建筑烟雾探测技术：驾驭众多法规和认证

烟雾探测及其重要性

智能建筑技术正在不断发展，将静态建筑转变为被称为智能建筑的活生生的高效实体。这种发展需要技术来降低运行和维护成本。更环保的建筑、零排放和更低的碳足迹的大趋势要求在建筑物内监测和控制更多的模式。其中一些解决方案和测量是为了提高工人的舒适度和生产力。然而，建筑物也需要安全解决方案和测量，而这些都受到日益严格的法规的推动。

在安全方面，烟雾探测面临最大的挑战：拯救生命。

由于一些关键因素，烟雾探测市场已经创新，包括：

工业建筑的增长：国际能源署（IEA）预测全球建筑建筑面积每年增长约3%。这是由发展中国家城市化进程加快和能源获取改善所推动的。

建筑物内合成材料的使用越来越多。

这就是为什么在价值主张与人类生活一样基本的情况下，烟雾探测法规至关重要。挑战在于，虚假疏散会导致停机和恐慌，特别是因为建筑物现在设计为可容纳数千人（例如，华盛顿的波音埃弗雷特工厂设计可容纳约40，000人）。产生烹饪蒸汽或蒸汽的厨房可能会在不应因滋扰警报而禁用烟雾探测器的位置引起误报。在真正的紧急情况下，由于合成材料可能正在阴燃并且烟雾可以迅速杀死，因此现在疏散建筑物的时间更少。新的消防法规现在规定，应该尽量减少误报，并且对真实火灾事件的警报时间越来越快。本文将研究一些未决和当前的全球标准，以及它对烟雾探测技术及其市场的意义。

烟雾探测器系统中使用两种主要的烟雾探测技术：

电离系统在两个带电板之间有少量放射性物质。这会电离空气并导致电流流动。当烟雾进入腔室时，它会减少电流并激活警报/警报。一些欧洲国家和美国各州已经禁止使用电离探测器，因为它们并不总是能检测到早期的州火灾。

光电烟雾探测器使用光来探测火灾。在警报器内部，有一个光感应室，它使用光来检测烟雾。当存在烟雾时，它会将LED灯偏转到光电探测器中。一旦光束击中该传感器，警报就会被激活。

全球标准摘要

基本上有五个主要的全球标准可以与不同的要求进行比较，以通过各自的认证。烟雾探测器系统需要作为最终产品进行全面测试，但也可以在烟雾探测技术的子系统级别进行测试。这不能替代完整的认证，但可以在昂贵的最终系统认证之前让您高枕无忧。

美国和加拿大

UL 268：火灾报警系统的烟雾探测器

7千版本：将于 2020 年 5 月 29 日生效，但可能会延迟到 2021 年 6 月 30 日

UL 217：烟雾报警器

8千版本：将于 2020 年 5 月 29 日生效，但可能会延迟到 2021 年 6 月 30 日

这些标准包括对聚氨酯燃烧和阴燃以及烹饪滋扰（汉堡包）测试的更新。

欧洲

EN 14604：烟雾报警装置（2006）

BS EN 54：火灾探测和火灾报警系统（2015）

第29部分：多传感器火灾探测器—使用烟雾和热传感器组合的点探测器

国际

ISO 7240：火灾探测和报警系统（2018）

第7部分：使用散射光、透射光或电离的点式烟雾探测器

点式烟雾探测器中国标准沿用2003年版标准

UL 268 和 UL 217 涵盖美国和加拿大法规，是有效要求技术（和算法）区分燃烧聚氨酯泡沫垫中指定浓度的烟雾和燃烧汉堡包的指定浓度烟雾的标准。注意：加拿大法规要求使用不同的烟雾测试室设置。其他三个标准是EN 14604，这是2006年发布的欧洲标准;BS EN 54，这是英国对2015年发布的欧洲EN 54标准的解释（本标准第29部分涉及烟雾检测）;ISO 7240，这是2018年发布的国际标准（本标准第7部分与烟雾有关）。目前中国点式烟雾探测器标准遵循2003版ISO 7240。

测试细节

我们接下来将讨论每个标准的两个方面：测试和测试设置的要求。以下示例使用 UL 标准。

d = 5 ft 或 2 m 的典型尺寸和光束直径 4“ 至 6”（10.2 cm 至 15.2 cm）的典型尺寸使用钠蒸气灯 （589 nm）。d是从光源到光电探测器的距离。

图2.UL标准测试示例图。

消防室测试以火灾引发后的报警时间或遮蔽水平（或在某些情况下两者兼而有之）表示。遮蔽是烟雾浓度的测量单位。它测量在烟雾存在下到达探测器 （D） 的光量与在清洁空气中到达探测器 （D） 的光量相比。遮蔽值越高，烟雾浓度水平越高。

目前最严格的测试标准是NA/加拿大UL 217和UL 268。此处列出了一些相关测试，但还有更多：

UL 217 （8千版本）/UL 268 （7千版）

纸火

必须在 t = 240 s 之前发出警报

柴火

必须在 t = 240 s 之前发出警报

阴燃烟雾

必须在遮蔽水平超过 29.26%/m 之前发出警报

火焰聚氨酯泡沫

必须在遮挡水平超过 15.47%/m 且 t = 360 s 之前发出警报

阴燃聚氨酯

必须在遮挡水平超过 34.3%/m 之前发出警报

汉堡包（滋扰警报）

在遮蔽水平超过 0.987%/m 或 MIC 值在 59.3% 至 49.2% 范围内之前，不得发出警报/故障

灵敏度测试、粉尘测试、高湿度测试

不得发出警报/故障

灵敏度测试测量装置在受控烟雾室中报警的遮蔽水平

易燃液体火灾（仅限 UL 268 加拿大）

必须在 t = 240 s 之前发出警报

对于EN 14604，BS EN 54和ISO 7240，同一测试或其他规格可能有不同的灵敏度级别，例如液体（庚烷）火灾，发光的阴燃棉花或低温，黑烟液体火灾。

注意：对于一套完整的测试，必须完整引用相关规范。

测试规定以及国际法规如何重叠

以下是五个主要测试法规的要求：

UL 268 和 UL 217

28个组装样本，全部用于每次测试（除非与测试机构另有约定）

EN 14604

20 个标本：标本按响应阈值递增（灵敏度递减）的顺序编号

BS EN 54

22 个标本：6 个最不敏感的标本编号为 17 至 22，其他标本编号为 1 至 16

ISO 7240 认证

20 个标本：四个最不敏感的标本编号为 17 至 20，其他标本编号为 1 至 16

测试装置很重要，因为它们决定了五个标准中每个测试需要多少个检测器。UL 268 和 UL 217 要求 28 个试样，每个测试都使用所有这些样本。对于其他三个标准，标本被编号为详细，然后要求特定试样通过特定测试。例如，在ISO 7240中，所有试样都经过重现性测试，但只有试样3进行了耀眼光测试。这对全球合规性意味着，由于特定设备需要通过特定的合规性测试，因此必须执行每个标准中的每个测试，并且标准不能重叠。在某些情况下，两个不同的UL标准之间的测试条件是相同的，因此符合一个标准将意味着符合另一个标准。

EN 54-29、EN 14604 和 ISO 7240 对烟雾隧道和消防室有相同的要求——两者都在两者中进行某些测试。这些标准所需的大气条件也是相同的。在某些情况下，两个不同的UL标准之间的测试条件是相同的，因此符合一个标准将意味着符合另一个标准。

烟雾探测技术：一种尺寸并不适合所有人

本文总结了一些烟雾探测技术、定义和烟雾探测器测试，以及它们与五个国际标准的关系。它并不意味着对一个标准对另一个标准进行详细分析。相反，本文使用了一些示例来说明满足烟雾检测法规的过程是多么严格和复杂。每个国际区域都有一组非常详细的测试，这些测试具有不同的测试方法（和设置）。

然而，通过 UL 217 和 UL 268 标准（目前最严格的一对标准）可以很好地表明合规性，尽管这不能替代区域测试。对于区域合规性，需要对当地的测试要求和方法进行非常详细的检查。即使在当地国家层面，未来的法规也将变得越来越严格。

使用UL认证的组件或子系统可以放心。UL 组件认可意味着 UL 已评估用于完整产品或系统的组件或材料。这些组件仅适用于可能有资格获得 UL 认证的最终用途产品。截至本文发布时，ADPD188BI 加烟室正在等待 UL 认证。

图3.ADPD188BI 烟雾探测模块。

ADPD188BI 烟雾检测模块将 LED、光电二极管和模拟前端 （AFE） 集成在一个 3.8 mm × 5.0 mm × 0.9 mm 小型封装中。好处包括：

减少组件数量

由于具有高信噪比 （SNR） 和宽动态范围，可实现较低的信号测量，因此符合新的和现有的生命安全法规

通过具有双色检测和高动态范围，减少干扰警报，以确保经过验证的警报（并避免警报禁用）

低功耗，允许更多设备接入有线或无线环路

体积小，可将探测器放置在难以到达的地方

消除LED供应链管理要求

在标准 SMT 组装工艺上运行

未来

监管变化推动了更小、更准确的烟雾探测系统的趋势。除了法规变化之外，客户还需要更好的美观性和更广泛的更棘手的部署方案。满足这一需求将需要更小的外形尺寸和更低的功耗。使用双波长检测的系统可以减少干扰警报，这是新测试法规的要求。具有更高信噪比和高动态范围的系统也有助于更好地识别烟雾类型。光学技术可实现高动态范围，有助于提高可靠性、创建更小的外形尺寸和/或降低功耗。

由于现在消除了烹饪或蒸汽等令人讨厌的警报器，因此可以在更高密度的厨房和浴室等区域安装烟雾探测器，并通过建筑物提供更多的物理设备，从而实现更大的网络系统。因此，较低的功率要求将使电池运行（更长的使用寿命）或主回路上的更多设备。但在系统级别，对于无线网络，更快的警报要求意味着需要低延迟网络。由于烟雾探测的生命安全方面，物理系统将继续作为一个独立的单元。然而，在未来，可能还需要将烟雾探测整合到其他建筑控制系统中，例如，在疏散或应急照明中，较小的外形尺寸将变得越来越重要。

审核编辑：郭婷