مواد نصب و نگهدارنده‌های لوله در دتکتورهای دودی مکشی یا اسپیراتینگ ها

مقدمه

سیستم اعلام حریق، نخستین خط دفاعی در برابر آتش‌سوزی است. عملکرد سریع و دقیق این سیستم می‌تواند جان افراد و سرمایه‌های کلان را نجات دهد. اما انتخاب سیستم مناسب نیازمند درک درستی از بودجه، نیاز پروژه، و اعتبار برندهاست. بسیاری از پروژه‌ها با محدودیت بودجه روبرو هستند و در چنین شرایطی، مسئله “مقرون‌به‌صرفه بودن در مقابل قابل اطمینان بودن” مطرح می‌شود. در این مقاله به بررسی سیستم‌های اعلام حریق با توجه به این چالش‌ها می‌پردازیم.

برندهای ایرانی: اقتصادی اما بدون تأییدیه جهانی

برندهای ایرانی مانند سنس، آریاک، ماویگارد، افق، و زتا ایران بیشتر در پروژه‌های اقتصادی و مسکونی کوچک استفاده می‌شوند. مزیت اصلی این برندها، قیمت پایین، در دسترس بودن، و پشتیبانی نسبی در بازار داخلی است. اما در مقابل، این برندها هیچ‌گونه تأییدیه بین‌المللی نظیر UL، LPCB، VdS یا EN54ندارند و در آزمایشگاه های معتبر تحت تست قرار نگرفته اند و شرکت های بیمه ایرانی سخت گیری ویژه ای بر وجود یا عدم وجود تاییدیه های معتبر بین المللی برای محیط های حفاظت شده نشان داده اند و وجود تایدیه های معتبر مانند LPCB,Vds و UL باعث کمتر شدن هزینه بیمه مکان حفاظت شده خواهد شد.

متاسفانه یا خوشبختانه مسائل مربوط به “حمایت از تولیدات داخل” باعث شده است تا پای بسیاری از مونتاژ کارهای ایرانی( به زعم خودشان تولید کننده داخلی) به بازار اعلام حریق ایران و در نتیجه به خانه های ایرانیان باز شود.

از آنجا که درحال حاضر هیچ لابراتوار پیشرفته ای در کشور ما نیست و شرایط تست عملکرد دستگاه های اعلام حریق در داخل ایران وجود ندارد ولی در هنگام حریق، جان انسان ها بستگی به عملکرد درست سیستم اعلام حریق دارد، کارشناسان ما استفاده از این محصولات را به هیچ عنوان توصیه نمیکنند. بهتر است با صرف مبلغی بیشتر از سیستم های اعلام حریق دارای حداقل یکی از تاییدیه های ( آمریکا UL) یا ( انگلستان LPCB) یا ( آلمان Vds) استفاده کنید.

در پروژه‌هایی که نیازمند رعایت استانداردهای جهانی هستند، مانند بیمارستان‌ها، فرودگاه‌ها، مراکز خرید بزرگ یا پروژه‌های صادراتی، این برندها به‌هیچ‌وجه قابل اعتماد نیستند. حتی برخی از مهندسین مشاور و سازمان‌های بیمه، استفاده از برندهای فاقد گواهی بین‌المللی را رد می‌کنند.

در عمل، برندهای ایرانی بیشتر برای پروژه‌هایی با بودجه بسیار محدود، و حساسیت پایین به کار می‌روند. اما باید آگاه بود که سطح کیفی این سیستم‌ها به هیچ‌وجه با برندهای معتبر جهانی قابل مقایسه نیست، به‌خصوص در دقت در شناسایی حریق، پایداری در طول زمان، و مدیریت خطاهای سیستم.

برندهای چینی: تنوع بالا، کیفیت متغیر

بازار چین پر است از برندهای اعلام حریق، از برندهای بسیار ارزان و بی‌نام‌ونشان گرفته تا برندهایی با کیفیت قابل‌قبول نظیرTanda و TC, برخی از این برندها توانسته‌اند تأییدیه‌هایی مانند CE یا EN54 یا حتی LPCB را دریافت کنند، که اعتبار متوسطی در بازار جهانی دارند. با این حال، اغلب برندهای چینی فاقد گواهی‌های مهمی چون UL یا LPCB هستند و بیشتر برای پروژه‌های کم‌ریسک در کشورهای در حال توسعه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

برخی برندهای چینی نیز با استفاده از طراحی یا تکنولوژی اروپایی، محصولات نسبتاً بهتری تولید می‌کنند، اما همچنان کیفیت ساخت، دوام بلندمدت و خدمات پس از فروش آن‌ها چالش‌برانگیز است. استفاده از این برندها در پروژه‌های نیمه‌حرفه‌ای که نیاز به دقت بالا ندارند، می‌تواند راه‌حل اقتصادی مناسبی باشد. اما برای پروژه‌های حیاتی، انتخاب برند چینیبدون تاییدیه LPCB با ریسک همراه است. قبل از خرید جنس، آن رااز لحاظ تأییدیه‌ها به‌دقت بررسی شده کنید.

برندهای اروپایی: تعادل میان کیفیت، قیمت و استاندارد

برندهای اروپایی مانند Zeta (انگلستان)، Siemens، Bosch وEsser (آلمان)، Global Fire Equipment (پرتغال) از پیشگامان صنعت اعلام حریق هستند. این برندها معمولاً دارای تأییدیه‌های معتبر جهانی نظیر LPCB (انگلستان)، VdS(آلمان)، و EN54 (اتحادیه اروپا) هستند که نشانه انطباق آن‌ها با الزامات ایمنی بین‌المللی است.

این برندها علاوه‌بر کیفیت بالا، پایداری و خدمات قابل اتکایی نیز ارائه می‌دهند. Zeta به‌عنوان یک برند میان‌رده، قیمت قابل‌قبولی دارد و در بسیاری از پروژه‌های داخل ایران نیز استفاده می‌شود. GFE پرتغالی نیز با وجود قیمت نسبتاً پایین‌تر، تأییدیه‌های معتبر دارد و یکی از گزینه‌های مناسب در پروژه‌های با بودجه متوسط است.

در سمت دیگر، برندهایی چون Siemens و Bosch، بسیار حرفه‌ای و پیشرفته هستند. آن‌ها معمولاً در پروژه‌های بزرگ مانند بیمارستان‌ها، برج‌های بلند و مراکز صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. قیمت این برندها بالاست، اما برای پروژه‌هایی با حساسیت ایمنی بالا، ارزش سرمایه‌گذاری را دارند.

برندهای آمریکایی: پیشرفته، دقیق و بسیار قابل اعتماد

در صدر برندهای جهانی، برندهای آمریکایی مانند Notifier، Simplex، Fire-Lite و Edwards قرار دارند. این برندها معمولاً دارای تأییدیه‌های بسیار معتبر مانند UL (Underwriters Laboratories)، FM (Factory Mutual) و ULC (کانادا) هستند که استاندارد طلایی ایمنی در صنعت جهانی محسوب می‌شوند.

این سیستم‌ها بسیار هوشمند، سریع، و قابل مدیریت هستند و در پروژه‌هایی مانند فرودگاه‌ها، پالایشگاه‌ها، مراکز داده و پروژه‌های بین‌المللی کاربرد دارند. البته قیمت این برندها بالا است و نصب و راه‌اندازی آن‌ها نیز نیازمند دانش فنی دقیق و تجربه بالاست. با این حال، برای پروژه‌هایی که هزینه حریق می‌تواند میلیاردی باشد، استفاده از برندهای آمریکایی یک الزام واقعی است.

جمع‌بندی

اگر پروژه‌ای با بودجه محدود دارید، استفاده از برندهای ایرانی مثل سنس یا آریاک می‌تواند راه‌حلی موقت باشد، ولی باید بدانید این برندها فاقد هرگونه تأییدیه معتبر بین‌المللیهستند و شرایط کارکرد صحیح آنها در آزمایشگاه های معتبر و مجهز جهانی تایید نشده است و فقط برای پروژه‌های کوچک بدون الزام قانونی کاربرد دارند.

در صورتی‌که بودجه شما در سطح متوسط است و پروژه در کلاس مدارس، مراکز درمانی محلی یا ادارات قرار دارد، برندهای چینی با تأییدیه‌های حداقلی مانند Tandaیا برندهای اروپایی اقتصادی مثل GST، گزینه‌های مناسب‌تری خواهند بود.

اما اگر پروژه شما حساس، بزرگ یا نیازمند اخذ تأییدیه بیمه، گواهی آتش‌نشانی یا صادراتی است، باید به سراغ برندهای معتبر اروپایی یا آمریکایی بروید. سیستم‌هایی مانندSiemens، Bosch، Notifier و Simplex تضمین امنیت و کیفیت هستند و دارای تأییدیه‌هایی هستند که در سراسر جهان شناخته‌شده و قابل استناد هستند.

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.

 

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. فصل ۵ – سیستم‌های غرقه‌سازی کلی

۵.۱ اطلاعات عمومی (همچنین به پیوست D مراجعه شود)
۵.۱.۱ توصیف: یک سیستم غرقه‌سازی کلی باید شامل منبع ثابت دی‌اکسید کربن باشد که به صورت دائم به لوله‌کشی ثابت متصل شده و دارای نازل‌های ثابت برای تخلیه دی‌اکسید کربن به داخل فضای بسته یا اتاق سرور پیرامون خطر باشد.

۵.۱.۲ کاربردها: سیستم غرقه‌سازی کلی باید در مواردی استفاده شود که یک محفظه دائمی اطراف خطر وجود دارد و امکان ایجاد و حفظ غلظت لازم دی‌اکسید کربن برای مدت زمان مورد نیاز را فراهم می‌کند.

۵.۱.۳ الزامات کلی: سیستم‌های غرقه‌سازی کلی باید طبق الزامات مربوطه در فصل ۴ و همچنین الزامات اضافی ذکرشده در این فصل طراحی، نصب، آزمون و نگهداری شوند.

۵.۱.۴ الزامات ایمنی: به بندهای ۴.۳ و ۴.۵.۶ مراجعه شود.

۵.۲ مشخصات خطر

۵.۲.۱ محفظه

۵.۲.۱.۱ برای آتش‌های سطحی یا شعله‌ای، مانند آتش‌هایی که در مایعات قابل اشتعال رخ می‌دهند، هرگونه بازشدگی غیرقابل‌بسته شدن باید طبق بند ۵.۳.۵.۱ با مقدار بیشتری دی‌اکسید کربن جبران شود.

۵.۲.۱.۲ اگر مقدار دی‌اکسید کربن موردنیاز برای جبران بازشدگی‌ها از مقدار پایه موردنیاز برای غرقه‌سازی بدون نشت بیشتر باشد، طراحی سیستم به‌صورت کاربرد موضعی طبق فصل ۶ مجاز است.

۵.۲.۱.۳ برای آتش‌های عمیق‌ریشه مانند آنچه در جامدات رخ می‌دهد، بازشدگی‌های غیرقابل‌بسته شدن باید به آن‌هایی محدود شوند که در سقف یا مجاور سقف قرار دارند، در صورتی که اندازه این بازشدگی‌ها از الزامات تهویه فشار تعیین‌شده در بند ۵.۶.۲ بیشتر باشد.

۵.۲.۱.۴ برای جلوگیری از گسترش آتش از طریق بازشدگی‌ها به خطرات مجاور یا مناطق کاری که ممکن است منابع دوباره اشتعال باشند، این بازشدگی‌ها باید دارای بسته‌شونده‌های خودکار یا نازل‌های کاربرد موضعی باشند.

۵.۲.۱.۴.۱ گاز موردنیاز برای چنین حفاظت‌هایی باید علاوه بر مقدار معمول برای غرقه‌سازی کلی فراهم شود. (به بند ۶.۴.۳.۶مراجعه شود)

۵.۲.۱.۴.۲ اگر هیچ‌کدام از روش‌های ذکرشده در بندهای ۵.۲.۱.۴و ۵.۲.۱.۴.۱ عملی نباشد، حفاظت باید به خطرات یا مناطق کاری مجاور نیز گسترش یابد.

۵.۲.۱.۵ در مورد مخازن فرآیندی و ذخیره‌سازی که تهویه ایمن بخارات و گازهای قابل اشتعال امکان‌پذیر نیست، استفاده از سیستم‌های کاربرد موضعی بیرونی طبق بند ۶.۴.۳.۶ الزامی است.

۵.۲.۲ نشت و تهویه

از آنجا که کارایی سیستم‌های دی‌اکسید کربن به حفظ غلظت خاموش‌کننده گاز بستگی دارد، نشت گاز از فضای موردنظر باید به حداقل رسیده و با افزودن گاز اضافی جبران شود.

۵.۲.۲.۱ در صورت امکان، بازشدگی‌هایی مانند درها، پنجره‌ها و … باید طوری طراحی شوند که پیش از تخلیه دی‌اکسید کربن یا همزمان با آن به‌طور خودکار بسته شوند یا الزامات بندهای ۵.۳.۵.۱ و ۵.۴.۴.۱ رعایت شوند. (برای ایمنی افراد، به بند ۴.۳مراجعه شود)

۵.۲.۲.۲ در مواردی که سیستم تهویه با هوای فشرده درگیر باشد، این سیستم‌ها ترجیحاً باید پیش از تخلیه دی‌اکسید کربن یا همزمان با آن خاموش یا بسته شوند، یا گاز جبرانی اضافی فراهم گردد. (به بند ۵.۳.۵.۲ مراجعه شود)

۵.۲.۳ انواع آتش

آتش‌هایی که با روش غرقه‌سازی کلی قابل خاموش‌سازی هستند، به دو دسته زیر تقسیم می‌شوند:

۱. آتش‌های سطحی شامل مایعات، گازها و جامدات قابل اشتعال
۲. آتش‌های عمیق‌ریشه شامل جامداتی که قابلیت دودزایی و شعله‌ور شدن دارند

۵.۲.۳.۱ آتش‌های سطحی

برای آتش‌های سطحی، دی‌اکسید کربن باید به‌سرعت در محفظه تزریق شود تا نشت جبران شده و غلظت خاموش‌کننده برای مواد خاص ایجاد گردد.

۵.۲.۳.۲ آتش‌های عمیق‌ریشه

برای آتش‌های عمیق‌ریشه، غلظت طراحی‌شده باید برای مدت زمانی حفظ شود تا دودزایی خاموش و مواد تا نقطه‌ای خنک شوند که پس از از بین رفتن جو بی‌اثر، مجدداً مشتعل نشوند.

۵.۳ نیازمندی‌های دی‌اکسید کربن برای آتش‌های سطحی

۵.۳.۱ کلیات

۵.۳.۱.۱ مقدار دی‌اکسید کربن برای آتش‌های سطحی باید بر اساس شرایط متوسط و با فرض خاموش شدن نسبتاً سریع در نظر گرفته شود.

۵.۳.۱.۲ اگرچه یک حاشیه ایمن برای نشت معمولی در عوامل حجمی پایه لحاظ شده است، اما باید اصلاحاتی بر اساس نوع ماده درگیر و سایر شرایط خاص صورت گیرد.

۵.۳.۲ مواد قابل اشتعال

۵.۳.۲.۱ باید مقدار غلظت طراحی‌شده دی‌اکسید کربن متناسب با نوع ماده قابل اشتعال موجود در خطر تعیین گردد.

۵.۳.۲.۱.۱ این غلظت باید با افزودن ضریب ۲۰ درصد به حداقل غلظت مؤثر محاسبه شود.

۵.۳.۲.۱.۲ در هیچ حالتی نباید از غلظتی کمتر از ۳۴ درصد استفاده شود.

۵.۳.۲.۲ جدول ۵.۳.۲.۲ باید برای تعیین حداقل غلظت‌های دی‌اکسید کربن برای مایعات و گازهای مندرج در جدول استفاده شود.

۵.۳.۲.۳ برای موادی که در جدول ۵.۳.۲.۲ ذکر نشده‌اند، غلظت تئوریک حداقل دی‌اکسید کربن باید از منبعی معتبر به‌دست آید یا با آزمون مشخص گردد.

۵.۳.۲.۴ در صورت وجود اطلاعاتی از مقادیر اکسیژن باقی‌مانده مجاز، غلظت تئوریک دی‌اکسید کربن باید با استفاده از فرمول زیر محاسبه شود:

۵.۳.۳ ضریب حجم

ضریب حجمی که برای تعیین مقدار پایه دی‌اکسید کربن جهت حفاظت از یک محفظه حاوی ماده‌ای با نیاز به غلظت طراحی‌شده ۳۴ درصد استفاده می‌شود، باید مطابق جدول‌های ۵.۳.۳(a) و ۵.۳.۳(b) باشد.

۵.۳.۳.۱ در محاسبه ظرفیت خالص مکعبی که باید محافظت شود، اجازه داده می‌شود که برای ساختارهای دائمی، غیرقابل جابجایی و نفوذناپذیر که حجم را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهند، کسر حجمی در نظر گرفته شود.

۵.۳.۳.۲ حجم‌های به‌هم‌پیوسته

۵.۳.۳.۲.۱ در دو یا چند حجم به‌هم‌پیوسته که جریان آزاد دی‌اکسید کربن بین آن‌ها ممکن است، مقدار دی‌اکسید کربن باید برابر با مجموع مقادیر محاسبه‌شده برای هر حجم، با استفاده از ضریب حجم متناظر از جدول‌های ۵.۳.۳(a) یا ۵.۳.۳(b) باشد.

۵.۳.۳.۲.۲ اگر یکی از حجم‌ها به غلظت بیشتری از مقدار نرمال نیاز داشته باشد (به بند ۵.۳.۴ مراجعه شود)، باید همان غلظت بالاتر برای تمام حجم‌های به‌هم‌پیوسته استفاده شود.

۷.۱ enclosure

۷.۱.۱ در طراحی سیستم اطفاء حریق به روش سیلاب کامل، ویژگی‌هایenclosure محافظت‌شده باید مورد توجه قرار گیرد.
۷.۱.۲ مساحت منافذی که قابل بسته شدن نیستند در enclosure محافظت‌شده باید به حداقل برسد.
۷.۱.۳ مرجع ذی‌صلاح می‌تواند برای اطمینان از عملکرد سیستم مطابق با الزامات این استاندارد، از سیستم‌های فشرده‌سازی/افزایش فشار یا آزمایش‌های دیگر استفاده کند. (برای اطلاعات بیشتر به پیوست D مراجعه کنید.)
۷.۱.۴ برای جلوگیری از از دست رفتن عامل از طریق منافذ به خطرات یا مناطق کاری مجاور، منافذ باید به طور دائمی مهر و موم شده یا مجهز به بسته‌کننده‌های خودکار باشند.
۷.۱.۵ در صورتی که محدود کردن عامل عملی نباشد، یکی از موارد زیر باید اعمال شود:
(۱) حفاظت باید گسترش یابد تا شامل خطرات یا مناطق کاری متصل مجاور شود.
(۲) عامل اضافی باید از طریق پیکربندی تخلیه گسترش‌یافته به enclosure محافظت‌شده وارد شود.
۷.۱.۶ در صورتی که یک سیستم اطفاء حریق به روش سیلاب کامل با عامل پاک برای حفاظت از یک اتاق با کف بلند یا فرورفته در نظر گرفته شده باشد، اتاق و کف بلند یا فرورفته باید به طور همزمان محافظت شوند.
۷.۱.۶.۱ اگر فقط فضای زیر کف بلند قرار است توسط سیستم سیلاب کامل محافظت شود، باید از گاز بی‌اثر برای محافظت از آن فضا استفاده شود.
۷.۱.۶.۲ هر حجم، اتاق و کف بلند یا فرورفته که باید محافظت شود باید دارای دتکتورها، شبکه لوله‌کشی و نازل‌ها باشد.
۷.۱.۷ به جز سیستم‌های تهویه شناسایی شده در بند ۷.۱.۷.۲، سیستم‌های تهویه هوای فشرده، شامل سیستم‌های تهویه بازگشتی مستقل، باید به طور خودکار خاموش یا بسته شوند در صورتی که ادامه کار آن‌ها عملکرد سیستم اطفاء حریق را تحت تأثیر منفی قرار دهد یا منجر به گسترش آتش شود.
۷.۱.۷.۱ در صورتی که سیستم تهویه هوای فشرده یا بازگشتی مستقل به طور خودکار خاموش یا بسته نشود، حجم کانال‌های سیستم تهویه بازگشتی خود-contained که در زیر ارتفاع سقف فضای محافظت‌شده نصب شده‌اند باید به عنوان بخشی از حجم کل خطر هنگام تعیین مقدار عامل در نظر گرفته شود.
۷.۱.۷.۲ سیستم‌های تهویه‌ای که برای تأمین ایمنی ضروری هستند نیازی به خاموش شدن هنگام فعال‌سازی سیستم اطفاء حریق ندارند.
۷.۱.۷.۳ در صورتی که سیستم تهویه مجاز به ادامه کار طبق بند ۷.۱.۷.۲باشد، باید تخلیه گسترش‌یافته عامل فراهم شود تا غلظت طراحی برای مدت زمان مورد نیاز حفاظت حفظ شود.
۷.۱.۸ enclosure محافظت‌شده باید دارای استحکام ساختاری و یکپارچگی لازم برای نگهداری تخلیه عامل باشد.
۷.۱.۸.۱ اگر فشارهای ایجادشده تهدیدی برای استحکام ساختاریenclosure ایجاد کند، باید تهویه فراهم شود تا از فشارهای زیاد جلوگیری شود.
۷.۱.۸.۲ طراحان باید به دستورالعمل‌های سازنده سیستم در خصوص تهویهenclosure مشورت کنند. (برای منطقه تهویه relief فشار یا مساحت معادل نشت، به بند ۶.۱.۲.۵(۲۸) مراجعه کنید.)

۷.۲ الزامات غلظت طراحی

۷.۲.۱ عمومی
۷.۲.۱.۱ غلظت حداقل اطفاء حریق یا غلظت بی‌اثر باید برای تعیین غلظت طراحی حداقل برای سوخت خاص استفاده شود.
۷.۲.۱.۲ برای ترکیب‌های سوختی، باید از غلظت حداقل اطفاء حریق یا غلظت بی‌اثر برای سوختی که نیاز به بالاترین غلظت دارد استفاده شود مگر اینکه آزمایش‌هایی روی ترکیب واقعی انجام شده باشد.

۷.۲.۲ خاموش کردن شعله

۷.۲.۲.۱ خطرات کلاس A
۷.۲.۲.۱.۱ غلظت حداقل اطفاء حریق برای سوخت‌های کلاس A باید از طریق آزمایش به عنوان بخشی از برنامه فهرست‌بندی مطابق با بند ۷.۲.۲.۳تعیین شود.

۷.۲.۲.۱.۲ غلظت حداقل طراحی برای یک خطر سطحی کلاس A باید از طریق بزرگ‌ترین مورد از موارد زیر تعیین شود:
(۱) غلظت اطفاء حریق، همانطور که در بند ۷.۲.۲.۱.۱ تعیین شده است، ضرب در یک عامل ایمنی ۱.۲ برای سیستم‌هایی با شناسایی و فعال‌سازی خودکار (به بند ۹.۱.۲ مراجعه کنید) یا ۱.۳ برای سیستم‌هایی با فعال‌سازی دستی فقط (به بند ۹.۱.۱.۱ مراجعه کنید).
(۲) برابر با حداقل غلظت اطفاء حریق برای هپتان همانطور که از بند ۷.۲.۲.۲.۱ (۲) تعیین شده است.

۷.۲.۲.۱.۳ غلظت حداقل طراحی برای آتش‌های عمیق باید از طریق آزمایش خاص کاربردی تعیین شود.

۷.۲.۲.۲ خطرات کلاس B
۷.۲.۲.۲.۱ غلظت اطفاء حریق برای سوخت‌های کلاس B باید از طریق بزرگ‌ترین مورد از موارد زیر تعیین شود:
(۱) غلظت کلاس B همانطور که از طریق یک برنامه فهرست‌بندی مطابق با بند ۷.۲.۲.۳ تعیین شده است.
(۲) غلظت اطفاء حریق برای سوخت خاص، همانطور که از طریق روش فنجان برنر (به پیوست B مراجعه کنید) تعیین شده است.
هشدار: در شرایط خاص، ممکن است خاموش کردن یک جت گاز در حال سوخت خطرناک باشد. به عنوان اولین اقدام، تأمین گاز را قطع کنید.

۷.۲.۲.۲.۲ تجهیزات اندازه‌گیری که در استفاده از روش فنجان برنر به کار می‌روند باید کالیبره شده باشند.
۷.۲.۲.۲.۳ غلظت حداقل طراحی برای یک خطر سوخت کلاس B باید غلظت اطفاء حریق، همانطور که در بند ۷.۲.۲.۲.۱ تعیین شده است، ضرب در یک عامل ایمنی ۱.۳ باشد.

۷.۲.۲.۳ برنامه فهرست‌بندی
به حداقل، برنامه فهرست‌بندی باید مطابق با UL 2127، سیستم‌های اطفاء حریق با گاز بی‌اثر تمیز، یا UL 2166، سیستم‌های اطفاء حریق با گاز هالوکربن تمیز، یا معادل آن باشد.

۷.۲.۲.۴ خطرات کلاس C
۷.۲.۲.۴.۱ غلظت حداقل طراحی برای یک خطر کلاس C باید غلظت حداقل اطفاء حریق کلاس A باشد، همانطور که در بند ۷.۲.۲.۱.۱ تعیین شده است، ضرب در یک عامل ایمنی ۱.۳۵.
۷.۲.۲.۴.۲ غلظت حداقل طراحی برای فضاهایی که حاوی خطرات الکتریکی انرژی‌دار با ولتاژ بالاتر از ۴۸۰ ولت هستند و در حین و بعد از تخلیه برق دارند، باید از طریق تحلیل خطر و آزمایشات لازم تعیین شود.

۷.۲.۳ بی‌اثر کردن
۷.۲.۳.۱ غلظت بی‌اثر باید از طریق آزمایش تعیین شود.
۷.۲.۳.۲ غلظت بی‌اثر باید در تعیین غلظت طراحی عامل استفاده شود زمانی که شرایطی برای بازگشت مجدد یا انفجار وجود دارد.
۷.۲.۳.۳ غلظت حداقل طراحی برای بی‌اثر کردن جو یک enclosure که خطر آن یک مایع یا گاز قابل اشتعال است، باید غلظت بی‌اثر ضرب در یک عامل ایمنی ۱.۱ باشد.

۷.۳ مقدار سیستم سیلاب کامل
۷.۳.۱ مقدار عامل هالوکربنی که برای دستیابی به غلظت طراحی مورد نیاز است، باید از طریق معادله زیر محاسبه شود:

مقادیر پارامترها عبارتند از:

W = مقدار عامل پاک کننده [پوند (کیلوگرم)]

V = حجم خالص خطر، که به‌صورت حجم ناخالص منهای حجم ساختارهای ثابت غیر قابل نفوذ به بخار عامل پاک کننده محاسبه می‌شود [فوت‌مکعب (مترمکعب)]

C = غلظت طراحی عامل (درصد حجم)

s = حجم ویژه بخار عامل فوق‌گرم در فشار 1 اتمسفر و دمای حداقل پیش‌بینی شده [درجه فارنهایت (درجه سلسیوس)] از حجم حفاظت‌شده [فوت‌مکعب/پوند (مترمکعب/کیلوگرم)]

7.3.1.1 غلظت عامل هالوکربنی که در محفظه حفاظت‌شده توسعه خواهد یافت، باید در دمای حداقل و حداکثر طراحی با استفاده از معادله زیر محاسبه شود:

مقادیر پارامترها عبارتند از:

C = غلظت عامل [درصد حجم]

W = مقدار نصب‌شده عامل [پوند (کیلوگرم)]

s = حجم ویژه گاز عامل در دمای حداقل/حداکثر طراحی خطر [فوت‌مکعب/پوند (مترمکعب/کیلوگرم)]

V = حجم محفظه ساخته‌شده [فوت‌مکعب (مترمکعب)]

7.3.1.2 غلظت‌های عامل محاسبه‌شده بر اساس داده‌های ساخته‌شده و نصب‌شده و دماهای حداقل و حداکثر طراحی فضای حفاظت‌شده باید طبق الزامات 6.1.2.7 و 6.2.4 ثبت شوند.

7.3.2* مقدار عامل گاز بی‌اثر مورد نیاز برای دستیابی به غلظت طراحی باید با استفاده از معادله 7.3.2، 7.3.2.1a یا 7.3.2.1b محاسبه شود:

مقادیر پارامترها عبارتند از:

X = حجم گاز بی‌اثر اضافه‌شده در شرایط استاندارد 14.7 psi مطلق، 70°F (1.013 بار مطلق، 21 درجه سلسیوس) به ازای حجم فضای خطر [فوت‌مکعب/فوت‌مکعب (مترمکعب/مترمکعب)]

sJ = حجم ویژه گاز بی‌اثر در 70°F (21 درجه سلسیوس) و 14.7 psi مطلق (1.013 بار مطلق)

s = حجم ویژه گاز بی‌اثر در 14.7 psi مطلق و دمای حداقل طراحی [درجه فارنهایت (درجه سلسیوس)] از حجم حفاظت‌شده [فوت‌مکعب/پوند (مترمکعب/کیلوگرم)]

C = غلظت طراحی گاز بی‌اثر (درصد حجم)

7.3.2.1* معادله جایگزینی برای محاسبه غلظت‌های عامل گاز بی‌اثرمجاز است، به‌شرح زیر:

t = حداقل دمای پیش‌بینی شده در حجم محافظت‌شده (در فارنهایت)

جایی که:

t = حداقل دمای پیش‌بینی شده در حجم محافظت‌شده (در سلسیوس)

7.3.2.2 مقدار طراحی شده گاز بی‌اثر در واحدهای جرم باید به صورت زیر محاسبه شود:

جایی که:

W = مقدار گاز بی‌اثر [پوند (کیلوگرم)]
V = حجم خطر [پای³ (متر³)]
[7.3.2.2a]
[7.3.2.2b]
s = حجم ویژه گاز در دمای خطر [پای³ /پوند (متر³ /کیلوگرم)]
C = غلظت گاز بی‌اثر [% حجم]

7.3.2.3 غلظت گاز بی‌اثر تمیز که در محفظه محافظت‌شده تولید خواهد شد، باید در دمای طراحی حداقل و حداکثر محاسبه شود، با استفاده از یکی از معادلات زیر:

جایی که:

C = غلظت گاز [٪ حجم]
W = مقدار نصب‌شده گاز [پوند (کیلوگرم)]
s = حجم ویژه گاز در دمای طراحی حداقل/حداکثر خطر [پای³ /پوند (متر³ /کیلوگرم)]
V = حجم محفظه ساخته‌شده [پای³ (متر³)]

7.3.3* عوامل طراحی. در صورتی که شرایط خاصی بر کارایی اطفاء حریق تأثیر بگذارد، حداقل مقدار گاز باید از طریق استفاده از عوامل طراحی افزایش یابد.

7.3.3.1 * عامل طراحی تی. غیر از موارد شناسایی‌شده در 7.3.3.1.3، هنگامی که یک منبع گاز واحد برای محافظت از چندین خطر استفاده می‌شود، باید از عامل طراحی جدول 7.3.3.1 استفاده شود.

7.3.3.1.1 برای کاربرد جدول 7.3.3.1، تعداد عامل طراحی تی باید برای هر خطری که سیستم از آن محافظت می‌کند، با استفاده از راهنماهای زیر تعیین شود:
(1) از نقطه‌ای که سیستم لوله‌کشی وارد خطر می‌شود، تعداد تی‌های موجود در مسیر جریان که به منبع گاز برمی‌گردند باید در تعداد عامل طراحی تی برای آن خطر گنجانده شود (تی‌های استفاده‌شده در یک منیفولد را شامل نشوید).
(2) هر تی که در داخل خطر گاز را به خطر دیگری می‌رساند، باید در تعداد عامل طراحی تی برای آن خطر گنجانده شود.

7.3.3.1.2 خطر با بزرگ‌ترین تعداد عامل طراحی تی باید در جدول 7.3.3.1 برای تعیین عامل طراحی استفاده شود.

7.3.3.1.3 برای سیستم‌هایی که آزمون تخلیه را با موفقیت پشت سر می‌گذارند، این عامل طراحی اعمال نخواهد شد.

7.3.3.2* عوامل طراحی اضافی. طراح باید عوامل طراحی اضافی را برای هر یک از موارد زیر تعیین و مستند کند:
(1) دهانه‌های غیرقابل بستن و تأثیر آن‌ها بر توزیع و غلظت (برای جزئیات بیشتر به 7.6.3 مراجعه کنید).
(2) کنترل گازهای اسیدی
(3) بازآتش‌سوزی از سطوح گرم‌شده
(4) نوع سوخت، پیکربندی‌ها، سناریوهایی که به طور کامل در غلظت اطفاء حریق، هندسه محفظه و موانع در نظر گرفته نشده‌اند و تأثیر آن‌ها بر توزیع.

7.3.3.3* عامل طراحی برای فشار محفظه. مقدار طراحی گاز تمیز باید طبق جدول 7.3.3.3 تنظیم شود تا فشارهای محیطی که بیشتر از 11 درصد (معادل تقریباً 3000 فوت (915 متر) تغییر ارتفاع) از فشارهای استاندارد سطح دریا [29.92 اینچ جیوه در 70°F (760 میلیمتر جیوه در 0°C)] متفاوت است، جبران شود.

7.4* مدت زمان حفاظت.
7.4.1 برای سیستم‌های اطفاء حریق شعله‌ای، حداقل غلظت 85 درصد از حداقل غلظت طراحی باید در بالاترین ارتفاع محتوای محافظت‌شده در داخل خطر برای مدت زمان 10 دقیقه یا مدت زمانی کافی برای پاسخگویی پرسنل آموزش‌دیده حفظ شود.
7.4.2 برای سیستم‌های بی‌اثر کننده، حداقل غلظت نباید کمتر از غلظت بی‌اثر کننده تعیین‌شده مطابق با 7.2.3.1 باشد و باید در طول فضای محافظت‌شده برای مدت زمانی کافی برای پاسخگویی پرسنل آموزش‌دیده حفظ شود.

7.5 سیستم توزیع.
7.5.1 * زمان تخلیه اولیه.
7.5.1.1* برای گازهای هالوکربنی، زمان تخلیه نباید بیشتر از 10 ثانیه باشد یا طبق الزامات مقامات مسئول.
7.5.1.2 برای گازهای بی‌اثر، زمان تخلیه نباید بیشتر از 60 ثانیه برای خطرات سوخت کلاس B، 120 ثانیه برای خطرات آتش‌سوزی سطحی کلاسA یا خطرات کلاس C باشد یا طبق الزامات مقامات مسئول. (برای جزئیات بیشتر به A.7.5.1.1 مراجعه کنید.)
7.5.1.3* محاسبات جریان انجام شده طبق بخش 6.2 یا طبق دستورالعمل‌های سیستم‌های پیش‌مهندسی‌شده فهرست‌شده باید برای اثبات انطباق با 7.5.1.1 یا 7.5.1.2 استفاده شود.
7.5.1.4 برای سیستم‌های پیشگیری از انفجار، زمان تخلیه گازها باید به گونه‌ای باشد که غلظت حداقل طراحی بی‌اثر قبل از رسیدن غلظت بخارات قابل اشتعال به محدوده قابل اشتعال بدست آید.

7.5.2* تخلیه طولانی. در صورتی که تخلیه طولانی برای حفظ غلظت طراحی برای مدت زمان مشخص ضروری باشد، مقادیر اضافی گاز باید با نرخ کاهش یافته به کار گرفته شوند.
7.5.2.1 تخلیه اولیه باید در محدودیت‌های مشخص شده در 7.5.1.1 تکمیل شود.
7.5.2.2 عملکرد سیستم تخلیه طولانی باید با آزمایش تأیید شود.

7.6 انتخاب و مکان‌یابی نازل‌ها.
7.6.1 نازل‌ها باید از نوع فهرست‌شده برای هدف مورد نظر باشند.
7.6.2 نازل‌ها باید در داخل محفظه محافظت‌شده مطابق با محدودیت‌های فهرست‌شده از نظر فاصله، پوشش کف و هم‌راستایی قرار گیرند.
7.6.3 نوع نازل‌های انتخاب‌شده، تعداد آن‌ها و مکان‌یابی آن‌ها باید به گونه‌ای باشد که غلظت طراحی در تمام قسمت‌های محفظه خطر ایجاد شود و به گونه‌ای باشد که تخلیه موجب پاشیدن مایعات قابل اشتعال یا ایجاد ابرهای گرد و غبار نشود که بتوانند آتش را گسترش دهند، انفجار ایجاد کنند یا به طور دیگری بر محتویات یا یکپارچگی محفظه تأثیر منفی بگذارند.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق پروجکتوری از یک فرستنده تشکیل شده است که یک پرتو مادون قرمز را در سراسر ناحیه محافظت‌شده به سمت یک گیرنده که شامل یک سلول حساس به نور است ارسال می‌کند، سلولی که قدرت سیگنال پرتو نوری را پایش می‌کند.

این دتکتور بر اساس اswsصل انسداد نور عمل می‌کند. عنصر حساس به نور در بیم دتکتور دودی اعلام حریق در شرایط عادی نوری را که توسط گیرنده تولید می‌شود مشاهده می‌کند. گیرنده بر اساس درصدی از انسداد کلی به یک سطح حساسیت از پیش تعیین‌شده کالیبره می‌شود. این سطح حساسیت توسط سازنده و بر اساس طول بیم (فاصله بین فرستنده و گیرنده) مشخص می‌شود. معمولاً بیش از یک تنظیم برای انتخاب توسط نصاب بر اساس طول بیم در کاربرد موردنظر وجود دارد. برای دتکتورهایی که لیست UL دارند، تنظیم حساسیت باید مطابق با استاندارد UL 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق حفاظتی» باشد.

فرستنده در برخی واحدها ممکن است مستقل از گیرنده تغذیه شود که می‌تواند به میزان زیادی سیم‌کشی و در نتیجه هزینه نصب را کاهش دهد. از آنجا که پشتیبان باتری برای سیستم‌های اعلام حریق الزامی است، پشتیبان باتری برای فرستنده نیز موردنیاز خواهد بود، چه از پنل تغذیه شود و چه به صورت مستقل.

بر خلاف دتکتورهای دودی فوتوالکترونیک نقطه‌ای، بیم دتکتور دودی اعلام حریق به طور کلی نسبت به رنگ دود حساسیت کمتری دارد. بنابراین، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است برای کاربردهایی که مناسب دتکتورهای فوتوالکترونیک نقطه‌ای نیستند، مناسب باشد، مانند کاربردهایی که انتظار می‌رود آتش دود سیاه تولید کند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیاز به دود قابل مشاهده دارد و بنابراین ممکن است در برخی کاربردها به اندازه دتکتورهای یونی حساس نباشد.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق نسبت به انسداد تجمعی ایجادشده توسط یک میدان دود حساس است. این انسداد تجمعی توسط ترکیبی از چگالی دود و فاصله خطی میدان دود در طول پرتو نوری پروجکت‌شده ایجاد می‌شود. انسداد تجمعی در واقع اندازه‌گیری درصد انسداد نور است.

از آنجا که انسداد ناگهانی و کامل پرتو نور یک نشانه معمول دود نیست، دتکتور این حالت را به عنوان وضعیت خطا در نظر می‌گیرد، نه هشدار. این آستانه معمولاً توسط سازنده در سطح حساسیتی که بیش از ۹۰ تا ۹۵ درصد انسداد کلی است تنظیم می‌شود. این موضوع احتمال هشدار ناخواسته ناشی از انسداد پرتو توسط یک جسم جامد، مانند یک تابلو یا نردبان که به طور تصادفی در مسیر پرتو قرار گرفته، را به حداقل می‌رساند.

تغییرات بسیار کوچک و آهسته در کیفیت منبع نور نیز یک نشانه معمول دود نیست. این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط محیطی مانند تجمع گردوغبار و آلودگی روی مجموعه‌های نوری فرستنده و/یا گیرنده ایجاد شوند. این تغییرات معمولاً توسط یک کنترل خودکار بهره (AGC) جبران می‌شوند. زمانی که دتکتور برای اولین بار روشن شده و وارد برنامه راه‌اندازی خود می‌شود، سطح سیگنال نوری آن زمان را به عنوان نقطه مرجع شرایط عادی در نظر می‌گیرد. با کاهش کیفیت سیگنال نوری در طول زمان، مثلاً به دلیل گردوغبار، AGC این تغییر را جبران می‌کند. نرخ جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که دتکتور همچنان نسبت به آتش‌های آهسته یا دودزا حساس باقی بماند. هنگامی که AGC دیگر نتواند کاهش سیگنال را جبران کند (مانند تجمع بیش از حد آلودگی) دتکتور وضعیت خطا را اعلام خواهد کرد.

لوازم جانبی  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

لوازم جانبی برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است شامل پنل‌های اعلام از راه دور، ایستگاه‌های تست از راه دور که امکان آزمایش الکترونیکی دوره‌ای دتکتور را فراهم می‌کنند، و فیلترهایی باشند که به‌عنوان تست «مجاز/غیرمجاز» برای کالیبراسیون صحیح دتکتور استفاده می‌شوند. برخی سازندگان استفاده از آینه برای هدایت پرتو را فراهم می‌کنند. سیستم‌های اعلام حریق هوشمند می‌توانند یک آدرس مجزا به بیم دتکتور دودی اعلام حریق اختصاص دهند تا اعلام محل آتش بهتر صورت گیرد. سیستم‌های متعارف نیز ممکن است از طریق رله‌ها اعلام از راه دور داشته باشند.

ویژگی تشخیص حرارت بیم دتکتور دودی اعلام حریق

برخی بیم دتکتور دودی اعلام حریق یک عنصر حساس به حرارت را در گیرنده خود جای داده‌اند که فرکانس پالس پرتو را پایش می‌کند. حرارت پرتو پالسی را تضعیف یا منحرف می‌کند که می‌تواند توسط گیرنده دریافت شود و باعث ایجاد هشدار گردد. این انحراف معمولاً زمانی بیشتر است که آتش به فرستنده نزدیک‌تر باشد تا به گیرنده. باید توجه داشت که مدولاسیون فرکانسی ناشی از چراغ‌های فلورسنت با این ویژگی تشخیص حرارت تداخل نداشته باشد. توصیه‌های سازنده باید دنبال شوند.

کاربرد صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق

مانند دتکتورهای دودی نقطه‌ای، بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای کاربردهای فضای باز نامناسب هستند. شرایط محیطی مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، باران، برف، یخ، مه و شبنم می‌توانند با عملکرد صحیح دتکتور تداخل داشته باشند. شرایط محیط بیرونی رفتار دود را غیرقابل پیش‌بینی می‌سازد.

اگرچه بیم دتکتور دودی اعلام حریق و دتکتورهای دودی نقطه‌ای تحت استانداردهای یکسان UL و NFPA قرار دارند، الزامات این استانداردها متفاوت است زیرا اصل عملکرد آن‌ها با یکدیگر فرق دارد. مهم است که طراح این تفاوت‌ها را درک کرده و هنگام انتخاب و به‌کارگیری دتکتورهای دود در سیستم‌های اعلام حریق به‌طور کامل در نظر بگیرد.

دتکتورهای دودی نقطه‌ای حداکثر پوششی معادل ۹۰۰ فوت مربع یا ۳۰×۳۰ فوت دارند. حداکثر فاصله بین دتکتورها ۴۱ فوت است زمانی که عرض ناحیه تحت حفاظت از ۱۰ فوت تجاوز نکند، مانند یک راهرو.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق به طور معمول دارای حداکثر برد ۳۳۰ فوت و حداکثر فاصله بین دتکتورها ۶۰ فوت است. این به بیم دتکتور دودی اعلام حریق پوشش نظری معادل ۱۹,۸۰۰ فوت مربع می‌دهد. توصیه‌های سازنده و عوامل دیگر مانند هندسه اتاق می‌توانند باعث کاهش عملی این پوشش حداکثری شوند. حتی با وجود این کاهش‌ها، بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند ناحیه‌ای را پوشش دهد که نیازمند چندین دتکتور نقطه‌ای خواهد بود. تعداد کمتر دستگاه‌ها به معنای هزینه نصب و نگهداری پایین‌تر است.

ارتفاع سقف در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

حساسیت پاسخ دتکتور دودی نقطه‌ای معمولاً با افزایش فاصله آن از آتش کاهش می‌یابد. هنگامی که ارتفاع سقف بیش از ۱۶ فوت باشد، طراح باید در نظر بگیرد که آیا فاصله‌گذاری دتکتورهای نقطه‌ای باید کاهش یابد یا خیر. این موضوع الزاماً در مورد بیم دتکتور دودی اعلام حریق صدق نمی‌کند، چرا که آن‌ها برای کاربردهای با سقف‌های بلند ایده‌آل هستند. برخی سازندگان اجازه افزایش پوشش با افزایش ارتفاع سقف را می‌دهند. این امر به دلیل رفتار مورد انتظار ستون دود است.

اگرچه همه آتش‌ها از پایین‌ترین نقاط خطر یا نزدیک سطح زمین شروع نمی‌شوند، این یک سناریوی معمولی آتش است. در چنین حالتی دود تولیدشده توسط آتش به سمت سقف بالا می‌رود. معمولاً ستون دود هنگام حرکت از نقطه آغاز به سمت بالا شروع به گسترش می‌کند و یک میدان دود به شکل مخروط وارونه تشکیل می‌دهد. چگالی این میدان دود می‌تواند تحت تأثیر نرخ رشد آتش قرار گیرد. آتش‌های سریع تمایل دارند چگالی یکنواخت‌تری در سراسر میدان دود تولید کنند در حالی که در آتش‌های کندتر ممکن است در بخش‌های بالاتر میدان دود رقیق‌سازی رخ دهد.

در برخی کاربردها، به‌ویژه در مکان‌هایی با سقف‌های بلند، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است نسبت به آتش‌های آهسته یا دودزا پاسخ‌دهی بیشتری داشته باشد زیرا پرتو از میان کل میدان دود عبور می‌کند. دتکتورهای نقطه‌ای تنها می‌توانند دود را در نقطه خود نمونه‌برداری کنند. دودی که وارد محفظه آن‌ها می‌شود ممکن است به زیر آستانه هشدار (سطح دود موردنیاز برای آلارم) رقیق شده باشد.

محدودیت اصلی بیم دتکتور دودی اعلام حریق این است که یک دستگاه خط دید است و بنابراین در معرض تداخل ناشی از هر جسم یا فردی قرار دارد که ممکن است وارد مسیر پرتو شود. این موضوع استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با سقف‌های معمولی غیرعملی می‌سازد.

با این حال، بسیاری از تأسیسات دارای فضاهایی هستند که بیم دتکتور دودی اعلام حریق نه تنها قابل قبول، بلکه دتکتور منتخب محسوب می‌شود. فضاهایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، شبستان کلیساها، همچنین کارخانه‌ها و انبارها می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق باشند. بسیاری از این کاربردها مشکلات ویژه‌ای را برای نصب دتکتورهای نقطه‌ای و مشکلات بیشتری را برای نگهداری صحیح آن‌ها ایجاد می‌کنند. استفاده از بیم دتکتور دودی اعلام حریق در بسیاری از این فضاها می‌تواند این مشکلات را کاهش دهد زیرا به دستگاه‌های کمتری نیاز خواهد بود و این دستگاه‌ها می‌توانند روی دیوارها نصب شوند که دسترسی به آن‌ها آسان‌تر از سقف‌ها است.

تاثیر سرعت بالای جریان هوا بر عملکرد بیم دتکتور دودی اعلام حریق

مناطق با حرکت زیاد هوا یک مشکل خاص برای تشخیص دود توسط هر دو نوع دتکتور دودی نقطه‌ای و بیم دتکتور دودی اعلام حریق ایجاد می‌کنند، زیرا انتشار دود که تحت شرایط عادی اتفاق می‌افتد ممکن است رخ ندهد. سرعت بالای هوا ممکن است دود را از محفظه آشکارسازی دتکتور دودی نقطه‌ای خارج کند. باید به عملکرد دتکتور دودی نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۳۰۰ فوت در دقیقه (fpm) است یا زمانی که تغییرات هوا در ناحیه تحت حفاظت بیش از ۷.۵ بار در ساعت است توجه ویژه‌ای شود. (رجوع شود به NFPA 72-1999, 2-3.6.6.3)

بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای پایداری در جریان‌های هوای زیاد به منظور درج در فهرست آزمایش نمی‌شود، زیرا حرکت زیاد هوا تأثیر زیادی بر بیم دتکتور دودی اعلام حریق ندارد. محدوده آشکارسازی بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند به اندازه یک زمین فوتبال باشد (برد حداکثری بیم معمولاً ۳۳۰ فوت است) نه یک یا دو اینچ مانند محفظه آشکارسازی دتکتور نقطه‌ای. بنابراین احتمال اینکه دود از محدوده آشکارسازی بیم دتکتور دودی اعلام حریق خارج شود بسیار کمتر است. هرچند کاهش فاصله‌گذاری در مناطق با جریان هوای زیاد الزامی نیست، اما باید به رفتار مورد انتظار دود در این کاربردها توجه شود.

استراتیفیکیشن در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

استراتیفیکیشن زمانی رخ می‌دهد که دود ناشی از سوختن یا مواد در حال سوختن توسط حرارت گرم شده و از هوای خنک اطراف رقیق‌تر می‌شود. دود تا زمانی بالا می‌رود که دیگر تفاوت دمایی بین دود و هوای اطراف وجود نداشته باشد. (رجوع شود به NFPA 72-1999, A-2-3.6.1.4) بنابراین، استراتیفیکیشن ممکن است در مناطقی که دمای هوا در سطح سقف بالا است رخ دهد، به‌ویژه در مکان‌هایی که تهویه وجود ندارد. بر روی سقف‌های صاف (جایی که تیرها یا بیم‌ها کمتر از ۴ اینچ عمق دارند) بیم دتکتور دودی اعلام حریق معمولاً یک فوت پایین‌تر از سقف‌هایی تا ارتفاع ۳۰ فوت و ۱.۵ فوت پایین‌تر از سقف‌هایی تا ارتفاع ۶۰ فوت نصب می‌شود. این موقعیت‌یابی به جبران احتمال استراتیفیکیشن کمک می‌کند.

محیط‌های نامساعد برای نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق

یکی از محدودیت‌های اصلی دتکتورهای دودی نقطه‌ای ناتوانی آن‌ها در دوام آوردن در محیط‌های نامساعد مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، آلودگی، رطوبت و گازهای خورنده است. بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیز ممکن است در معرض برخی از این عوامل تضعیف‌کننده قرار گیرد. از آنجا که بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند در برخی کاربردها پشت پنجره‌های شیشه‌ای شفاف و خارج از محیط خطر نصب شود، می‌تواند بر این اثرات غلبه کند. با این حال، پنجره‌ها باید تمیز و عاری از هرگونه مانع نگه داشته شوند. این ویژگی همچنین می‌تواند اجازه دهد از آن‌ها در کاربردهایی که حفاظت در برابر انفجار موردنیاز است استفاده شود.

اصطبل‌ها و مکان‌های نگهداری دام یا تجهیزات نمونه‌های خوبی هستند که در آن‌ها هشدار زودهنگام موردنیاز است، اما دتکتورهای دودی نقطه‌ای به دلیل دماهای متغیر و شرایط پرگردوغبار و آلوده مناسب نیستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند جایگزین مناسبی باشد، زیرا اپتیک آن‌ها می‌تواند پشت پنجره‌هایی قرار گیرد که به راحتی و به صورت منظم تمیز می‌شوند. آن‌ها همچنین ممکن است محدوده دمای کاری بسیار وسیع‌تری نسبت به دتکتورهای دودی نقطه‌ای داشته باشند.

عوامل بسیاری بر عملکرد انواع دتکتورهای دود تأثیر می‌گذارند. نوع و مقدار مواد قابل‌احتراق، نرخ رشد آتش، نزدیکی دتکتور به آتش و عوامل تهویه همگی ملاحظات مهمی هستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق لیست شده توسط UL با استفاده از استاندارد 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق حفاظتی» آزمایش می‌شوند و باید مطابق با NFPA 72، کد ملی اعلام حریق نصب و نگهداری گردند.

حساسیت (Sensitivity) بیم دتکتور دودی اعلام حریق

هر تولیدکننده الزام می‌کند که حساسیت دتکتور بر اساس طول بیم در هر کاربرد تنظیم شود. دتکتور باید در محدوده حداقل و حداکثر طول بیم تعیین‌شده در دستورالعمل‌های سازنده نصب گردد؛ این مقادیر محدود به الزامات لیستینگ UL هستند.

مکان و فاصله‌گذاری (Location and Spacing) بیم دتکتور دودی اعلام حریق

استاندارد NFPA 72 مرجع اصلی در تعیین مکان و فاصله‌گذاری دتکتورها است. برخی معیارهای طراحی طبق این استاندارد:

• «برای مکان و فاصله‌گذاری بیم دتکتورهای دودی، باید دستورالعمل‌های نصب سازنده دنبال شود.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.5.2)
• «بیم دتکتورهای دودی باید طوری نصب شوند که بیم آن‌ها موازی با سقف باشد و طبق دستورالعمل‌های مستند سازنده قرار گیرند. در مکان‌یابی دتکتورها باید اثرات استراتیفیکیشن نیز در نظر گرفته شود.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.4)
• «استثنا: بیم‌ها می‌توانند به صورت عمودی یا در هر زاویه‌ای که برای حفاظت از خطر مورد نظر لازم باشد نصب شوند (مانند بیم عمودی در چاهک باز یک راه‌پله).»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.4)
• در سازه‌های دارای تیر یا بیم صلب (با عمق کمتر از ۱ فوت و ارتفاع سقف حداکثر ۱۲ فوت)، در صورتی که بیم عمود بر تیرها نصب شود، کاهش فاصله‌گذاری الزامی نیست. (NFPA 72-1999, 2-3.4.6.1)
• «برای تیرهایی با عمق بیش از ۱ فوت یا سقف‌هایی بالاتر از ۱۲ فوت، دتکتورها باید در هر جیب تیر نصب شوند.»
  (NFPA 72-1999, 2-3.4.6.1)

نصب  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

بیم دتکتور دودی باید روی سطوح ثابت و پایدار نصب شود تا از حرکت و در نتیجه خارج شدن از هم‌ترازی جلوگیری گردد.

از آنجا که بیم دتکتور دودی دستگاهی line-of-sight است و در صورت از دست رفتن ناگهانی یا کامل سیگنال وارد حالت خطا می‌شود، باید اطمینان حاصل کرد که هیچ مانع کدر در مسیر بیم وجود نداشته باشد. (NFPA 72-1999, 2-3.6.3)

این الزام می‌تواند کاربرد بیم دتکتور دودی را در محیط‌هایی مانند کارخانه‌ها (با وجود جرثقیل‌های سقفی) یا انبارها (با لیفتراک‌های مرتفع) غیرعملی کند. این موضوع همچنین در فضاهای اشغال‌شده با سقف‌های معمولی باید مورد توجه قرار گیرد.

فاصله‌گذاری روی سقف صاف  در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

• حداکثر فاصله بین بیم‌ها: ۶۰ فوت (۱۸.۳ متر)
• حداکثر فاصله بیم تا دیوار جانبی موازی با مسیر بیم: نصف فاصله بالا

با این حال، بسته به ارتفاع سقف، ویژگی‌های جریان هوا و نیاز به سرعت واکنش، فاصله‌گذاری می‌تواند تغییر کند.

در برخی موارد، پروژکتور بیم روی یک دیوار انتهایی و گیرنده روی دیوار مقابل نصب می‌شود. همچنین می‌توان هر دو دستگاه را از سقف آویزان کرد، به شرطی که فاصله آن‌ها از دیوار انتهایی حداکثر یک‌چهارم فاصله انتخابی باشد. (NFPA 72-1999, A-2-3.4.5.2)

توجه: دود تولیدشده در پشت فرستنده یا گیرنده تا زمانی که وارد مسیر بیم نشود، قابل آشکارسازی نیست. بنابراین باید این فاصله به حداقل ممکن کاهش یابد.

سایر ملاحظات طراحی بیم دتکتور دودی اعلام حریق

• اگرچه فاصله ۶۰ فوت طبق NFPA مجاز است، دستورالعمل‌های سازنده ممکن است محدودیت‌های بیشتری اعمال کنند.
• در کاربردهایی که نیاز به واکنش سریع به‌دلیل ایمنی جانی یا ارزش بالای دارایی‌ها وجود دارد، فاصله‌گذاری باید کاهش یابد.
• در آتریوم‌های مرتفع (مثلاً هتل‌ها)، ممکن است نیاز به نصب دتکتورهای اضافی در ارتفاعات پایین‌تر باشد.
• در نصب چند بیم موازی، فاصله آن‌ها باید به‌گونه‌ای باشد که گیرنده یک دتکتور، منبع نور دتکتور دیگر را نبیند.
• در صورت نصب بیم‌ها با زاویه، باید دقت شود که هر گیرنده تنها نور فرستنده خودش را دریافت کند.
• برخی سازندگان امکان استفاده از آینه برای تغییر مسیر بیم را فراهم می‌کنند. در این حالت ممکن است طول برد بیم محدودتر شود. نصب آینه باید طبق دستورالعمل سازنده باشد و توجه ویژه به پایداری مکان نصب آن‌ها صورت گیرد.
• فرستنده و گیرنده بیم دتکتور دودی می‌توانند پشت شیشه شفاف نصب شوند (با کاهش حدود ۱۰٪ در برد مؤثر برای هر شیشه). استفاده از پلاستیک توصیه نمی‌شود.

در نتیجه: اگرچه بیم دتکتور دودی برای همه کاربردها مناسب نیست، اما در بسیاری از فضاها که دتکتور نقطه‌ای کارایی ندارد، می‌تواند انتخابی ایده‌آل باشد. شناخت دقیق توانایی‌ها و محدودیت‌های همه انواع دتکتور دودی برای طراحی صحیح سیستم اعلام حریق خودکار حیاتی است.