آزمایش پاسخ دتکتور دود

آزمایش آتش هایی که برای ارزیابی یونیزاسیون و آشکارساز های نوری استفاده می شود، در دهه 80 تدوین شد، اما مواد یافت شده در محیط های خدماتی مدرن از آن زمان تاکنون تغییر کرده است. امروزه مصرف مواد پلاستیکی و کف های تاخیر انداز اشتعال در ساختمان های مدرن زیاد شده است، اما در مورد پاسخ آشکارسازها به دود تولید شده به واسطه سوختن چنین موادی، اطلاعات اندکی در دست است.
پروژه تحقیقی، پروفایل های دود تولید شده از آزمایشات آتش سوزی تعیین شده در استانداردهای آشکارساز دود EN 54-7(تجاری) وEN 14604(خانگی) را بررسی کرد و آنها را با پروفایل های ایجاد شده از سوختن مواد موجود درمحیط های خدماتی مدرن مقایسه کرد. هدف از این کار، این بود که مشخص شود آیا آزمایشات کنونی برای ارزیابی عملکرد آشکارساز دود برای آتش سوزی های بزرگ مواد مدرن مناسب است یا خیر.

دتکتور دود نوری و یونیزاسیون

دتکتور یا آشکار ساز دود یونیزاسیون و آشکار ساز دود نوری چندین دهه است که در محیط های تجاری و خانگی استفاده می شود. آشکارساز دود یونیزاسیون معمولا به شعله های آتشی که در آن ذرات دود بسیار ریز توسط انرژی بالای آتش تولید می شود، پاسخگویی بهتری از خود نشان می دهد. این ذرات کوچک، در محفظه تشخیص به صورت یون در می آیند که باعث پاسخگویی سریع آشکار ساز می شود.
آشکارساز های نوری، معمولا نسبت به ذرات بزرگتر حاصل از سوختن آتش که در محفظه نوری پراکنده می شود، پاسخگویی بیشتری دارند.
شایان ذکر است که آشکارساز های دود یونیزاسیون که نزدیک منطقه آشپزخانه نصب شده اند، معمولا ایجاد آلارم های اشتباه می کنند و علت آن دود تولید شده هنگام آشپزی و توسترهاست که به صورت کوچکتر با انرژی بالاتر پخش می شوند و آشکارساز های یونیزاسیون به آن پاسخ گفته و اعلام هشدار می کنند. هر چه آشکار ساز دود نوری به آشپزخانه نزدیکتر باشد، میزان آلارم اشتباه ناشی از دودهای موجود در آشپزخانه کمتر خواهد بود.
هردونوع تکنولوژی، نقاط قوت و ضعفی دارد. هدف این پروژه تحقیقی این است که تعیین کند آیا آشکارساز یونیزاسیون نسبت به آتش عملکرد ضعیفی یا دارد یا خیر و آیا آشکارسازی های نوری نسبت به آتش ناشی از سوختن مواد، پاسخگوتر است یا خیر.

آزمایش آتش های استفاده شده در ارزیابی آشکارسازی های دود:

EN 54-7 و EN 14604 برای شناسایی چالش برانگیزترین شرایطی که تحت آن شرایط آشکارسازها تست می شوند از متدولوژی مشابهی استفاده می کنند. چهار تست آتش برای ارزیابی عملکرد آشکارساز دود وجود دارد:
TF2: سوختن چوب
TF: سوختن کتان
TF4: سوخت پلاستیک
TF5: سوختن n هپتان
میانگین پروفایل های دودتولید شده از چهار تست آتش در شکل 1 نشان داده شده است. محور y(m) ، تراکم نوری (اندازه گیری شده با dB/m) را نشان می دهد، و ذرات بزرگتری که به مقدار بیشتر در طول سوخت آتش تولید می شوند را نشان می دهد.
این چهار تست، دامنه گستره ای از انواع دود را با ویژگی های متفاوت تولید می کنند، و برای ارزیابی ویژگی های وارد شده دود و سطوح حساسیت آشکار ساز دود استفاده می شوند. موادی مثل پلاستیک و کف های بازدارنده اشتعال، بسته به نوع سوختن (مثلا نزدیک بودن به منبع گرمای تابشی یا تماس پایدار با سطح داغ) دودی با ویژگی های متفاوت را هنگام سوختن و دود کردن تولید می کنند. مشخص نشده است که آیا دود حاصل از چنین آتش هایی به صورت موثر در آزمایشات دود موجود تحت پوشش قرار می گیرند یا خیر و چگونه آشکارسازهای یونیزاسیون و نوری به چنین دود های به ویژه فرای این محدودیت های چهار تست موجود، پاسخ می دهند.

شکل 1: میانگین پروفایل هایm:y  چهار تست آتش سوزی فعلی

شکل 2: عملکرد های پاسخ درطول تست دود دارای تراکم متوسط که از سوختن موادغذایی تولید شده است

شکل 3:عملکردهای پاسخ در طول تست آتش سوزی پلی استرین

متدولوژی تست

تجهیزات مشخص شده در استاندارد های آشکارساز دود(ترموکوپل نزدیک کف یا سقف، فشار سنج و محفظه اندازه گیری یونیزاسیون در 3m arc) در اتاق تست آتش به طول 11 متر، عرض 7 متر و ارتفاع 4 متر استفاده شد.
12 آشکارساز دود و وسایل آلارم آتش مورد تایید متعلق به تولید کننده نامعلومی، برای تست های آتش استفاده شد. 8 مورد از این وسایل در سقف، 4 مورد در کنار دیوار نصب شد. آشکارساز ها شامل 8 وسیله آلارم دود خانگی (4 مورد آشکار ساز یونیزاسیون و 4 مورد آشکارساز یونی) و 4 مورد آشکارسازهای دود تجاری (دو مورد آشکارساز یونی و دو مورد آشکارساز نوری) بودند.
برای تعریف نقطه نهایی آزمایشات، دستورالعمل از استانداردهای EN 54-7 و EN 14604 گرفته شد که انتهای محدودیت تست را برای آتش های دارای شعله و دود که به ترتیب m=2 dB/m یا y=6 هستند مشخص می کند.

پاسخ های آشکارساز و تست های آتش

29 تست آتش از جمله 4 تست با استانداردهایEN 54-7 و EN 14604 انجام شد. از این 29 آزمایش، 11 مورد آن آتش های دارای دود و 16 مورد آتش های دارای شعله است و در دو مورد هم ابتدا دود تشکیل می شود و سپس شعله ور می شود. سوخت هایی مثل بنزین بدون سرب، فیبر دارای تراکم متوسط، کابل pvc، کف پلی اورتین بازدارنده اشتعال، روغن آفتاب گردان، روزنامه، پولیستر، نایلون، ABS، پلی کربنات و پلی اتیلن استفاده شد.
کلیه ی آشکارسازها در معرض دود قرار گرفتند و این آلودگی در محفظه های دود بر پاسخ آنها اثر می گذاشت. نرخ رشد m،y وco در پاسخ های آشکارساز برای دو آزمایش در شکل های 2 و3 نشان داده می شود.
داده های ارائه شده درشکل 2، سرعت پاسخ سریع آشکارساز یونیزاسیون (تجاری وخانگی) را برای ذرات تولید شده درطول آزمایش سوخت دارای شعله MDF نشان می دهد. پاسخ آشکارساز نوری با کمی تاخیر با افزایش میزان آتش سوزی و گرمای تابشی به دود ذرات پاسخ داد. پاسخ همه آشکارسازها قبل از پایان تعریف شده برای آزمایش برای آتش دارای شعله (Y=6) دریافت شد.

این آزمایش در شکل 3، اختلاف در پاسخ را بین آشکارساز های یونیزاسیون و نوری برای دود و آتش دارای شعله نشان می دهد. در ابتدا سوخت پلی استرین به علت افزایش دمای صفحه استیلی که روی آن قرار دارد، دود می کند. این دود قبل از پایان تعریف شده باعث ایجاد پاسخ هر 6 آشکار ساز فتوالکتریک، برای تست در آتش سوزی که با دود آغاز می شود، پاسخ می دهند. وقتی دمای پلی استرین به نقطه اشتعال (نشان داده شده به عنوان s-f در شکل 3) برسد، سوخت مشتعل می شود. ظرف چند ثانیه، اولین آشکارساز یونیزاسیون پاسخ می دهد و همه آشکارسازی های یونیزاسیون قبل از پایان تست تعریف شده برای آتش دارای شعله (y=6) شروع به هشدار می کنند.

خلاصه تست های آتش سوزی و پاسخ های آشکارسازها

از 29 تست آتش سوزی انجام شده، 5 مورد دود بسیار کمی تولید کردند و با مقدار سوخت بیشتری تکرار شدند.
از 24 مورد باقیمانده،16 تست در استانداردهایEN 54-7 و EN 14604 در محدوده m/y قرار گرفتند. از این تست ها، دو پاسخ منفی و 190پاسخ مثبت ثبت شد. برای 8مورد باقیمانده، 4 مورد میانگین نسبت m/y، بالا و 4 مورد هم میانگین m/y پایین داشتند.
برای 4 تست با میانگین m/y بالا، آشکارساز برای همه آتش ها پاسخ دادند به جز دو مورد وسایل یونیزاسیون خانگی دیواری، که به آتش سوزی با شروع دود حاصل از پلی یورتان بازدارنده اشتعال و دو وسیله نوری سقف خانگی که به آتش ABS با شروع دود پاسخ ندادند.
برای چهار تست با میانگین m/y، آشکارسازها به همه آتش ها پاسخ دادند جز 5 وسیله نوری که به آتش دارای شعله ایجاد شده توسط سوختن نایلون.
و این عدم پاسخ به علت اندازه کوچک آتش است، به طوری که ارزش های پیک m و y در این آتش سوزی به صورت معنی داری کمتر از سایر آتش هاست. اگر دود کافی در طول این تست آتش سوزی ایجاد شود همه 12 آشکارساز پاسخ خواهند داد. با این حال، این نتیجه معتبر نیست، بنابراین از بین نتایج 23 آتش سوزی باقی مانده، 6 مورد بدون پاسخ بود و 17 مورد به آتش سوزی پاسخ دادند. این پاسخ های مثبت 97.8% زمان را نشان می دهد. 6 موردی که بدون پاسخ بود به پاسخ های متناقص یک نوع آشکارساز خاص و آلودگی های مشکوک برای موارد باقیمانده مربوط می شود.
اگر چه داده های آماری با تکرار آزمایشات مشابه جمع آوری شد، نتایج، شواهدی را برای مشخصات پاسخ انواع آشکارساز (نوری و یونیزاسیون) به انواع مختلف دود تولید شده از آتش سوزی با شروع دود و شعله فراهم می کند.

شکل4: تست آتش سوزی با شروع دود

خلاصه پروفایل های دود تولید شده

از 29 تست آتش سوزی، 4 مورد آتش سوزی که با دود شروع می شود، فراتر از محدوده (M/y) برای TF2 بود و 4 مورد آتش سوزی که با اشتعال شروع می شود فرای محدوده های (m/y) برای TF5 بود. مشخص شده است نسبت m/y برای آتش سوزی دارای اشتعال با wooden crib، بدترین مورد تمام آتش سوزی های دارای اشتعال می باشد. برای تست های آتش سوزی با شروع دود فراتر از محدوده TF2 برای آتش سوزی ABS دارای دود به صورت قابل توجهی از بقیه بیشتر است.
تست های فایر TF2-TF5 که بیشتر عملیات هایی را که با مقاصد معمولی انجام می شوند به عنوان آتش واقعی شامل می شوند، تنها یک نوع ماده را شامل نمی شوند. به طوری که مواد بیشتری با مشخصات دود متفاوت در احتمال افزایش شناسایی آتش دخیل هستند.
با این حال، شایان ذکر است که آتش سوزی طولانی با یک ماده، گازهای سمی با غلظت کشنده تولید می کنند. یک نمونه تماس با منبع حرارت مثل سیگار lit cigaretteاست. در این مورد یک آشکار ساز یونیزاسیون ممکن است پاسخ ندهد و بنابراین در چنین محل هایی نصب نمی شود. برعکس آتش سوزی دارای اشتعال در ساختمان، گرمای کافی تولید می کند که باعث روشن شدن سایر مواد شده و منجر به تولید ذرات دودی می شود که آشکار ساز نوری به آن پاسخ می دهد.

نتایج و تحقیقات بیشتر

هدف از این تحقیق، تعیین مشخصات دود با استفاده از مواد مدرن در تست های آتش و ارزیابی آنها با تست های آتش بر اساس استانداردهای EN 54-7 و EN 14604بود.
در این تحقیق ثابت شد که آشکارساز های دود نوری و یونیزاسیون مورد تایید خانگی و تجاری به دامنه وسیعی از آتش ها با نسبت های M/Y و فراتر از محدوده های تست آتش EN 54-7 و EN 14604پاسخ می دهد. تست های آتش مشخص در EN 14604و EN 54-7 مناسب هستند و از نظر توزیع مشخصات دود به اندازه کافی گسترده هستند. این ثابت می کند که تست های آتش مشخص در این استانداردهای تست، هنوز هم قابل کاربرد هستند و علی رغم تغییرات در استفاده مواد در طول دهه ها، آشکارسازهای دود مورد تایید، قابلیت های پاسخ به دود گسترده ای دارند.
هم آشکار ساز دود نوری و هم آشکار ساز یونیزاسیون برای شناسایی انواع معین آتش مناسب هستند. به منظور اطمینان از این که مناسب ترین وسیله نصب شود، راهنمای استفاده از آشکارساز های دود نوری و یونیزیاسیون باید از کدهای فعالیت مربوطه گرفته شود.
تحقیقات بیشتر با شرکای بیشتر انجام شده است که عملکرد انواع مختلف آشکارساز گرمایی نوری با چندین سنور را برای برخی آتش های تست در طول برنامه این تحقیق مورد بررسی قرار خواهد داد. به علاوه یک آتش دارای دود قابل تکرار با نسبت m/y بالا و آتش دارای شعله با چالش بیشتر با نسبت m/y کم، مثل آتش پلی اورتان بازدارنده آتش مورد بررسی قرا رخواهد گرفت.
برای کسب اطلاعات بیشتر به سایت www.bre.co.uk مراجعه کنید.