低溫火災風險防范研究1
——以標準煙箱低溫測試方法為例

文/田曉磊 柯思藝 楊鑫燕

在我國，不少地區的冬季長時間處于低溫干燥，很多場所（如紙張倉庫）的物品也變得非常干燥，同時冬季用火、用電增多，遇火易燃；冷鏈倉儲建筑的冷庫區、易燃物品的立體庫房區，易引發火災。在火災發生初期，環境氣溫處于較低狀態，安裝的報警器能否保持有效的響應靈敏度，及時發出火災報警信號，是報警器的重要性能參數之一。

近年來，國家監督抽查情況總體良好，但國內出口歐洲等地報警器的召回事件、冬季倉庫發生火災的情況還時有發生。在發生火災初期，若報警器在低溫環境中出現延時報警，會影響火災現場的人員撤離和對火勢的判斷。為此，本文對光電感煙火災探測報警器（以下簡稱“報警器”）這類應用廣泛的國產報警器在低溫工況下正常工作的能力和相關標準展開研究。

一、我國與歐洲報警器響應靈敏度檢測方法比對

1. 國內標準

報警器是根據散射光、透射光原理（光電感煙）工作的。在《點型感煙火災探測器》（GB 4715-2005）和《獨立式感煙火災探測報警器》（GB 20517-2006）中，關于報警器低溫（運行）試驗（或低溫試驗）的測試方法原理類似，即在規定條件下，將報警器在規定的時間內放置于穩定的低溫環境（-10±3）℃中，之后取出，置于規定的大氣溫濕度條件下恢復，然后測量報警器經歷低溫保存后的響應閾值，與其在未經過低溫保存前的響應閾值對比，以此評估報警器在低溫環境下的工作適應性。該測試方法更側重于考核報警器在經過低溫保存且恢復后，其性能是否產生不可接受的變化，但未對報警器于低溫環境運行時的工作性能是否發生不可接受的變化有測試要求。

2. 歐洲標準

歐洲標準對報警器于低溫環境條件下運行時工作性能的評價已有相關規定。如《煙霧警報系統》（EN 14604:2005）（以下簡稱“EN 14604”）標準對低溫運行試驗的描述是：將指定樣品在常溫氣流工況條件下測得的響應閾值 m1，與該樣品在其余測試參數不變、低溫（0±2）℃氣流工況條件下測得的響應閾值 m2進行比較（mmax∶mmin≤1.6）。其目的是驗證報警器在可能出現的低溫環境條件下正常工作的能力。該測試更多關注的是報警器實際使用過程中可能面臨低溫條件下運行導致報警器性能變化的問題。

標準煙箱作為報警器響應閾值測量的重要設備，在上述標準關于響應閾值測量中均有使用。它采用光學方法測量響應閾值，即通過在規定升煙速率下，光學密度計利用光束受粒子煙作用后，光輻射能按指數規律衰減的原理測量煙濃度，其結果用減光系數值（dB/m）表示。該方法在煙霧報警類產品測試中均獲得采用。

二、測試方案

本測試方案設備選用符合EN 14604 附錄A 規定的標準煙箱和氣溶膠發生器通斷控制器（自制），滿足1 s 精度開關量控制。

本測試按照EN 14604 關于煙霧報警設備響應靈敏度測試方法，除驗證與升煙速率相關的參數外，其余參數均采用EN 14604 規定設置。本測試全過程保持煙箱氣流風速為（0.2±0.04）m/s，且滿足目標風速于煙箱內分布均勻，并根據煙箱使用手冊推薦設置參數，設置氣溶膠發生器噴吐流量為14 L/min，僅通過控制溫度作為唯一變量找出升煙速率的變化。

本測試方案是通過既定氣溶膠發生器發生占空比，測取標準規定的常溫（23±5）℃和低溫（0± 2）℃這兩種狀態下的升煙速率，以此測算出升煙速率偏移量比。

圖1 兩種溫度氣流狀態下升煙速率曲線圖

圖1 為標準規定的常溫（23±5 ）℃試驗和低溫（0± 2）℃試驗氣流狀態下的升煙速率變化數據。

圖1 數值顯示，在700 s ～1 300 s 區間，兩種溫度工況下升煙速率處于相對穩定的窄幅波動。因此，本文取穩定區間升煙速率平均值（見表1）。

表1 穩定區間升煙速率平均值

可見，在其余實驗條件不變的情況下，低溫試驗的穩定區間升煙速率平均值比常溫試驗的穩定區間升煙速率平均值小。EN 14604 明確：影響煙霧濃度在光學密度計和被測樣品周圍存在的因素之一便是升煙速率，故本文對在（0± 2）℃環境下的響應閾值進行報警器靈敏度測試，來了解在此工況下，報警器靈敏度是否符合標準要求。

三、報警器樣品不同升煙速率測試與結果分析

依據EN 14604 低溫運行關于報警器響應靈敏度測試方法，本文對8 個不同型號的報警器樣品進行了實際測試，結果見表2。

表2 不同報警器0 ℃響應靈敏度的測試結果

從表2 可以看出，樣品A～F 符合EN 14604 響應閾值要求，樣品G 和H 不符合EN 14604 標準要求。依據GB 20517-2006，實驗室對樣品G 和H 進行檢測，檢測結果：樣品G 不符合國家標準相關要求，樣品H 符合國家標準要求。

從上述樣品的測試情況來看，出口產品符合此指標要求，而針對國內市場產品，目前兩款，無論價格高低都在低溫（0±2）℃條件下無法符合EN 14604 要求。

四、結 語

因EN 14604 試驗更多關注報警器在實際使用過程中可能面臨低溫條件下運行并導致報警器性能變化的問題，故具有一定的現實意義，本文僅在低溫0 ℃工況下對8 個報警器進行了靈敏度測試。當然該研究還不能反映目前國內產品的整體情況，還需要進一步擴大樣品量和研究其他相關影響機理。本文希望通過在低溫（0±2）℃工況下檢測、評估報警器的低溫測試結果，為今后相關國家標準的修訂、提升報警器在低溫環境下的產品性能和相關標簽中的使用范圍說明等標準化工作方面提供一些參考。