本文探讨的是空气采样式烟雾探测器之探测区域面积，极早期空气采样烟雾探测系统因其高灵敏度因此常被用来做为极早期火灾预警之用，但是高灵敏度也常带来高误报率使用户在日常使用时不胜其扰，最后不得不调整警报阀值降低灵敏度来降低误报率，但是降低警报阀值通常也意味着整个空气采样式烟雾探测系统的灵敏度将接近甚至还不如普通的局限型（点型）烟雾探测器，导致原本设计时希望达到的极早期火灾预警效果大打折扣。

　　事实上，导致空气采样式烟雾探测系统误报率高的原因其实与探测区域面积大小有密切的关系。通常基于成本考虑，许多高大空间的应用在设计时总是将一套系统的保护面积尽量大一点。殊不知保护面积越大，系统的灵敏度就越差。而为了达到灵敏度的要求，很可能就导致了误报率过高。而若是要减少误报，很可能就达不到灵敏度的要求。

　　四管单区型空气采样式烟雾探测器的灵敏度及误报率

　　以市面上常见的四管单区型产品来说明，在一个1000㎡面积大小的区域设计使用一套四管单区型产品，常见的管路设计方式大概是使用4根采样管，每根采样管有10个采样孔，每个采样孔的保护面积为25㎡，孔间距约为5m。

　　假设采样孔的进气量是相同的，且也没有使用末端孔来加速管路气流的条件下，那么探测主机的警报阀值若设为0.05%/m时，每个采样孔的灵敏度则为如下图所示：

　　这样，其采样孔灵敏度介于0.8～2%/m之间，属于EN54-20或GB15631规范当中的增强灵敏型（Enhanced Sensitivity）系统，每个采样孔的灵敏度优于普通局限型（点型）烟雾探测器的5~15%obs/m。

　　上述的设计似乎是合情合理，只是在现实当中，0.05%/m的警报阀值在许多情况下是不切实际的。或许在洁净厂房或环境控制良好的计算机机房，0.05%obs/m是可以正常工作的，但对于仓库或是环境控制不是很好的室内空间，0.05%obs/m的阀值一定会经常产生误报。

　　我们可以从下面这张烟雾遮蔽度（%/m）、空气能见度（m）与悬浮微粒密度（g/m³）的关系图来解释为什么0.05%obs/m是不切实际的。烟雾遮蔽度、空气能见度与悬浮微粒密度均是用来表示空气当中的悬浮颗粒的浓度的单位，其均表示空气当中悬浮颗粒的多少，只是烟雾遮蔽度的侧重点在光线经过一段距离之后衰减的程度，衰减比例越大，则空气当中的悬浮微粒越多（亦即烟雾浓度越高）。能见度的侧重点在肉眼可以看多远的距离，当空气中的悬浮微粒越多时，能见度越低。悬浮微粒密度则以微粒的密度来表示，一般用来表示空气污染的程度，密度越大则悬浮微粒越多。

　　上图出自澳洲联邦科学与工业研究组织（CSIRO）使用比浊计深入到森林大火中进行的研究成果。它被安装在一架小飞机上，并主要是在澳洲西部伯斯的Karri森林大火中穿梭于烟雾中。在这些飞行任务中，通过使用绝对滤网来测量在每一次飞行中所检测的烟雾质量（重量），联邦科学与工业研究组织收集了用于校正比浊计的资料。他们把能见度范围及遮蔽度和这些资料相互关联起来。烟雾密度的范围是呈线性关系的，约20到240微克/m³。这分别以一种双曲线关系与一个4到40公里的能见度距离相符合。

　　从上图可以看到烟雾遮蔽度（烟雾浓度）与悬浮微粒密度成正比，而与能见度成反比。烟雾遮蔽度0.01%/m约等于能见度是40km，以及悬浮微粒密度24g/m³；烟雾浓度0.1%/m约等于能见度是40km以及悬浮微粒密度24g/m³；烟雾浓度0.05%/m约等于能见度是8km，以及悬浮微粒密度120g/m³。

　　稍微关心空气质量问题的人可能会注意到，最近在中国的雾霾天气，其悬浮微粒密度PM2.5在严重的情况下经常会超过200g/m³，极端的情况下在北京甚至可以达到900g/m³。在平时空气较好空气质量在中等的时候大约为30～50g/m³。也就是说，对于烟雾刻度属于绝对刻度的系统，平时的背景烟雾浓度已经在0.01～0.03%obs/m之间波动变化了，当警报阀值设在0.05%obs/m时，自然非常容易因为大气当中的污染情况产生误报。

　　而为了解决误报问题，最终的做法是把警报阀值调整成譬如0.2%/m左右（相当于悬浮颗粒浓度480g/m³），这样平时自然就不会误报了。但是，就如同一开始所提到的，这时单一采样孔的灵敏度就成为如下图所示：

　　这样，采样孔灵敏度跟普通的局限型烟雾探测器就没有什么不同，已经与原先设计时想达到的高灵敏度或是极早期火灾预警效果大不相同了。

　　FANFARE-2000四管四区型空气采样式烟雾探测器的灵敏度及误报率

　　AVA产品在设计之初已了解过大的保护面积所带来的问题，因此特别研发了FANFARE系列多区型空气采样式烟雾探测器，包括FANFARE-2000四管四区型以及FANFARE-4000八管八区型产品。以下以FANFARE-2000为例说明。

　　FANFARE-2000与其他市面上常见的四管单区型探测器不同，其内部具有4组独立的空气采样烟雾探测单元，每一组探测单元均有独立的抽气泵、气流传感器、高灵敏度烟雾探测器。因此虽然同样是4根管路，但由于每根管路均有一个探测器，其探测区域大小仅为四管单区型产品的1/4。

　　同样以1000㎡的区域、4根采样管、每根采样管10个采样孔，总共40个采样孔为例，由于每一根管路均有一个探测器，因此在探测器警报阀值为0.05%obs/m的条件下，每个采样孔的灵敏度就成为：

　　此时的采样孔灵敏度优于0.8%obs/m，属于EN54-20或GB15631规范当中的非常高灵敏型（Very High Sensitivity）类型了。

　　因此在同样的警报阀值设置条件下，FANFARE-2000四管四区型的探测效果将会优于市面上一般的四管单区型系统。

　　反之而言，如同上面谈到的将警报阀值设为0.05%/m是不切实际的，出于同样的考虑将FANFARE-2000每一区的警报阀值调整为0.2%/m的情况下，每个采样孔的灵敏度则成为如下图所示：

　　此时采样孔灵敏度2.0%/m，正好属于EN54-20或GB15631规范当中的增强灵敏型（Enhanced Sensitivity）系统。如此，整个系统不仅不容易产生误报，且仍然具有极佳的烟雾探测性能。

　　结论

　　综上所述，缩小探测面积可以提高灵敏度并降低误报率。

　　FANFARE-2000四管四区型空气采样式烟雾探测器与市面上常见的四管单区型产品相较，不但具有更佳的探测性能，更具有更低的误报率。FANFARE-2000的高灵敏度、低误报率特性，既保持了高灵敏度的极早期烟雾探测性能，又不致因高灵敏度导致经常误报使用户不堪其扰。在高大空间、高速气流或关键任务机房等需要极早期火灾报警性能的场所方能真正发挥空气采样式极早期火灾预警的效果。

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