آشکارساز مونوکسید کربن
مقدمه
آشکارساز مونوکسید کربن یا آشکارساز CO دستگاهی است که وجود گاز مونوکسید کربن (CO) را برای جلوگیری از مسمومیت با مونوکسید کربن تشخیص می دهد. در اواخر دهه 1990، آزمایشگاه های Underwriters تعریف یک آشکارساز CO تک ایستگاهی با دستگاه صوتی را به هشدار مونوکسید کربن (CO) تغییر دادند. این برای همه آلارم‌های ایمنی CO که مطابق با استاندارد UL 2034 هستند، صدق می‌کند؛ اما برای نشانگرهای غیرفعال و دستگاه‌های سیستمی که مطابق با UL 2075 هستند، UL به آنها به عنوان آشکارسازهای مونوکسید کربن اشاره می‌کند.
CO گازی
CO گازی بی رنگ، بی مزه و بی بو است که در اثر احتراق ناقص مواد حاوی کربن تولید می شود. اغلب از آن به عنوان "قاتل خاموش" یاد می شود زیرا عملاً توسط انسان قابل شناسایی نیست. در مطالعه‌ای که توسط Underwriters Laboratories انجام شد، "60 درصد آمریکایی‌ها نمی‌توانستند نشانه‌های احتمالی نشت CO را در خانه شناسایی کنند . سطوح بالای CO بسته به مقدار موجود و طول مدت قرار گرفتن در معرض می تواند برای انسان خطرناک باشد. غلظت‌های کوچک‌تر می‌توانند در دوره‌های طولانی‌تری مضر باشند، در حالی که افزایش غلظت‌ها برای مضر بودن نیاز به کاهش زمان قرار گرفتن دارد.
آشکارسازهای CO
آشکارسازهای CO برای اندازه‌گیری سطوح CO در طول زمان طراحی شده‌اند و قبل از تجمع سطوح خطرناک CO در یک محیط، زنگ خطر را به صدا در می‌آورند و به افراد هشدار کافی برای تهویه ایمن منطقه یا تخلیه را می‌دهند. برخی از آشکارسازهای متصل به سیستم نیز به یک سرویس نظارت هشدار می دهند که در صورت لزوم می تواند خدمات اضطراری را ارسال کند.
در حالی که آشکارسازهای CO به عنوان آشکارساز دود عمل نمی کنند و بالعکس، آشکارسازهای ترکیبی دود/CO نیز فروخته می شوند . در خانه، برخی از منابع متداول CO شامل شعله های آتش باز، بخاری های فضایی، آبگرمکن ها، دودکش های مسدود شده یا راه اندازی ماشین یا کباب پز در داخل گاراژ است.
نصب و راه اندازی
دستگاه هایی که با قیمت 15 تا 60 دلار آمریکا به فروش می رسند و به طور گسترده در دسترس هستند، می توانند با باتری یا برق متناوب (با یا بدون پشتیبان باتری) کار کنند. با توسعه فناوری، طول عمر باتری در حال افزایش است و برخی از دستگاه های باتری دار اکنون عمر باتری تا 10 سال را تبلیغ می کنند. همه آشکارسازهای CO دارای دکمه‌های "تست" مانند آشکارسازهای دود هستند، اما دکمه تست روی زنگ CO فقط باتری، مدار الکترونیکی و زنگ هشدار را آزمایش می‌کند، نه توانایی آلارم برای حس کردن گاز.
آشکارسازهای CO را می توان در نزدیکی سقف یا نزدیک زمین قرار داد زیرا CO تقریباً چگالی مشابه هوا دارد، اما انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA) بیان می کند: "از دستورالعمل های سازنده برای قرار دادن و ارتفاع نصب پیروی کنید.
از آنجایی که CO بی رنگ، بی مزه و بی بو است (برخلاف دود ناشی از آتش)، تشخیص در محیط خانه بدون چنین وسیله هشداری غیرممکن است. این یک ماده استنشاقی بسیار سمی است و با میل ترکیبی 200 برابر قویتر از اکسیژن به هموگلوبین موجود در جریان خون می‌چسبد و مقادیر ناکافی اکسیژن را در بدن تولید می‌کند.
زمانی که آشکارسازهای مونوکسید کربن وارد بازار شدند، عمر محدودی 2 سال داشتند. با این حال، از آنجایی که پیشرفت‌های فناوری باتری این مقدار را افزایش داده است و بسیاری اکنون تا 10 سال تبلیغ می‌کنند، اما اجزای حسگر ممکن است در هر زمان به دلایل زیادی از کار بیفتند و ممکن است خرابی توسط دکمه تست تشخیص داده نشود. مدل‌های جدیدتر به گونه‌ای طراحی شده‌اند که نیاز به تعویض را پس از یک بازه زمانی تعیین‌شده نشان دهند، اما سنسور همچنان ممکن است در هر زمانی از کار بیفتد.
بر اساس نسخه 2005 دستورالعمل‌های مونوکسید کربن، NFPA 720، منتشر شده توسط انجمن ملی حفاظت از آتش، بخش‌های 5.1.1.1 و 5.1.1.2، همه آشکارسازهای CO باید در خارج از هر منطقه خواب جداگانه در مرکز قرار گیرند. در مجاورت اتاق خواب ها، و هر ردیاب باید بر روی دیوار، سقف یا مکان دیگری قرار گیرد که در دستورالعمل نصب همراه با واحد مشخص شده است.
طبق نسخه 2009 IRC، منتشر شده توسط شورای بین المللی کد، بخش R315.1، "برای ساخت و سازهای جدید، یک هشدار مونوکسید کربن تایید شده باید در خارج از هر اتاق خواب جداگانه در مجاورت اتاق خواب ها نصب شود. در واحدهای مسکونی که در داخل آنها وسایل سوخت نصب شده است و در واحدهای مسکونی که دارای گاراژ متصل هستند، و بخش 315.2، "در مواردی که کارهایی که نیاز به مجوز دارند در خانه های موجود که دارای گاراژ متصل هستند یا در خانه های موجود که در آنها وسایل سوخت وجود دارد، انجام می شود. هشدارهای مونوکسید کربن باید مطابق با بخش R315.1 ارائه شود."
مکان های نصب بسته به سازنده متفاوت است. توصیه های تولیدکنندگان بر اساس تحقیقات انجام شده با آشکارسازهای خاص هر یک تا حدی متفاوت است. بنابراین، قبل از نصب، حتما راهنمای نصب ارائه شده برای هر آشکارساز را مطالعه کنید.
آشکارسازهای CO به عنوان مدل های مستقل یا دستگاه های نظارت شده متصل به سیستم در دسترس هستند. آشکارسازهای متصل به سیستم، که می توانند به یک پانل امنیتی یا آتش نشانی متصل شوند، توسط یک ایستگاه مرکزی نظارت می شوند. در صورتی که محل سکونت خالی باشد، ساکنین در خواب باشند یا ساکنین قبلاً از اثرات CO2 رنج ببرند، ایستگاه مرکزی می تواند از غلظت بالای گاز CO مطلع شود و می تواند مقامات مربوطه را برای بررسی اعزام کند.
سنسورهای گاز در آلارم‌های CO طول عمر محدود و نامشخصی دارند، معمولاً بین دو تا پنج سال. دکمه تست روی آلارم CO فقط باتری و مدار را تست می کند نه سنسور. هشدارهای CO باید با یک منبع خارجی گاز آزمایش کالیبره شده آزمایش شوند، همانطور که توسط آخرین نسخه NFPA 720 توصیه شده است. آلارم های بالای پنج سال باید تعویض شوند اما باید در هنگام نصب و حداقل سالیانه در طول دوره گارانتی سازنده بررسی شوند. اکثر سازندگان آلارم در حال حاضر تست حسگر را در هنگام نصب و حداقل سالیانه توصیه می کنند.
حسگرها
در طرح های اولیه از یک آشکارساز شیمیایی متشکل از یک پد سفید استفاده می شد که در حضور مونوکسید کربن به رنگ قهوه ای یا سیاه محو می شد. چنین آشکارسازهایی ارزان هستند، اما فقط یک هشدار بصری می دهند. با افزایش مرگ و میر ناشی از مونوکسید کربن در طول دهه 1990، هشدارهای صوتی استاندارد شدند.
نقاط هشدار در آشکارسازهای مونوکسید کربن یک سطح هشدار ساده (مانند آشکارسازهای دود) نیستند، بلکه تابع زمان تمرکز هستند. در غلظت های پایین تر، به عنوان مثال. 100 قسمت در میلیون (PPM)، آشکارساز برای چندین ده دقیقه زنگ هشدار را به صدا در نمی آورد. در 400 PPM، زنگ در عرض چند دقیقه به صدا در می آید. این عملکرد غلظت-زمان برای تقلید جذب مونوکسید کربن در بدن در نظر گرفته شده است و در عین حال از هشدارهای نادرست ناشی از انفجارهای کوتاه مونوکسید کربن از منابع نسبتاً رایج مانند دود سیگار نیز جلوگیری می کند.
چهار نوع حسگر موجود است که از نظر هزینه، دقت و سرعت پاسخ متفاوت است. اکثر آشکارسازها سنسورهای قابل تعویض ندارند.
نوع اپتوشیمیایی
آشکارساز شامل یک پد از یک ماده شیمیایی رنگی است که در واکنش با مونوکسید کربن تغییر رنگ می دهد. آنها فقط یک هشدار کیفی از گاز ارائه می دهند. مزیت اصلی این آشکارسازها این است که کمترین هزینه را دارند، اما نقطه ضعف آنها این است که کمترین سطح حفاظت را نیز ارائه می دهند.
یکی از واکنش‌هایی که برای تشخیص مونوکسید کربن استفاده می‌شود، اکسیداسیون کاتالیزوری دی سولفیتوپالادات پتاسیم (II) است:
نوع بیومیمتیک
یک حسگر بیومیمتیک به روشی شبیه هموگلوبین عمل می کند که در حضور CO متناسب با مقدار مونوکسید کربن در محیط اطراف تیره می شود. از سیکلودکسترین ها، یک کروموفور و تعدادی نمک فلزی استفاده می کند. این می تواند مستقیماً دیده شود یا به منبع مادون قرمز فوتون مانند LED IR متصل شود و سپس با استفاده از دیود نوری نظارت شود. طول عمر باتری معمولاً 2 تا 3 سال با قلیایی معمولی طول می کشد، اما باتری لیتیومی عمر محصول را دوام می آورد. سنسورهای مبتنی بر بیوتکنولوژی عمر مفید عملیاتی 6 سال دارند. این محصولات اولین محصولاتی بودند که وارد بازار انبوه شدند، اما از آنجایی که قیمت آنها نسبت به سایر سنسورها بیشتر است، بیشتر در مناطق پیشرفته و RV استفاده می شود. طبق گزارشی از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی، این فناوری بهبود یافته است و قابل اعتمادترین فناوری است.
نوع الکتروشیمیایی
آشکارساز الکتروشیمیایی از اصل یک پیل سوختی برای تولید جریان الکتریکی زمانی که گازی که باید تشخیص داده شود تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرد، استفاده می کند. جریان تولید شده دقیقاً مربوط به مقدار مونوکسید کربن در محیط نزدیک به سنسور است. اساسا، سلول الکتروشیمیایی از یک ظرف، دو الکترود، سیم های اتصال و یک الکترولیت، معمولاً اسید سولفوریک تشکیل شده است. مونوکسید کربن در یک الکترود به دی اکسید کربن اکسید می شود در حالی که اکسیژن در الکترود دیگر مصرف می شود. برای تشخیص مونوکسید کربن، سلول الکتروشیمیایی دارای مزایایی نسبت به سایر فناوری‌ها است، زیرا دارای خروجی بسیار دقیق و خطی نسبت به غلظت مونوکسید کربن است، زیرا در دمای اتاق کار می‌کند به حداقل قدرت نیاز دارد، و طول عمر بالایی دارد که معمولاً پنج سال است. تا ده سال این فناوری به فناوری غالب در ایالات متحده و اروپا تبدیل شده است. تنها راه برای آزمایش کامل عملکرد زنگ CO با استفاده از یک سلول الکتروشیمیایی، استفاده از یک منبع شناخته شده گاز آزمایش کالیبره شده است که در یک پوشش برای حفظ سطح غلظت برای دوره آزمایشی تحویل داده می شود.
نوع نیمه هادی
سیم های نازک دی اکسید قلع نیمه هادی روی یک پایه سرامیکی عایق، حسگری را فراهم می کند که توسط یک مدار نظارت می شود. این عنصر حسگر برای عملیات باید تا حدود 400 درجه سانتیگراد گرم شود. اکسیژن مقاومت دی اکسید قلع را افزایش می دهد در حالی که مونوکسید کربن مقاومت را کاهش می دهد. مدار سیستم بر مقاومت عنصر حسگر نظارت می کند. طول عمر تقریباً پنج سال است و دزدگیرها در هنگام نصب و حداقل سالیانه با گاز آزمایشی نیاز به آزمایش دارند.
نیاز برق زیاد این سنسور به این معنی است که معمولاً از برق تغذیه می شود. یک سنسور پالسی با باتری و با طول عمر در چند ماه در دسترس است
این فناوری به طور سنتی در ژاپن و خاور دور با مقداری نفوذ در بازار در ایالات متحده کاربرد بالایی پیدا کرده است. با این حال، عملکرد برتر فناوری سلول های الکتروشیمیایی شروع به جایگزینی این فناوری می کند.
دیجیتال
اگرچه همه آشکارسازهای خانگی از یک سیگنال هشدار صوتی به عنوان نشانگر اولیه استفاده می کنند، برخی از نسخه ها نیز بازخوانی دیجیتالی از غلظت CO را در قسمت در میلیون ارائه می دهند. به طور معمول، آنها می توانند هم خواندن فعلی و هم حداکثر خواندن را از حافظه بالاترین سطح اندازه گیری شده در یک دوره زمانی نمایش دهند. این مدل های پیشرفته تا حدودی هزینه بیشتری دارند اما در غیر این صورت شبیه مدل های اولیه هستند.
مدل‌های دیجیتال این مزیت را ارائه می‌دهند که می‌توانند سطوحی را که زیر آستانه هشدار هستند، مشاهده کنند، در مورد سطوحی که ممکن است در طول غیبت رخ داده باشند، یاد بگیرند و در صورت به صدا درآمدن زنگ خطر، میزان خطر را ارزیابی کنند. آنها همچنین ممکن است به پاسخ دهندگان اضطراری در ارزیابی سطح مواجهه یا خطر قبلی یا مداوم کمک کنند. دقت این قرائت‌های دیجیتالی در ایالات متحده آمریکا بسیار نادرست گزارش شده است
قابل حمل
آشکارسازهای CO قابل حمل نیز در دسترس هستند. اینها معمولاً برای کاربردهای حرفه ای یا در برخی موارد توسط مصرف کنندگان مانند مدیران دارایی برای مسائل تعمیر و نگهداری و تشخیص (به عنوان مثال منبع نشت CO) استفاده می شوند. بیشتر آنها اندازه گیری زمان واقعی CO را تا چند ppm ارائه می دهند (معمولاً روی صفحه نمایش دیجیتال نشان داده می شود) و گران تر از آشکارسازهای CO ایمنی خانه هستند (به عنوان مثال ~ 250 دلار در مقابل 25 دلار). دو نوع آشکارساز قابل حمل وجود دارد، یکی برای هواپیما، اتومبیل و کامیون طراحی شده است. در صورت وجود خطر CO به راننده و مسافر هشدار می دهند. نوع دیگر توسط بهداشتکاران صنعتی و اولین پاسخ دهندگان استفاده می شود. آشکارسازهای CO قابل حمل دیجیتال با واکنش سریع معمولاً برای برنامه‌های کاربردی «در حال حرکت» انتخاب بهتری هستند، زیرا به سطوح پایین CO در چند ثانیه و نه چند دقیقه یا ساعت پاسخ می‌دهند (که در مورد هشدارهای مسکونی فهرست شده UL2034 صدق می‌کند). اکثر سازندگان توصیه می کنند که آشکارسازهای قابل حمل سالانه برای کالیبراسیون مجدد بازگردانده شوند. آشکارسازهای قابل حمل باید مرتباً با یک گاز آزمایشی کالیبره شده آزمایش شوند تا اطمینان حاصل شود که سنسورها هنوز کار می کنند.
بي سيم
دستگاه‌های ایمنی بی‌سیم خانه در دسترس هستند که آشکارسازهای مونوکسید کربن را به پدهای ارتعاشی بالش، استروب یا یک گوشی هشدار دهنده از راه دور متصل می‌کنند.
قوانین در ایالات متحده
در ایالات متحده (از ژانویه 2017) 32 ایالت قوانین مربوط به آشکارسازهای مونوکسید کربن را وضع کرده اند، و 11 ایالت دیگر مقرراتی را در مورد آشکارسازهای CO منتشر کرده اند، و همچنین در واشنگتن، دی سی و شهر نیویورک. در کانادا، الزامات هشدار CO در 15 اکتبر 2014 در انتاریو به اجرا درآمد، یک جنبش قوی در آلبرتا برای اجباری کردن آشکارسازهای CO در همه خانه ها وجود دارد.
ایالت های بیشتری برای نصب آنها به عنوان یک ویژگی اجباری قانون وضع می کنند
طبق لایحه ای که در مارس 2009 توسط قانونگذار ایالتی امضا شد، سازندگان خانه در کلرادو ملزم به نصب آشکارسازهای مونوکسید کربن در خانه های جدید هستند. لایحه خانه 1091 مستلزم نصب آشکارسازها در خانه های نوساز و فروش مجدد نزدیک اتاق خواب و همچنین آپارتمان ها و خانه های اجاره ای است. این قانون در 1 ژوئیه 2009 اجرایی شد. این قانون پس از مرگ پارکر لوفگرن، بانکدار سرمایه گذاری دنور و خانواده اش معرفی شد. لافگرن به همراه همسر و فرزندانش در 27 نوامبر 2008 در خانه خود در نزدیکی آسپن، کلرادو، قربانی مسمومیت با گاز مونوکسید کربن پیدا شدند.
در ایالت نیویورک، «قانون آماندا» (A6093A/C.367) به اقامتگاه‌های یک و دو خانواده که دارای وسایل سوخت‌سوز هستند می‌خواهد حداقل یک زنگ هشدار مونوکسید کربن در پایین‌ترین طبقه با فضای خواب نصب شده باشد که از فوریه اجرایی می‌شود. 22، 2010. اگرچه خانه‌هایی که قبل از 1 ژانویه 2008 ساخته شده‌اند، مجاز به داشتن آلارم‌های باطری هستند، خانه‌هایی که بعد از آن تاریخ ساخته شده‌اند، باید دارای زنگ هشدار سیمی باشند. علاوه بر این، اگر خانه بدون زنگ هشدار باشد، پیمانکاران ایالت نیویورک باید هنگام تعویض آبگرمکن یا کوره سوخت سوز، یک آشکارساز مونوکسید کربن نصب کنند. نام این قانون به نام آماندا هانسن، نوجوانی است که در اثر مسمومیت با گاز مونوکسید کربن از یک دیگ معیوب در حالی که در خانه یکی از دوستانش خوابیده بود، جان باخت.
لایحه 351 خانه آلاسکا [چه زمانی؟] مستلزم نصب آشکارساز مونوکسید کربن در واحدهای مسکونی است که حاوی یک دستگاه سوخت مبتنی بر کربن یا دستگاه دیگری است که توسط محصولات احتراق تولید می شود یا توسط آنها سرویس می شود.
در ژوئیه 2011، کالیفرنیا نیاز به نصب آشکارسازهای مونوکسید کربن در خانه‌های یک‌خانواری موجود داشت، که خانه‌های چندخانواری در سال 2013 دنبال شد.[20] قانون کالیفرنیا 2015 همه نصب‌های جدید هشدارهای دود و CO را ملزم می‌کند که از نوع غیرقابل سرویس دهی 10 ساله باشند.[21] هشدارهای موجود ممکن است برای صاحبان خانه نیازی به تعویض نداشته باشند، به کدهای محلی مراجعه کنید. مکان زنگ مورد نیاز نیز بر اساس سازمان‌های اجرایی محلی متفاوت است.
در مین، تمام واحدهای اجاره ای باید آشکارسازهای مونوکسید کربن داشته باشند و خانه های غیر اجاره ای توصیه می شود، اما نیازی به داشتن آشکارسازهای مونوکسید کربن ندارند.
استانداردها
انجمن وام مسکن و مسکن کانادا گزارش می دهد، "سازمان های استاندارد کانادا (CSA) و ایالات متحده (Anderwriters Laboratories یا UL) نوشتن استانداردهای CO و آزمایش محصول را هماهنگ کرده اند. استانداردها از سال 2010 نشان دادن سطوح CO کمتر از کمتر از 30 صفحه در دقیقه در نمایشگرهای دیجیتال. جدیدترین استانداردها همچنین نیاز دارند که زنگ هشدار در سطوح بالاتر CO2 نسبت به نسخه های قبلی استاندارد به صدا درآید. دلیل پشت این تغییرات کاهش تماس با ایستگاه های آتش نشانی، خدمات شهری و تیم های واکنش اضطراری در هنگام سطوح است. CO2 تهدیدی برای زندگی نیست.این تغییر همچنین باعث کاهش تماس با این آژانس ها به دلیل عدم دقت آشکارساز یا وجود گازهای دیگر می شود.در نتیجه آلارم های جدید در غلظت CO تا 70ppm به صدا در نمی آید.توجه داشته باشید که این غلظت ها هستند. به طور قابل توجهی فراتر از دستورالعمل های بهداشتی کانادا، "[23] (و همچنین بیش از قرار گرفتن در معرض مجاز اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) حد، که 50 ppm است).[24]
بریتانیا
در انگلستان، یک زنگ هشدار خانگی/نوع B مطابق با BS EN 50291:2001 باید پس از حدود 3 دقیقه قرار گرفتن در معرض 300 ppm CO، یا 10 تا 40 دقیقه در 100 ppm، یا 60 تا 90 دقیقه در 50 ppm، یک زنگ هشدار صوتی منتشر کند.