低温火灾风险防范研究1——以标准烟箱低温测试方法为例

文/田晓磊 柯思艺 杨鑫燕

在我国，不少地区的冬季长时间处于低温干燥，很多场所（如纸张仓库）的物品也变得非常干燥，同时冬季用火、用电增多，遇火易燃；冷链仓储建筑的冷库区、易燃物品的立体库房区，易引发火灾。在火灾发生初期，环境气温处于较低状态，安装的报警器能否保持有效的响应灵敏度，及时发出火灾报警信号，是报警器的重要性能参数之一。

近年来，国家监督抽查情况总体良好，但国内出口欧洲等地报警器的召回事件、冬季仓库发生火灾的情况还时有发生。在发生火灾初期，若报警器在低温环境中出现延时报警，会影响火灾现场的人员撤离和对火势的判断。为此，本文对光电感烟火灾探测报警器（以下简称“报警器”）这类应用广泛的国产报警器在低温工况下正常工作的能力和相关标准展开研究。

一、我国与欧洲报警器响应灵敏度检测方法比对

1. 国内标准

报警器是根据散射光、透射光原理（光电感烟）工作的。在《点型感烟火灾探测器》（GB 4715-2005）和《独立式感烟火灾探测报警器》（GB 20517-2006）中，关于报警器低温（运行）试验（或低温试验）的测试方法原理类似，即在规定条件下，将报警器在规定的时间内放置于稳定的低温环境（-10±3）℃中，之后取出，置于规定的大气温湿度条件下恢复，然后测量报警器经历低温保存后的响应阈值，与其在未经过低温保存前的响应阈值对比，以此评估报警器在低温环境下的工作适应性。该测试方法更侧重于考核报警器在经过低温保存且恢复后，其性能是否产生不可接受的变化，但未对报警器于低温环境运行时的工作性能是否发生不可接受的变化有测试要求。

2. 欧洲标准

欧洲标准对报警器于低温环境条件下运行时工作性能的评价已有相关规定。如《烟雾警报系统》（EN 14604:2005）（以下简称“EN 14604”）标准对低温运行试验的描述是：将指定样品在常温气流工况条件下测得的响应阈值 m1，与该样品在其余测试参数不变、低温（0±2）℃气流工况条件下测得的响应阈值 m2进行比较（mmax∶mmin≤1.6）。其目的是验证报警器在可能出现的低温环境条件下正常工作的能力。该测试更多关注的是报警器实际使用过程中可能面临低温条件下运行导致报警器性能变化的问题。

标准烟箱作为报警器响应阈值测量的重要设备，在上述标准关于响应阈值测量中均有使用。它采用光学方法测量响应阈值，即通过在规定升烟速率下，光学密度计利用光束受粒子烟作用后，光辐射能按指数规律衰减的原理测量烟浓度，其结果用减光系数值（dB/m）表示。该方法在烟雾报警类产品测试中均获得采用。

二、测试方案

本测试方案设备选用符合EN 14604 附录A 规定的标准烟箱和气溶胶发生器通断控制器（自制），满足1 s 精度开关量控制。

本测试按照EN 14604 关于烟雾报警设备响应灵敏度测试方法，除验证与升烟速率相关的参数外，其余参数均采用EN 14604 规定设置。本测试全过程保持烟箱气流风速为（0.2±0.04）m/s，且满足目标风速于烟箱内分布均匀，并根据烟箱使用手册推荐设置参数，设置气溶胶发生器喷吐流量为14 L/min，仅通过控制温度作为唯一变量找出升烟速率的变化。

本测试方案是通过既定气溶胶发生器发生占空比，测取标准规定的常温（23±5）℃和低温（0± 2）℃这两种状态下的升烟速率，以此测算出升烟速率偏移量比。

图1 两种温度气流状态下升烟速率曲线图

图1 为标准规定的常温（23±5 ）℃试验和低温（0± 2）℃试验气流状态下的升烟速率变化数据。

图1 数值显示，在700 s ～1 300 s 区间，两种温度工况下升烟速率处于相对稳定的窄幅波动。因此，本文取稳定区间升烟速率平均值（见表1）。

表1 稳定区间升烟速率平均值

可见，在其余实验条件不变的情况下，低温试验的稳定区间升烟速率平均值比常温试验的稳定区间升烟速率平均值小。EN 14604 明确：影响烟雾浓度在光学密度计和被测样品周围存在的因素之一便是升烟速率，故本文对在（0± 2）℃环境下的响应阈值进行报警器灵敏度测试，来了解在此工况下，报警器灵敏度是否符合标准要求。

三、报警器样品不同升烟速率测试与结果分析

依据EN 14604 低温运行关于报警器响应灵敏度测试方法，本文对8 个不同型号的报警器样品进行了实际测试，结果见表2。

表2 不同报警器0 ℃响应灵敏度的测试结果

从表2 可以看出，样品A～F 符合EN 14604 响应阈值要求，样品G 和H 不符合EN 14604 标准要求。依据GB 20517-2006，实验室对样品G 和H 进行检测，检测结果：样品G 不符合国家标准相关要求，样品H 符合国家标准要求。

从上述样品的测试情况来看，出口产品符合此指标要求，而针对国内市场产品，目前两款，无论价格高低都在低温（0±2）℃条件下无法符合EN 14604 要求。

四、结 语

因EN 14604 试验更多关注报警器在实际使用过程中可能面临低温条件下运行并导致报警器性能变化的问题，故具有一定的现实意义，本文仅在低温0 ℃工况下对8 个报警器进行了灵敏度测试。当然该研究还不能反映目前国内产品的整体情况，还需要进一步扩大样品量和研究其他相关影响机理。本文希望通过在低温（0±2）℃工况下检测、评估报警器的低温测试结果，为今后相关国家标准的修订、提升报警器在低温环境下的产品性能和相关标签中的使用范围说明等标准化工作方面提供一些参考。