定的火災探測器，安裝的場(chǎng)所必須確認已依照國家消防法規的規定，安裝合格的火災探測器。

隱患定位

當空氣采樣器或KFII發(fā)現有粒子數量超出正常值而發(fā)出預警時(shí)，安全防護人員可以手提或肩背的方式將FKII帶著(zhù)走，在整個(gè)機房空調系統所及的隔間內，逐間檢查。當找出粒子濃度最高的隔間時(shí)，立即展開(kāi)該隔間內細部的搜索，找出隱患來(lái)源，并采取適當的因應處理措施。

火災隱患定位