سیستم های اعلام حریق Fire Alarm System

در این بخش می خواهیم به صورت مختصر تجهیزات مختلف اعلام حریق را معرفی کنیم.

از آنجا که دقایق اولیه شروع حریق دارای اهمیت زیاد و حیاتی می‌باشد، از طرفی عوامل ایجاد حریق بسیار متنوع بوده و همچنین در تمامی ساعات شبانه روز امکان بروز آن می‌رود، لذا امروزه سیستمهایی ایجاد گردیده است که می‌تواند در لحظات اولیه حریق آن را شناسایی کرده و مراتب را به یک مرکز کنترل ارسال نموده و از آن طریق بلافاصله ، توسط آژیر ، به ساکنین اعلام کند و یا با وسیله تلفن به مراکز آتش نشانی خبر دهد. بعضی از سیستمها در صورت لزوم (برای مکانهای حساس) می‌توانند بطور اتوماتیک حریق را خاموش کنند.

اجزای تشکیل دهنده سیستم اعلام حریق

دتکتور

دتکتورها یا کاشفها وسایلی هستند که حریق را حس می‌کنند. دتکتورها انواع و اقسام خاص خود را دارند که عبارتند از:

• دتکتور دودی
• وسیله‌ای است که در برابر کوچکترین اثر مقدماتی حریق (دود) حساس بوده و عکس‌العمل نشان می‌دهد. دتکتور دودی به دو نوع است:
  • دتکتور دودی یونیزاسیون

دتکتور دودی یونیزاسیون دارای یک محفظه می‌باشد که با هوای بیرون در ارتباط است. فضای داخلی محفظه به وسیله یک منبع رادیواکتیو یونیزه می‌شود (یونیزاسیون مرحله‌ای است که مولکولهای هوا به یونهای مثبت و الکترونهای منفی تبدیل می‌شوند.) حال چنانچه یک ولتاژ بین این محفظه برقرار شود، یونها به طرف صفحه با قطب مخالف حرکت می‌کنند. یونهای مثبت به طرف الکترود منفی و الکترونها به سمت الکترود مثبت حرکت می‌کنند. حرکت این الکترونها و یونها یک جریان الکتریکی را بوجود می‌آورد.

مقدار جریان الکتریسیته بستگی به شکل محفظه ، منبع رادیواکتیو ، ولتاژ تغذیه ، درجه حرارت و رطوبت هوا دارد. در اثر ورود هوا به این محفظه جریان الکتریسیته کاهش می‌یابد (وجود ذرات دود باعث کاهش میزان جریان الکتریسیته می‌شود.) و باعث عملکرد دتکتور شده و دتکتور فعال می‌شود.

• دتکتور دودی نوری

دتکتور دودی نوری شامل یک منبع نوری و یک عنصر حساس در مقابل نور (فتوسل) می‌باشد. هرگونه دود در فضا موجب کاهش انحراف انرژی نوری بر روی فتوسل شده و دتکتور عمل می‌نماید.

• دتکتور حرارتی

این دتکتور نسبت به افزایش درجه حرارت حساس می‌باشد. هنگامی که بر اثر آتش سوزی ، درجه حرارت محیط تغییرات غیر عادی داشته باشد، این دتکتور فعال می‌شود. دتکتور حرارتی دارای یک محفظه می‌باشد. در داخل محفظه یک بی متال وجود دارد. هوای گرم روی بی متال اثر گذاشته و گرما باعث بسته شدن کنتاکتهای آن شده و دتکتور عمل می‌کند. این دتکتور برای مکانهایی مانند آشپزخانه‌ها ، موتورخانه‌ها و … مناسب است.

• دتکتور شعله‌ای

این دتکتورها امواج نوری غیر قابل روئیت را که به وسیله شعله آتش منتشر می‌شوند، تشخیص می‌دهند و فعال می‌شوند. این دتکتورها دارای زاویه دید مشخصی هستند که هنگام طراحی و کاربرد باید به آن توجه نمود.

شستی‌های اعلام حریق

این شستی‌ها به دو صورت موجودند: یا به صورت شستی معمولی که با فشار به آن کنتاکتها بسته یا باز شده و پیام به مرکز کنترل ارسال می‌شود و یا به صورت شستی‌های شیشه‌دار که شامل یک جعبه کوچک است که درون آن یک میکروسویچ و جلوی آن درپوش شیشه‌ای قرار دارد. با وارد نمودن ضربه‌ای کوچک به شیشه ، شیشه شکسته شده، اهرم میکروسویچ آزاد شده و کنتاکتها عمل می‌نماید و پیام به مرکز کنترل ارسال می‌شود.

مراکز کنترل

در این مراکز که امروزه به صورت الکترونیکی وجود دارند، تمام وظایف توسط میکروپروسسورها انجام می‌شود و سیم کشی کلیه دتکتورها ، شستی‌ها ، لامپهای اعلام خبر ، وسایل صوتی خبر دهنده ، منابع تغذیه و غیره به مرکز کنترل وصل می‌شود. مراکز کنترل دارای مدارهای عیب یاب بوده و هنگام ایجاد عیوبی ناشی از قطع مدارها ، قطع برق شهر ، ضعیف بودن باتریها ، سوختگی فیوزها ، خرابی دتکتورها عمل نموده و سیگنال به مراکز کنترل ارسال شده و منطقه آتش گرفته ، شناسایی می‌شود.

در بعضی از مراکز کنترل به نام مراکز کنترل آدرس پذیر شماره دتیکوری که فعال شده است، توسط صفحه دیجیتالی نمایش دهنده ، نشان داه می‌شود و بدین ترتیب می‌توان سریعا محل وقوع حریق را شناسایی و اقدامات لازم را برای پیشگیری از توسعه حریق به عمل آورد. بعضی از مراکز کنترل اعلام حریق دارای یک ترمینال تلفن هستند که از طریق کابل کشی به مرکز آتش نشانی ارتباط پیدا می‌کنند و در صورت لزوم وقوع حریق بطور اتوماتیک به مرکز آتش نشانی اطلاع داده می‌شود.

وسایل خبر دهنده

وسایل خبر دهنده در سیستم اعلام حریق مانند آژیرها ، زنگها ، بوقها ، لامپها و … می‌باشند که در صورت بروز حریق و شناسایی آن توسط مرکز کنترل ، فرمان گرفته و ساکنین یا افراد داخل ساختمان را مطلع می‌سازند.

امروزه از سیستم ها ی اعلام حریق به طور گسترده در ساختمان ها و اماکن مسکونی و صنعتی استفاده می شود تا خسارتهای ناشی از حریق را به حداقل برسانند و همچنین برای اطلاع دادن به ساکنین ساختمان در مواقع بروز حریق از این سیستم ها استفاده می شود تا حدالامکان از تلفات جانی جلوگیری شود. برای تشخیص حریق از اثرات سه گانه آن یعنی دود و حرارت و شعله استفاده می شود. به طور کلی سیستم های اعلام حریق در دو نوع عادی و هوشمند ساخته شده اند. درسیستمهاي عادی مکانی را که از نظر حریق    می خواهیم حفاظت کنیم به مناطق مشخص تقسیم میکنیم تا در صورت بروزحریق بتوان محل حریق را سریعترو راحت تر تشخیص داد . به هر کدام از این مناطق یک زون ( Zone ) گفته می شود . این عمل در سیستم ها ی هوشمند نیز انجام می پذیرد ولی مزیتی که این سیستم ها نسبت به سیستم ها ی عادی دارند این است که این سیستم ها دارای اجزای قابل آدرس دهی هستند و علاوه براینکه می توان زونی را که در آن حریق اتفاق افتاده است تشخیص داد بلکه می توان دقیقا عنصری را که حریق را تشخیص داده معین کرد و محل دقیق حریق را مشخص نمود و خبردهنده ها یی را که مربوط به آن محل می باشد فعال نمود . اجزای سیستم اعلام حریق به سه قسمت اصلي تقسیم می شوند :

• تجهیزات تشخیص حریق ( دتکتورها )
• تجهیزات اعلام حریق ( فلاشرها ، آژیرها و … )
• مرکز کنترل یا پانل مرکزی که وظیفه ارتباط بین دتکتورها و وسایل اعلام حریق را به عهده دارد.

تجهیزات جانبی دیگری نیز برای تکمیل و قدرتمند نمودن سیستم اعلام حریق به کار می روند.

تجهیزات تشخیص حریق ( دتکتورها )

دتکتورها وسایل الکترونیکی هستند که در شکل ها و طرح ها ی مختلف و معمولا به رنگ سفید توسط کارخانه های سازنده ارائه می شوند و در محلهای مناسب ساختمان مانند آشپزخانه – موتورخانه – اتاق بایگانی – راهروها – اتاق ها منزل – اتاق ها ی کنفرانس به صورت سقفی یا دیواری روی پایه های مخصوص نصب می شوند و وظیفه آنها تشخیص حریق و اعلام آن به مرکز کنترل میباشد. تغذیه دتکتورها معمولا با ولتاژ ۲۴ ولت DC صورت می گیرد ولی دتکتورها یی وجود دارند که از ولتاژ های ۱۲ و ۴۸ ولت DC و یا AC 220 ولت تغذیه می شوند. جریان عبوری از آن ها در حالت عادی چند ده میلی آمپر است و در مواقع بروز حریق افزایش می یابد. بسته به اینکه دتکتورها از کدام اثر آتش برای تشخیص استفاده می کند در انواع گوناگونی به صورت زیر ساخته می شوند :

۱- دتکتور دودی    2- دتکتور حرارتی   3- دتکتور شعله ای 

تجهیزات اعلام كننده حریق

برای آگاه کردن ساکنین ساختمان از بروز حریق از وسایل سمعی و بصری خاص سیستم های اعلام حریق استفاده می شوند که به سه گروه تقسیم می گردند:

۱– آژیر ( Sounder ) یا زنگ ( Bell )

۲- چراغ ها ی نشانگر ( (Flasher

۳- شستی ها ی اعلام حریق ( Manual Call Point ) ( MCP )

کابل کشی سیستم اعلام حريق

نصب و استقرار تجهیزات سیستم اعلام حریق طبق استاندارد BS 5839 و کابل کشی طبق استاندارد BS 6207 انجام می گیرد . به طور کلی می توان سیم ها ی مدار اعلام حریق را به دو گروه تقسیم کرد و با توجه به خصوصیات هر گروه کابل مناسب باآن را به کار برد :

گروه۱ :کابلهایی که بعد ازآشکارشدن حریق استفاده نمی شود مانندکابل ها ی دتکتورها وشستی ها

گروه ۲ : کابلهایی که بعد ازکشف حریق استفاده میشوند مانندکابلهاي منبع تغذیه وآژیرها و چراغها

در حالت كلي می توان برای هر دو گروه کابل ۵/۱ میلی متر مربع با روپوش و عایق پروتودور به کار برد ولی در مکان ها ییکه امکان ضربه یا ساییدگی و جویده شدن توسط حیوانات وجود دارد باید کابل ها را حفاظت مکانیکی کرد. می توان در مورد سیم ها ی آژیرها و چراغ ها برای حفاظت آنها را داخل دیوار زیر حداقل ۱۲ میلی متر گچ به صورت توکار گذاشت . کابلها ي سیستم اعلام حریق باید جدا از سایر کابل ها سیم کشی شوند . تست کابل ها توسط اهم متر انجام می شود و در صورت استفاده از مگا اهم سنج باید تمام تجهیزات اعم از دتکتور – آژیر – پانل کنترل و … را از مدار باز کرد تا ولتاژ تست بالابه آنها آسیب  نرساند . هنگام کابل کشی نباید از مسیر زون ها انشعاب گرفت . همچنین نباید از آژیر ها هم انشعاب گرفت . کابل کشی سیستم ها ی عادی به صورت رادیال یا خطی و کابل کشی سیستم ها ی هوشمند به صورت حلقوی انجام می گیرد . در انتهای مسیر زون ها همیشه یک مقاومت موازی با خط که مقدارآن معمولا ۷/۴ یا ۸/۶ کیلو اهم است متصل می کنند یا از واحد انتهای خط AEOL استفاده می نمایند

مقدمه

حريق در ساختمان موجب خسارت شديد و غير قابل جبران مي گردد. علاوه برآن، تلفات جاني به علت خفگي از عمده مواردغير قابل جبران مي باشد که عمده این خسارات جاني به موجب استنشاق دود و گازهاي خفه كننده مانند CO مي باشد . در هنگام حريق دود تمامي محل حریق و سپس راهروها و محل هاي تخليه ساختمان منجمله شفت آسانسور ، دستگاه راه پله ، كريدورها و … را پر مي كند در اين حالت عملا اولين حركت ، تخليه كامل ساختمان مي باشد تا بتوان جان تمامي سكنه بخصوص افراد پير و ناتوان و كودكان را نجات داد و سپس اقدام به اطفاء. جهت نجات سكنه مي بايست مسير تخليه ساختمان كاملا عاري از دود و گاز هاي سمي ، شعله و اجسام مزاحم باشد. اين مقاله سعي بر بررسي وضعيت  تخليه ساختمان در هنگام حريق دارد.

آسانسور و  حريق :

بين آسانسور و حريق  چند ين عمل و عكس العمل وجود دارد .وجود شفت آسانسور باعث گسترش دود مي گردد. اكثر درب هاي ورودي ساختمانها ، د چار  نشتي هوا از خارج ساختمان مي باشند . همچنين ساختار شفت آسانسور باعث بروز پديده ائي  بنام   Stack effect flow    مي شود .  وجود اختلاف دماي داخل و خارج ساختمان ، اختلاف فشار هوا و همچنين عدم آبندي درب هاي آسانسور ، ارتباط شفت با اتاق تجهيزات و فضاي خارج كه جهت خنك كاري تجهيزات آسانسور بكار مي رود همگي مزيد بر علت مي باشند . بنا بر آزمايشاتي كه در ژاپن و آمريكا صورت گرفته است، آبندي درب هاي آسانسور موجب اشكالات عديده ائي از جمله اصطكاك زياد ، عدم ايمني مسافران در هنگام وارد شدن به علت ضربه هاي شديد درب ها و گير كردن لباس و… گرديده و عملا اين مورد منتفي گرديده است.

Stack effect flow :

در زمستان و تابستان  اختلاف دماي محيط خارج با داخل ساختمان زياد مي باشد . در زمستان هواي سرد از درب ورودي ساختمان وارد طبقات همكف شده (نشتي هوا ) و از درب هاي طبقات پائين آسانسور وارد شفت آسانسور مي گردد ، در همين حالت فشار هواي داخل شفت زياد شده و هواي گرم نيز از بالاي شفت خارج مي گردد ( شفت آسانسور عايق حرارتي نبوده و جذب دما باعث گرم شدن هواي داخل مي شود ) . در صورتيكه ارتفاع شفت بيش از ۲۲ متر باشد اين پديده بشدت افزايش مي يابد ، به نوعي كه سرعت باد در شفت آسانسور ساختمان هاي بلند  تا ۱۵ متر بر ثانيه نيز، مي رسد.

حال در صورتيكه حريقي در طبقات پائين ساختمان صورت پذيرد ،در داخل شفت، حركت دود به  طرف بالا، موجب رسيدن وضعيت به حالت بحراني شده و اين مسئله جهت افرادي كه در اطاقك آسانسور هستند عملا امكان خفه شدن را باعث مي گردد. لازم به ذكر است كه در اين وضعيت گاز CO   و CO₂ عملا به نحو غير قابل باوري گسترش  مي يابد . وضعيت گفته شده untenable condition  معروف مي باشد.

در تابستان هواي گرم از بالاي شفت وارد شده و از درب هاي پائين ، هواي خنك خارج مي شود. حال وجود حريق و دود باعث پر شدن دود در كل شفت و چرخش آن مي گردد و عملا تمام شفت پر از دود مي شود. پديده اثر توده هوا در فصل هاي معتدل در شفت كمتر اثر گذار مي باشد.

نتايج :  سرعت هوا و دما در داخل شفت آسانسور احتمال ايجاد اشكال در سيستم اعلام و اطفاء اتوماتيك حريق را دارد ،به نحوي كه عملا در سرعت هاي بالاي ۱۰ متر ، دتكتور دود غير فعال يا همراه با آلارم كاذب مي گردد. عملكرد اسپرينكلر نيز ممكن است باعث عملكرد كاذب و يا عدم عملكرد در موقع لازم گردد .

بررسي حريق در ساختمان هاي Du  pont  , MGM  نشان داد وجود حريق بسيار كوچك مانند سوختن يك مبل ابر فشرده (پلي اورتان ) ، باعث میگردد كه دود و گازهاي كشنده در طبقات بالائي و شفت آسانسور به سرعت گسترش يافته و شرايط به حالت غير قابل كنترل برسد . ورود آب ناشي از آب افشان ها در اطاقك آسانسور و اتاق تجهيزات كه در اثر حريق بوجود  آمد ، علاوه بر اثر اطفاء موجب بروز اشكال در تجهيزات  گردید ، از جمله اتصالي در پانل هاي برق و كنترل ،عدم عملكرد صحيح  تجهيزات اطاقك آسانسور و  توقف موتور خانه شد. به اين جهت در هنگام حريق احتمال خطر در تمامي تجهيزات و ازجمله سيم كشنده (سيم و كابل بكسل ) ، ترمز ها و غيره وجود دارد .

عملكرد سيستم آتش نشان :

بر طبق قوانين حفاظتي ، جهت حفاظت افراد داخل آسانسور در هنگام حريق ، لازم است در سيستم هاي هوشمند ، دتكتور دودي با فاصله ۴٫۵ تا ۶٫۵ متري از درب آسانسور نصب گردد تا زمان كافي جهت عملكرد سيستم بازگشت آسانسور به طبقه همكف (recall elevator ) وجود داشته باشد . معمولا در هنگاميكه اين سيستم عمل مي نمايد ، آسانسور فقط با عملكرد سيستم يا دكمه آتش نشان قادر به كار مي باشد . بدين جهت حركت آسانسور در طبقات با فشار دكمه ياد شده امكان پذير است و باز شدن هر درب با فشار دائمي دكمه هر طبقه امكان پذير است و در صورتيكه هنگام باز شدن درب ،دود يا حريق به داخل اطاقك، آتش نشان به عقب حركت كند يا دست او از روي دكمه بر داشته شود ، درب به سرعت بسته مي شود .

همچنين در صورتيكه دتكتور داخل اطاقك تجهيزات عمل نمايد ، چراغ نشان دهنده در داخل اطاقك اين مورد را نشان مي دهد.

حفاظت در مقابل گسترش دود :

راه پله  همانند شافت آسانسور موجب گسترش دود مي گردد ، معمولا دود در  راه پله به سرعت بالا رفته و موجب ايجاد شرايط بحراني در طبقات بالا مي گردد . جهت مقابله با اين مسئله استفاده از هوا سازهاي فشار مثبت در هر طبقه بسيار حائز اهميت مي باشد. نصب اين سيستم در بالاترين نقطه هر دستگاه پله نصب مي شود و هواي پر فشار از خارج ساختمان (بالاترين نقطه از بالاي ساختمان ) به داخل فرستاده و فشار هوا از۵ psiتا  psi 50 بالا برده تا مانع گسترش دود گردد. نرم افزار هاي موجود و تجربيات ،فشارتا psi 50  را در راه پله فشار مناسبي مي دانند . اين فشارفقط در هنگام اعلام حريق  نياز مي باشد . پس بنابراين اين سيستم فقط در هنگام وجود حريق شروع به كار مي كند . در صورتيكه امكان نصب سيستم در تمامي طبقات وجود نداشته باشد ، لازم است در سقف خر پشته ،سيستم فشارساز نصب شده و تمامي راه پله را تحت اثر قرار دهد . از وجود HVAC  نيز مي توان در اين حالت استفاده نمود . سيستم چرخش هوا بسته شده و هواي معمولي از خارج گرفته شده و به داخل ساختمان تزريق مي گردد . در اين حالت وضعيت تغيير دماي HVAC مد نظر نمي باشد.

با توجه به بحث فشاردر شفت آسانسور ، استاندارد لازم مي داند در ساختمان هائي كه نياز به استفاده از آسانسور مي باشد ، اين سيستم در شفت آسانسور نيز نصب گردد، به نحوي كه فشار داخل شفت ۱۲  پاسکال (  psi 0.02) بيشتر از راه پله باشد .  اين سيستم نيز با عملكرد سيستم اعلام حريق ، شروع به كار مي كند . لازم به ذكر است كه وجود فشار بالاتر از فشار هواي دستگاه پله ، باعث عدم نفوذ هوا به داخل شفت و جبران  Stack effect flow گشته و ايمني نفرات را افزايش مي دهد. بررسي بوسيله نرم افزار نشان مي دهد افزايش فشار هوا در دستگاه پله علاوه بر افزايش زمان رسيدن به وضعيت غير قابل كنترل ، موجب كم شدن دانسيته دود در مسير فرار (تخليه ) و كم نمودن اثر كشنده گازهاي CO  و CO₂ مي گردد.

لازم به ذكر است هر چقدر ارتفاع ساختمان زيادتر باشد سرعت گسترش دود افزايش يافته و غير قابل پيش بيني مي باشد . توجه شود كه سرعت گسترش در يك ساختمان ۱۵ طبقه سريعتر از يك ساختمان ۱۰ طبقه يا حتي ۵ طبقه مي باشد .

با توجه به صحبت دانشمندان اين رشته، ساختمان بلندتر از ۶ طبقه (استاندار بريتانيا ) و ۷ طبقه (NFPA ) به عنوان ساختمان بلند مرتبه تلقي گشته و تمامي موارد ايمني در اين نوع ساختمانها مي بايست در نظر گرفته شود . سيستم اعلام حريق هوشمند ، سيستم اطفاء اتوماتيك ، سيستم فشار ساز در راه پله و آسانسور و نصب سيستم هايrecall elevator  و Shut down elevator   .

اصول کشف و تشخیص حریق در سیستم‌های آدرس پذیر مشابه سیستم‌های متعارف است، به جز اینکه در این گونه سیستم‌ها، هر یک از آشکار سازهای اتوماتیک و یا شستی‌ها دارای آدرس منحصر به فردی هستند که از طریق آن تابلوی کنترل مرکزی قادر به شناسایی و تعیین هر یک از آنهاست.

مدار کشف در این گونه سیستم‌های نه به صورت شاخه‌ای، بلکه به صورت حلقوی است، که از تابلوی کنترل مرکزی آغاز و به همان تابلو ختم می‌شود و کلیه تجهیزات آشکار سازی به صورت موازی در همین مدار حلقوی جای می‌گیرند هر حلقه می‌تواند به تناسب تعداد تجهیزات و سطوح مورد حفاظت، یک یا چند منطقه را شامل شود و هر تابلوی کنترل مرکزی آدرس پذیر نیز می‌تواند یک یا چند حلقه را پشتیبانی کند.

آشکار سازهای سیستم آدرس پذیر دارای ساختار سوییچ گونه‌ای هستند که برای شناسایی آنها توسط تابلوی کنترل مرکزی به کار می‌رود.

به نظر می‌رسد که در سیستم‌های آدرس پذیر، موضوع منطقه بندی چندان حایز اهمیت نباشد، زیرا شناسایی آشکار سازها از طریق شناسه اختصاصی آنها امکان پذیر است، اما گستردن حلقه تشخیص بر بستر مناطق مختلف می تواند به کشف محل وقوع، سرعت بیشتری دهد. بنابراین در اینگونه سیستم‌ها نیز اگر چه مناطق در قالب مدار مطرح نیستند، اما با توجه به همان معیارهای تعیین منطقه حریق، به صورت مجازی در نظر گرفته می‌شوند.

حداکثر مساحت فضاهایی که توسط یک حلقه می‌توانند حفاظت شوند، ده هزار متر مربع است و براین اساس، یک حلقه حداقل پنج منطقه را پوشش می‌دهد.

آشکار سازهای آدرس پذیر نیز مانند آشکار سازهای متعارف دارای حساسیت از پیش تعیین شده کارخانه‌ای و عملکردی رله گونه هستند با این تفاوت که از مکانیسم خاصی برای آدرس دهی برخودارند. تابلوهای کنترلی مرکزی سیستم‌های آدرس پذیر دارای نمایشگر LCD با قابلیت نمایش پیام‌های کوتاه متنی هستند و می‌توانند هر یک از آشکارسازها یا شستی‌های آدرس داده شده را شناسایی کنند.