نوآوری های سیستم های اطفای اتوماتیك و کاربردهای آن ها

دکتر رافی پایچوک

 

طی دهه های متمادی سیستم های اطفای حریق اتوماتیك ثابت، نقش بسیار مهمی در حفاظت از حریق ایفا نموده اند. نوع ماده اطفا كننده از یك سو و فن آوری مربوطه از سوی دیگر پیشرفت نموده در حالی كه مفاهیم حفاظت از حریق در انطباق با كاربری های متفاوت تغییر نموده كه به نوبه خود باعث كشف و یا تولید مواد اطفاكننده جدید و یا به كارگیری مواد قدیمی با فن آوری روز گردیده اند. مقاله حاضر مروری است بر نوآوری های مختلف سیستم های حفاظت از حریق.

 

سیستم های اطفای‌ آبی

در ارتباط با سیستم های اطفای حریق آبی، چندین فن آوری مختلف قابل تمایز می باشند. در كنار سیستم های افشانگر1، پاشش آب2 وسیستم مه آب3 همچنین سیستم های اطفای فوم نیز به كار گرفته می شوند.

 

سیستم های افشانگر

سیستم های افشانگر از قدیمی ترین، كاربردی ترین و مطمئن ترین فن آوری های اطفای حریق می باشند. اما همانگونه كه می دانیم با تغییر ماهیت و وضعیت انواع خطرات، مفاهیم حفاظتی مربوطه نیز می باید به طور مستمر بررسی، بهبود و تطبیق یابند.

 

 

 

شکل1- افشانگر آب در حال عملکرد

 

در دهه های اخیر كاربرد مواد پلاستیك و همچنین مواد بسته بندی به سرعت افزایش یافته است، در حالی كه تولید كنندگان و مصرف كنندگان از مزایای این گرایش بهره مند می گردند. اما این موضوع مسایل و مشكلات جدیدی را در خصوص موضوع حفاظت از حریق پیش روی کارشناسان مربوطه گذاشته است. مواد پلاستیكی چون پلی پروپیلن و پلی اتیلن به سادگی می سوزند و در حرارت زیاد به راحتی ذوب می شوند. این امر در گسترش سریع حریق نقش مهمی دارد و لازم به یادآوری است که آب نمی تواند مواد پلاستیكی را خیس نماید. برای یافتن راه حل های مناسب، اولین آزمایش ها در سال 1991 صورت گرفت. سپس آزمایش های جدیدی با درگیر نمودن بنگاه های بین المللی گواهی دهنده در سال های 2006 و2007 صورت گرفت. در نتیجه آزمایش ها مفهوم حفاظتی بسط داده شد كه اطفای جعبه های پلاستیكی در آن محقق نشده، ولی امكان كنترل آنها را تا زمانی كه مامورین آتش نشانی اقدامات لازم جهت اطفا را تدارك ببینند، فراهم می نماید.

 

علاوه بر جزییات مرتبط با سیستم اطفا، سایر پیش فرض های سازمانی نیز می بایست برآورده گردد. مفهوم حفاظت باید در حالت کلی با سازمان بیمه مورد نظر بررسی و توافق گردد؛ بدین معنی که عملیات آتش نشانان، میزان آب تغذیه سیستم، محدوده های آتش، محدوده های دود و سیستم های تخلیه دود و حرارت و غیره مدنظر قرار گرفته باشند. جزییات این نیازمندی ها در نشریه راهنمای VdS CEA4001 در نوامبر 2008 به چاپ رسیده است.

 

سیستم های مه آب

بر خلاف سیستم های افشانگر در حال حاضر هیچ گونه راهنمای نصب عمومی برای سیستم های مه آب وجود ندارد. گروه كاری CEN كه به منظور تدوین استانداردهای برنامه ریزی و نصب برای سیستم های مذكور تشكیل گردید، به این نتیجه رسید كه  موثر بودن سیستم طراحی شده برای یك ریسك خاص می بایست با آزمایش های واقعی حریق اثبات گردد.

 

 

 

شکل 2- نحوه عملکرد سیستم مه آب

 

آزمایش های واقعی انجام شده نشان داده اند که بر خلاف سیستم های گازی، علاوه بر تعیین میزان درصد تمركز آب و در نتیجه میزان آب مورد استفاده،‌ موقعیت و نوع نازل ها نیز از اهمیت خاصی برخوردارند.

 

نازل های سیستم مه آب، ذرات كوچك آب تولید می نمایند كه سطح تماس بزرگتر این ذرات باعث تبادل حرارتی بیشتر و در نتیجه جذب بیشتر حرارت از آتش می گردد. علاوه بر خواص سرمایش آتش، تبخیر آب مذكور باعث ساكن كردن محیط نیز می گردد. ولی از طرف دیگر ذرات كوچک تحت تاثیر جریان های هوا قرار گرفته كه به نوبه‌ خود اثرات اطفا را كاهش خواهد داد. سیستم های مه آب می توانند دارای انواع نازل های بسته با مكانیزم عملكرد مشابه سیستم های افشانگر (اسپرینکلر) و یا نازل های پاشش آب باشند؛ در نتیجه از دیدگاه فشار آب می توان آنها را به سیستم های فشار بالا، فشار متوسط و یا پایین تفکیک نمود.

 

این نوع سیستم های اطفا را می توان برای حفاظت ساختمان و یا تجهیزات چون توربین ها، ماشین آلات و کانال های کابل استفاده نمود.

 

سیستم های افشانگر ESFR 4

سیستم های ESFR دارای افشانگرهای واكنش سریع هستند که با حجم زیاد آب، برای كنترل و یا اطفای آتش در موارد خاص کاربرد دارند. مناسب بودن این نوع افشانگرها را در مطالعات موردی می توان ارزیابی نمود و کاربرد آنها بستگی به نوع مواد تحت نگهداری و همچنین وضعیت و ساختار انبار دارد، اما باید دقت شود که برخی مواد از جمله جعبه های پلاستیکی دارای سرعت گسترش حریق به صورتی هستند که نمی توان از این نوع افشانگرهای ESFR به طرز مناسب استفاده نمود.

 

هنگام استفاده از سیستم های ESFR در انبارها لازم است پیش فرض هایی چون ارتفاع نگهداری انبار و نحوه توزیع کالا در آن همچنین میزان گردش مناسب هوا مابین رک ها، مورد بررسی قرار گیرد. انواع معضلات چون نوع سقف ها، چراغ ها یا لوله ها که ممکن است اثر منفی روی عملکرد سیستم های ESFR داشته باشند می بایست بررسی، کنترل و یا حذف شده و همچنین نیازهای خاص سیستم های تهویه دود و حرارت مد نظر قرار گیرند.

 

سیستم های افشانگر ESFR در مقایسه با افشانگرهای استاندارد در برابر خطاها پایداری کمتری داشته و این دلیل مهمی است که در طراحی این سیستم ها می بایست بسیاری پیش فرض ها و استانداردها و پارامترهای خاص طراحی مد نظر قرار گیرند تا سیستم های ESFR در شرایط حریق با قابلیت اعتماد و موثر عمل نمایند.

 

در مجموع مفهوم ESFR یک گزینه جالب توجه برای سیستم های افشانگر معمولی است، ولی به دلیل پیش نیازهای زیاد آن،  نمی تواند گزینه مناسبی برای انواع ساختمان ها تلقی شود.

 

سیستم های اطفای گازی

سیستم های اطفای گازی نقش مهمی در مفهوم اطفای حریق دارند؛ به ویژه در مواردی که سایر اطفا کننده ها  (به عنوان مثال سیستم های آبی) قادر به این کار نیستند. در سال های اخیر، به ویژه پس از ممنوعیت هالون از سال 1994، تلاش های بسیاری جهت معرفی و به کارگیری گازهای دیگر صورت گرفته است. سازمان ISO (سازمان بین المللی استانداردها) سیزده نوع گاز از انواع ساکن چون CO2 ، آرگون و نیتروژن و مخلوط آنها و همچنین هیدروکربن های هالوژنه چون NOVEC 1230 و یا FM200 را معرفی نموده است.

درصد غلظت گاز مورد نیاز جهت اطفای حریق یا از طریق آزمایش های عملی و یا در شرایط آزمایشگاهی (به عنوان مثال آزمون کاپ برنر) به دست می آید.

 

 

                جدول 1- نام و مشخصات شیمیایی و تجاری گازهای مورد استفاده در اطفای حریق اتوماتیک

 

 

بسیاری از هیدروكربن های هالوژنه به کار رفته چون FM200 و یا  NOVEC 1230 در شرایط جوی عادی در حالت گاز هستند و وقتی که تحت فشار در سیلندرهای گاز نگهداری شوند رفتاری شبیه دی اکسید کربن نشان می دهند؛ هر چند در فشار پایین تر به مایعی تبدیل می شوند که در آن فشار قادر به تخلیه از نازل ها نیستند و به این دلیل است که از گازی چون نیتروژن جهت بالا بردن فشار و تخلیه آنها استفاده می شود. لذا فضای کمتری برای نگهداری گاز مورد نیاز خواهد بود.

پیشرفت های فن آوری از یک سو و بالا بردن فشارهای نگهداری گازهای ساکن (از 150/160 اتمسفر تا 200/300 اتمسفر) کمک بسیاری در کاهش فضای مورد نیاز به منظور ذخیره و نگهداری این نوع گازها نموده است.

 

 

 

شکل 3- مجموعه سیلندرهای اطفای حریق اتوماتیک CO2 با متعلقات

 

از آنجا که شبکه لوله کشی سیستم های اطفای حریق با گازهای ساکن برای فشار 60 اتمسفر طراحی می گردند، می بایست فشار گاز را توسط دیافراگم های مخصوص کاهش داد. همچنین به جهت حفظ محدودیت فشار و ثابت نگه داشتن فشار کاری، شیرهای مخصوص برای سیلندرها طراحی و ساخته شده اند و بسیاری از آنها دارای تاییدیه های بین المللی نیز هستند. این شیرها فشار گاز را کنترل نموده و آن را در طول زمان تخلیه ثابت نگه می دارند.

 

هنگام محاسبه و طراحی سیستم های با گازهای هیدروكربنی (چون FM200 یا  NOVEC) می بایست نکات مهمی مد نظر قرار گیرد؛ از جمله اینکه برخلاف گازهای ساکن زمان تخلیه نباید از ده ثانیه بیشتر شود تا از تولید رادیکال ها جلوگیری شود. در صورت واکنش، هیدروژن لوراید(HF)  به عنوان محصول تجزیه تولید شده که به نوبه خود در مجاورت آب و یا رطوبت محیط، ماده بسیار خطرناک و خورنده اسیدهیدروفلوریک را که باعث تخریب محیط خواهد شد تولید می کند.

 

از مزایای دیگر هیدروکربن های هالوژنه در مقایسه با گازهای ساكن، باقی ماندن غلظت مناسب از اكسیژن در هوا و در نتیجه كاهش خطرات كمبود اكسیژن و در نتیجه کاهش خطرات جانی است.

موضوع مهم دیگر، كاهش اندازه دریچه های اطمینان در مقایسه با سیستم های با گاز ساكن است. زیرا میزان گاز تخلیه شده در مقایسه با سیستم های اطفای حریق با گاز ساكن بسیار كمتر است.

 

 

شکل 4- نمونه ای از سیلندرهای اتوماتیک با گاز NOVEC

 

سیستم های اطفای حریق فوم5

فوم های اطفای حریق از سال ها پیش به منظور مقابله با حریق مایعات مخلوط شدنی با آب (الکل، کتون، و غیره) یا مایعات غیر قابل اختلاط با آب (هیدروکربن ها) مورد استفاده قرار گرفته اند. این فوم ها با پایه آب بوده و هوا بخش عمده ای از آنها را تشکیل می دهد.

فوم های اطفای حریق، لایه ای از آب را روی سطح هیدروکربن به وجود آورده که باعث جلوگیری از خروج بخارات اشتعال زا می گردند. از سال 1963 جزء اصلی تشکیل دهنده فوم های اطفای حریق، مولکول های ترکیبی فلوئور با اجزای حلال یا غیر حلال در آب بوده اند.

از عوامل موثر در گسترش فن آوری سیستم های اطفای حریق فوم، وجود استانداردهای بسیار مناسب چون
ISO7203-1 و EN1563-3 یا UL162 است که زبان مشترک برای کل صنعت (تولید کنندگان ، مصرف کنندگان و نمایندگی های فروش) را به وجود آورده و در صورت تایید این استانداردها، نشان دهنده مناسب بودن فوم برای کاربری مربوطه هستند. بازدهی مناسب در این خصوص عبارتست از اطفای سریع همراه با مصرف کم آب و تولید کم مواد سمی که ناشی از احتراق هیدروکربن هاست و خطرات کمتری برای مامورین آتش نشانی دارد. 

 

 

 

شکل 5- کاربرد سیستم اطفای حریق فوم

 

سیستم های تقلیل غلظت اكسیژن

در كنار سیستم های اطفای حریق گازی، اخیرا سیستم های تقلیل غلظت اكسیژن به طور روزافزونی در حفاظت مراکز مخابراتی و انبارهای خاص به كارگرفته می شوند.

این سیستم ها به منزله سیستم اطفای حریق به معنی مصطلح خود نیست، زیرا تاثیر آنها از طریق كاهش غلظت اكسیژن در محیط است و هدف آن كاهش میزان اکسیژن تا حدی است که با وجود مواد اشتعال زا در محیط امکان احتراق مجدد میسر نباشد. بدین منظور گاز نیتروژن و یا هوای پر از نیتروژن به محیط تزریق می گردد. سیستم های مذكور تنها در مكان هایی كه امكان كار برای انسان وجود نداشته و یا تردد آنها بسیار كم است كاربرد دارند. انبارهای تمام اتوماتیك حاوی مواد خطرناك و یا اشتعال زا و یا انبارهای مواد یخ زده از جمله این اماکن هستند.

 

سیستم های تقلیل غلظت اكسیژن را نمی توان در موارد ذیل به كار برد:

 

-        در سیستم های زباله سوز كه اكسیژن مورد نیاز برای احتراق در خود مواد موجود است.

-        هنگامی كه فرآیند احتراق اگزوترمیك كه نیازی به اكسیژن ندارد رخ می دهد.

-        و یا هنگامی كه فرآیندهای كاتالیتیك رخ می دهد.

 

دستورالعمل VdS 3527 را می توان به عنوان یكی از روش های كاربرد سیستم های تقلیل غلظت اكسیژن به كاربرد.

 

DSPA6 یا افشانگر خشك با آیروسل پودر

افشانگر خشك با آیروسل پودر كه به اختصار آیروسل نامیده می شود از ذرات بسیار ریز تركیبات پتاسیم تشكیل می شود. هنگامی كه واحد DSPA به صورت حرارتی یا الكتریكی تحریك می شود، این ذرات از واحد DSPA خارج شده و با مخلوط گاز (اغلب CO2 یا N2 و یا بخار آب) تشكیل ماده اطفا كننده را می دهند. مبنای عملكرد DSPA در دو وجه می باشد: اول اینكه تركیبات پتاسیم به جهت یونیزاسیون نیاز به كمترین انرژی را داشته و میزان كم انرژی قادر به جداسازی الكترون از اتم و یا جذب یون می گردد. این میزان انرژی از حریق جذب می گردد، لذا جذب انرژی از حریق متناسب با میزان یونیزاسیون خواهد بود. یونیزاسیون اتم های پتاسیم با تغییر رنگ شعله ها به صورتی كم رنگ قابل تشخیص خواهد بود.

 

 در طی روند احتراق واكنش های خاص و سریع میان اتم ها و ذرات مولكول های آزاد (رادیكال ها) صورت می گیرد. به این فرآیند واكنش زنجیره ای رادیكال ها اتلاق می گردد. این فرآیند تا زمانی كه محصولات نهایی و ثابت احتراق از جمله CO2 و H2O و یا KOH تشكیل می گردند ادامه می یابد. در اینجاست كه فرآیند زنجیره ای رادیكال ها متوقف و آتش خاموش می شود.

 

آیروسل از نظر فیزیکی از یک ماده جامد و غیر آتش زا تشکیل شده که در برابر تغییرات درجه حرارت دارای ایستایی بسیار و همچنین درجه اشتعال 300 درجه سلسیوس است. در مرحله تحریک، این ماده جامد به یک آیروسل با سرعت انبساط بسیار بالا تبدیل می شود که در آن ذرات با قطر چند میکرون وجود دارند. برای داشتن ایده ای مناسب باید بدانیم یک گرم از این ماده موجب تولید یک لیتر آیروسل می گردد. آنگاه در اثر فشار ناشی از تبدیل ماده جامد به آیروسل و عبور آن از فیلتر خنک کننده غیرآتش زا که باعث جذب بخش اعظمی از انرژی حرارتی آن می گردد به محیط  ترزیق می شود. 

 

كاربری سیستم های DSPA

سیستم های DSPA دارای كاربرد بسیار گسترده در تاسیسات الكتریكی و تجهیزات مربوطه، موتورها و ماشین های الكتریكی، كشتی ها و وسایل نقلیه همچنین آشپزخانه ها هستند و در اطفای کل، اطفای موضعی و به عنوان خاموش کننده های دستی و غیره کاربرد دارند. با توجه به عدم تخریب لایه ازن و طول عمر اتمسفری و اثر گلخانه ای صفر، جایگزینی مناسب برای گازهای هالوژنه تلقی می گردد.

 

 

شکل 6- سیستم اطفای اتوماتیک آیروسل پودر در حال عملکرد

 

***

1- Sprinkler

2- Water Spray

3- Water Fog

4- Early Suppression Fast Response

5- Aqueous film forming foam

6- Dry Sprinkler Powder Aerosol

 

خبرنامه

اطلاعات تماسی

تلفن : ۰۲۱۲۲۹۲۴۹۸۷

ایمیل :‌ info [@] safetymmesage [dot] com

درباره پیام ایمنی

فعاليت سايت پیام ایمنی از سال 1382 همزمان با انتشار نشریه پیام ایمنی آغاز گرديد. هدف ما از طراحی اين سايت، ايجاد مرجعی کامل و كارآمد از موضوعات ایمنی، بهداشت، محیط‏ زیست و آتش‏ نشانی، به منظور رفع نياز محققين و علاقمندان در كشور است.


طراحی سایت و طراحی گرافیک توسط استودیو طراحی حاشیه