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離子式vs光電式煙霧警報器:在真實世界的火災中...

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本帖最後由 黑色的狗 於 2014-7-31 20:18 編輯

離子式與光電式煙霧警報器的對比:
在真實世界的火災中,其差異是致命的


刊登於ASHI GLC Laker,Winter 2012
作者Skip WalkerACIMCI
翻譯:黑色的狗


想象一下假如車子的安全氣囊在你駛過坑洞時隨便就爆開了,但在真正遇到車禍撞擊時卻有一半的機會不會爆開。感覺似乎很扯,但這正卻是大多數美國及加拿大住家中裝置的煙霧警報器的真實情況。跟大多數人一樣,我理所當然的認為煙霧警報器就是煙霧警報器,但現在我知道原來有兩種基本類型的煙霧警報器:離子式及光電式。在真實世界致命的火災當中,這兩種警報器的表現是截然不同的。在火災時,其不同並不是件好事。瞭解其不同之處可能可以挽救您的生命。



“煙霧偵測器在煙霧進入其探測腔體內大約19分鐘之後才能發佈警報就好像安全氣囊在車禍發生19分鐘之後才爆開一樣。”
-法官David E. Schoenthaler, 於Mercer v. Pitway/BRKBrands (First Alert)訴訟案



超過90%的美國家庭安裝有離子式煙霧警報器,大約5%裝了光電式警報器,其他的則沒有安裝任何警報器。在70年代中期大約10%的美國家庭家裡至少裝了一只煙霧警報器。現在則大約有96%的美國住家至少安裝了一只煙霧警報器。然而雖然有超過1億個美國家庭裝了煙霧警報器,但火災時的死亡風險卻仍大致相同。這對我而言實在沒有道理。


1997-2009年之間,住家火災的死亡人數大約降低了56%。相同期間,住家火災發生的次數也降低了大約50%。而每千個火災的死亡率則大致在6.5~10人每1000個火災之間波動。整體的死亡風險在此期間基本上是一樣的:每1000次火災有7~8人死亡。這樣安裝了幾億個離子式煙霧警報器到底有何影響呢?


當我們觀察每1000次住家火災事故的死亡率時,其並沒有穩定的降低,而是有相當大的波動。這個結果建議雖然在此期間住家火災的發生次數及住家火災死亡人數有類似的下降幅度,但住家火災的死亡率風險在此期間的變化並不大。
資料來源:NFPA Fire Loss 2009/Pg 7-8。


煙霧警報器工業迅速指出所有的煙霧警報器必須符合由UL實驗室制定的UL 271UL 268標準才可以安裝在美國的住家之中。加拿大的警報器則須符合略有差異的UL-加拿大(ULC)標準。主要的警報器製造商、UL、國家消防協會(NFPA)、消費者產品安全委員會(SPSC)及國家標準及測試研究院(NIST)長久以來堅持任何UL認證的警報器能提供大多數火災充分的保護。最近,他們開始建議我們兩種類型的警報器都要安裝。這個立場暗指所有火災帶來同等的死亡風險。然而,這些組織發表的火災統計及研究卻不支持此一立場。事實上,這幾十年的資料及研究與此背道而馳。


目前的UL警報器標準與那些1970年代制定的標準在本質上是相同的。UL 217標準定義了對警報反應的要求。UL的測試使用兩種測試場景。一種是“快速火焰”火災,另一種是燜燒火災。“快速火焰”火災主要是像汽油、食用油、油脂及紙張之類助燃物的火災。而燜燒火災是火災在尚未發展成明火的早期階段且具有緩慢發展並伴有顯著煙霧的特性。燜燒火災測試標準在制定當時,大部份家庭的裝飾是天然材質,像是棉布、羊毛等等。現在,幾乎所有的居家裝飾及大部份的建築材料都是合成及工程材料。天然材料及合成材料在火災中的表現特性是截然不同的。然而,UL標準並沒有因這個轉變做相應的調整。


測試時,在“快速火焰”火災,離子式警報器的反應通常比光電式警報器快3090秒鐘。然而,在燜燒火災,離子式警報器的反應平均比光電式警報器要晚1550分鐘。數個研究指出它們(離子式警報器)甚至有高達2025%的比例是完全不會警報的。絕大部份的住宅火災的死亡是因吸入煙霧,而不是被明火燒死。而且大約三分之二的火災死亡發生在晚上人們睡覺的時候。


1995年,德州A&M大學的研究人員發表了為期2年半的關於住宅火災探測裝置的研究結果。這個研究表明,在燜燒火災場景當中,離子式警報器有超過55%的時候不能提供足夠的疏散時間,而光電式警報器只有4%的失敗率。在快速火焰火災場景,離子式警報器有大約20%的時候不能提供足夠的疏散時間,而光電式只有4%。這個研究展示了當所有的因素都考慮進來的時候,例如包括警報器因為誤報而被關掉的機會,對所有類型火災中警報器的反應等,光電式警報器具有明顯的優勢。


2007年,UL發表了“煙霧特性研究”。此研究使用現行的UL測試標準及材料測試了兩種類型的煙霧警報器,他們同時也使用結合多種合成材料及諸如燜燒吐司等現行測試的UL測試規範來測試警報器。結果是可怕的,離子式警報器使用現行標準測試材料的不合格率有20%。按理警報器的此類測試合格率應該是100%才能被提供來銷售及安裝在美國住家之中。當使用合成材料來測試時,離子式警報器在8項合成材料測試場景中有7項沒有發出警報。在離子式警報器發出警報的那一項測試中,其動作時的濃度也超過了UL標準所允許的最高上限,並且比相同測試下光電式警報器的動作晚了將近43分鐘。


在相同測試下,光電式警報器使用UL 217測試及材料時100%均動作。當使用標準測試並結合合成材料時,光電式警報器也100%有適當的反應。整體而言,離子式警報器僅在“烤吐司”這一測試場景中優於光電式,其反應快了22%。有三項測試場景兩種警報器都沒有動作。UL的研究人員覺得這是因為測試樣品尺寸太小以致無法產生足夠多的煙霧。因此又使用了更大尺寸的樣品重新測試。其結果則如先前測試場景中所述。


離子式警報器也因為誤報而惡名昭彰,譬如在烹飪、烤吐司、淋浴等時候產生誤動作。當警報是誤動作的時候,人們會因為困擾而關掉警報,這使住家變得完全沒有保護。根據數個研究,離子式警報器被故意關掉的機率是(光電式的)8倍。離子式警報器佔了被關掉警報器的絕大多數。數個CPSCNFPA的研究指出離子式警報器佔了誤動作警報的97%。阿拉斯加公共房屋研究顯示,約20%的離子式警報器在安裝的第一年內被關掉; 其他研究表明,這個百分比可能會更高。



請記住,大約96%的美國住家有至少一個煙霧警報器。然而所有住宅火災死亡的2/3發生在沒有警報器或警報器失效的住家當中。這表示大部份在火災中死亡的是因為他們沒有維護他們的警報器或是故意關掉警報器。為完整全貌,其餘1/3住宅火災的許多死亡發生在警報確實有動作的家庭,只是動作的太晚了以致住戶無法逃生。


“在全國範圍內,因煙霧警報器雖有動作,但警報的太晚而造成死亡的比例大約是40%。”
-傑伊弗萊明,波士頓副消防隊長,哥倫比亞廣播公司波士頓採訪,2007


經過幾十年,終於有越來越多人意識到這個議題。在2012103日,美國國家廣播公司(NBC)今日秀及晚間新聞播出了“羅森報告”節目對此議題的調查。在201277日以及201281日的後續報導,阿拉巴馬州亨茲維爾電視台WHNT“採取行動”節目播出了邀請ASHI副總裁比爾洛登的調查報告。在20121116日,哥倫比亞廣播公司舊金山第5頻道消費者關注節目邀請了退休的奧爾巴尼消防隊長馬克麥金及本人。


國際消防員協會(IAFF)是有近30萬會員的美國及加拿大最大的消防員工會。在2008年,IAFF通過一項官方立場推薦只需要安裝光電式煙霧警報器。IAFF的立場同時承諾其組織將致力於改變法律及規範來要求採用光電式技術的警報器。此外,IAFF更進一步的宣稱組合型警報器是不可接受的。在20107月,加州奧爾巴尼市成為加州第一個在新建築及翻修建築要求使用光電式煙霧警報器的城市。隨後在2010年年底,加州帕洛阿爾托及橘郡均制定條例要求使用光電式技術的警報器。在20111月,加州塞瓦斯托波爾市制定條例要求使用光電式技術。俄亥俄州的數個城市也都制定了類似的條例。俄亥俄州東北消防隊長組織有非常強烈的只使用光電式的立場。


2011年加州房地產檢驗協會(CREIA)成為世界上第一個家庭檢驗機構通過支持IAFF的立場。與此同時,佛蒙特州、麻薩諸塞州、緬因州、愛荷華州有法律要求在居民建築中使用光電式技術警報器。數個州及紐約市也正在考慮類似的行動。澳大利亞北領地最近也通過了使用光電式技術的法律。



我家裝的是哪種技術類型?

並不是都能知道。一般而言,如果標籤上有寫到放射性物質、鎇-241或型號上有個“I”,那麼幾乎肯定是離子式警報器。如果你有任何疑問,超過90%以上的機會你擁有的是離子式。為了安全起見,直接把所有不明確的警報器換成光電式警報器。無論是哪種警報器,任何10年或10年以上的煙霧警報器都需要更換。


那組合型警報器好嗎?

市面上有種光電/離子組合型煙霧警報器。事實上,許多消防官員錯誤的推薦這種警報器。沒有任何工業或UL標準適用雙/多傳感器警報器。只要警報器能通過UL 217268標準的測試,製造廠可以任意的改變傳感器的反應方式以及相互之間的互動方式。這種警報器與離子式偵測器的問題是一樣的。在某些情況下可能更糟。CPSC的研究表示當它們被安裝在靠近烹飪來源的位置時可能比離子式警報器更容易誤報。


簡單來說,如果你將一個有用的裝置與一個有嚴重缺點的裝置結合在一起,這有可能改善性能嗎?國際消防員協會IAFF及加州房地產檢驗協會均指名反對使用組合式警報器。國家標準及測試研究院NIST有記錄宣稱“由於單一傳感器已經可以滿足現行的靈敏度標準,使用雙傳感器警報器的整體優勢並不明顯”。組合式警報器使用一種稱為“閘控邏輯”的技術。一種邏輯是當任意一個傳感器動作時就發出警報,這種裝置其中的光電部份會先偵測到燜燒火災因此離子式傳感器並沒有作用。然而,其中的離子部份卻依然不能免於誤報。製造廠為了不想用戶關掉警報器,因此他們通常會降低(鈍化)此類裝置離子式部份的煙霧靈敏度/反應來解決誤報問題。最終的效果是,這類型組合式警報器與光電式警報器的性能大致相同。


這種裝置的另外一種動作邏輯是兩種傳感器必須同時動作以發出警報。在這種裝置中,光電式部份雖然已經偵測到燜燒火災,但卻必須等到離子式傳感器也動作了才能發出警報。由於燜燒火災通常造成最大的危險,這就成了問題。在等待可能不會反應或反應太慢的離子式傳感器以發出警報的時候,人們通常已經沉沉睡去。這種警報器需要兩種傳感器均偵測到危險不然的話就不會警報。反過來說,採用這種邏輯的警報器比較不會誤報,因為光電式傳感器也要對誤報來源(譬如烤吐司)有反應,可是如果離子式在危險的燜燒火災情況下沒有反應的話,你將面臨失去生命的風險。


沒有任何一種警報器在任何一種可能的情況下可以拯救每一個人。許多有希望的科技正在開發之中。就我們所知的每一件事情的事實告訴我們光電式警報器可以在真實世界的致命火災中提供更優異的保護。它們價格實惠且容易買到。請不要讓你的家庭、朋友、鄰居及客戶成為另一個統計數據。今年,不要只是更換你家煙霧警報器的電池-將你的警報器更換為光電式警報器並告訴任何你認識的人做同樣的事!



關於作者
斯基普沃克居住於舊金山灣區,自2003年起已執行超過3500項資產檢查。斯基普是ASHI的認證檢查員(ACI),CREIA主檢查員(MCI),ICC認證的住家與建築物檢查員以及F.I.R.E.認證檢查員。斯基普曾經是ASHI/CREIA矽谷分會的教育主席,2010-2011 CREIA州秘書及2009-至今的CREIA第三區理事。斯基普曾多次在不同的ASHI及CREIA會議中發表關於煙霧警報器的安全議題。2009-1012他在加州房地產經紀人協會(CAR)以及2011在國家房地產經紀人協會(NAR)做為居家檢查專業的代表。斯基普的家僅安裝光電式煙霧警報器。你可以透過(650) 873-4224或email: HomeInspection@sanbrunocable.com與他聯絡。


參考資料:
1. NFPA, Smoke Alarms in US Fires 2011
2. NFPA, Smoke Alarms in US Fires 2011
3. NFPA Home Structure Fires, 2009
4. Underwriters Lab, “SmokeCharacterization Study,” 2007, Table 25 Notes, page 109
5. NIST Study, 2004
6. Texas A&M, Research publishedin the Journal of Applied Fire Science,Volume 6, Number 2, 1996-97,pages 109-126, titled “Risk Analysis of Residential Fire Detector Performance”
7. Texas A&M, Research publishedin the Journal of Applied Fire Science,Volume 6, Number 2, 1996-97,pages 109-126, titled “Risk Analysis of Residential Fire Detector Performance”
8. Underwriters Lab, “SmokeCharacterization Study,” 2007, Table 25 Notes, page 109
9. NFPA, Home Smoke Alarms – The Dataas a Context for Decision, 2008 & False Alarms and Unwanted Activations –US Experience with Smoke Alarms, 2004, Ahrens. Also, National Smoke DetectorProject, 1994
10. Western Journal of Medicine, 2000August; 173(2): pages 89–92, Fazzini, Perkins, Grossman
11. New York State, Bill S3299A-2013,Averyana’s Law, http://open.nysenate.gov/legislation/bill/S3299A-2013
12. CPSC, Smoke Alarms – Pilot Study ofNuisance Alarms Associated with Cooking, March 2010
13. NIST, Performance of DualPhotoelectric/Ionization Smoke Alarms in Full-Scale Fire Tests, 2009
14. Thomas Cleary, Presented at theFire Protection Research Foundation’s Suppression and Detection Research &Applications Symposium (SUPDET 2009), February 24, 27, 2009





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發表於 2014-7-30 12:09:37 |顯示全部樓層
这文章太好了,有很多数据性的统计,有用!
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發表於 2014-7-31 15:49:03 |顯示全部樓層
花了幾天時間翻譯了這篇文章,希望消費者或設計者在選擇住警器時至少知道煙霧警報器並不是都一樣。

99年5月19日消防法第6條修正,未設置火警自動警報設備的住宅、旅館、老人福利機構場所及中央主管機關指定之場所,應設置住宅用火災警報器(住警器)。

依法不需設置火警自動警報設備之旅館、老人福利機構場所及中央主管機關公告場所:
99年5月19日前之場所:
→100年12月31日前應裝設完成。
99年5月19日至住宅用火災警報器設置辦法生效前之新建、增建、改建、變更用途之場所:
→100年3月31日前應裝設完成。
住宅用火災警報器設置辦法生效後之新建、增建、改建、變更用途場所:
→新建、增建、改建、變更用途時需裝設。
依法不需設置火警自動警報設備之住宅場所:
→106年12月31日前需裝設完成。


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發表於 2014-7-31 16:37:46 |顯示全部樓層
其實,消防安全中心基金會網站上可查到通過認可的住宅用火災警報器總共有32款,其中僅有一款Kidde的住警器是離子式的,其他大部份是光電式以及少部份的定溫式。只是如果有消費者以為選了歐美品牌的產品就比較好結果卻選擇了離子式的產品,那就可能事與願違了。
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發表於 2014-7-31 23:34:07 |顯示全部樓層
本帖最後由 黑色的狗 於 2014-7-31 23:36 編輯

看看NFPA怎麼說...

從NFPA Smoke Alarm Fact Sheet節錄下來的文字

“The best evidence has always indicated that either type of smoke alarm will provide sufficient time for escape for most people for most fires of either smoldering or flaming type. However, research is ongoing, and standards are living documents. If at any time, research points to a different conclusion, then that will lead to proposals for changes in the NFPA standard or the closely related Underwriters Laboratories standard for testing and approving smoke alarms. Both organizations currently have task groups looking at smoke alarm performance in the current home environment.”

“最好的證據總是顯示兩種煙霧警報器都能提供大多數人在不論是燜燒類型或火焰類型的大多數火災中有足夠的逃脫時間。然而,研究會持續進行,標準也會持續更新。在任何時候,若有研究得到不同的結論,那麼就會啟動修改NFPA標準的建議書或是關係密切的UL煙霧警報器測試及認證標準。目前我們兩個機構都有工作組在檢視當今住宅環境中煙霧警報器的性能。”

從上面的文字敘述看起來,NFPA的對於這個議題似乎也是底氣不足。如果現行標準沒問題,那還研究什麼呢。。。

nfpasmokealarmfactsheet.pdf

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NFPA煙霧警報器實況說明

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發表於 2014-8-4 17:53:05 |顯示全部樓層
本帖最後由 黑色的狗 於 2014-8-4 17:54 編輯

另外,作者的一份ppt引用了NFPA Home Structure Fire 2009的統計資料

廚房火災(明火火災)佔了
- 41%的火災
- 15%的死亡
- 37%的受傷

客廳/起居室/睡房/洗衣間火災(燜燒火災)佔了
- 12%的火災
- 49%的死亡
- 32%的受傷

廚房(明火)火災造成了大部份的受傷但少部份的死亡,而燜燒火災造成了大部份的死亡及較少的受傷。廚房火災發生時人大都在附近且大部份的受傷原因是試圖要滅火。而燜燒火災的傷者大部份並沒有察覺有火災發生且受傷原因大多是因為較晚逃出火場、吸入煙霧、返回火場/英雄行為等因素。
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