طراحی دتکتور حرارتی خطی – ویژه مهندس طراح

اثر رقیق‌سازی
حساسیت یک سامانه تشخیص مکشی به دو عامل اصلی بستگی دارد: تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری در شبکه لوله‌کشی و آستانه‌های قابل برنامه‌ریزی تشخیص دود. تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری می‌تواند بر میزان رقیق‌سازی هوای بازگشتی به محفظه حسگر تأثیر بگذارد.
برای مثال، زمانی که دود از یک سوراخ نمونه‌برداری وارد می‌شود، غلظت دود به‌دلیل عبور از سایر سوراخ‌هایی که هوای پاک (بدون دود) را جذب می‌کنند، کاهش می‌یابد. زمانی که این هوای تمیز با هوای آلوده به دود ترکیب می‌شود و به محفظه تشخیص وارد می‌گردد، هوای آلوده به دود رقیق می‌شود. به این پدیده «اثر رقیق‌سازی» گفته می‌شود (شکل ۷ در پایین).

در شکل ۷، رنگ خاکستری نشان‌دهنده دودی است که از دورترین سوراخ نمونه‌برداری در لوله وارد می‌شود. این دود در حین عبور از لوله با هوای پاک ترکیب شده و غلظت آن کاهش می‌یابد. اثر رقیق‌سازی به‌طور مستقیم با تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری در شبکه لوله‌کشی مرتبط است. هرچه تعداد سوراخ‌ها بیشتر باشد، حجم هوایی که به سمت ASD منتقل می‌شود نیز بیشتر شده و در نتیجه دود معلق در هوا بیشتر رقیق می‌شود.
برای مثال، اگر لوله نمونه‌برداری ۵۰ متر (۱۶۴ فوت) طول داشته باشد و در هر ۵ متر (۱۶ فوت) یک سوراخ تعبیه شده باشد، در مجموع ۱۰ سوراخ از جمله درپوش انتهایی خواهیم داشت.

در این مثال ساده، فرض می‌شود که هر سوراخ مقدار تقریباً برابری از هوا را وارد می‌کند. اگر یک منبع دود با غلظت ۲٪ انسداد بر متر (obs/m) در انتهای لوله قرار گیرد و از سایر سوراخ‌ها دود وارد نشود، دود در مسیر حرکت خود با هوای پاک ترکیب می‌شود. زمانی که نمونه به آشکارساز می‌رسد، غلظت آن به ۰.۲٪ obs/m، یا یک‌دهم مقدار اولیه کاهش یافته است. بنابراین، اگر آستانه هشدار اولیه روی ۰.۲٪ obs/m تنظیم شده باشد، غلظت دود در خارج از سوراخ باید بیش از ۲٪ obs/m باشد تا هشدار به صدا درآید.

در نتیجه، هرچه طول لوله و تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری بیشتر باشد، سامانه بیشتر در معرض اثر رقیق‌سازی قرار می‌گیرد. در این شرایط، بهتر است بر اساس بدترین حالت ممکن طراحی صورت گیرد.
در واقعیت، محاسبه رقیق‌سازی به سادگی مثال بالا نیست و عوامل بیشتری دخیل‌اند. هر سامانه ویژگی‌های متفاوتی دارد، بنابراین محاسبه دقیق آن بسیار پیچیده است. عواملی که بر نرخ رقیق‌سازی تأثیر می‌گذارند شامل اندازه و تعداد سوراخ‌ها، سه‌راهی‌ها و زانویی‌ها در شبکه لوله‌کشی، قطر لوله، و عوامل محیطی مانند دما، فشار و رطوبت هوا می‌شوند.

 

زمان انتقال

زمان انتقال، مدت‌زمانی است که ذرات دود برای رسیدن به محفظه حسگر در دتکتور دودی مکشی نیاز دارند. این زمان (بر حسب ثانیه) از لحظه ورود ذرات به نقطه نمونه‌برداری تا رسیدن آن‌ها به محفظه تشخیص اندازه‌گیری می‌شود. این زمان‌ها با استفاده از نرم‌افزار طراحی دتکتور دودی مکشی محاسبه شده و در فرآیند راه‌اندازی و تأیید نهایی در میدان، به‌صورت عملی ارزیابی و تأیید می‌گردند.

چندین پارامتر در تعیین زمان انتقال تأثیرگذار هستند، از جمله:

• اندازه و تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری
• تنظیم سرعت مکنده (دور بر دقیقه)
• تنظیم حساسیت آشکارساز
• مقدار کل و چیدمان لوله‌های نمونه‌برداری

استانداردها و آیین‌نامه‌های مدرن، زمان‌های انتقال مشخصی را برای کلاس‌های مختلف دتکتورهای دودی مکشی الزام می‌کنند. حداکثر زمان انتقال ممکن است بسته به نوع کاربرد، از ۶۰ ثانیه برای دتکتورهای بسیار زودهنگام، ۹۰ ثانیه برای دتکتورهای زودهنگام، یا ۱۲۰ ثانیه برای دتکتورهای استاندارد متغیر باشد.

برای تعیین زمان‌های مجاز انتقال، به استانداردهای EN 54-20، NFPA 72، NFPA 76 و آیین‌نامه‌های محلی مربوطه مراجعه شود.

 

بخش ۱ – اصول عملکرد
بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی شامل یک واحد فرستنده/گیرنده است که یک پرتو را به سمت ناحیه تحت حفاظت ارسال، پایش و دریافت می‌کند.

بیم دتکتور بر اساس اصل تضعیف نور کار می‌کند. عنصر حساس به نور در شرایط عادی، نوری که توسط واحد فرستنده/گیرنده تولید می‌شود را دریافت می‌کند. واحد فرستنده/گیرنده بر اساس درصدی از تضعیف کل نور، روی یک سطح حساسیت از پیش تعیین‌شده کالیبره می‌شود. این سطح حساسیت توسط سازنده و بر اساس طول پرتو و فاصله بین واحد فرستنده/گیرنده و رفلکتور تعیین می‌گردد. برای بیم دتکتورهای دارای تأییدیه UL، تنظیم حساسیت باید با استاندارد UL 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق» مطابقت داشته باشد.
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق بر اساس اصل تضعیف عمل می‌کنند. هنگامی که میدان دود تشکیل می‌شود، بیم دتکتور تضعیف تجمعی — درصد مسدود شدن نور ناشی از ترکیب غلظت دود و فاصله خطی میدان دود در طول پرتو — را تشخیص می‌دهد. آستانه معمولاً توسط سازنده و بر اساس شرایط نصب تعیین می‌شود.
انتخاب حساسیت مناسب، احتمال آلارم‌های مزاحم ناشی از انسداد پرتو به‌وسیله یک جسم جامد که به‌طور ناخواسته در مسیر قرار گرفته را به حداقل می‌رساند. از آنجا که انسداد ناگهانی و کامل پرتو نوری مشخصه معمول دود نیست، بیم دتکتور این حالت را به‌عنوان وضعیت خطا تشخیص می‌دهد نه آلارم.
همچنین تغییرات بسیار کوچک و آهسته در کیفیت منبع نور مشخصه معمول دود نیست. این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط محیطی مانند تجمع گرد و غبار و آلودگی بر روی مجموعه اپتیکی واحد فرستنده/گیرنده یا سطح بازتابی رخ دهد.

وقتی بیم دتکتور برای اولین بار روشن و برنامه راه‌اندازی آن اجرا می‌شود، سطح سیگنال نوری آن لحظه را به‌عنوان نقطه مرجع شرایط عادی در نظر می‌گیرد. با کاهش کیفیت سیگنال نوری در طول زمان، کنترل خودکار بهره (AGC) این تغییر را جبران می‌کند. با این حال، سرعت جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که بیم دتکتور همچنان به آتش‌سوزی‌های تدریجی یا دودکردن حساس می‌ماند. هنگامی که AGC دیگر قادر به جبران کاهش سیگنال نباشد، مثلاً به علت تجمع بیش از حد گرد و غبار، بیم دتکتور وضعیت خطا را اعلام می‌کند.

لوازم جانبی
لوازم جانبی بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی ممکن است شامل تابلوی اعلام از راه دور و ایستگاه‌های تست از راه دور باشد که امکان تست دوره‌ای الکترونیکی و/یا حساسیت بیم دتکتور را فراهم می‌کنند. سیستم‌های هوشمند اعلام حریق می‌توانند یک آدرس اختصاصی به بیم دتکتور بدهند تا مکان دقیق آتش بهتر مشخص شود.

سایر لوازم جانبی قابل استفاده شامل کیت نصب سطحی، کیت نصب چندحالته، و کیت برد بلند هستند. کیت نصب سطحی برای زمانی است که سیم‌کشی به‌صورت روکار انجام شود. کیت نصب چندحالته امکان نصب بیم دتکتور و رفلکتور را بر روی دیوار یا سقف فراهم می‌کند و برای نصب این کیت بر روی بیم دتکتور باید از کیت نصب سطحی نیز استفاده شود. کیت برد بلند امکان نصب بیم دتکتور را در فاصله‌های بیشتر از رفلکتور، معمولاً بین ۷۰ تا ۱۰۰ متر (۲۳۰ تا ۳۲۸ فوت) فراهم می‌کند.
هیترها باعث می‌شوند سطح اپتیکی بیم دتکتور و رفلکتور دمایی کمی بالاتر از دمای هوای اطراف داشته باشد، که به کاهش میعان در محیط‌هایی با تغییرات دمایی کمک می‌کند.

بخش ۲ – مقایسه بیم دتکتور دودی اعلام حریق با دتکتورهای نقطه‌ای دود
بیم دتکتورها تحت استاندارد UL و NFPA 72، 2013، بخش A.17.7.3.7 قرار دارند. لازم است طراحان این الزامات را به‌طور کامل در انتخاب و کاربرد بیم دتکتورها برای سیستم‌های اعلام حریق در نظر بگیرند.

پوشش‌دهی
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق می‌توانند سطحی را پوشش دهند که نیازمند بیش از یک دوجین دتکتور نقطه‌ای باشد. تعداد کمتر دستگاه به معنی هزینه نصب و نگهداری کمتر است.
این دتکتورها معمولاً حداکثر برد ۱۰۰ متر (۳۳۰ فوت) و حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۸ متر (۶۰ فوت) دارند، که پوشش تئوریک ۱۸۳۹ مترمربع (۱۹,۸۰۰ فوت مربع) ایجاد می‌کند. توصیه‌های سازنده و عواملی مانند شکل اتاق ممکن است این مقدار را در عمل کاهش دهند.
دتکتورهای نقطه‌ای دود حداکثر پوشش ۸۳ مترمربع (۹۰۰ فوت مربع) دارند. حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۲.۵ متر (۴۱ فوت) است، زمانی که عرض ناحیه تحت حفاظت بیش از ۳ متر (۱۰ فوت) نباشد، مانند یک راهرو.

ارتفاع سقف
اگرچه زمان پاسخ دتکتور نقطه‌ای دود معمولاً با افزایش فاصله آن از آتش/کف افزایش می‌یابد، این موضوع لزوماً در مورد بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق صدق نمی‌کند، زیرا این دتکتورها برای سقف‌های بلند ایده‌آل هستند. با این حال، برخی سازندگان ممکن است با افزایش ارتفاع سقف، به دتکتورهای اضافی نیاز داشته باشند، که این امر به دلیل رفتار مورد انتظار ستون دود است.

آتش‌سوزی‌ها معمولاً در نزدیکی یا در سطح کف آغاز می‌شوند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، دود به سمت بالا یا نزدیک سقف حرکت می‌کند. به طور معمول، ستون دود در مسیر حرکت از نقطه شروع خود، شروع به گسترش کرده و به شکل یک مخروط وارونه در می‌آید.

تراکم میدان دود می‌تواند تحت تأثیر سرعت رشد آتش قرار گیرد. آتش‌های سریع تمایل دارند تراکم یکنواخت‌تری ایجاد کنند نسبت به آتش‌های کندسوز، که در آن ممکن است در بخش‌های بالایی میدان دود رقیق‌سازی رخ دهد. در برخی کاربردها، به ویژه جایی که سقف‌های بلند وجود دارد، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است نسبت به آتش‌های کند یا دودزا واکنش‌پذیرتر از دتکتورهای نقطه‌ای باشند، زیرا آنها کل میدان دود را در طول پرتو بررسی می‌کنند. دتکتورهای نقطه‌ای تنها دود را در «نقطه» خاص خود نمونه‌برداری می‌کنند. دودی که وارد محفظه می‌شود ممکن است آن‌قدر رقیق باشد که به سطح لازم برای فعال کردن آلارم نرسد.

یکی از محدودیت‌های بیم دتکتور دودی اعلام حریق این است که به عنوان دستگاه‌های خط دید، در معرض تداخل هر جسم یا شخصی هستند که وارد مسیر پرتو شود. بنابراین، استفاده از آنها در بیشتر مناطق اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی عملی نیست.

با این حال، بیم دتکتور دودی اعلام حریق اغلب انتخاب اصلی در مکان‌هایی با سقف بلند، مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، آشیانه‌های هواپیما و تالارهای کلیسا، همچنین کارخانه‌ها و انبارها هستند. بسیاری از این کاربردها مشکلات ویژه‌ای را برای نصب دتکتورهای نقطه‌ای و حتی مشکلات بیشتری را برای نگهداری صحیح آنها ایجاد می‌کنند. استفاده از بیم دتکتور دودی اعلام حریق در بسیاری از این مناطق ممکن است مشکلات را کاهش دهد، زیرا به دستگاه‌های کمتری نیاز است و این دستگاه‌ها می‌توانند روی دیوارها که دسترسی به آنها آسان‌تر از سقف‌هاست، نصب شوند.

کاربردها برای مناطق با سقف بلند در NFPA 92، راهنمای سیستم‌های کنترل دود توصیف شده‌اند. برای اطلاعات بیشتر به پیوست B این راهنما مراجعه کنید.
بیم دتکتور: ۱۹٬۸۰۰ فوت مربع (۳۳۰ فوت × ۶۰ فوت)
حداکثر پوشش تئوریک

سرعت بالای جریان هوا
مناطق با جریان هوای بالا مشکل ویژه‌ای برای دتکتورهای نقطه‌ای ایجاد می‌کنند، زیرا انتشار دود که در شرایط عادی رخ می‌دهد ممکن است اتفاق نیفتد. از آنجا که سرعت بالای هوا ممکن است دود را از محفظه تشخیص خارج کند، باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای زمانی که سرعت هوا بیش از ۱٬۵۰۰ فوت در دقیقه یا زمانی که نرخ تعویض هوا در منطقه محافظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت است، به دقت بررسی شود. محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند به اندازه یک زمین فوتبال باشد (حداکثر محدوده پرتو معمولاً ۳۳۰ فوت است)، در مقایسه با ابعاد یک یا دو اینچی محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای. بنابراین، احتمال اینکه دود از محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق خارج شود کمتر است. از آنجا که جریان هوای بالا تأثیر زیادی بر بیم دتکتور ندارد، معمولاً نیاز نیست که برای این نوع محیط‌ها فهرست‌شده باشند.

لایه‌بندی (Stratification)

لایه‌بندی زمانی رخ می‌دهد که دود حاصل از مواد دودزا یا در حال سوختن گرم شده و از هوای خنک‌تر اطراف خود کمتر متراکم شود. دود بالا می‌رود تا زمانی که دیگر تفاوت دمایی بین دود و هوای اطراف وجود نداشته باشد (به NFPA 2013، A.17.7.1.10 مراجعه کنید). بنابراین، لایه‌بندی ممکن است در مکان‌هایی رخ دهد که دمای هوا در سطح سقف بالا باشد، به ویژه جایی که تهویه وجود ندارد.

روی سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق عموماً باید در محدوده فاصله مشخص‌شده نصب شوند. در برخی موارد، محل و حساسیت دتکتورها باید نتیجه یک ارزیابی مهندسی باشد که شامل موارد زیر است:

• ویژگی‌های سازه‌ای
• اندازه و شکل اتاق‌ها و دهانه‌ها
• نوع استفاده و اشغال فضا
• ارتفاع سقف
• شکل سقف
• سطح و موانع
• تهویه
• شرایط محیطی
• ویژگی‌های سوختن مواد قابل احتراق موجود
• چیدمان محتویات منطقه تحت حفاظت

نتایج ارزیابی مهندسی ممکن است نیاز به نصب در فاصله بیشتری از سقف و در ارتفاع‌های متفاوت برای مقابله با اثرات لایه‌بندی یا موانع دیگر داشته باشد.

پیش‌لایه‌بندی / نرخ آزادسازی حرارت
پیش‌لایه‌بندی باید در نظر گرفته شود، زیرا این یک عامل غالب در آتریوم‌هایی با سقف شیشه‌ای است. در دوره‌های آفتابی، گرما می‌تواند در بالای آتریوم تجمع پیدا کند و پیش از آغاز آتش‌سوزی یک لایه لایه‌بندی‌شده در سطح سقف ایجاد کند. عمق این لایه هوای گرم بسته به دمای بیرون و شدت تابش خورشید بر سقف تغییر می‌کند. گرمای ناشی از آتش می‌تواند به این لایه هوای گرم اضافه شده و عمق آن را افزایش دهد (به شکل‌های ۵ تا ۷ مراجعه کنید).

نرخ آزادسازی حرارت یک آتش تعیین می‌کند که دود تا چه ارتفاعی در آتریوم بالا می‌رود. نرخ آزادسازی حرارت بسته به ماده در حال سوختن، جرم آن و متغیرهای دیگر متفاوت است.

هنگام تعیین ارتفاع نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق، باید سناریوهای مختلف آتش در نظر گرفته شوند. سناریوهای آتش باید نه تنها بر اساس اشیای معمول موجود در محل، بلکه بر اساس خطرات موقت مانند وسایل مورد استفاده در بازسازی یا در طول دوره جابه‌جایی مستأجران نیز باشند.

کاربردهای ویژه
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های دتکتورهای دودی نقطه‌ای، ناتوانی آنها در کارکرد در محیط‌های نامساعد مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، آلودگی، رطوبت و گازهای خورنده است. هرچند بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیز ممکن است در معرض برخی از این عوامل تضعیف‌کننده قرار گیرد، اما در بسیاری موارد یک جایگزین مناسب به شمار می‌رود، زیرا محدوده دمای کاری آنها ممکن است بسیار وسیع‌تر از دتکتورهای دودی نقطه‌ای باشد. کاربردهای احتمالی بیم دتکتور شامل فریزرها، انبارهای نگهداری مواد سرد، انبارهای حمل‌ونقل، پارکینگ‌های سرپوشیده، سالن‌های کنسرت و اصطبل‌ها می‌شود.

با این حال، بیم دتکتور نباید در محیط‌هایی نصب شود که فاقد کنترل دما هستند و احتمال تشکیل میعان یا یخ‌زدگی وجود دارد. اگر در این مکان‌ها رطوبت بالا و تغییرات سریع دما پیش‌بینی شود، احتمال تشکیل میعان وجود دارد و این شرایط برای کاربرد بیم دتکتور مناسب نیست. همچنین، بیم دتکتور نباید در محل‌هایی نصب شود که واحد فرستنده-گیرنده، رفلکتور یا مسیر نوری بین آنها ممکن است در معرض شرایط جوی بیرونی مانند باران، برف، تگرگ یا مه قرار گیرد. این شرایط عملکرد صحیح دتکتور را مختل می‌کند.

 

بخش ۳ – ملاحظات طراحی
عوامل زیادی بر عملکرد دتکتورهای دودی تأثیر می‌گذارند. نوع و مقدار مواد قابل احتراق، سرعت رشد آتش، فاصله دتکتور از آتش و عوامل تهویه همگی ملاحظات مهمی هستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق دارای تأییدیه UL تحت استاندارد UL 268 (دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلان حریق حفاظتی) هستند و باید طبق NFPA 72 (کد ملی اعلان حریق) و دستورالعمل سازنده نصب و نگهداری شوند.

حساسیت
هر سازنده مشخص می‌کند که حساسیت دتکتور باید با توجه به طول پرتو مورد استفاده در یک کاربرد خاص تنظیم شود. دتکتور باید در محدوده حداقل و حداکثر طول پرتو مجاز طبق دستورالعمل سازنده نصب شود، که این مقادیر توسط فهرست UL محدود شده‌اند.

محل و فاصله‌گذاری
پارامترهای محل نصب و فاصله‌گذاری توسط سازندگان توصیه می‌شود. به‌عنوان مثال، در سقف‌های صاف، فاصله افقی بین پرتوهای پیش‌بینی‌شده نباید بیش از ۶۰ فوت (۱۸٫۳ متر) باشد و فاصله بین پرتو و دیوار کناری (دیوار موازی مسیر پرتو) می‌تواند حداکثر نصف این مقدار باشد. هرچند این مثال حداکثر فاصله ۶۰ فوت را مجاز می‌داند، برخی سازندگان ممکن است محدودیت بیشتری اعمال کنند.

در سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق باید حداقل ۱۲ اینچ (۰٫۳ متر) پایین‌تر از سطح سقف یا زیر موانع سازه‌ای مانند تیرها، خرپاها، کانال‌های هوا و غیره نصب شود. همچنین، بیم دتکتور باید حداقل ۱۰ فوت (۳٫۰ متر) بالاتر از کف نصب شود تا از موانع رایج ناشی از استفاده روزمره ساختمان دور باشد.

ملاحظات نصب بیم دتکتور بازتابی
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتور به یک سطح نصب پایدار نیاز دارد. سطحی که حرکت کند، جابه‌جا شود، دچار لرزش یا تغییر شکل شود، باعث آلارم‌های کاذب یا بروز خطا خواهد شد. در فواصل طولانی، جابه‌جایی تنها ۰٫۵ درجه در فرستنده باعث می‌شود نقطه مرکزی پرتو تقریباً ۳ فوت (۰٫۹ متر) تغییر مکان دهد.

دتکتور باید روی سطوح نصب پایدار مانند آجر، بتن، دیوار باربر محکم، ستون نگهدارنده، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. دتکتور نباید روی دیوار فلزی موج‌دار، دیوار فلزی نازک، پوشش خارجی ساختمان، نمای خارجی، سقف معلق، خرپای فلزی باز، تیرهای غیرباربر، الوار یا سطوح مشابه نصب شود. در مواردی که تنها یک سطح پایدار قابل استفاده است، واحد فرستنده-گیرنده باید روی سطح پایدار نصب شود و رفلکتور روی سطح کمتر پایدار قرار گیرد، زیرا رفلکتور نسبت به محل نصب ناپایدار تحمل بیشتری دارد.

از آنجا که بیم دتکتور دودی اعلام حریق دستگاه خط دید است و در صورت قطع کامل و ناگهانی سیگنال وارد وضعیت خطا می‌شود، باید همیشه از وجود هرگونه مانع مات در مسیر پرتو جلوگیری کرد.

«در برخی موارد، پروژکتور پرتو نوری (همان فرستنده/گیرنده) در یک دیوار انتهایی نصب می‌شود و گیرنده پرتو نوری (همان رفلکتور) در دیوار مقابل نصب می‌شود. با این حال، همچنین مجاز است که پروژکتور و گیرنده از سقف آویزان شوند، به شرطی که فاصله آنها از دیوارهای انتهایی بیش از یک‌چهارم فاصله انتخاب‌شده نباشد.» — NFPA 72-2013, A.17.7.3.7

همچنین باید نیاز به واکنش سریع به دلیل عوامل ایمنی جانی یا ارزش بالای دارایی‌های محافظت‌شده در نظر گرفته شود. در این شرایط، فاصله‌گذاری باید کاهش یابد، یا زمانی که آتش پیش‌بینی‌شده دود کمی به‌ویژه در مراحل اولیه تولید می‌کند. برای مثال، دتکتورهای نصب‌شده روی سقف یک آتریوم بسیار بلند در یک هتل ممکن است نیاز به تکمیل با دتکتورهای اضافی در ارتفاعات پایین‌تر داشته باشند.

در کاربردهایی که نیاز به کاهش فاصله‌گذاری است، باید دقت شود که دو پرتو موازی به حداقل فاصله از یکدیگر برسند تا گیرنده یک دتکتور نتواند منبع نور دتکتور دیگر را ببیند. در مواردی که دو یا چند دتکتور با پرتوهایی در زوایا نصب می‌شوند، باید اطمینان حاصل شود که گیرنده هر دتکتور تنها نور فرستنده خودش را تشخیص دهد. رعایت روش‌های آزمون ذکرشده در دفترچه راهنمای سازنده بسیار مهم است.

ملاحظات تکمیلی نصب برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی

باید یک خط دید شفاف و دائمی بین دتکتور و رفلکتور وجود داشته باشد. اجسام بازتابنده نباید در نزدیکی خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گیرند. اجسام بازتابنده‌ای که بیش از حد به خط دید نزدیک باشند می‌توانند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده منعکس کنند. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. اجسام بازتابنده باید حداقل ۱۵ اینچ (۳۸٫۱ سانتی‌متر) از خط دید بین دتکتور و رفلکتور فاصله داشته باشند.

منابع نوری با شدت بسیار زیاد، مانند نور خورشید و لامپ‌های هالوژن، اگر مستقیماً به سمت گیرنده هدایت شوند، می‌توانند تغییرات شدیدی در سیگنال ایجاد کرده و باعث بروز سیگنال خطا یا آلارم شوند. برای جلوگیری از این مشکل، باید از تابش مستقیم نور خورشید به واحد فرستنده-گیرنده اجتناب شود. حداقل زاویه ۱۰ درجه بین مسیر منبع نور (نور خورشید) و دتکتور، و خط دید بین دتکتور و رفلکتور باید رعایت شود.

باید از عملکرد دتکتور از طریق شیشه اجتناب شود. از آنجا که بیم دتکتور تک‌سَر بر اساس اصل بازتاب عمل می‌کند، یک شیشه که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گرفته باشد، می‌تواند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده بازتاب دهد. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. شیشه همچنین مقداری از نور را هنگام عبور جذب می‌کند. این جذب نور فاصله مجاز نصب بین دتکتور و رفلکتور را کاهش می‌دهد.

در مواردی که اجتناب از عبور پرتو از شیشه ممکن نیست، برخی شیوه‌های خاص نصب می‌توانند اثرات شیشه را به حداقل برسانند. این روش‌ها شامل خودداری از عبور پرتو از چندین لایه شیشه، قرار دادن شیشه به‌گونه‌ای که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور نباشد (حداقل ۱۰ درجه انحراف از حالت عمود توصیه می‌شود) و اطمینان از شفاف، صاف و محکم بودن شیشه است. آزمون مسدودسازی کامل رفلکتور می‌تواند برای تعیین قابل قبول بودن نصب استفاده شود.

در مکان‌هایی که ارتفاع سقف بیش از ۳۰ فوت (۹٫۱ متر) است، ممکن است نیاز به نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق اضافی در ارتفاع‌های مختلف برای تشخیص دود در سطوح پایین‌تر باشد. برای اطلاعات بیشتر به بخش لایه‌بندی در این راهنما مراجعه کنید.

پیوست A – واژه‌نامه اصطلاحات

پنل اعلان (Annunciator)
دستگاهی که وضعیت یا شرایطی مانند حالت عادی، خطا یا آلارم دتکتور دودی یا سیستم را به صورت دیداری یا شنیداری نمایش می‌دهد.

کنترل خودکار بهره (Automatic Gain Control – AGC)
قابلیت بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای جبران افت سیگنال نوری ناشی از گردوغبار یا آلودگی. نرخ جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که دتکتور همچنان به آتش‌های کند و دودزا حساس باقی می‌ماند.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق (بازتابی)
دستگاهی که با ارسال یک پرتو نور از واحد فرستنده-گیرنده به سمت یک رفلکتور که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند، وجود دود را تشخیص می‌دهد. ورود دود به مسیر پرتو باعث کاهش سیگنال نور شده و آلارم فعال می‌شود.

برد بیم (Beam Range)
فاصله بین فرستنده-گیرنده و رفلکتور.

پوشش دتکتور (Detector Coverage)
منطقه‌ای که یک دتکتور دود یا دتکتور حرارت قادر به تشخیص مؤثر دود و/یا حرارت است. این منطقه توسط فهرست‌ها و کدهای مربوطه محدود می‌شود.

لیست‌شده (Listed)
قرار گرفتن یک دستگاه در فهرست منتشرشده توسط یک سازمان آزمون معتبر که نشان می‌دهد دستگاه با موفقیت طبق استانداردهای پذیرفته‌شده آزمایش شده است.

تیرگی (انسداد تجمعی) (Obscuration / Cumulative Obscuration)
کاهش توانایی عبور نور از یک نقطه به نقطه دیگر به دلیل وجود مواد جامد، مایع، گاز یا ذرات معلق. انسداد تجمعی ترکیبی از چگالی این ذرات مانع نور به ازای هر فوت و فاصله خطی‌ای است که این ذرات اشغال می‌کنند، یعنی چگالی دود ضرب‌در فاصله خطی میدان دود. (معمولاً با واحدهایی مانند درصد بر فوت یا درصد بر متر بیان می‌شود).

رفلکتور (Reflector)
دستگاهی که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند.

حساسیت (Sensitivity)
توانایی یک دتکتور دود برای واکنش به یک سطح مشخص دود.

دود (Smoke)
محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق که در هوا معلق هستند.

رنگ دود (Smoke Color)
روشنی یا تیرگی نسبی دود که از نامرئی تا سفید، خاکستری و سیاه متغیر است.

چگالی دود (Smoke Density)
مقدار نسبی محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق در یک حجم معین.

دتکتور نقطه‌ای (Spot-Type Detector)
دستگاهی که تنها در محل نصب خود دود و/یا حرارت را تشخیص می‌دهد. دتکتورهای نقطه‌ای دارای یک محدوده تعریف‌شده پوشش هستند.

لایه‌بندی (Stratification)
اثری که زمانی رخ می‌دهد که دود، که از هوای اطراف خود گرم‌تر است، بالا می‌رود تا به دمای برابر با هوای اطراف برسد و در نتیجه، از بالا رفتن بازمی‌ایستد.

فرستنده-گیرنده (Transceiver)
دستگاهی در یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی که نور را به سمت فضای تحت حفاظت می‌تاباند و آن را پایش می‌کند.

صفحات شفاف (فیلترها) (Transparencies / Filters)
صفحه‌ای از شیشه یا پلاستیک با سطح مشخص تیرگی که می‌تواند برای آزمودن سطح حساسیت صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود.

وضعیت خطا (Trouble Condition)
وضعیتی از یک دستگاه یا سیستم که عملکرد صحیح آن را مختل می‌کند، مانند مدار باز در حلقه شروع‌کننده. اعلان وضعیت خطا که روی پنل کنترل یا پنل اعلان نمایش داده می‌شود یک «سیگنال خطا» است.

 

پیوست B – استاندارد NFPA 92 برای سیستم‌های کنترل دود (ویرایش ۲۰۱۲)

A.6.4.4.1.5(1)
هدف از استفاده از یک پرتو رو به بالا برای تشخیص لایه دود، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند پرتو باید با زاویه رو به بالا به گونه‌ای هدف‌گیری شوند که لایه دود را بدون توجه به سطح لایه‌بندی دود قطع کنند. باید از بیش از یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود. هنگام استفاده از این دستگاه‌ها برای این کاربرد، باید توصیه‌های سازندگان بررسی شود. دستگاه‌هایی که به این روش نصب می‌شوند ممکن است نیازمند فعالیت نگهداری بیشتری باشند.

A.6.4.4.1.5(2)
هدف از استفاده از پرتوهای افقی برای تشخیص لایه دود در سطوح مختلف، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند بیم دتکتور در سقف نصب می‌شوند. دتکتورهای اضافی در سطوح پایین‌تر حجم فضا نصب می‌شوند. موقعیت دقیق پرتوها تابعی از طراحی خاص است، اما باید شامل پرتوهایی در پایین هر فضای بدون تهویه (هوای مرده) شناسایی‌شده و در محل یا نزدیک به ارتفاع طراحی لایه دود، به همراه موقعیت‌های میانی پرتوها در سایر سطوح باشد.

دسته‌بندی‌های پایش گاز:

1. گازهای قابل احتراق / اشتعال‌پذیر
   • خطر انفجار.
   • برای جلوگیری از انفجار، باید سطح گاز در هوا کمتر از حد پایین انفجار (LEL) برای هر گاز نگه داشته شود یا اکسیژن از محیط حذف شود.
   • معمولاً در بازه ۰ تا ۱۰۰ درصد از حد پایین انفجار یا در محدوده قسمت در میلیون (ppm) اندازه‌گیری می‌شود.
   • دتکتورهای گاز قابل احتراق به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پیش از وقوع شرایط بالقوه انفجاری هشدار دهند.
2. گازهای سمی / محرک
   • برای سلامت انسان خطرناک‌اند؛ باید میزان تماس کارکنان با این گازها پایش شود.
   • معمولاً در محدوده قسمت در میلیون (ppm) اندازه‌گیری می‌شوند.
   • دتکتورهای گاز سمی به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که پیش از رسیدن سطح گاز به غلظت زیان‌آور به کارکنان هشدار دهند.
   • برخی از دتکتورهای گاز سمی می‌توانند میانگین تماس در طول زمان را محاسبه کرده و مقادیر حد تماس کوتاه‌مدت (STEL) و میانگین وزنی زمان‌دار (TWA) را ارائه دهند.
3. اکسیژن
   • محیط‌هایی با میزان کم اکسیژن (کمتر از ۱۹.۵ درصد حجمی اکسیژن) «کم‌اکسیژن» تلقی شده و تنفس طبیعی انسان را مختل می‌کنند.
   • محیط‌هایی با میزان زیاد اکسیژن (بیش از ۲۵ درصد حجمی اکسیژن) «غنی از اکسیژن» تلقی شده و خطر انفجار در آن‌ها افزایش می‌یابد.
   • در بازه درصد حجمی اندازه‌گیری می‌شود (درصد طبیعی اکسیژن در هوا در سطح دریا ۲۰.۸ درصد حجمی است).
   • دتکتورهای اکسیژن به‌طور کلی به‌گونه‌ای تنظیم می‌شوند که در صورت کم بودن یا زیاد بودن بیش از حد اکسیژن در محیط، هشدار دهند.

 

فضاهای قابل احتراق

برای ایجاد شعله، وجود سه شرط ضروری است:
• یک منبع سوخت (مانند گاز متان یا بخارات بنزین)
• مقدار کافی اکسیژن (بیش از ۱۰ تا ۱۵ درصد) برای اکسید شدن یا سوختن سوخت
• یک منبع گرما (جرقه) برای شروع فرآیند

نمونه‌هایی از منابع گرما و جرقه:
• شعله‌های باز مانند شعله‌های فندک، مشعل، کبریت و مشعل‌های جوشکاری، رایج‌ترین منابع جرقه هستند.
• تابش در قالب نور خورشید یا سطوح داغ
• جرقه‌های ناشی از منابع مختلف مانند روشن یا خاموش کردن وسایل برقی، بیرون کشیدن دوشاخه‌ها، الکتریسیته ساکن یا کلیدهای الکتریکی

فضاهای قابل احتراق
عوامل مؤثر در فضاهای قابل احتراق

بخار در برابر گاز
اگرچه اصطلاحات «بخار» و «گاز» اغلب به‌جای یکدیگر استفاده می‌شوند، اما معانی یکسانی ندارند. واژه «بخار» به ماده‌ای اطلاق می‌شود که اگرچه در حالت گازی وجود دارد، اما به‌طور معمول در دمای اتاق به صورت مایع یا جامد است. وقتی می‌گوییم یک ماده مایع یا جامد در حال سوختن است، در واقع بخار آن ماده است که می‌سوزد. «گاز» به ماده‌ای گفته می‌شود که به‌طور طبیعی در دمای اتاق در حالت گازی است.

فشار بخار و نقطه جوش
فشار بخار، فشاری است که زمانی ایجاد می‌شود که یک جامد یا مایع با بخار خودش در حالت تعادل قرار دارد. این فشار به‌طور مستقیم با دما مرتبط است. مثالی از فشار بخار، فشاری است که توسط بخار یک مایع در یک ظرف بسته نیمه‌پر ایجاد می‌شود. بسته به دما، فشار بخار تا یک آستانه مشخص افزایش می‌یابد. وقتی این آستانه برسد، فضا «اشباع‌شده» در نظر گرفته می‌شود.

فشار بخار و نقطه جوش یک ماده شیمیایی تعیین می‌کنند که چه میزان از آن احتمال دارد وارد هوا شود. فشار بخار پایین به معنای مولکول‌های کمتری از آن ماده در هواست که قابل اشتعال باشند، بنابراین به‌طور کلی خطر کمتری وجود دارد. این همچنین به این معناست که مولکول‌های کمتری برای آشکارسازی وجود دارد و ممکن است آشکارسازی دشوارتر شده و نیاز به تجهیزات با حساسیت بیشتر باشد. با افزایش فشار بخار و کاهش نقطه جوش، احتمال تبخیر افزایش می‌یابد. اگر ظروف حاوی این نوع مواد شیمیایی باز بمانند یا بر روی سطوح بزرگ پخش شوند، احتمال خطر بیشتری به‌وجود می‌آید.

نقطه اشتعال (Flashpoint)
یک ماده قابل اشتعال تا زمانی که به نقطه اشتعال خود نرسد، بخار یا گاز کافی برای شروع آتش تولید نمی‌کند. نقطه اشتعال، پایین‌ترین دمایی است که در آن یک مایع بخار کافی برای ایجاد شعله تولید می‌کند. اگر دما پایین‌تر از این مقدار باشد، مایع بخار کافی برای اشتعال تولید نمی‌کند. اگر نقطه اشتعال برسد و یک منبع خارجی اشتعال مانند جرقه وجود داشته باشد، ماده آتش خواهد گرفت. سند NFPA-325M از آژانس ملی حفاظت در برابر آتش (NFPA) تحت عنوان ویژگی‌های خطر آتش مواد قابل اشتعال، گازها و حلال‌های فرّار، نقطه اشتعال بسیاری از مواد رایج را فهرست کرده است.

نقطه اشتعال اهمیت دارد زیرا نشان‌دهنده میزان خطر ناشی از یک مایع قابل اشتعال است. به‌طور کلی، هرچه نقطه اشتعال پایین‌تر باشد، تشکیل مخلوط‌های قابل اشتعال سوخت و هوا آسان‌تر بوده و در نتیجه خطر بیشتر است.

دمای خوداشتعالی
اگر ماده‌ای تا دمای مشخصی—یعنی دمای اشتعال خودبه‌خودی (یا «خوداشتعالی»)—گرم شود، بیشتر مواد شیمیایی قابل اشتعال می‌توانند بدون وجود منبع خارجی اشتعال، تنها با انرژی گرمایی خود، به‌طور خودبه‌خودی آتش بگیرند.

چگالی بخار
چگالی بخار نسبت وزن یک حجم از بخار قابل اشتعال به حجم مساوی از هوا است. بیشتر بخارهای قابل اشتعال سنگین‌تر از هوا هستند، بنابراین به سمت زمین حرکت کرده و در نواحی پایین‌تر تجمع می‌یابند. گاز یا بخاری که چگالی بخار آن بیشتر از ۱ باشد ممکن است در سطوح پایین حرکت کرده و به دنبال یک منبع اشتعال بگردد (برای مثال: هگزان با چگالی بخار ۳.۰). گاز یا بخاری که چگالی بخار آن کمتر از ۱ باشد تمایل دارد به سمت بالا حرکت کند (برای مثال: متان با چگالی بخار ۰.۶). چگالی بخار در تعیین محل بهینه نصب دتکتور اهمیت دارد، زیرا به پیش‌بینی محل احتمالی تجمع گاز یا بخار در یک اتاق یا فضا کمک می‌کند.

حدود انفجار
برای ایجاد شعله، مقدار کافی گاز یا بخار باید وجود داشته باشد؛ اما مقدار بیش‌ازحد گاز می‌تواند اکسیژن موجود در فضا را جابه‌جا کرده و مانع از احتراق شود. به همین دلیل، برای غلظت‌های پایین و بالا، حد مشخصی وجود دارد که در آن احتراق می‌تواند رخ دهد. این حدود به عنوان حد پایین انفجار (LEL) و حد بالای انفجار (UEL) شناخته می‌شوند. این‌ها همچنین به عنوان حد پایین اشتعال‌پذیری (LFL) و حد بالای اشتعال‌پذیری (UFL) نیز شناخته می‌شوند.

برای حفظ احتراق، محیط باید ترکیب مناسبی از سوخت و اکسیژن (هوا) داشته باشد. LEL حداقل مقدار گاز مورد نیاز برای احتراق و UEL حداکثر مقدار آن را نشان می‌دهد. مقادیر دقیق LEL برای گازهای مختلف متفاوت است و به صورت درصد حجمی در هوا اندازه‌گیری می‌شوند. مقادیر LEL و UEL گازها در سند NFPA 325 درج شده‌اند.

LEL معمولاً بین ۱.۴٪ تا ۵٪ حجمی است. با افزایش دما، انرژی کمتری برای ایجاد احتراق مورد نیاز است و درصد گاز لازم برای رسیدن به ۱۰۰٪ LEL کاهش یافته و در نتیجه خطر افزایش می‌یابد. محیطی با سطح اکسیژن بالاتر باعث افزایش UEL گاز، همچنین نرخ و شدت گسترش شعله می‌شود. از آنجا که مخلوطی از چندین گاز شرایط را پیچیده می‌کند، LEL دقیق آن‌ها باید از طریق آزمایش مشخص شود.

بیشتر ابزارهای اندازه‌گیری گازهای قابل احتراق در محدوده LEL کار می‌کنند و قرائت گاز را به صورت درصدی از LEL نمایش می‌دهند. برای مثال: عدد ۵۰٪ LEL به این معناست که مخلوط گاز نمونه‌برداری‌شده شامل نیمی از مقدار گاز مورد نیاز برای حمایت از احتراق است.

هر غلظتی از گاز یا بخار که بین این دو حد قرار گیرد، در محدوده قابل اشتعال (انفجاری) قرار دارد. مواد مختلف دارای پهنای متفاوتی از محدوده اشتعال‌پذیری هستند — برخی بسیار گسترده و برخی دیگر باریک‌تر هستند. موادی که محدوده اشتعال‌پذیری وسیع‌تری دارند، معمولاً خطرناک‌تر محسوب می‌شوند، زیرا سطوح بیشتری از غلظت آن‌ها می‌تواند دچار اشتعال شود.

فضاهایی که در آن‌ها سطح غلظت گاز پایین‌تر از LEL است (سوخت کافی برای اشتعال وجود ندارد)، «لاغر» (lean) و غیرقابل اشتعال نامیده می‌شوند؛ و فضاهایی که سطح گاز بالاتر از UEL است (اکسیژن کافی برای اشتعال وجود ندارد)، «غلیظ» (rich) و غیرقابل اشتعال تلقی می‌شوند.

فضاهای سمی

پایش گازهای سمی
گاز سمی به گازی گفته می‌شود که توانایی آسیب رساندن به بافت‌های زنده، اختلال در سیستم عصبی مرکزی، ایجاد بیماری‌های شدید یا—در موارد حاد—مرگ را دارد، زمانی که از طریق بلع، تنفس یا جذب از راه پوست یا چشم وارد بدن شود. میزان لازم برای ایجاد این اثرات به‌طور گسترده‌ای با توجه به ماهیت ماده و مدت زمان تماس متفاوت است. «سمیت حاد» به تماس کوتاه‌مدت مانند یک مواجهه‌ی لحظه‌ای اشاره دارد. «سمیت مزمن» به تماس بلندمدت مانند مواجهه‌های مکرر یا طولانی اشاره دارد.

پایش گازهای سمی اهمیت دارد زیرا برخی از این مواد قابل مشاهده یا بوییدن نیستند و اثرات فوری ندارند. بنابراین شناسایی خطر گاز از طریق حواس فرد معمولاً خیلی دیر و پس از رسیدن غلظت به سطح زیان‌آور انجام می‌شود.

اثرهای سمی گازها از بی‌ضرر تا بسیار سمی متغیر است. برخی در مواجهه‌های کوتاه و در سطح پایین نیز تهدیدکننده‌ی زندگی هستند، در حالی که برخی دیگر تنها در مواجهه‌های مکرر و با غلظت بالا خطرناک‌اند. میزان خطری که یک ماده برای یک کارگر ایجاد می‌کند، به عوامل مختلفی بستگی دارد که شامل سطح غلظت گاز و مدت زمان تماس است.

حدود تماس مجاز
کنفرانس آمریکایی متخصصان بهداشت صنعتی دولتی (ACGIH) فهرستی سالانه و بازبینی‌شده از حدود مجاز تماس با ترکیبات صنعتی رایج منتشر می‌کند که با عنوان «مقادیر حد آستانه (TLV) و شاخص‌های تماس زیستی (BEI) بر اساس مستندات حدود آستانه مواد شیمیایی و عوامل فیزیکی» شناخته می‌شود. (برای سفارش نسخه‌ای از آن به www.acgih.org مراجعه کنید).
ACGIH مفهوم مقدار حد آستانه (TLV) را تعریف کرده است؛ TLV به غلظت مجاز یک ماده آلاینده در هوا گفته می‌شود که تصور می‌شود تقریباً همه کارگران بتوانند به‌طور مکرر و روزانه در طول عمر کاری خود در معرض آن قرار گیرند بدون اینکه دچار اثرات زیان‌آور شوند. این مقادیر بر اساس ترکیبی از تجربه صنعتی و مطالعات انسانی و حیوانی تعیین شده‌اند.

میانگین‌های وزنی زمانی (TWA)
مقادیر TLV معمولاً به‌صورت میانگین وزنی ۸ ساعته در نظر گرفته می‌شوند. جنبه میانگین‌گیری به این معناست که مواجهه‌هایی بالاتر از حد مجاز قابل‌قبول است، به شرطی که با دوره‌هایی از تماس کمتر از حد مجاز جبران شوند.

محدودیت‌های تماس کوتاه‌مدت (STEL)
محدودیت‌های تماس کوتاه‌مدت غلظت‌هایی هستند که بالاتر از میانگین ۸ ساعته‌اند و کارگران می‌توانند برای مدت زمان کوتاه در معرض آن‌ها قرار گیرند بدون اینکه دچار اثرات زیان‌آور شوند. (اگر غلظت به اندازه کافی بالا باشد، حتی یک بار تماس نیز می‌تواند اثرات مضر بر سلامت داشته باشد.)
STEL برای موقعیت‌هایی به‌کار می‌رود که در آن کارگر در معرض غلظت بالای گاز قرار دارد اما فقط برای مدت کوتاهی. این محدودیت‌ها به‌صورت میانگین وزنی ۱۵ دقیقه‌ای تعریف می‌شوند که نباید حتی در صورتی که میانگین ۸ ساعته کمتر از مقدار TLV باشد، از آن فراتر رود.

غلظت‌های سقفی (Ceiling Concentrations)
برای برخی از گازهای سمی، حتی یک تماس که از TLV فراتر رود می‌تواند برای سلامت کارگر خطرناک باشد. در این موارد، از غلظت‌های سقفی استفاده می‌شود تا سطوحی را مشخص کند که هرگز نباید از آن‌ها عبور شود.

حدود مجاز تماس (PELs)
حدود مجاز تماس (Permissible Exposure Limits) توسط اداره ایمنی و بهداشت شغلی ایالات متحده (OSHA) تدوین و اجرا می‌شوند. بخش ۱۹۱۰.۱۰۰۰ از بخش ۲۹ کد مقررات فدرال (CFR) این استانداردها را شامل می‌شود که مشابه مقادیر TLV سازمان ACGIH هستند، با این تفاوت که PEL به‌صورت قانونی الزام‌آور است نه صرفاً توصیه‌شده. با این حال، دقیق‌ترین مقادیر PEL معمولاً در برگه‌های اطلاعات ایمنی مواد (MSDS) درج شده‌اند.

شرایط فوری خطرناک برای زندگی و سلامت (IDLH)
مؤسسه ملی ایمنی و بهداشت شغلی (NIOSH) شرایط تماس IDLH را به‌عنوان شرایطی تعریف می‌کند که در آن، قرار گرفتن در معرض آلاینده‌های هوابرد می‌تواند منجر به مرگ، اثرات مضر فوری یا تأخیری دائمی بر سلامت شود یا مانع از فرار فرد از آن محیط گردد.
از آنجا که مقادیر IDLH برای تضمین توانایی کارگر در فرار از محیط خطرناک در صورت از کار افتادن تجهیزات حفاظت تنفسی تعیین شده‌اند، این مقادیر عمدتاً برای تعیین نوع مناسب وسایل حفاظت تنفسی مطابق با استانداردهای OSHA به‌کار می‌روند.

کاهش یا افزایش سطح اکسیژن

کمبود اکسیژن (Oxygen Deficiency)
هوای طبیعی محیط دارای غلظت ۲۰.۸ درصد حجمی اکسیژن است. زمانی که سطح اکسیژن به کمتر از ۱۹.۵ درصد از کل ترکیب هوا کاهش یابد، آن فضا «کم‌اکسیژن» در نظر گرفته می‌شود. در چنین محیط‌هایی، اکسیژن لازم برای ادامه‌ی حیات ممکن است با گازهای دیگری مانند دی‌اکسید کربن جایگزین شود. این امر منجر به ایجاد فضایی می‌شود که در صورت تنفس، می‌تواند خطرناک یا کشنده باشد.

کمبود اکسیژن همچنین ممکن است بر اثر زنگ‌زدگی، خوردگی، تخمیر یا سایر اشکال اکسایش که اکسیژن مصرف می‌کنند، ایجاد شود. در فرآیند تجزیه مواد، اکسیژن از جو برای تأمین واکنش اکسایش مصرف می‌شود.

تأثیرات کمبود اکسیژن ممکن است تدریجی یا ناگهانی باشد، که این موضوع به غلظت کلی اکسیژن و همچنین سطوح دیگر گازهای موجود در فضا بستگی دارد. به‌طور کلی، کاهش سطح اکسیژن محیط باعث بروز علائم فیزیولوژیکی زیر می‌شود:

درصد اکسیژن	اثرات فیزیولوژیکی
۱۹.۵ تا ۱۶	بدون اثر قابل مشاهده
۱۶ تا ۱۲	افزایش سرعت تنفس، افزایش ضربان قلب، اختلال در تمرکز، تفکر و هماهنگی حرکتی
۱۴ تا ۱۰	قضاوت نادرست، ضعف در هماهنگی عضلانی، خستگی سریع در اثر فعالیت، تنفس متناوب
۱۰ تا ۶	تهوع و استفراغ، ناتوانی در انجام حرکات شدید یا از دست دادن توان حرکتی، بیهوشی و در ادامه مرگ
کمتر از ۶	دشواری در تنفس، حرکات تشنجی، مرگ

غنی شدن اکسیژن (Oxygen Enrichment)
زمانی که غلظت اکسیژن در فضا به بالاتر از ۲۰.۸ درصد حجمی افزایش یابد، آن محیط «غنی از اکسیژن» محسوب می‌شود و مستعد ناپایداری خواهد بود. در نتیجه افزایش سطح اکسیژن، احتمال و شدت آتش‌سوزی ناگهانی یا انفجار به‌شدت افزایش می‌یابد.

 

فناوری‌های آشکارسازی گاز

امروزه انواع مختلفی از فناوری‌های آشکارسازی گاز مورد استفاده قرار می‌گیرند. از جمله رایج‌ترین آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• کاتالیستی مهره‌ای (Catalytic Bead)
  • نیمه‌رسانای اکسید فلز (که با عنوان «حالت جامد» نیز شناخته می‌شود)
  • مادون قرمز نقطه‌ای با مسیر کوتاه (Point Infrared Short Path)
  • مادون قرمز باز با مسیر بلند (Open (Long Path) Infrared)
  • مادون قرمز فوتواکوستیک (Photoacoustic Infrared)
  • الکتروشیمیایی برای آشکارسازی گازهای سمی
  • الکتروشیمیایی برای آشکارسازی اکسیژن
  • رسانایی گرمایی (Thermal Conductivity)
  • یونیزاسیون نوری (Photoionization)
  • مادون قرمز غیرپراکندگی (NDIR)

جدول‌ها و نمودارهای صفحات بعدی عملکرد هر یک از این فناوری‌ها را به‌صورت خلاصه نمایش می‌دهند.

فناوری: کاتالیستی مهره‌ای (Catalytic Bead)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

اصل عملکرد:
از یک مهره کاتالیستی برای اکسید کردن گاز قابل احتراق استفاده می‌کند؛ پل ویتستون تغییر مقاومت ایجاد شده را به سیگنال الکتریکی دتکتور تبدیل می‌کند.

توضیح دقیق:
یک سیم پیچ با پوشش ماده‌ای شیشه‌ای یا سرامیکی که روی آن کاتالیزور قرار دارد، به صورت الکتریکی تا دمایی گرم می‌شود که بتواند گاز تحت پایش را بسوزاند (اکسید کند). این فرآیند گرما تولید کرده و دمای سیم را افزایش می‌دهد. با افزایش دمای سیم، مقاومت الکتریکی آن نیز افزایش می‌یابد. این مقاومت توسط مدار پل ویتستون اندازه‌گیری شده و این اندازه‌گیری به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌شود که توسط دتکتور گاز استفاده می‌شود. سنسور دوم به نام جبران‌کننده برای جبران تغییرات دما، فشار و رطوبت به کار می‌رود.

محدوده اندازه‌گیری:
درصدی از حد پایین انفجار (% LEL)

مزایا:
طول عمر بالا، حساسیت کمتر به تغییرات دما، رطوبت، تراکم و فشار؛ دقت بالا؛ پاسخ سریع؛ توانایی پایش گستره وسیعی از گازها و بخارهای قابل احتراق در هوا.

معایب:
مستعد مسمومیت سنسور؛ نیاز به هوا یا اکسیژن؛ طول عمر کاهش‌یافته در مواجهه‌های مکرر یا مداوم با غلظت‌های بالای LEL.

فناوری: نیمه‌رسانای اکسید فلز (Metal Oxide Semiconductor)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق؛ گازهای سمی

اصل عملکرد:
این دتکتور از اکسید فلزی ساخته شده است که در واکنش به حضور گاز، مقاومت آن تغییر می‌کند؛ این تغییر مقاومت اندازه‌گیری شده و به مقدار غلظت گاز تبدیل می‌شود.

توضیح دقیق:
یک ماده نیمه‌رسانا (اکسید فلز) روی یک بستر عایق بین دو الکترود قرار می‌گیرد.
بستر تا دمایی گرم می‌شود که حضور گاز می‌تواند باعث تغییر برگشت‌پذیر در رسانایی ماده نیمه‌رسانا شود. وقتی گازی وجود ندارد، اکسیژن به صورت یون روی سطح جذب شده و سنسور نیمه‌رسانا می‌شود؛ وقتی مولکول‌های گاز مورد نظر حضور دارند، جایگزین یون‌های اکسیژن شده و مقاومت بین الکترودها کاهش می‌یابد. این تغییر به‌صورت الکتریکی اندازه‌گیری شده و متناسب با غلظت گاز است.

محدوده اندازه‌گیری:
قسمت در میلیون (PPM)

مزایا:
حساسیت بالا (قادر به تشخیص غلظت‌های پایین)؛ دامنه دمای عملکرد وسیع؛ عمر طولانی.

معایب:
غیر اختصاصی (حساسیت متقاطع به ترکیبات دیگر)؛ خروجی غیرخطی؛ حساس به تغییرات رطوبت؛ مستعد مسمومیت.

 

 

فناوری: مادون قرمز نقطه‌ای با مسیر کوتاه (Point Infrared Short Path)
(همچنین با نام مادون قرمز غیرپخشی یا NDIR شناخته می‌شود)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

 

اصل عملکرد:
این فناوری از قابلیت جذب پرتو مادون قرمز توسط گازها استفاده می‌کند. دو نمونه گاز شامل گاز مورد نظر و یک گاز مرجع بی‌اثر در معرض تابش مادون قرمز قرار می‌گیرند. میزان عبور نور از هر نمونه اندازه‌گیری شده و با هم مقایسه می‌شود تا غلظت گاز هدف تعیین گردد.

 

توضیح دقیق:
از یک منبع مادون قرمز با مدولاسیون الکتریکی و دو آشکارساز استفاده می‌شود که انرژی مادون قرمز را به سیگنال‌های الکتریکی تبدیل می‌کنند. هر آشکارساز به دامنه خاصی از طول موج مادون قرمز حساس است.
پرتو ساطع‌شده از منبع از طریق یک پنجره وارد حجم باز محفظه می‌شود. ممکن است از یک آینه در انتهای مسیر برای بازتاب انرژی و هدایت آن به سمت آشکارسازها استفاده شود.

وجود گاز قابل احتراق باعث کاهش شدت پرتو دریافتی توسط آشکارساز تحلیلی می‌شود، اما شدت پرتو دریافت‌شده توسط آشکارساز مرجع تغییر نمی‌کند.
میکروپروسسور نسبت این دو سیگنال را بررسی کرده و آن را به درصد حد پایین انفجار (%LEL) تبدیل می‌کند.

 

محدوده اندازه‌گیری:
درصد حد پایین انفجار (%LEL)

مزایا:
دقت و گزینش‌پذیری بالا
دامنه اندازه‌گیری وسیع
نیاز به نگهداری پایین
مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی مسموم‌کننده
عدم نیاز به اکسیژن یا هوا
پایداری کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای)
عملکرد ایمن در خطا (Fail-to-safe)
نسبت به دتکتورهای مسیر باز، اندازه‌گیری دقیق در محل نقطه‌ای

 

معایب:
مناسب برای تشخیص گاز هیدروژن نیست.

 

فناوری: مادون قرمز مسیر باز (Open Path Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل احتراق

اصل عملکرد:
عملکرد مشابه دتکتورهای مادون قرمز نقطه‌ای دارد، با این تفاوت که منبع مادون قرمز از آشکارساز جدا شده است.

 

توضیح دقیق:
دتکتورهای مسیر باز مادون قرمز، مفهوم تشخیص نقطه‌ای را به مسیرهایی با طول تا ۱۰۰ متر گسترش می‌دهند. مانند نمونه‌های نقطه‌ای، این دتکتورها از دو پرتو استفاده می‌کنند:

• پرتو “نمونه” در طول موجی از مادون قرمز قرار دارد که توسط هیدروکربن‌ها جذب می‌شود.
• پرتو “مرجع” در طول موجی خارج از محدوده جذب گاز قرار دارد.

نسبت بین این دو پرتو به‌طور پیوسته مقایسه می‌شود:
در حالت بدون گاز، نسبت سیگنال‌ها ثابت باقی می‌ماند.
وقتی ابر گاز از مسیر عبور می‌کند، پرتو نمونه به نسبت غلظت گاز جذب یا تضعیف می‌شود، اما پرتو مرجع بدون تغییر باقی می‌ماند.
سیستم، حاصل‌ضرب غلظت متوسط گاز در عرض ابر گاز را محاسبه کرده و مقدار را به‌صورت درصد حد پایین انفجار بر متر (%LEL/m) نمایش می‌دهد.

 

محدوده اندازه‌گیری:
درصد حد پایین انفجار بر متر (%LEL/m)

 

مزایا:
دقت و گزینش‌پذیری بالا
دامنه اندازه‌گیری وسیع
نیاز به نگهداری پایین
مقاومت بالا در برابر مواد شیمیایی مسموم‌کننده
عدم نیاز به اکسیژن یا هوا
پایداری کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون دوره‌ای)
عملکرد ایمن در خطا (Fail-to-safe)

 

معایب:
مناسب برای تشخیص گاز هیدروژن نیست
برخلاف فناوری نقطه‌ای، محل نشت گاز را به‌طور دقیق مشخص نمی‌کند
نیاز به مسیر باز و بدون مانع بین منبع و آشکارساز دارد

فناوری: مادون قرمز مسیر باز (Open Path Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال (Combustible gases)

 

اصل عملکرد:
مشابه دتکتورهای مادون قرمز نقطه‌ای (Point IR) عمل می‌کند، با این تفاوت که منبع تابش مادون قرمز و آشکارساز از یکدیگر جدا هستند.

 

توضیح تفصیلی:
دتکتورهای مسیر باز مادون قرمز، روش تشخیص نقطه‌ای را به مسیری با طول حداکثر ۱۰۰ متر گسترش می‌دهند. مانند فناوری نقطه‌ای، این سیستم از دو پرتو استفاده می‌کند:

• پرتو نمونه (Sample Beam): در طول موج مادون قرمز قرار دارد که توسط گازهای هیدروکربنی جذب می‌شود.
• پرتو مرجع (Reference Beam): خارج از محدوده جذب گاز قرار دارد و تحت تأثیر حضور گاز نیست.

نسبت شدت این دو پرتو به‌صورت پیوسته مقایسه می‌شود:
اگر گازی وجود نداشته باشد، نسبت دو سیگنال ثابت می‌ماند.
وقتی ابری از گاز از مسیر عبور می‌کند، شدت پرتو نمونه کاهش می‌یابد، ولی پرتو مرجع ثابت باقی می‌ماند.
سیستم با مقایسه این نسبت، مقدار حاصل‌ضرب میانگین غلظت گاز و عرض ابر گاز را محاسبه می‌کند.

واحد اندازه‌گیری: درصد حد انفجار پایین در واحد متر (%LEL/m)

 

مزایا:

• دقت و گزینش‌پذیری بالا
• دامنه وسیع اندازه‌گیری
• نیاز به نگهداری بسیار کم
• مقاوم در برابر مسمومیت شیمیایی
• نیاز نداشتن به هوا یا اکسیژن محیط
• پایداری بسیار خوب در کالیبراسیون (عدم نیاز به کالیبراسیون منظم)
• طراحی Fail-to-safe (ایمن در صورت بروز خطا)

 

معایب:

• برای تشخیص گاز هیدروژن مناسب نیست

• نسبت به فناوری نقطه‌ای، توانایی تعیین دقیق محل نشت گاز را ندارد
• نیاز به مسیر مستقیم و بدون مانع بین منبع و آشکارساز دارد

 

 

فناوری: مادون قرمز فوتواکوستیک (Photoacoustic Infrared)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال و گازهای سمی (Combustible gases; Toxic gases)

 

اصل عملکرد:
از توانایی جذب پرتو مادون قرمز توسط گاز و تغییرات فشار ناشی از آن استفاده می‌شود.

 

توضیح تفصیلی:
نمونه گاز در معرض نور مادون قرمز قرار می‌گیرد. زمانی که مولکول‌های گاز نور را جذب می‌کنند، ضربان یا پالس فشاری تولید می‌شود.
مقدار این پالس فشاری مستقیماً نشان‌دهنده غلظت گاز موجود است.
این تغییرات فشار توسط میکروفون یا سنسور حساس به فشار تشخیص داده می‌شود و به سیگنال الکتریکی تبدیل می‌گردد.

واحدهای اندازه‌گیری:

• درصد حد انفجار پایین (%LEL)
• درصد حجمی (% by volume)
• قسمت در میلیون (PPM)
• قسمت در میلیارد (PPB)

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• استفاده آسان
• مقاوم در برابر مسمومیت سنسور
• پایداری بلندمدت

 

معایب:

• برای تشخیص گاز هیدروژن مناسب نیست

 

فناوری: الکتروشیمیایی برای گازهای سمی (Electrochemical Toxic Gases)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای سمی (Toxic gases)

 

اصل عملکرد:
واکنش الکتروشیمیایی برای تولید جریانی که متناسب با غلظت گاز است.

 

توضیح تفصیلی:
سنسور شامل یک محفظه با ژل یا الکترولیت و دو الکترود فعال است:

• الکترود اندازه‌گیری (آند)
• الکترود متقابل (کاتد)
  یک الکترود سوم (مرجع) ولتاژ ثابت بین آند و کاتد را حفظ می‌کند.

نمونه گاز از طریق غشاء وارد محفظه می‌شود.

در آند واکنش اکسیداسیون و در کاتد واکنش کاهش رخ می‌دهد.
در نتیجه، یون‌های مثبت به سمت کاتد و یون‌های منفی به سمت آند حرکت می‌کنند.
این جریان الکتریکی متناسب با غلظت گاز سمی تولید می‌شود.

واحد اندازه‌گیری:
قسمت در میلیون (PPM) برای گازهای سمی

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• کاربری آسان

 

معایب:

• عمر مفید محدود
• تأثیرپذیر از گازهای مزاحم (interferents)
• کاهش طول عمر در محیط‌های بسیار خشک یا بسیار گرم

 

 

 

 

دتکتور گاز الکتروشیمیائی گازهای سمی

Electrochemical Toxic Sensor

 

 

فناوری: الکتروشیمیایی برای سنجش اکسیژن (Electrochemical Oxygen)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
کمبود یا غنی‌شدگی اکسیژن (O₂)

 

اصل عملکرد:
واکنش الکتروشیمیایی برای تولید جریانی که متناسب با غلظت اکسیژن است.

 

توضیح تفصیلی:
سنسور شامل محفظه‌ای حاوی ژل یا الکترولیت و دو الکترود است:

• الکترود اندازه‌گیری (آند)
• الکترود مرجع/متقابل (معمولاً از جنس سرب)

نمونه گاز از طریق غشاء وارد محفظه می‌شود.
واکنش اکسیداسیون در آند و واکنش کاهش در کاتد رخ می‌دهد.
جریان یونی ایجادشده، متناسب با غلظت اکسیژن، یک جریان الکتریکی تولید می‌کند که توسط دستگاه اندازه‌گیری می‌شود.

واحد اندازه‌گیری:
درصد حجمی اکسیژن (% Volume)

 

مزایا:

• حساسیت بالا
• خروجی خطی
• کاربری آسان
• مقاوم در برابر سمّی شدن سنسور

معایب:

• عمر مفید محدود
• تأثیرپذیر از گازهای مزاحم (interferents)
• کاهش عمر در محیط‌های بسیار خشک یا بسیار گرم، یا در شرایط اکسیژن غنی‌شده

 

 

 

دتکتور گاز الکتروشیمیائی گاز اکسیژن

Typical Electrochemical Oxygen Sensor

 

 

دتکتور گاز  رسانایی حرارتی معمولی

Typical Thermal Conductivity Sensor

 

فناوری: رسانش گرمایی (Thermal Conductivity)

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای قابل اشتعال و گازهای سمی

 

اصل عملکرد:
سنجش توانایی گاز برای انتقال حرارت با مقایسه آن با یک گاز مرجع (معمولاً هوا)

توضیح تفصیلی:
در این روش از دو سنسور استفاده می‌شود:

• سنسور آشکارساز (Detecting Sensor)
• سنسور جبران‌کننده (Compensating Sensor)

هر دو سنسور در یک پل ویتستون (Wheatstone Bridge) قرار دارند.
سنسور آشکارساز در معرض گاز موردنظر قرار دارد، در حالی که سنسور جبران‌کننده در محفظه‌ای با هوای تمیز مهر و موم شده است.
وقتی گاز وارد سنسور آشکارساز می‌شود، باعث خنک شدن آن می‌گردد که این امر مقاومت الکتریکی را تغییر می‌دهد.
این تغییر مقاومت متناسب با غلظت گاز است.
سنسور جبران‌کننده تضمین می‌کند که تغییر دما ناشی از خود گاز است نه دمای محیط یا عوامل دیگر.

واحد اندازه‌گیری:
PPM تا ۱۰۰٪ حجمی

 

مزایا:

• دامنه وسیع اندازه‌گیری

 

معایب:

• غیر اختصاصی (به سایر ترکیبات نیز واکنش نشان می‌دهد)
• برای گازهایی با رسانش گرمایی نزدیک به یک (مانند هوا، NH₃، CO، NO، O₂، N₂) مناسب نیست
• اندازه‌گیری گازهایی با رسانش گرمایی کمتر از یک دشوارتر است
• خروجی سیگنال همیشه خطی نیست

 

فناوری: یونیزاسیون نوری (Photoionization – PID)

 

نوع گاز قابل تشخیص:
گازهای سمی (ترکیبات آلی)

 

اصل عملکرد:
مبنای آشکارسازی بر اساس یونیزه کردن گاز با استفاده از پرتو فرابنفش (UV)

 

توضیح تفصیلی:
دتکتور یونیزاسیون نوری (PID) از یک لامپ فرابنفش برای یونیزه کردن ترکیب موردنظر استفاده می‌کند.
مولکول‌های گاز تحت تابش فرابنفش یونیزه شده و یون‌ها تولید می‌شوند.
این یون‌ها روی یک الکترود جمع‌آوری می‌گردند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند.
مقدار این جریان متناسب با غلظت گاز است و به‌صورت عددی در واحد PPM یا مقادیر زیر PPM (sub-ppm) روی نمایشگر دستگاه نشان داده می‌شود.

 

واحد اندازه‌گیری:
PPM و زیر PPM

 

مزایا:

• سرعت پاسخ‌دهی بسیار بالا
• توانایی تشخیص در سطوح بسیار پایین
• قابلیت تشخیص طیف گسترده‌ای از ترکیبات

 

معایب:

• هزینه بالا
• نیاز به نگهداری بیشتر
• نیاز به کالیبراسیون مکرر
• غیر اختصاصی بودن (عدم تمایز دقیق بین ترکیبات مشابه)
• حساسیت به رطوبت

 

دتکتور گاز فوتویونیزاسیون

Photoionization Sensor Design

روش‌های نمونه‌برداری گاز

سه روش اصلی برای نمونه‌برداری از گاز وجود دارد:

۱. نمونه‌برداری به روش انتشار (Diffusion Sampling)
۲. نمونه‌برداری با پمپ (Pumped Sampling)
۳. نمونه‌برداری با مکش (Aspirated Sampling)

 

نمونه‌برداری به روش انتشار (Diffusion Sampling)

در این روش، انتقال گاز به سمت حسگر از طریق حرکت طبیعی مولکول‌ها از ناحیه‌ای با غلظت بالا به ناحیه‌ای با غلظت پایین صورت می‌گیرد.
واژه «انتشار» به فرایندی اشاره دارد که در آن مولکول‌ها یا ذرات دیگر به دلیل حرکت حرارتی تصادفی خود با یکدیگر مخلوط می‌شوند.
شرایط محیطی مانند دما، جریان‌های هوا و سایر عوامل محیطی بر میزان و سرعت انتشار تأثیر می‌گذارند.

 

مزایا:

• نصب دتکتور دقیقاً در نقطه موردنظر برای نمونه‌گیری انجام می‌شود.
• پاسخ‌دهی سریع به دلیل عدم نیاز به انتقال نمونه
• عدم نیاز به پمپ یا فیلتر و در نتیجه نگهداری ساده‌تر

 

نمونه‌برداری با پمپ (Pumped Sampling)

در این روش، یک پمپ برای مکش نمونه گاز از یک مکان دوردست به داخل یا از میان حسگر به‌کار گرفته می‌شود.
با استفاده از نمونه‌برداری پمپی، امکان جمع‌آوری نمونه‌ها به‌صورت همزمان از دو یا چند محل مختلف وجود دارد.

 

مزایا:

• قابلیت نمونه‌گیری از فواصل دور
• امکان پایش هم‌زمان چند نقطه
• مناسب برای کاربردهایی که در آن حسگر نمی‌تواند مستقیماً در محل نمونه‌برداری نصب شود

 

توجه:

• این روش نیاز به تجهیزات مکانیکی (پمپ) دارد که ممکن است نیازمند نگهداری منظم باشند.
• ممکن است به زمان انتقال نمونه نیاز داشته باشد که باعث تاخیر در پاسخ‌دهی شود.

 

شرایط مناسب برای نمونه‌برداری پمپی (Pumped Sampling):

مواردی که این روش توصیه می‌شود:

• نقطه نمونه‌برداری بسیار گرم یا بسیار سرد است.
• دسترسی به محل نمونه‌برداری دشوار است.
• بخارهای سنگین وجود دارد که به‌خوبی با نیروهای طبیعی پخش نمی‌شوند.
• در برخی کاربردها، استفاده از پمپ می‌تواند سیستم را از کلاس ضدانفجار (XP) به کلاس کاربرد عمومی (GP) تبدیل کند.
  (در این حالت، ممکن است نیاز به نصب مهارکننده شعله (Flashback Arrestor) بین ورودی نمونه و حسگر باشد.)
• مناسب برای فضاهای بسته و محدود (Confined Spaces)

 

نمونه‌برداری آسپیره (Aspirated Sampling)

در این روش، نمونه گاز با استفاده از مکش غیرفعال یا جریان طبیعی به داخل یا از میان حسگر کشیده می‌شود.

 

مزایای نمونه‌برداری آسپیره نسبت به پمپی:

• هزینه پایین‌تر
• نگهداری کمتر به‌دلیل نبود قطعات متحرک
  (در مقایسه با پمپ که نیاز به تعمیرات دوره‌ای دارد)

 

1 کلیات

این فصل تغییرات، اصلاحات و اضافات لازم برای کاربردهای دریایی را بیان می‌کند. تمامی الزامات دیگر NFPA 2001 برای سیستم‌های کشتی‌بردی اعمال می‌شود، مگر اینکه توسط این فصل اصلاح شده باشد. در صورتی که مفاد فصل 13 با مفاد فصل‌های 1 تا 11 تضاد داشته باشد، مفاد فصل 13 اولویت دارد.

13.1.1 دامنه

این فصل محدود به کاربردهای سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز در کشتی‌های تجاری و دولتی است. سیستم‌های بی‌اثرکننده انفجار در توسعه این فصل مد نظر قرار نگرفته‌اند.

13.2 استفاده و محدودیت‌ها

13.2.1* سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز به‌طور عمده باید برای حفاظت از خطراتی که در محفظه‌ها یا تجهیزاتی هستند که خود شامل یک محفظه برای نگهداری عامل می‌باشد، استفاده شوند.

13.2.2* علاوه بر محدودیت‌های ذکر شده در 4.2.2، سیستم‌های اطفاء حریق با عامل تمیز نباید برای حفاظت از موارد زیر استفاده شوند:

13.2.3 تأثیرات محصولات تجزیه عامل و محصولات احتراق بر مؤثر بودن سیستم اطفاء حریق و تجهیزات باید در هنگام استفاده از عوامل تمیز در محیط‌هایی با دماهای محیطی بالا (مانند اتاق‌های سوزاندن، ماشین‌آلات داغ و لوله‌ها) در نظر گرفته شود.

13.3 خطرات برای پرسنل

13.3.1 به‌جز اتاق‌های موتورخانه که در 13.3.1.1 مشخص شده‌اند، سایر فضاهای اصلی ماشین‌آلات باید به‌عنوان فضاهای معمولی اشغال شده در نظر گرفته شوند.

13.3.1.1 اتاق‌های موتورخانه با حجم 6000 فوت‌مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر که فقط برای نگهداری به آن دسترسی دارند، نیازی به رعایت 13.3.1 ندارند.

13.3.2* برای سیستم‌های دریایی، فاصله‌های الکتریکی باید مطابق با 46CFR، زیرمجموعه J، “مهندسی الکتریکی” باشد.

13.4 تأمین عامل

13.4.1 این استاندارد از ذخایر اضافی عامل نیاز ندارد.

13.4.2* ترتیب ذخیره‌سازی مخازن باید مطابق با 5.1.3.1 و 5.1.3.3 تا 5.1.3.5 باشد. در صورتی که تجهیزات در معرض شرایط آب و هوایی شدید قرار گیرند، سیستم باید مطابق با دستورالعمل‌های طراحی و نصب تولیدکننده نصب شود.

13.4.2.1 به‌جز در مورد سیستم‌هایی که سیلندرهای ذخیره‌سازی در داخل فضای محافظت شده قرار دارند، مخازن فشاری مورد نیاز برای ذخیره‌سازی عامل باید مطابق با 13.4.2.2 باشد.

13.4.2.2 در صورتی که مخازن عامل خارج از فضای محافظت شده قرار دارند، باید در اتاقی ذخیره شوند که در یک مکان امن و به‌راحتی قابل دسترسی قرار داشته باشد و به‌طور مؤثر تهویه شود به‌طوری‌که مخازن عامل در معرض دماهای محیطی بالاتر از 130°F (55°C) قرار نگیرند. دیوارها و عرشه‌های مشترک بین اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل و فضاهای محافظت شده باید با عایق‌بندی ساختاری کلاس A-60 طبق تعریف 46CFR 72 محافظت شوند. اتاق‌های ذخیره‌سازی مخازن عامل باید بدون نیاز به عبور از فضای محافظت شده قابل دسترسی باشند. درها باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند و دیوارها و عرشه‌ها، از جمله درها و سایر وسایل بستن هرگونه بازشو در آن‌ها، باید مرزهایی بین این اتاق‌ها و فضاهای مجاور باشند و محکم و غیر قابل نفوذ به گاز باشند.

13.4.3 زمانی که مخازن عامل در فضای اختصاصی ذخیره می‌شوند، درهای خروجی باید به‌صورت بیرون‌چرخشی باز شوند.

13.4.4 در صورتی که مخازن در معرض رطوبت قرار گیرند، باید به‌طوری نصب شوند که فاصله‌ای حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) بین عرشه و قسمت پایین مخزن فراهم شود.

13.4.5 علاوه بر الزامات 5.1.3.4، مخازن باید با حداقل دو بست محکم شوند تا از حرکت ناشی از حرکات کشتی و لرزش جلوگیری شود.

13.4.6* برای کاربردهای دریایی، تمامی لوله‌ها، شیرها و اتصالات از مواد آهنی باید از داخل و خارج در برابر خوردگی محافظت شوند، مگر اینکه در 13.4.6.1 مجاز باشد.

13.4.6.1

بخش‌های بسته لوله و شیرها و اتصالات داخل بخش‌های بسته لوله باید تنها از خارج در برابر خوردگی محافظت شوند.

13.4.6.2

جز در مواردی که در 13.4.6.1 مجاز است، قبل از آزمایش پذیرش، داخل لوله‌ها باید تمیز شود بدون اینکه مقاومت آن‌ها در برابر خوردگی تحت تأثیر قرار گیرد.

13.4.7*

لوله‌ها، اتصالات، نازل‌ها و آویزها، از جمله مواد پرکننده جوشکاری، در داخل فضای محافظت شده باید دارای دمای ذوب بالاتر از 1600°F (871°C) باشند. استفاده از قطعات آلومینیومی مجاز نیست.

13.4.8

لوله‌ها باید حداقل 2 اینچ (51 میلی‌متر) از نازل آخر در هر خط شاخه‌ای فراتر بروند تا از مسدود شدن جلوگیری شود.

13.5 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی و کنترل

13.5.1 کلیات

13.5.1.1 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی، آلارم و کنترل باید مطابق با الزامات مقامات صلاحیت‌دار نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

13.5.1.2* برای فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب)،آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق مجاز نیست، مگر اینکه راه‌اندازی سیستم در ایمنی حرکت کشتی تداخل نکند. آزادسازی خودکار عامل اطفاء حریق در هر فضایی که راه‌اندازی سیستم موجب تداخل در ایمنی حرکت کشتی نشود، مجاز است.

13.5.1.2.1 آزادسازی خودکار برای هر فضای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر مجاز است.

13.5.2 شناسایی خودکار

13.5.2.1 سیستم‌های شناسایی الکتریکی، سیگنال‌دهی، کنترل و راه‌اندازی باید حداقل دو منبع انرژی داشته باشند. منبع اصلی باید از باس اضطراری کشتی باشد. برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری دارند، منبع پشتیبان باید یا باتری هشدار عمومی کشتی یا باتری داخلی سیستم باشد. باتری‌های داخلی باید قادر به راه‌اندازی سیستم برای حداقل 24 ساعت باشند. تمامی منابع انرژی باید تحت نظارت باشند.

13.5.2.1.1 برای کشتی‌هایی که باس اضطراری یا باتری ندارند، منبع اصلی مجاز است که تأمین انرژی اصلی الکتریکی کشتی باشد.

13.5.2.2 علاوه بر الزامات ذکر شده در بخش 9.3، مدارهای راه‌اندازی نباید از داخل فضای محافظت شده عبور کنند، مگر در سیستم‌های دریایی که راه‌اندازی الکتریکی دستی استفاده می‌شود.

13.5.2.2.1 برای سیستم‌هایی که با 13.5.2.4 مطابقت دارند، عبور مدارهای راه‌اندازی از داخل فضای محافظت شده مجاز است.

13.5.2.3*

راه‌اندازی دستی برای سیستم‌ها نباید قادر به اجرا شدن با یک اقدام واحد باشد. جز در مواردی که در 13.5.2.3.1 مشخص شده است، ایستگاه‌های راه‌اندازی دستی باید در یک محفظه قرار گیرند.

13.5.2.3.1

راه‌اندازی دستی باید به‌صورت راه‌اندازی دستی محلی در محل سیلندرها مجاز باشد.

13.5.2.4

سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی دستی در مسیر اصلی خروجی خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند. علاوه بر این، سیستم‌هایی که فضاهای بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) را محافظت می‌کنند و سیلندرهایی در داخل فضای محافظت‌شده دارند و همچنین سیستم‌هایی که فضاهای ماشین‌آلات اصلی بدون نظارت را محافظت می‌کنند، باید یک ایستگاه راه‌اندازی در یک ایستگاه کنترل که به‌طور مداوم نظارت می‌شود، خارج از فضای محافظت‌شده داشته باشند.

13.5.2.4.1

سیستم‌هایی که فضاهای 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) یا کمتر را محافظت می‌کنند، مجاز هستند که یک ایستگاه راه‌اندازی واحد در یکی از مکان‌های توضیح داده‌شده در 13.5.2.4 داشته باشند.

13.5.2.5

نور اضطراری باید برای ایستگاه‌های راه‌اندازی از راه دور که سیستم‌های محافظت‌کننده از فضاهای ماشین‌آلات اصلی را سرویس می‌دهند، فراهم شود. تمامی دستگاه‌های عملیات دستی باید برچسب‌گذاری شوند تا خطرات محافظت‌شده را شناسایی کنند. علاوه بر این، اطلاعات زیر باید فراهم شود:

13.5.2.5.1

برای سیستم‌هایی که سیلندرها را در داخل فضای محافظت‌شده دارند، باید یک وسیله برای نشان دادن تخلیه سیستم در ایستگاه راه‌اندازی از راه دور فراهم شود.

13.6 الزامات اضافی برای سیستم‌های محافظت‌کننده از خطرات کلاس B بزرگتر از 6000 فوت مکعب (170 مترمکعب) با سیلندرهای ذخیره‌شده در داخل فضای محافظت‌شده.

13.6.1*

یک سیستم شناسایی آتش خودکار باید در فضای محافظت‌شده نصب شود تا هشدار اولیه برای آتش‌سوزی ارائه دهد و از خسارات بالقوه به سیستم اطفاء حریق قبل از فعال شدن دستی آن جلوگیری کند. سیستم شناسایی باید در صورت شناسایی آتش، آلارم‌های شنیداری و بصری را در فضای محافظت‌شده و بر روی پل هدایت کشتی فعال کند. تمامی دستگاه‌های شناسایی و آلارم باید از نظر الکتریکی برای پیوستگی تحت نظارت باشند و هرگونه مشکل باید در پل هدایت کشتی اعلام شود.

13.6.2*

مدارهای برق متصل به مخازن باید برای شرایط خرابی و از دست دادن برق تحت نظارت باشند. باید آلارم‌های بصری و شنیداری برای نشان دادن این وضعیت فراهم شود و آلارم‌ها باید در پل هدایت کشتی اعلام شوند.

13.6.3*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی که برای آزادسازی سیستم ضروری هستند باید در برابر حرارت مقاوم باشند، مانند کابل‌های معدنی با عایق مطابق با ماده 332 از NFPA 70، یا معادل آن. سیستم‌های لوله‌کشی ضروری برای آزادسازی سیستم‌هایی که برای عملیات هیدرولیکی یا پنوماتیکی طراحی شده‌اند باید از فولاد یا مواد مقاوم در برابر حرارت معادل آن باشند.

13.6.4*

چیدمان‌های مخازن و مدارهای الکتریکی و لوله‌کشی که برای آزادسازی هر سیستم ضروری هستند، باید به‌گونه‌ای باشند که در صورت آسیب به هر یک از خطوط آزادسازی برق به دلیل آتش‌سوزی یا انفجار در فضای محافظت‌شده (یعنی مفهوم خطای واحد)، تمام بار اطفاء حریق مورد نیاز برای آن فضا هنوز بتواند تخلیه شود.

13.6.5*

مخازن باید برای کاهش فشار ناشی از نشت و تخلیه تحت نظارت باشند. باید سیگنال‌های بصری و شنیداری در فضای محافظت‌شده و یا در پل هدایت کشتی یا در فضایی که تجهیزات کنترل آتش متمرکز است، برای نشان دادن وضعیت فشار پایین فراهم شود.

13.6.6*

در داخل فضای محافظت‌شده، مدارهای الکتریکی ضروری برای آزادسازی سیستم باید با استانداردهای Class A طبق NFPA 72 طراحی شوند.

13.7 پوشش

13.7.1*

برای جلوگیری از خروج ماده اطفاء حریق از طریق منافذ به خطرات یا مناطق کاری مجاور، منافذ باید یکی از طراحی‌های زیر را داشته باشند:

13.7.1.1

در مواردی که حبس ماده اطفاء حریق عملی نباشد یا در صورتی که سوخت بتواند از یک بخش به بخش دیگر جریان یابد (مانند از طریق بیلج)، محافظت باید گسترش یابد تا بخش‌های مجاور یا مناطق کاری متصل شده را شامل شود.

13.7.2*

قبل از تخلیه ماده اطفاء حریق، تمامی سیستم‌های تهویه باید بسته و ایزوله شوند تا از انتقال ماده به دیگر بخش‌ها یا خارج از کشتی جلوگیری شود. باید از خاموش‌شونده‌های خودکار یا خاموش‌شونده‌های دستی که توسط یک نفر از مکانی که ایستگاه تخلیه ماده اطفاء حریق در آن قرار دارد، قابل بسته شدن باشد، استفاده شود.

13.8 الزامات غلظت طراحی

13.8.1 ترکیب سوخت‌ها

برای ترکیب سوخت‌ها، غلظت طراحی باید از مقدار اطفاء شعله برای سوختی که بیشترین غلظت را نیاز دارد، استخراج شود.

13.8.2 غلظت طراحی

برای هر سوخت خاص، غلظت طراحی که در 13.8.3 ذکر شده است باید استفاده شود.

13.8.3 اطفاء شعله

حداقل غلظت طراحی برای مایعات آتش‌زا و قابل اشتعال کلاس B باید طبق دستورالعمل‌های ذکر شده در IMO MSC/Circ. 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” طبقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری، که به‌روزرسانی‌شده توسط IMO MSC.1/Circ. 1267، “اصلاحات دستورالعمل‌ها برای تأیید سیستم‌های گاز اطفاء حریق ثابت معادل” است، تعیین شود.

13.8.4* مقدار کل سیلابی

مقدار ماده اطفاء حریق باید بر اساس حجم خالص فضای محافظت‌شده و مطابق با الزامات بند 5 از IMO MSC/Circular 848 تعیین شود.

13.8.5* مدت زمان محافظت

مهم است که غلظت طراحی ماده اطفاء حریق نه تنها باید تحقق یابد بلکه باید برای مدت زمان کافی برای اقدام اضطراری موثر توسط پرسنل آموزش‌دیده کشتی حفظ شود. در هیچ موردی مدت زمان نگهداری نباید کمتر از 15 دقیقه باشد.

13.9 سیستم توزیع

13.9.1 نرخ کاربرد

حداکثر نرخ طراحی کاربرد باید بر اساس مقدار ماده اطفاء حریق مورد نیاز برای غلظت دلخواه و زمان لازم برای دستیابی به آن غلظت تعیین شود.

13.9.2 زمان تخلیه

13.9.2.1

زمان تخلیه برای مواد هالوکربنی نباید از 10 ثانیه بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.9.2.2

برای مواد هالوکربنی، زمان تخلیه باید به‌عنوان زمانی تعریف شود که 95 درصد از جرم ماده اطفاء حریق [در دمای 70°F (21°C)] از نازل‌ها تخلیه شده باشد، که برای دستیابی به غلظت طراحی حداقل ضروری است.

13.9.2.3

زمان تخلیه برای مواد گاز بی‌اثر نباید از 120 ثانیه برای 85 درصد غلظت طراحی بیشتر باشد یا طبق نیازمندی‌های مقامات ذی‌صلاح دیگر باشد.

13.10 انتخاب و موقعیت نازل

برای فضاهایی که در 13.10.1 شناسایی نشده‌اند، نازل‌ها باید از نوع فهرست‌شده برای هدف مورد نظر باشند. محدودیت‌ها باید بر اساس آزمایش‌های انجام‌شده طبق IMO MSC/Circular 848، “دستورالعمل‌های اصلاح‌شده برای تأیید سیستم‌های اطفاء حریق ثابت گازی معادل” مطابقSOLAS 74 برای فضاهای ماشین‌آلات و اتاق‌های پمپ بارگیری تعیین شوند. فاصله نازل‌ها، پوشش منطقه‌ای، ارتفاع و هم‌راستایی نباید از محدودیت‌ها تجاوز کند.

13.10.1

برای فضاهایی که فقط سوخت‌های کلاس A وجود دارند، محل قرارگیری نازل‌ها باید مطابق با محدودیت‌های فهرست‌شده برای نازل‌ها باشد.

13.11 بازرسی و آزمایش

حداقل سالیانه، تمامی سیستم‌ها باید توسط پرسنل متخصص بازرسی و آزمایش شوند تا عملکرد صحیح آن‌ها تضمین شود. آزمایش‌های تخلیه الزامی نیستند.

13.11.1

گزارش بازرسی همراه با توصیه‌ها باید به فرمانده کشتی و نماینده مالک ارائه شود. این گزارش باید برای بازرسی توسط مقامات ذی‌صلاح در دسترس باشد.

13.11.2

حداقل سالیانه، مقدار ماده اطفاء حریق در مخازن قابل بازسازی باید توسط پرسنل متخصص بررسی شود. فشار مخزن باید حداقل ماهی یک بار توسط خدمه کشتی تأیید و ثبت شود.

13.11.3*

برای مواد هالوکربنی تمیز، اگر یک مخزن بیش از 5 درصد از ماده اطفاء حریق را از دست دهد یا فشار آن بیش از 10 درصد کاهش یابد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود.

13.11.3.1*

اگر یک مخزن ماده گاز بی‌اثر فشار خود را بیشتر از 5 درصد از دست دهد، باید دوباره پر شود یا تعویض شود. زمانی که از گیج‌های فشار برای این منظور استفاده می‌شود، آن‌ها باید حداقل سالیانه با یک دستگاه کالیبره مقایسه شوند.

13.11.4

پیمانکار نصب باید دستورالعمل‌هایی برای ویژگی‌های عملیاتی و روش‌های بازرسی خاص برای سیستم ماده تمیز نصب‌شده روی کشتی فراهم کند.

13.12 تأیید نصب‌ها

قبل از پذیرش سیستم، مستندات فنی مانند راهنمای طراحی سیستم، گزارش‌های آزمایش یا گزارش فهرست‌شده باید به مقامات ذی‌صلاح ارائه شود. این مستندات باید نشان دهند که سیستم و اجزای آن با یکدیگر سازگار بوده، در محدوده‌های آزمایش‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند و برای استفاده دریایی مناسب هستند.

13.12.1 وظایف سازمان فهرست‌بندی

سازمان فهرست‌بندی باید عملکردهای زیر را انجام دهد:

13.13 آزمایش فشار دوره‌ای

آزمایشی طبق بند 10.4.15 باید در فواصل زمانی 24 ماهه انجام شود. برنامه آزمایش دوره‌ای باید شامل آزمایش عملیاتی تمامی آلارم‌ها، کنترل‌ها و تأخیرهای زمانی باشد.

13.14 انطباق

سیستم‌های الکتریکی باید مطابق با زیرشاخه 46 CFR بخش 1 باشند. برای کشتی‌های کانادایی، نصب‌های الکتریکی باید مطابق با TP 127 E، استانداردهای الکتریکی ایمنی کشتی‌ها انجام شوند.

کابل دتکتور حرارتی خطی آنالوگ قابل ریست l که دارای روکش پلی‌اتیلن مقاوم در برابر شعله (FRPE) است، برای تشخیص زودهنگام شرایط حریق و داغ‌شدگی در موقعیت‌هایی طراحی شده است که سایر روش‌های تشخیص به‌دلیل شرایط محیطی یا هزینه‌های بالا قابل استفاده نیستند.

طول‌های گسترده‌ای از کابل دتکتور حرارتی خطی آنالوگ قابل ریست (LHDC) می‌توانند به‌صورت یک منطقه نصب شوند و قابلیت فعال‌سازی آلارم در صورت وجود نقاط داغ (Hot Spot) در بخش‌های بسیار کوچکی از کابل را داشته باشند.

دتکتور حرارتی خطی در طیف وسیعی از کاربردها قابل استفاده است، اما به‌ویژه برای شرایط محیطی سخت، محدودیت دسترسی فیزیکی یا خطرناک به منطقه تحت حفاظت، و یا نیاز به نصب مقرون‌به‌صرفه در مجاورت خطرات مناسب است.

ویژگی‌های اصلی دتکتور حرارتی خطی  عبارت‌اند از:

• تشخیص زودهنگام خطرات در دماهایی بسیار کمتر از نقطه شعله‌وری
• تولید دود کم و بدون هالوژن (LS0H)
• ساختار مقاوم برای استفاده در محیط‌های سخت
• نصب آسان با گزینه‌های متنوع برای نصب
• سازگار با بسیاری از مانیتورهای منطقه‌ای و تجهیزات کنترلی موجود
• قابلیت بازیابی و ریست‌پذیر (قابل تست) برخلاف دتکتور حرارتی خطی دیجیتال

• قابلیت پیکربندی ایمنی ذاتی برای مناطق خطرناک
• تطابق با استانداردهای صنعتی (مانند CEGB GDCD-187)
• طیف گسترده‌ای از کاربردهای اثبات‌شده

اصول عملکرد

دتکتور حرارتی خطی کابلی هم‌محور است که شامل یک رسانای مرکزی از جنس فولاد با روکش مس، یک لایه عایق داخلی (دی‌الکتریک)، یک لایه بافت مسی قلع‌زده، و یک غلاف محافظ بیرونی است.

مکانیسم اصلی تشخیص حرارت (حریق) بر اساس مقاومت دی‌الکتریک است که بین رسانای مرکزی و لایه بافت مسی مانیتور می‌شود و دارای ضریب دمایی منفی (NTC) است.

این ویژگی NTC تابعی لگاریتمی است، بنابراین مقاومت در دماهای محیطی نرمال بیشتر از دماهای غیرعادی هشداردهنده خواهد بود.

ویژگی‌های دیگری مانند اثرات خازنی نیز در کابل دیده می‌شود. این کابل باید همراه با ماژول‌های مانیتورینگ مناسب استفاده شود.

در صورت پیکربندی صحیح، می‌توان طول‌های زیادی از دتکتور را نصب کرد و همچنان قابلیت تشخیص نقاط داغ در بخش‌های کوچکی از کابل حفظ می‌شود.

رجوع شود به:
«ویژگی‌ها به عنوان کابل تشخیص آتش»

کاربردها

دتکتور حرارتی خطی همراه با یک واحد پایانی عملکردی (EOL Terminator) و یک ماژول رابط LHDC یا پنل کنترلی مجهز به کانال رابط مناسب استفاده می‌شود.

دتکتور حرارتی خطی می‌تواند از طریق مانع‌های ایمنی ذاتی (Zener Barrier) در مناطق خطرناک نصب شود. همچنین، زمانی‌که منطقه حفاظت‌شده از تجهیزات مانیتورینگ دور باشد، می‌توان از کابل‌های رابط استفاده کرد. (برای نوع توصیه‌شده با شرکت اسپین الکتریک تماس بگیرید.)

دتکتور حرارتی خطی بسیار انعطاف‌پذیر است، هم می‌تواند جایگزین دتکتورهای نقطه‌ای در حفاظت ناحیه‌ای شود و هم به آسانی در نزدیکی خطرات مورد پایش نصب گردد.

این دتکتور به‌ویژه در کاربردهایی مناسب است که شرایط محیطی سخت استفاده از سایر روش‌های تشخیص را ناممکن می‌سازد.

نیاز پایین به تعمیر و نگهداری این دتکتور، آن را به راه‌حلی منحصر‌به‌فرد برای شناسایی حریق در مناطقی با محدودیت دسترسی به‌دلیل موانع فیزیکی یا خطرات بهداشتی برای افراد تبدیل کرده است.

کاربردهای رایج:

• تونل‌ها، کانال‌ها و سقف‌های کاذب
• پله‌های برقی و مسیرهای متحرک
• مخازن ذخیره‌سازی پتروشیمی
• سالن‌های رنگ و اتاقک‌های اسپری
• نقاله‌ها – زغال‌سنگ، چوب، گوگرد و…
• فضاهای سقفی و زیرشیروانی
• مسیرهای تونل‌های جاده‌ای و ریلی و حوضچه‌ها
• مناطق تأسیسات نیروگاه هسته‌ای
• انبارهای سرد و سردخانه‌ها
• تابلوهای کنترل و کلیدهای برق
• قفسه‌های مرتفع انبارها
• سکوهای نفتی دریایی
• هودهای آزمایشگاهی و محفظه‌های دستکش‌دار
• سیلوهای غلات و انبارهای کشاورزی
• محفظه‌های موتور خودروهای جاده‌ای / ریلی
• نشت بخار و خطاهای گرمایش ردیابی‌شده
• خطوط تولید – فلنج‌ها، شیرآلات و پمپ‌ها
• فضاهای زیرکفی اتاق‌های کامپیوتر

ویژگی‌ها به عنوان کابل تشخیص آتش

در استفاده از این نوع دتکتور دو جنبه اصلی برای هر کاربرد خاص باید در نظر گرفته شود:

• طول کل کابل (منطقه) مورد استفاده و دماهای محیطی نرمالی که کابل بدون فعال شدن هشدار می‌تواند تحمل کند
• نقطه‌ای که در آن، در صورت افزایش دمای غیرعادی در بخشی (یا تمام) کابل، هشدار فعال می‌شود

ماژول‌های رابط LHDC دارای تنظیمات حساسیت و آستانه فعال‌سازی هستند. نمودارها سه تنظیم معمول را نشان می‌دهند و بدترین شرایط ممکن و تلرانس تولید LHDC را در نظر می‌گیرند.

همچنین به مثال ارائه‌شده رجوع شود.

مثال

این مثال نشان می‌دهد که چگونه ۳۰۰ متر کابل دتکتور حرارتی خطی همراه با یک ماژول رابط با نقطه تنظیم ۳ ولت استفاده شده است.

• نمودار پایین نشان می‌دهد که کل منطقه تا دمای محیطی ۵۳ درجه سانتی‌گراد را بدون فعال شدن هشدار تحمل می‌کند.
• نمودار بالا نشان می‌دهد که یک بخش ۱۰ متری از منطقه در دمای حدود ۱۱۸ درجه سانتی‌گراد باعث فعال شدن هشدار می‌شود. منطقه ۳۰۰ متری در دمای ۶۵ درجه سانتی‌گراد هشدار می‌دهد.
• حاشیه ایمنی و تلرانس در منحنی‌ها اعمال شده‌اند. در عمل، تحمل ممکن است بیشتر از ۵۳ درجه باشد. همچنین، نمودار تشخیص فرض می‌کند که باقی کابل منطقه در دمای بسیار پایین‌تری قرار دارد. در شرایط محیطی نرمال، آستانه هشدار کمتر از ۱۱۸ درجه خواهد بود.

عملکرد دو مرحله‌ای

اطلاعات صفحه قبل، ویژگی «فعال‌سازی» دتکتور حرارتی خطی را برای یک «نقطه تنظیم» توضیح می‌دهد.

.  شرکت اسپین الکتریک ماژول‌های رابطی ارائه می‌دهد که دارای دو نقطه تنظیم قابل تنظیم هستند، بنابراین عملکرد دو مرحله‌ای یا پیش‌هشدار را فراهم می‌کنند.

عملکرد دو مرحله‌ای – تأیید فعال‌سازی – پیش‌هشدار

یکی از مزایای منحصر‌به‌فرد دتکتور حرارتی خطی آنالوگ قابل ریست .  شرکت اسپین الکتریک این است که می‌توان وضعیت‌های غیرعادی متغیر را به‌صورت پیوسته پایش کرد.  شرکت اسپین الکتریک ماژول‌هایی ارائه می‌دهد که دارای دو سطح فعال‌سازی قابل تنظیم هستند. این ماژول‌ها کلید راه‌اندازی سیستم‌هایی هستند که نیاز به تأیید شرایط آتش‌سوزی قبل از انجام اقدامات خودکار مانند اطفای حریق یا خاموشی دارند. این ویژگی همچنین در سیستم‌های اعلام حریق آدرس‌پذیر هوشمند که دارای اعلان پیش‌هشدار هستند بسیار مفید است.

مشخصات پایه

• قطر کلی: ۳.۳ میلی‌متر ±۱۰٪
• رنگ: قرمز
• غلاف بیرونی: پلی‌اتیلن مقاوم در برابر شعله (FRPE)
• بافت: سیم مسی قلع‌زده
• دی‌الکتریک داخلی: سفید
• رسانای مرکزی: فولاد با روکش مس
• استحکام کششی: ۲۰۰ نیوتن

دتکتور حرارتی خطی با حفاظت اضافه – مقاوم‌سازی‌شده

ساختار اصلی دتکتور حرارتی خطی LS0H بسیار مقاوم است و برای تقریباً تمام کاربردها از جمله تأسیسات پتروشیمی مناسب است.

با این حال، برخی محیط‌ها و/یا مشخصات پروژه ممکن است به حفاظت تقویت‌شده برای دتکتور حرارتی خطی نیاز داشته باشند.

انواع خاصی از این دتکتور که در انبار نگهداری می‌شود شامل مدل‌هایی با بافت فولاد ضدزنگ هستند.

پیکربندی سیستم و سازگاری تجهیزات

دتکتور حرارتی خطی با بسیاری از تجهیزات و نصب‌های موجود سازگار است.  شرکت اسپین الکتریک آماده ارائه مشاوره در مورد مناسب بودن این دتکتور به‌عنوان جایگزین برای سیستم‌های موجود می‌باشد.

دتکتور حرارتی خطی را می‌توان در مناطق خطرناک با استفاده از مانع ایمنی ذاتی مناسب نصب کرد.

9.1.1 پنل کنترل برای سرویس تخلیه
سیستم‌های تشخیص، راه‌اندازی، هشدار و کنترل باید مطابق با استانداردNFPA 72 طراحی، نصب، آزمایش و نگهداری شوند.

9.1.1.1 سیستم‌هایی که فقط از طریق راه‌اندازی دستی مکانیکی عمل می‌کنند، در صورتی که مقامات مسئول اجازه دهند، مجاز هستند.

9.1.1.2 یک منبع تأمین قدرت اصلی اختصاصی و یک منبع برق پشتیبان با حداقل 24 ساعت و حداقل 5 دقیقه جریان هشدار باید برای عملیات تشخیص، سیگنال‌دهی، کنترل و راه‌اندازی سیستم مورد استفاده قرار گیرد.

9.1.1.3 سیستم اعلام حریق ساختمان‌های محافظت‌شده باید فقط برای کنترل پنل تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز تمیز استفاده شود، در صورتی که برای تخلیه با دستگاه خاص سیستم اطفاء حریق گاز تمیز فهرست شده باشد، طبق بندهای 9.4.8 و 9.4.9.

9.1.1.4 اگر پنل کنترل تخلیه سیستم اطفاء حریق گاز تمیز در یک ساختمان محافظت‌شده که سیستم اعلام حریق جداگانه‌ای دارد، قرار گیرد، باید توسط سیستم اعلام حریق ساختمان برای سیگنال‌های هشدار، نظارتی و مشکل‌دار نظارت شود.

9.1.1.5 اگر واحد کنترل سیستم اعلام حریق تخلیه در یک ساختمان محافظت‌شده که سیستم اعلام حریق جداگانه‌ای دارد، قرار گیرد، باید برای سیگنال‌های هشدار، نظارتی و مشکل‌دار نظارت شود، اما نباید به عملیات یا خرابی سیستم اعلام حریق ساختمان وابسته باشد یا تحت تأثیر قرار گیرد.

9.1.2 شروع و راه‌اندازی
تشخیص خودکار و راه‌اندازی خودکار باید استفاده شوند.

9.1.3 روش‌های سیم‌کشی*
سیم‌کشی مدارهای شروع و تخلیه باید در کانال‌های خاص نصب شوند.

9.1.3.1 به جز موارد مجاز در 9.1.3.2، سیم‌کشی جریان متناوب (ac) و جریان مستقیم (dc) نباید در یک کانال یا مسیر مشترک ترکیب شوند.

9.1.3.2 ترکیب سیم‌کشی ac و dc در یک کانال یا مسیر مشترک مجاز است، در صورتی که شیلد شده و به زمین متصل باشد.

9.2 تشخیص خودکار

9.2.1 تشخیص خودکار باید توسط هر روش یا دستگاه فهرست‌شده‌ای باشد که قادر به تشخیص و نشان دادن حرارت، شعله، دود، بخارات قابل اشتعال یا شرایط غیرعادی در خطر باشد، مانند مشکلات فرآیند که احتمالاً باعث آتش‌سوزی شوند.

9.2.2 در جایی که یک سیستم عامل جدید در فضایی که سیستم تشخیص موجود دارد نصب می‌شود، باید تحلیلی از دستگاه‌های تشخیص انجام شود تا اطمینان حاصل شود که سیستم تشخیص در شرایط عملیاتی خوبی قرار دارد و به موقعیت آتش‌سوزی طبق اهداف طراحی سیستم پاسخ خواهد داد.

9.3 راه‌اندازی دستی

یک وسیله راه‌اندازی دستی باید برای سیستم فراهم شود، مگر در مواردی که بر اساس 9.3.4 اجازه حذف آن داده شده باشد.

9.3.1 راه‌اندازی دستی باید باعث عملکرد همزمان شیرهای خودکار کنترل‌کننده تخلیه گاز و توزیع آن شود.

9.3.2 یک سوئیچ فشار تخلیه که سیگنال هشدار را به پنل تخلیه ارسال می‌کند، در جایی که از راه‌اندازی دستی مکانیکی استفاده می‌شود و امکان عملکرد مکانیکی سیستم وجود دارد، الزامی است.

9.3.3 در جایی که از پنل تخلیه استفاده نمی‌شود، سوئیچ فشار تخلیه باید عملکردهای الکتریکی مورد نیاز هنگام راه‌اندازی سیستم را آغاز کند، از جمله اطلاع‌رسانی.

9.3.4 برای سیستم‌های خودکار، وسیله راه‌اندازی دستی لازم نیست، زمانی که خطر محافظت‌شده غیرقابل سکونت باشد و خطر در مکانی دورافتاده قرار داشته باشد که پرسنل به‌طور معمول در آنجا حضور ندارند.

9.3.5 وسیله‌های راه‌اندازی دستی باید همیشه در دسترس باشند، حتی در زمان وقوع آتش‌سوزی.

9.3.6 وسیله‌های راه‌اندازی دستی باید برای هدف مورد نظر قابل شناسایی باشند.

9.3.7 عملیات هر وسیله دستی باید باعث عملکرد کامل سیستم به‌طور طراحی‌شده شود.

9.3.8 کنترل‌های دستی نباید به نیرویی بیشتر از 40 پوند (178 نیوتن) یا حرکت بیشتر از 14 اینچ (356 میلی‌متر) برای راه‌اندازی نیاز داشته باشند.

9.3.9 حداقل یک وسیله کنترل دستی برای فعال‌سازی باید در فاصله‌ای بیشتر از 4 فوت (1.2 متر) از کف قرار گیرد.

9.3.10 تمام وسایل عملیاتی دستی باید با نام خطراتی که از آن‌ها محافظت می‌کنند شناسایی شوند.

9.4 دستگاه‌های عملیاتی و تجهیزات کنترل برای تخلیه گاز، کنترل تخلیه و خاموش کردن تجهیزات

9.4.1 عملیات دستگاه‌های تخلیه گاز یا شیرها، کنترل تخلیه‌ها و تجهیزات خاموش کردن که برای عملکرد موفقیت‌آمیز سیستم ضروری هستند، باید از طریق وسایل مکانیکی، الکتریکی یا پنوماتیکی فهرست‌شده انجام شود.

9.4.2 دستگاه‌های عملیاتی باید برای کاربرد در محیطی که در آن به کار می‌روند، مناسب باشند.

9.4.3 تجهیزات عملیاتی نباید به راحتی از کار بیافتند یا در معرض عملیات تصادفی قرار گیرند.

9.4.4 دستگاه‌ها معمولاً باید طوری طراحی شوند که به درستی از -20°F تا 130°F (-29°C تا 54°C) عمل کنند یا به گونه‌ای علامت‌گذاری شوند که محدودیت‌های دمایی آن‌ها را نشان دهند.

9.4.5 دستگاه‌های عملیاتی باید به‌گونه‌ای قرار گیرند، نصب شوند یا محافظت شوند که در برابر آسیب‌های مکانیکی، شیمیایی یا دیگر آسیب‌ها که می‌تواند باعث از کار افتادن آن‌ها شود، مقاوم باشند.

9.4.6 در صورتی که فشار گاز از سیستم یا مخازن پیلوت به عنوان وسیله‌ای برای تخلیه مخازن ذخیره‌سازی عامل استفاده شود، نرخ تأمین و تخلیه باید برای تخلیه تمام مخازن باقی‌مانده طراحی شود.

9.4.7 تمام دستگاه‌ها برای خاموش کردن تجهیزات کمکی باید با عملکرد سیستم به عنوان بخش‌های یکپارچه از سیستم عمل کنند.

9.4.8 تجهیزات کنترل باید به طور خاص برای تعداد و نوع دستگاه‌های فعال‌کننده مورد استفاده فهرست شده باشند.

9.4.9 تجهیزات کنترل و دستگاه‌های فعال‌کننده باید برای سازگاری با یکدیگر فهرست شده باشند.

9.4.10 نظارت بر حذف عملگر الکتریکی

9.4.10.1 حذف عملگر الکتریکی از شیر تخلیه مخزن ذخیره‌سازی عامل یا شیر انتخاب‌کننده‌ای که کنترل می‌کند، باید باعث ایجاد هشدار صوتی و بصری از نقص سیستم در پنل کنترل تخلیه سیستم شود.

9.4.10.2 بند 9.4.10.1 شامل سیستم‌های تحت پوشش فصل 13 این استاندارد نمی‌شود، به جز سیستم‌هایی که در بخش 13.6 گنجانده شده‌اند.

9.4.11 تجهیزات کنترل باید دستگاه‌های فعال‌کننده و سیم‌کشی‌های مرتبط را نظارت کرده و در صورت نیاز باعث راه‌اندازی آنها شود.

9.4.12 حذف دستگاه فعال‌کننده مخزن اصلی عامل از شیر تخلیه یا شیر انتخاب‌کننده باید باعث ایجاد سیگنال مشکل یا نظارتی در واحد کنترل تخلیه شود.

9.4.13 در جایی که از تجهیزات کنترل پنوماتیک استفاده می‌شود، خطوط باید در برابر از دست دادن یکپارچگی محافظت شوند.

9.5 دستگاه‌های هشدار، وسایل اطلاع‌رسانی و نشانگرها

9.5.1 دستگاه‌های اطلاع‌رسانی یا نشانگرهای پنل کنترل باید برای نشان دادن عملکرد سیستم، خطرات برای پرسنل یا خرابی هر دستگاه تحت نظارت استفاده شوند.

9.5.2 نوع (مانند صوتی، بصری)، تعداد و محل قرارگیری دستگاه‌های اطلاع‌رسانی و نشانگرها باید به گونه‌ای باشد که هدف آن‌ها برآورده شود و تمام الزامات را تأمین کند.

9.5.3 دستگاه‌های اطلاع‌رسانی باید به گونه‌ای طراحی شوند که طبق الزامات برنامه واکنش اضطراری ساختمان عمل کنند.

9.5.4 هشدار صوتی و بصری قبل از تخلیه باید در داخل منطقه محافظت‌شده فضاهای قابل سکونت فراهم شود تا هشدار قوی برای تخلیه قریب‌الوقوع داده شود.

9.5.5 عملکرد دستگاه‌های اطلاع‌رسانی باید پس از تخلیه عامل ادامه یابد تا زمانی که اقدام مثبت برای شناسایی هشدار انجام شده و اقدام مناسب انجام شود.

9.6 کلیدهای لغو

کلیدهای لغو برای سیستم‌های تخلیه گاز تمیز مجاز هستند.

9.6.1 در صورتی که کلیدهای لغو نصب شوند، باید در داخل منطقه محافظت‌شده و نزدیک به راه‌ خروج منطقه قرار گیرند.

9.6.2 کلید لغو باید از نوعی باشد که برای لغو نیاز به فشار دستی دائمی داشته باشد.

9.6.3 راه‌اندازی دستی باید عملکرد لغو را لغو کند.

9.6.4 عملکرد تابع لغو باید باعث ایجاد هشدار صوتی و بصری مشخص از نقص سیستم شود.

9.6.5 کلیدهای لغو باید به‌طور واضح برای هدف مورد نظر قابل شناسایی باشند.

9.7 تأخیرهای زمانی

9.7.1 باید یک هشدار پیش‌تخلیه و تأخیر زمانی کافی برای اجازه به تخلیه پرسنل قبل از تخلیه فراهم شود.

9.7.2 برای نواحی خطرناک که در معرض آتش‌های رشد سریع هستند، جایی که فراهم کردن تأخیر زمانی تهدیدی برای جان و مال ایجاد کند، مجاز است که تأخیر زمانی حذف شود.

9.7.3 تأخیرهای زمانی باید تنها برای تخلیه پرسنل یا آماده‌سازی منطقه خطر برای تخلیه استفاده شوند.

9.7.4 تأخیرهای زمانی نباید به عنوان روشی برای تأیید عملکرد دستگاه شناسایی قبل از وقوع فعال‌سازی خودکار استفاده شوند.

9.8 کلید قطع‌کننده

9.8.1 برای جلوگیری از تخلیه ناخواسته سیستم عامل تمیز الکتریکی، باید یک کلید قطع‌کننده تحت نظارت فراهم شود.

9.8.2 کلید قطع‌کننده باید در برابر استفاده غیرمجاز با یکی از روش‌های زیر محافظت شود:

9.8.3 زمانی که کلید قطع‌کننده برای فعال‌سازی نیاز به کلید دارد، کلید دسترسی نباید زمانی که مدار قطع‌کننده قطع است، قابل جدا شدن باشد.

9.8.4 غیر فعال کردن توالی آزادسازی سیستم سرکوب از طریق برنامه‌نویسی نرم‌افزاری نباید به‌عنوان جایگزینی برای استفاده از یک کلید قطع‌کننده فیزیکی قابل قبول باشد.

9.8.5 کلید قطع‌کننده باید فهرست شده باشد.

9.9 شیرهای قفل‌شونده

اگر شیر قفل‌شونده نصب شده باشد، پنل آزادسازی باید یک سیگنال نظارتی را هنگامی که شیر قفل‌شونده در وضعیت کاملاً باز نباشد، اعلام کند.