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消防评论:烟雾警报器的那些事儿(美国)

背景

火灾速递:美国费城一公寓发生火灾造成13死2伤

文字

早些时候,费城一座联排别墅发生火灾,造成至少 13 人死亡副消防专员在新闻发布会上表示,有四个烟雾警报器,但在火灾期间显然没有一个起作用。

言归正传,2019 年在蒙特利尔郊区挨家挨户敲门的消防员意识到,他们访问的 40% 的公寓没有正常工作的烟雾报警器要么电池没电,要么没有警报。

我们经常认为烟雾报警器是那些烦人的设备,它们会大声提醒我们今晚我们放入烤箱的晚餐会不经意地以印第安风格供应。

但在它们的塑料外壳内,有一些迷人的技术,利用光源和放射性分子来提醒我们注意烟雾的存在。

自 1960 年代发明以来,烟雾报警器已成为我们家中不可或缺的一部分,通常是法律规定的。住宅烟雾报警器有两种主要类型,这是一个经常未被提及的重要事实。此外,一些人认为,这些警报中的一种既不可靠,又很慢,被我们睡觉时可能发生的火灾类型触发。

这种烟雾报警器是迄今为止在家中最常见的一种。

一点点放射性

1944 年,作为曼哈顿计划的一部分,科学家们首次发现了一种新的化学元素,这是导致人类进入原子时代的臭名昭著的研究和开发工作。

如果我们想把原子想象成小太阳系,这个新发现的元素在其最常见的状态下,有 95 个质子和 148 个中子充当一个大质量的太阳,还有 95 个电子像许多行星一样围绕它运行。

这种元素通常是在核反应堆中使用的钚被中子轰击时产生的,它曾经存在于地球上所谓的天然核反应堆中,即现在古老的铀矿床中。但是这些站点在十亿年前就停止了运作 ,而这个重要的元素随着时间的推移而衰变,直到今天没有一个幸存下来。直到,也就是说,人类开始将原子粉碎在一起。

这种元素被称为镅,以曼哈顿计划的主要地点所在的美国命名,作为对铕的玩意,铕是先前发现并以欧洲命名的类似元素。如果你读过汉克·格林的奇幻小说《一件绝对了不起的事》,你就会知道镅,这个核时代的孩子,存在于许多家庭中。它是一种流行的烟雾报警器,电离烟雾报警器的核心。

在电离烟雾报警器中,有一点点镅,大约 0.29 微克,大约是一粒盐重量的千分之一我们谈论的数量很少,但足以作为检测器的一部分。

随着时间的推移,这个镅会衰变。它失去了两个质子和两个中子作为一个称为阿尔法粒子的束。这是一种放射性。

在烟雾报警器内部,这些丢失的 α 粒子撞击环境空气中存在的分子,即氧气和氮气,这些分子在此过程中失去电子。当电中性分子(如氧气)失去电子时会发生什么?带负电的电子走单向,分子的其余部分带正电。我们最终得到离子。

为烟雾报警器供电(来自电池或插入房屋的电气系统)使两个板保持充电状态。空气中的离子因此被吸引到这些板之一并开始沿一个方向移动。我们现在在烟雾报警器中有一个微小的电流。

当烟雾进入烟雾报警器时,镅的α辐射产生的这些氮和氧离子会附着在烟雾颗粒上。离子减速并被带走。流动的微小电流不再流动。这就是触发警报的原因。

在您开始焦虑地注视烟雾警报器之前,想想它所包含的放射性心脏,一定要知道,这些阿尔法粒子与将布鲁斯班纳变成绿巨人的伽马粒子不同,在这种情况下大多是无害的。它们通常被一张纸挡住,在空中飞行几厘米后变成稳定的原子。烟雾报警器的塑料将它们困住,辐射量微不足道。我们吃的一些食物,比如香蕉,也具有天然的放射性,但它是产生毒药的剂量。

说到食物,电离烟雾报警器很容易被烹饪烟雾触发,所以通常建议将它们安装在远离厨房区域的地方,以防止滋扰报警器,这会让人抓狂到取出电池或拔下报警器,从而导致它没用。

虽然电离烟雾报警器非常普遍——许多消息来源称90% 的家庭拥有它们,尽管我怀疑这个数字因国家而异——但一些司法管辖区已有效禁止它们,要求家庭使用不同类型的烟雾报警器。

原因?电离烟雾报警器可能不像我们一直被告知的那样可靠。

令人震惊的沉默

2014 年澳大利亚60 分钟电视节目的一集中,可以看到一名记者陪同该国北领地助理消防专员进入火灾模拟,该模拟由一个小房子组成,沙发上放着一个烙铁来模拟闷烧的香烟。一缕缕烟雾迅速出现,直到实验开始 13 分钟,他们被告知必须离开,因为没有呼吸器他们就会死去。烟雾报警器在测试后七分半钟响了,但电离报警器没有响。那个人一直保持沉默。确实被触发的是光电烟雾报警器。

仅凭快速查看它们是不可能区分这两种型号的,而且它们通常在同一家商店出售。但是,通常会在警报器或其包装上的某处出现一个小“I”,有时在型号的开头,以表示电离技术。字母“P”表示光电警报。任何在设备背面提到的放射性或镅都意味着它是电离的。

光电烟雾报警器以不同的方式检测烟雾。没有一点镅衰变,空气没有电离光电报警器都是关于光的。想象一下字母 T,形状像一棵树。左分支有一个光源,将光线沿直线射到右分支的末端。但是当存在烟雾时,它会将一些光散射到 T 的后备箱上,那里放置了一个传感器。该传感器突然检测到光线并触发警报。

当提到这两种技术的存在时,通常是这样描述的:光电报警器非常擅长检测缓慢、阴燃的火焰中的可见烟雾颗粒(想想留在沙发上的香烟),而电离报警器非常擅长检测检测较小的快速火灾颗粒(想想厨房里的油火),所以家庭需要两者。这一论点的基础是假设电离警报器不善于发现较慢的火灾,而光电警报器同样不擅长警告我们更快的火灾。但是,当一些消防安全倡导者查看这些数字时,他们称这种说法具有误导性。

在对这两种类型的烟雾报警器进行的许多测试中,电离报警器在警告我们快速火灾方面确实比光电报警器更快……但要快几秒钟。同时,光电警报器通常会在其电离兄弟姐妹之前的几分钟内检测到较慢的火灾,如果后者的警报甚至完全消失的话。正如 Vyto Babrauskas 博士在 2008 年版的《消防安全与技术公报》中总结的那样,不同的实验报告称,在发生慢火的情况下,光电警报器可提供 31、59、68 或 113 分钟的额外警告。到电离警报。在半夜和房子里充满烟雾时,几分钟的额外警告可能会产生重要影响,特别是因为大多数火灾死亡不是由烧伤而是由吸入有毒烟雾引起的 (要全面了解一位光电报警器倡导者的文献,我推荐 Joseph Fleming 的评论。

然而,关于这两种技术实际上是互补的,每种技术都更适合特定类型的火灾的建议无处不在。这是美国消防局的立场(有一点需要注意的是,一些测试显示响应时间存在很大差异)。它是全球非营利性国家消防协会的立场。这是国际消防队长协会的立场。美国国家标准与技术研究院 2008 年的报告关于家庭烟雾报警器的性能特别奇怪:作者认识到电离在快速火灾方面比光电“稍微好一些”,并且光电对慢火的响应“通常要快得多”,但他们得出结论,任何一种类型的报警器始终提供人们逃离大多数家庭火灾的时间。

同时,在加拿大政府关于您家中消防安全的网页、加拿大消防队长协会蒙特利尔市的网站上,都没有提到不同的技术。魁北克政府网站提到了电离和光电报警器,但只指出前者最好放在卧室和走廊,而后者最好放在浴室和厨房。

一些消息来源建议使用双传感器或组合传感器报警器,这是一种包含电离和光电技术的单一烟雾报警器。这似乎是两全其美,但请注意。我在这里那里看到过这样的说法,因为它们所包含的电离技术很容易被烹饪烟雾触发,所以要么在制造过程中使双重警报不敏感,要么必须同时触发电离和光电探测器才能使警报响起一些型号。到目前为止,我无法确认此信息。

同时,一些司法管辖区现在要求新的住宅烟雾报警器只能是光电的。新西兰、澳大利亚北领地昆士兰州、美国佛蒙特州加利福尼亚州奥尔巴尼市就是这种情况。

不是每个人都同意电离烟雾报警器的不可靠性,但大多数人都同意以下安全原则。仅由一次性电池供电的烟雾报警器是禁忌。它们要么必须硬连线到家庭的电气系统中(在停电时使用可拆卸电池作为备用电池),要么包含可使用十年的不可更换锂电池。(这在蒙特利尔现在是强制性的。)备用电池应每年更换两次,烟雾报警器应在十年后更换。为了最大限度地提高听到在远处房间触发的警报的机会,房子里的所有警报都应该相互连接,这样当其中一个响起时,它们都会响起。

当然,如果由于令人讨厌的跳闸成为一种持续的刺激而断开警报,那么当您最需要它时,粘在天花板上的塑料圆盘将毫无用处。

带回家的信息:-
电离烟雾报警器使用少量放射性物质使报警器内部空气中的分子带电,从而产生被烟雾破坏的电流
- 光电烟雾报警器使用一束光散射到存在烟雾时检测器
- 许多实验表明,虽然光电警报器在检测快速火灾方面实际上与电离警报器一样快,但电离警报器通常无法像光电警报器那样快速检测到缓慢的阴燃火灾,如果它们能够检测到它们的话。

附:

周末消防:独立式感烟探测报警器的大用途

消防视频:感烟火灾探测器的工作原理

消防实验:简易喷淋系统+独立感烟探测器的威力

消防意识:美国96%的家庭安装火灾探测报警器,中国呢?

消防策略:家庭遇到火灾时的策略

探讨:

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