سیستم اطفاء حریق ثابت با گاز دی اکسیدکربن از نوع غرقابی کامل و فاقد منبع دی‌اکسید کربن

11.1 کلیات. اسپرینکلرهای آویخته، رو به بالا، و دیواری با پوشش گسترده باید مطابق با موارد ذکرشده در این فصل انتخاب و نصب شوند و باید در موقعیت و فواصل تعیین‌شده در بخش 9.5 قرار گیرند.
11.2 اسپرینکلرهای پاششی رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده
11.2.1 اسپرینکلرهای با پوشش گسترده. اسپرینکلرهای با پوشش گسترده باید فقط در شرایط زیر نصب شوند:
(1) در سازه‌های بدون مانع که شامل سقف‌های صاف و هموار با شیبی که از نسبت 1 به 6 تجاوز نکند (افزایش ۲واحد در طول ۱۲ واحد، یا شیب سقف ۱۶٫۷ درصد)
(2) در سازه‌های بدون مانع یا سازه‌های مانع‌دار غیرقابل‌اشتعال، در صورتی‌که به‌طور خاص برای چنین کاربردی فهرست شده باشند
(3) در میان خرپاها یا تیرچه‌هایی که اعضای شبکه‌ای آن‌ها دارای بیشینه بُعد ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) باشند یا جایی که فاصله خرپاها از مرکز به مرکز بیش از ۷٫۵فوت (۲٫۳ متر) باشد و شیب سقف از نسبت 1 به 6 تجاوز نکند (افزایش ۲ واحد در طول ۱۲ واحد، یا شیب سقف ۱۶٫۷ درصد)
(4) اسپرینکلرهای رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده که زیر سقف‌های صاف و هموار با شیبی که از نسبت 1 به 3 تجاوز نکند (افزایش ۴ واحد در طول ۱۲ واحد، یا شیب سقف ۳۳٫۳ درصد) نصب شده‌اند، در صورتی‌که به‌طور خاص برای چنین کاربردی فهرست شده باشند
(5) اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده که مطابق با بند 11.3.5.2.1 در شیب‌هایی بیش از شیب سقف ۲ در ۱۲ نصب شده باشند
(6) در هر دهانه از سازه مانع‌دار که دارای اعضای سازه‌ای جامدی است که پایین‌تر از دفلکتور اسپرینکلر امتداد دارند
(7) اسپرینکلرهای با پوشش گسترده که برای حفاظت از ناحیه زیر یک یا چند درب بالارونده نصب شده‌اند.

11.2.2 نواحی پوشش به ازای هر اسپرینکلر (اسپرینکلرهای پاششی رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده)
11.2.2.1* تعیین ناحیه پوشش حفاظتی
11.2.2.1.1 ناحیه پوشش حفاظتی (As) برای اسپرینکلرهای با پوشش گسترده نباید کمتر از مقدار تعیین‌شده در فهرست باشد.
11.2.2.1.2 ابعاد درج‌شده در فهرست باید نواحی پوشش مربع‌شکل با اعداد زوج باشند، مطابق جدول 11.2.2.1.2.
11.2.2.1.3 تعیین ناحیه پوشش حفاظتی و فاصله‌گذاری اسپرینکلرها برای اسپرینکلرهایی که برای خطر زیاد با پوشش گسترده یا ذخیره‌سازی انباشته‌شده در ارتفاع بالا فهرست شده‌اند، می‌تواند طبق الزامات بندهای 9.5.2 و 9.5.3 انجام شود و نباید از فاصله حداکثر ۱۴ فوت (۴٫۳متر) و سطح حداکثر ۱۹۶ فوت مربع (۱۸ متر مربع) به ازای هر اسپرینکلر یا فاصله حداکثر ۱۵ فوت (۴٫۶ متر) و سطح حداکثر ۱۴۴ فوت مربع (۱۳ متر مربع) به ازای هر اسپرینکلر تجاوز کند.
11.2.2.2 حداکثر ناحیه پوشش حفاظتی
11.2.2.2.1* حداکثر ناحیه مجاز پوشش برای یک اسپرینکلر (As) باید مطابق با مقدار ذکرشده در جدول 11.2.2.1.2 باشد.
11.2.2.2.2 در هر صورت، حداکثر ناحیه پوشش اسپرینکلر نباید از ۴۰۰ فوت مربع (۳۷ متر مربع) تجاوز کند.
11.2.3 فاصله‌گذاری اسپرینکلر (اسپرینکلرهای پاششی رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده)
11.2.3.1 حداکثر فاصله بین اسپرینکلرها
11.2.3.1.1 حداکثر فاصله مجاز بین اسپرینکلرها باید بر اساس فاصله بین محورهای اسپرینکلرها در یک شاخه لوله یا بین شاخه‌های مجاور باشد.
11.2.3.1.2 حداکثر فاصله باید در امتداد شیب سقف اندازه‌گیری شود.
11.2.3.1.3 حداکثر فاصله مجاز بین اسپرینکلرها باید مطابق با جدول 11.2.2.1.2 باشد.

11.2.3.2 حداکثر فاصله از دیوارها
11.2.3.2.1 فاصله اسپرینکلرها از دیوارها نباید از نصف فاصله مجاز بین اسپرینکلرها، همان‌طور که در جدول 11.2.2.1.2 آمده است، بیشتر باشد.
11.2.3.2.2 فاصله از دیوار تا اسپرینکلر باید به‌صورت عمود بر دیوار اندازه‌گیری شود.
11.2.3.2.3 در مواردی که دیوارها زاویه‌دار یا نامنظم هستند، بیشینه فاصله افقی بین اسپرینکلر و هر نقطه از سطح کف که توسط آن اسپرینکلر محافظت می‌شود، نباید از ۰٫۷۵ برابر فاصله مجاز بین اسپرینکلرها بیشتر باشد.

11.2.3.3 حداقل فاصله از دیوارها
اسپرینکلرها باید حداقل ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) از دیوار فاصله داشته باشند، مگر اینکه برای فاصله کمتر از ۴اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) در فهرست آمده باشند.

11.2.3.4 حداقل فاصله بین اسپرینکلرها
11.2.3.4.1 مگر در شرایطی که الزامات بند 11.2.3.4.2 رعایت شده باشد، اسپرینکلرها نباید با فاصله‌ای کمتر از ۸ فوت (۲٫۴ متر) از یکدیگر نصب شوند.
11.2.3.4.2 در صورتی که شرایط زیر برقرار باشد، می‌توان اسپرینکلرها را با فاصله کمتر از ۸ فوت (۲٫۴متر) از یکدیگر نصب کرد:
(1) موانعی (بفل) به‌گونه‌ای قرار گیرند که از عناصر فعال‌کننده محافظت کنند.
(2) موانع باید از مواد جامد و سخت ساخته شده باشند و پیش از فعال‌سازی و هنگام عملکرد اسپرینکلر در جای خود باقی بمانند.
(3) موانع باید حداقل ۸ اینچ (۲۰۰ میلی‌متر) طول و ۶اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) ارتفاع داشته باشند.
(4) بالای موانع باید بین ۲ تا ۳ اینچ (۵۰ تا ۷۵ میلی‌متر) بالاتر از دفلکتورهای اسپرینکلرهای رو به بالا باشد.
(5) پایین موانع باید تا سطحی پایین بیاید که حداقل هم‌سطح با دفلکتور اسپرینکلرهای آویخته باشد.

11.2.4 موقعیت دفلکتور (اسپرینکلرهای پاششی رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده)
11.2.4.1 فاصله از سقف
11.2.4.1.1 در سازه‌های بدون مانع
11.2.4.1.1.1 در سازه‌های بدون مانع، فاصله بین دفلکتور اسپرینکلر و سقف باید در تمام ناحیه پوشش اسپرینکلر، حداقل ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) و حداکثر ۱۲اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) باشد.
11.2.4.1.1.2 الزامات بند 11.2.4.1.1.1 در مورد اسپرینکلرهای نوع سقفی (پنهان، فرو رفته، و هم‌سطح) که عنصر فعال‌کننده آن‌ها در بالای سقف قرار دارد و دفلکتور آن‌ها نزدیک‌تر به سقف نصب می‌شود، در صورتی که مطابق با فهرست نصب شوند، اعمال نمی‌گردد.
11.2.4.1.1.3 الزامات بند 11.2.4.1.1.1 در مواردی که اسپرینکلرها برای استفاده در دیگر ویژگی‌های سقف یا برای فواصل متفاوت فهرست شده‌اند، و مطابق با فهرست خود نصب شوند، اعمال نمی‌شود.
11.2.4.1.1.4 الزامات بند 11.2.4.1.1.1 برای کاربری‌های با خطر کم و معمولی که دارای سقف‌های غیرقابل‌اشتعال یا با قابلیت اشتعال محدود هستند، اعمال نمی‌شود.
(الف)* در مواردی که تغییر ارتفاع عمودی سقف در ناحیه پوشش یک اسپرینکلر باعث ایجاد فاصله‌ای بیش از ۳۶اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) بین سقف بالایی و دفلکتور اسپرینکلر شود، یک صفحه عمودی که از محل تغییر ارتفاع سقف به پایین کشیده می‌شود، به‌منظور فاصله‌گذاری اسپرینکلرها، معادل دیوار در نظر گرفته می‌شود.

(B)* در مواردی که فاصله بین سقف بالایی و دفلکتور اسپرینکلر کمتر یا مساوی ۳۶ اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) باشد، چنانچه قواعد مربوط به موانع رعایت شده باشند، اسپرینکلرها می‌توانند به‌گونه‌ای فاصله‌گذاری شوند که گویی سقف صاف است.

11.2.4.1.2 سازه‌های دارای مانع
در سازه‌های دارای مانع، دفلکتور اسپرینکلر باید مطابق یکی از روش‌های زیر نصب شود:
(1) نصب دفلکتورها در داخل صفحات افقی به فاصله ۱تا ۶ اینچ (۲۵ تا ۱۵۰ میلی‌متر) زیر اعضای سازه‌ای غیرقابل اشتعال و حداکثر فاصله ۲۲ اینچ (۵۵۰ میلی‌متر) زیر دک سقف یا بام.
(2) نصب دفلکتورها در ارتفاعی برابر یا بالاتر از پایین‌ترین نقطه عضو سازه‌ای غیرقابل اشتعال تا حداکثر فاصله ۲۲ اینچ (۵۵۰ میلی‌متر) زیر دک سقف یا بام غیرقابل اشتعال، در صورتی که اسپرینکلر مطابق با بند 11.2.5.1.2 نصب شده باشد.
(3) نصب اسپرینکلر در هر دهانه (بِی) از سازه دارای مانع (قابل اشتعال یا غیرقابل اشتعال) با دفلکتورهایی که حداقل ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) و حداکثر ۱۲ اینچ (۳۰۰میلی‌متر) زیر سقف قرار دارند.
(4) نصب طبق فهرست اسپرینکلر، در مواردی که اسپرینکلر برای استفاده در دیگر ویژگی‌های سقف یا فواصل متفاوت فهرست شده است.

11.2.4.1.3* سقف‌ها و بام‌های شیب‌دار
اسپرینکلرهایی که در زیر یا نزدیکی نوک سقف یا بام نصب می‌شوند باید به‌گونه‌ای نصب شوند که دفلکتور آن‌ها بیش از ۳ فوت (۹۰۰ میلی‌متر) از نوک سقف به‌صورت عمودی پایین‌تر قرار نگرفته باشد، مطابق با شکل‌های 10.2.6.1.3.1(a) و 10.2.6.1.3.1(b).

11.2.4.2 جهت‌گیری دفلکتور
دفلکتورهای اسپرینکلر باید به‌صورت موازی با سقف یا بام تنظیم شوند.

11.2.4.2.1 سقف‌ها و بام‌هایی که شیب آن‌ها بیش از ۲در ۱۲ (۱۶٫۷ درصد) نباشد، در کاربرد بند 11.2.4.2 به‌عنوان افقی در نظر گرفته می‌شوند و در این حالت اسپرینکلرها می‌توانند به‌صورت افقی نصب شوند.

11.2.5 موانع در برابر پاشش اسپرینکلر (اسپرینکلرهای پاششی رو به بالا و آویخته با پوشش گسترده)
11.2.5.1 هدف عملکردی
11.2.5.1.1 اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای نصب شوند که موانع پاشش، همان‌طور که در بندهای 11.2.5.2 و 11.2.5.3 تعریف شده‌اند، به حداقل برسد؛ یا اسپرینکلرهای اضافی نصب شوند تا پوشش کافی برای خطر فراهم شود.
11.2.5.1.2* اسپرینکلرها باید مطابق یکی از روش‌های زیر چیدمان شوند:
(1) اسپرینکلرها باید مطابق با بند 9.5.5.2، جدول 11.2.5.1.2، و شکل 11.2.5.1.2(a) باشند.
(2) در صورتی که موانع از عرض ۴ فوت (۱٫۲ متر) بیشتر نباشند، می‌توان اسپرینکلرها را در دو طرف مانع نصب کرد، به شرطی که فاصله از محور مرکزی مانع تا هر اسپرینکلر از نصف فاصله مجاز بین اسپرینکلرها بیشتر نباشد.
(3) موانعی که در مجاورت دیوار قرار دارند و عرض آن‌ها بیش از ۳۰ اینچ (۷۵۰ میلی‌متر) نیست، می‌توانند طبق شکل 11.2.5.1.2(b) محافظت شوند.
(4) موانعی که در مجاورت دیوار قرار دارند و عرض آن‌ها بیش از ۲۴ اینچ (۶۰۰ میلی‌متر) نیست، می‌توانند طبق شکل 11.2.5.1.2(c) محافظت شوند. فاصله حداکثر بین اسپرینکلر و دیوار باید از اسپرینکلر تا دیوار پشتی مانع اندازه‌گیری شود، نه تا سطح جلویی مانع.

11.2.5.2 موانع در توسعه الگوی پاشش اسپرینکلر

11.2.5.2.1 کلیات
11.2.5.2.1.1 موانع پیوسته یا ناپیوسته‌ای که در فاصله کمتر یا مساوی ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دفلکتور اسپرینکلر قرار دارند و مانع از توسعه کامل الگوی پاشش می‌شوند، باید مطابق با الزامات بخش 11.2.5.2 باشند.

11.2.5.2.1.2 صرف‌نظر از قواعد این بخش، موانع پیوسته و جامد باید با الزامات مرتبط بند 11.2.5.1.2 مطابقت داشته باشند.

11.2.5.2.1.3* مگر اینکه الزامات بندهای 11.2.5.2.1.4 تا 11.2.5.2.1.8 رعایت شده باشد، اسپرینکلرها باید به فاصله‌ای حداقل معادل چهار برابر بزرگ‌ترین بُعد مانع (مانند اجزای شبکه خرپایی، لوله، ستون، و تجهیزات) از مانع نصب شوند، مطابق با شکل‌های 11.2.5.2.1.3(a) و 11.2.5.2.1.3(b).

11.2.5.2.1.5 نصب اسپرینکلرها در میانه فاصله بین موانع مجاز است، مشروط بر آن‌که مانع از تیرچه‌های چوبی با فاصله ۲۰ اینچ (۵۰۰ میلی‌متر) یا بیشتر باشد، به شرطی که ابعاد اعضای بالایی و پایینی تیرچه چوبی از ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) (اسمی) بیشتر نباشد و اعضای میانی از ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) بیشتر نباشند.

11.2.5.2.1.6 نصب اسپرینکلرها بر روی خط مرکزی یک خرپا یا تیرچه یا مستقیماً بالای یک تیر مجاز است، مشروط بر آن‌که عرض عضو خرپا یا تیر از ۸ اینچ (۲۰۰میلی‌متر) بیشتر نباشد و منحرف‌کننده اسپرینکلر حداقل ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) بالاتر از عضو سازه قرار داشته باشد و اسپرینکلر از اعضای میانی خرپا به اندازه‌ای حداقل چهار برابر بیشینه عرض عضو میانی فاصله داشته باشد.

11.2.5.2.1.7 الزامات بند 11.2.5.2.1.3 شامل لوله‌کشی سامانه اسپرینکلر با قطر کمتر از ۳ اینچ (۸۰ میلی‌متر) نمی‌شود.

11.2.5.2.1.8 الزامات بند 11.2.5.2.1.3 شامل اسپرینکلرهایی که طبق بند 11.2.5.1.2 نسبت به موانع نصب شده‌اند، نمی‌شود.

11.2.5.2.1.9 نصب اسپرینکلر بدون در نظر گرفتن پره‌های پنکه سقفی با قطر کمتر از ۶۰ اینچ (۱٫۵ متر) مجاز است، مشروط بر آن‌که نمای پلان پنکه حداقل ۵۰درصد باز باشد.

11.2.5.2.2 فاصله اسپرینکلرها از موانع عمودی آویزان یا نصب‌شده بر کف مانند پرده‌های حریم خصوصی، جداکننده‌های ایستاده، تقسیم‌کننده‌های اتاق و موانع مشابه در تصرفات خطر کم باید مطابق جدول 11.2.5.2.2 و شکل 11.2.5.2.2 باشد.

11.2.5.2.2.1 در تصرفات خطر کم، پرده‌های حریم خصوصی مطابق شکل 11.2.5.2.2 مانع تلقی نمی‌شوند، مشروط بر آن‌که تمام شرایط زیر رعایت شوند:

11.2.5.3 موانعی که از رسیدن پاشش اسپرینکلر به خطر جلوگیری می‌کنند.

11.2.5.3.1 موانع پیوسته یا ناپیوسته که جریان آب را در صفحه افقی بیش از ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) پایین‌تر از منحرف‌کننده اسپرینکلر مختل می‌کنند و باعث محدود شدن توزیع آب در ناحیه خطر می‌شوند، باید مطابق بند 11.2.5.3 اجرا شوند.

11.2.5.3.2 نصب اسپرینکلر در زیر موانع ثابت با عرض بیش از ۴ فوت (۱٫۲ متر) الزامی است.

11.2.5.3.3 نصب اسپرینکلر در زیر موانعی که ثابت نیستند، مانند میزهای کنفرانس، الزامی نیست.

11.2.5.3.4 اسپرینکلرهایی که در زیر صفحات مشبک باز نصب می‌شوند باید از نوع قفسه‌ای/سطح میانی باشند یا در برابر پاشش از اسپرینکلرهای بالا محافظت شده باشند.

11.2.5.3.5 اسپرینکلرهایی که در زیر کانال‌های گرد نصب می‌شوند باید از نوع قفسه‌ای/سطح میانی باشند یا در برابر پاشش از اسپرینکلرهای بالا محافظت شده باشند.

11.2.6 فاصله آزاد تا انبار

11.2.6.1 فاصله بین منحرف‌کننده و بالای انبار باید ۱۸اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) یا بیشتر باشد.

11.2.6.2 در صورتی که استانداردهای دیگر حداقل فاصله بیشتری را مشخص کرده باشند، آن‌ها باید رعایت شوند.

11.2.7 فاصله از ذخیره‌سازی (اسپرینکلرهای پوشش گسترده قائم و آویخته)

11.2.7.1* فاصله بین دفلکتور و بالای ذخیره‌سازی باید ۱۸ اینچ (۴۶۰ میلی‌متر) یا بیشتر باشد.
11.2.7.2 بُعد ۱۸ اینچ (۴۶۰ میلی‌متر) نباید ارتفاع قفسه‌گذاری روی دیوار یا قفسه‌گذاری چسبیده به دیوار را محدود کند، طبق بخش 11.2.7.
11.2.7.2.1 در مواردی که قفسه‌گذاری روی دیوار نصب شده و مستقیماً زیر اسپرینکلرها قرار ندارد، قفسه‌ها، شامل اقلام ذخیره‌شده روی آن‌ها، می‌توانند بالاتر از سطحی که در فاصله ۱۸ اینچ (۴۶۰ میلی‌متر) پایین‌تر از دفلکتور اسپرینکلرهای سقفی قرار دارد، امتداد یابند.
11.2.7.2.2 قفسه‌گذاری و هرگونه ذخیره‌سازی روی آن، که مستقیماً زیر اسپرینکلرها قرار دارد، نباید بالاتر از سطحی که در فاصله ۱۸ اینچ (۴۶۰ میلی‌متر) پایین‌تر از دفلکتور اسپرینکلرهای سقفی قرار دارد، امتداد یابد.

11.2.8 فضاهای فرو رفته سقفی (اسپرینکلرهای پوشش گسترده قائم و آویخته)

11.2.8.1 به جز در موارد مجاز در 11.2.8.2 و 11.2.8.3، در تمام فضاهای فرورفته سقفی باید اسپرینکلر نصب شود.
11.2.8.2 نصب اسپرینکلر در فضاهای فرورفته سقفی الزامی نیست، در صورتی که تمام شرایط زیر برقرار باشد:
(1) حجم کل فضای سقفی بدون حفاظت از ۱۰۰۰ فوت مکعب (۲۸ متر مکعب) بیشتر نباشد.
(2) عمق فضای سقفی بدون حفاظت از ۳۶ اینچ (۹۰۰میلی‌متر) بیشتر نباشد.
(3) کل کف زیر فضای سقفی بدون حفاظت توسط اسپرینکلرها در تراز سقف پایین‌تر حفاظت شده باشد.
(4)* مجموع اندازه تمام فضاهای سقفی بدون حفاظت در یک محفظه که در فاصله ۱۰ فوت (۳ متر) از یکدیگر قرار دارند، از ۱۰۰۰ فوت مکعب (۲۸ متر مکعب) بیشتر نباشد.
(5) فضای سقفی بدون حفاظت دارای پوشش‌های نسوز یا با قابلیت احتراق محدود باشد.
(6) در کل محفظه از اسپرینکلرهای با پاسخ سریع استفاده شده باشد.
11.2.8.3 نصب اسپرینکلر در نورگیرها و فضاهای مشابه طبق بخش 9.3.16 الزامی نیست.

11.3* اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده

11.3.1 کلیات. تمام الزامات بخش 9.5 برای اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده اعمال می‌شود، مگر آنکه در بخش 11.3 تغییر داده شده باشد.
11.3.2 اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده فقط در شرایط زیر نصب می‌شوند:
(1) تصرفات با خطر کم با سقف‌های صاف افقی یا شیب‌دار
(2) تصرفات با خطر عادی با سقف‌های صاف، فقط در صورتی که مخصوصاً برای این کاربرد فهرست شده باشند
(3) در ساختارهای بدون مانع با سقف‌های صاف و شیب‌دار با شیب حداکثر ۱ به ۶ (یعنی شیب ۱۶.۷٪)
(4) در ساختارهای بدون مانع یا مانع‌دار غیرقابل احتراق، فقط در صورتی که مخصوصاً برای این کاربرد فهرست شده باشند
(5) درون خرپاها یا تیرهای شبکه‌ای که اعضای شبکه‌ای آن‌ها حداکثر بعدی برابر با ۱ اینچ (۲۵ میلی‌متر) دارند، یا جایی که فاصله خرپاها از مرکز به مرکز بیش از ۷.۵فوت (۲.۳ متر) است و شیب سقف از ۱ به ۶ بیشتر نیست
(6) اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده نصب‌شده طبق بند 11.3.6.2.2 در سقف‌هایی با شیب بیش از ۲ در ۱۲
(7) در هر دهانه از ساختار مانع‌دار که اعضای سازه‌ای آن پایین‌تر از دفلکتور اسپرینکلر امتداد دارند
(8) اسپرینکلرهای پوشش گسترده نصب‌شده برای محافظت از مناطق زیر درب‌های سقفی تکی

11.3.3 نواحی حفاظت‌شده برای هر اسپرینکلر (اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده)

11.3.3.1* تعیین ناحیه حفاظت‌شده تحت پوشش
11.3.3.1.1 ناحیه تحت پوشش هر اسپرینکلر (As) برای اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده نباید کمتر از مقدار مشخص‌شده در فهرست باشد.
11.3.3.1.2 ابعاد فهرست‌شده باید به مضرب‌های ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) تا حداکثر ۲۸ فوت (۸.۵ متر) باشد.

11.3.3.2 حداکثر ناحیه حفاظت‌شده تحت پوشش
11.3.3.2.1 حداکثر ناحیه مجاز تحت پوشش برای هر اسپرینکلر (As) باید مطابق مقدار ذکرشده در جدول 11.3.3.2.1 باشد.
11.3.3.2.2 در هر صورت، حداکثر ناحیه تحت پوشش یک اسپرینکلر نباید از ۴۰۰ فوت مربع (۳۷ متر مربع) بیشتر باشد.

11.3.4 فاصله‌گذاری اسپرینکلر (اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده)

11.3.4.1 حداکثر فاصله بین اسپرینکلرها
11.3.4.1.1 حداکثر فاصله مجاز بین اسپرینکلرها باید بر اساس فاصله خط مرکزی بین اسپرینکلرها روی شاخه لوله در امتداد دیوار باشد.
11.3.4.1.2 هنگامی‌که اسپرینکلرها در امتداد یک دیوار اتاق یا دهانه نصب می‌شوند، باید مطابق با مقررات حداکثر فاصله در جدول 11.3.3.2.1 فاصله‌گذاری شوند.
11.3.4.1.3 اسپرینکلرهای دیواری نباید پشت‌به‌پشت بدون جداکننده‌ای پیوسته مانند پیش‌آمدگی، سقف کاذب یا مانع نصب شوند.
11.3.4.1.4 نصب اسپرینکلرهای دیواری روی دیوارهای مقابل یا مجاور مجاز است، مشروط بر اینکه هیچ اسپرینکلری در ناحیه حفاظت‌شده حداکثری اسپرینکلر دیگر قرار نگیرد.

11.3.4.2 حداکثر فاصله از دیوارها
فاصله بین اسپرینکلرها و دیوارهای انتهایی نباید از نصف فاصله مجاز بین اسپرینکلرها، طبق جدول 11.3.3.2.1، بیشتر باشد.

11.3.4.3 حداقل فاصله از دیوارها
11.3.4.3.1 اسپرینکلرها باید حداقل ۴ اینچ (۱۰۰میلی‌متر) از دیوار انتهایی فاصله داشته باشند.
11.3.4.3.2 فاصله از دیوار تا اسپرینکلر باید عمود بر دیوار اندازه‌گیری شود.

11.3.4.4 حداقل فاصله بین اسپرینکلرها
اسپرینکلرها نباید در ناحیه حفاظت‌شده اسپرینکلر دیگر قرار بگیرند، مگر در صورتی که توسط بند 11.3.5.1.4.1 الزامی شده باشد یا به‌وسیله موانعی از هم جدا شده باشند که دارای شرایط زیر باشند:
(1) موانع باید طوری قرار گیرند که اجزای فعال‌کننده را محافظت کنند.
(2) موانع باید از مواد جامد و سخت باشند که قبل و هنگام عملکرد اسپرینکلر در جای خود باقی بمانند.
(3) موانع باید حداقل ۸ اینچ (۲۰۰ میلی‌متر) طول و ۶اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) ارتفاع داشته باشند.
(4) بالای مانع باید بین ۲ تا ۳ اینچ (۵۰ تا ۷۵ میلی‌متر) بالاتر از دفلکتور باشد.
(5) پایین مانع باید تا سطحی پایین‌تر یا هم‌سطح با دفلکتور امتداد داشته باشد.

11.3.5 موقعیت دفلکتور نسبت به سقف‌ها و دیوارها (اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده)

11.3.5.1 فاصله از زیر سقف‌ها و از دیوارهایی که اسپرینکلر روی آن‌ها نصب شده است
11.3.5.1.1 سقف‌ها
11.3.5.1.1.1 مگر آنکه الزامات بند 11.3.5.1.1.2 رعایت شود، دفلکتور اسپرینکلرهای دیواری باید در فاصله‌ای نه بیشتر از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) و نه کمتر از ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) از سقف‌ها قرار گیرد.
11.3.5.1.1.2 اسپرینکلرهای دیواری افقی مجازند در ناحیه‌ای بین ۶ تا ۱۲ اینچ (۱۵۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر) یا ۱۲تا ۱۸ اینچ (۳۰۰ تا ۴۵۰ میلی‌متر) زیر سقف‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود قرار گیرند، در صورتی که برای چنین کاربردی لیست شده باشند.

11.3.5.1.2 دیوارها
11.3.5.1.2.1* دفلکتور اسپرینکلرهای دیواری باید در فاصله‌ای نه بیشتر از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) و نه کمتر از ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) از دیواری که روی آن نصب شده‌اند قرار گیرد.
11.3.5.1.2.2 اسپرینکلرهای دیواری افقی مجازند به‌گونه‌ای نصب شوند که دفلکتور آن‌ها در فاصله‌ای کمتر از ۴ اینچ (۱۰۰ میلی‌متر) از دیواری که روی آن نصب شده‌اند قرار گیرد.

11.3.5.1.3 پیش‌آمدگی‌ها و سقف‌های کاذب
11.3.5.1.3.1* در صورتی که سقف کاذب مورد استفاده برای نصب اسپرینکلرهای دیواری دارای عرض یا پیش‌آمدگی از دیوار کمتر یا مساوی ۸ اینچ (۲۰۰میلی‌متر) باشد، نیازی به نصب اسپرینکلر اضافی در زیر آن نیست.
11.3.5.1.3.2* نصب یک اسپرینکلر دیواری در زیر سقف کاذب مجاز است، مشروط بر اینکه هم فاصله حداقل بین دفلکتور اسپرینکلر تا پایین سقف کاذب و هم فاصله حداکثر از دفلکتور اسپرینکلر تا سقف بلندتر رعایت شود.

11.3.5.1.4* پیش‌آمدگی‌ها و کابینت‌ها در مناطق/اشغال‌های مسکونی
در صورتی که از پیش‌آمدگی‌ها برای نصب اسپرینکلرهای دیواری استفاده شود، اسپرینکلرها و پیش‌آمدگی‌ها باید مطابق با یکی از بندهای 11.3.5.1.4.1، 11.3.5.1.4.2 یا 11.3.5.1.4.3 نصب شوند.

11.3.5.1.4.1 در صورتی که عرض یا پیش‌آمدگی سقف کاذب بیش از ۸ اینچ (۲۰۰ میلی‌متر) باشد، اسپرینکلرهای آویز باید در زیر سقف کاذب نصب شوند.
11.3.5.1.4.2 اسپرینکلرهای دیواری مجازند در سطح پیش‌آمدگی که مستقیماً بالای کابینت‌ها قرار دارد نصب شوند، بدون نیاز به اسپرینکلر اضافی در زیر پیش‌آمدگی یا کابینت‌ها، مشروط بر اینکه پیش‌آمدگی به‌صورت افقی بیش از ۱۲ اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) از دیوار فاصله نداشته باشد.
11.3.5.1.4.3 در صورتی که اسپرینکلرهای دیواری بیش از ۳ فوت (۹۰۰ میلی‌متر) بالاتر از بالای کابینت‌ها قرار داشته باشند، مجاز است روی دیوار بالای کابینت‌ها نصب شوند، مشروط بر اینکه فاصله کابینت‌ها از دیوار بیشتر از ۱۲ اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) نباشد.

11.3.5.2 جهت‌گیری دفلکتور
11.3.5.2.1 اسپرینکلرهای دیواری که زیر سقف شیب‌دار با شیب بیش از ۲ در ۱۲ نصب می‌شوند، باید در بالاترین نقطه شیب قرار گرفته و به گونه‌ای تنظیم شوند که به سمت پایین در امتداد شیب تخلیه کنند.
11.3.5.2.2 اسپرینکلرهای دیواری که به طور خاص برای پیکربندی‌های دیگر سقف لیست شده‌اند، مجازند مطابق با الزامات لیست نصب شوند.

11.3.6 موانع در برابر تخلیه اسپرینکلر (اسپرینکلرهای دیواری با پوشش گسترده)
11.3.6.1 هدف عملکردی
11.3.6.1.1 اسپرینکلرها باید به گونه‌ای قرار گیرند که موانع در مسیر تخلیه، طبق تعریف در بندهای 9.5.5.2 و 9.5.5.3، به حداقل برسند، یا اسپرینکلرهای اضافی برای تضمین پوشش کافی خطر نصب شوند.
11.3.6.1.2 اسپرینکلرهای دیواری نباید در فاصله کمتر از ۸ فوت (۲.۴ متر) از چراغ‌ها یا موانع مشابه نصب شوند، مگر اینکه الزامات بندهای 11.3.6.1.2.1 یا 11.3.6.1.2.2 رعایت شده باشد.
11.3.6.1.2.1 برای موانعی مانند چراغ‌ها، در صورتی که بزرگ‌ترین بُعد مانع کمتر از ۲ فوت (۰.۶ متر) باشد، اسپرینکلرهای دیواری مجازند در فاصله‌ای حداقل معادل چهار برابر بزرگ‌ترین بُعد مانع نصب شوند.
11.3.6.1.2.2 برای موانعی که حداقل ۴ اینچ (۱۰۰میلی‌متر) بالاتر از سطح دفلکتور اسپرینکلر قرار دارند، اسپرینکلر مجاز است در فاصله‌ای کمتر از ۸ فوت (۲.۴متر) از مانع قرار گیرد.
11.3.6.1.3 فاصله بین چراغ‌ها یا موانع مشابه که ۸ فوت (۲.۴ متر) یا بیشتر از اسپرینکلر فاصله دارند، باید مطابق با جدول 11.3.6.1.3 و شکل 11.3.6.1.3 باشد.
11.3.6.1.4 موانع پیوسته‌ای که از همان دیواری بیرون زده‌اند که اسپرینکلر دیواری روی آن نصب شده، باید مطابق با یکی از چیدمان‌های زیر باشند:
(1) اسپرینکلرها باید مطابق با جدول 11.3.6.1.4 و شکل 11.3.6.1.4(a) نصب شوند.

11.3.6.2.1.3* مگر در صورتی که الزامات 11.3.6.2.1.4 و 11.3.6.2.1.5 رعایت شده باشند، اسپرینکلرها باید در فاصله‌ای حداقل برابر با چهار برابر بزرگ‌ترین بُعد مانع (مانند شبکه‌های خرپایی و اعضای آن، لوله، ستون و تجهیزات) از موانع قرار گیرند، مطابق با شکل‌های 11.3.6.2.1.3(a) و 11.3.6.2.1.3(b).
(A) حداکثر فاصله آزاد مورد نیاز از موانع در جهت افقی (مانند تجهیزات روشنایی و اعضای افقی خرپا) برابر با ۳۶ اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) خواهد بود.
(B) این فاصله آزاد حداکثر به موانع در جهت عمودی (مانند ستون‌ها) اعمال نمی‌شود.

11.3.6.2.1.4 الزامات بندهای 11.3.6.2.1.3 و 11.3.6.2.1.4 در صورتی اعمال نمی‌شوند که اسپرینکلرها نسبت به موانع طبق 11.3.6.1.2 و 11.3.6.1.3 قرار گرفته باشند.

11.3.6.2.1.5 الزامات 11.3.6.2.1.3 برای لوله‌کشی سیستم اسپرینکلر با قطر کمتر از ۳ اینچ (۸۰ میلی‌متر) اعمال نمی‌شود.

11.3.6.2.1.6* نصب اسپرینکلر بدون توجه به پره‌های پنکه سقفی با قطر کمتر از ۶۰ اینچ (۱.۵ متر) مجاز است، مشروط بر اینکه نمای پلان پنکه حداقل ۵۰ درصد باز باشد.

11.3.6.2.2 موانع عمودی معلق یا نصب‌شده بر کف.
فاصله بین اسپرینکلرها و پرده‌های حریم خصوصی، جداکننده‌های ایستاده، تقسیم‌کننده‌های اتاق و موانع مشابه در اشغال‌های با خطر کم باید مطابق با جدول 11.3.6.2.2 و شکل 11.3.6.2.2 باشد.

11.3.6.2.2.1* در تصرفات با خطر پایین، پرده‌های حریم خصوصی همان‌طور که در شکل 11.3.6.2.2 نشان داده شده‌اند، زمانی مانع محسوب نمی‌شوند که تمام شرایط زیر رعایت شود:
(1) پرده‌ها با مش پارچه‌ای بر روی ریل سقفی پشتیبانی شوند.
(2) بازشوهای مش برابر یا بیشتر از ۷۰ درصد باشند.
(3) مش حداقل ۲۲ اینچ (۵۵۰ میلی‌متر) از سقف به سمت پایین امتداد داشته باشد.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

11.3.6.3* موانعی که مانع رسیدن پاشش آب اسپرینکلر به خطر می‌شوند:
11.3.6.3.1 موانع پیوسته یا ناپیوسته که پاشش آب را در یک صفحه افقی بیش از ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دیفلوکتور اسپرینکلر قطع کنند و مانع از رسیدن پاشش به خطر محافظت‌شده شوند، باید با این بخش مطابقت داشته باشند.
11.3.6.3.2* اسپرینکلر باید زیر موانع ثابت با عرض بیش از ۴ فوت (۱٫۲ متر) نصب شود.
11.3.6.3.3 نصب اسپرینکلر زیر موانعی که ثابت نیستند، مانند میزهای کنفرانس، الزامی نیست.

11.3.7 فاصله تا ذخیره‌سازی (اسپرینکلر دیواری با پوشش گسترده):
فاصله بین دیفلوکتور و بالای ذخیره‌سازی باید برابر یا بیشتر از ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) باشد.

بیم دتکتورهای دودی انتخابی واضح برای حفاظت از ساختمان‌هایی با سقف‌های بلند مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، کلیساها، کارخانه‌ها و انبارها هستند. معمولاً حریق‌ها در بخش‌های پایین‌تر ساختمان و در نزدیکی سطح کف آغاز می‌شوند. در این حالت، دود ناشی از آتش به سمت سقف بالا می‌رود؛ ستون دود هنگام حرکت از نقطه شروع خود، به اطراف پخش شده و میدان دودی به شکل یک مخروط وارونه ایجاد می‌کند که هرچه بالاتر می‌رود رقیق‌تر می‌شود. در نتیجه کاهش غلظت دود، دتکتورهای نقطه‌ای هرچه در ارتفاع بیشتری نصب شوند، کارایی کمتری خواهند داشت. بر اساس استاندارد BS5839 بخش ۱، ارتفاع نصب دتکتورهای نقطه‌ای برای حفاظت جانی به ۱۰٫۵ متر و برای حفاظت از اموال به ۱۵ متر محدود شده است.

در مقابل، بیم دتکتورهای دودی که کل ستون دود را نمونه‌برداری می‌کنند، به‌طور ایده‌آل برای کاربردهای با سقف بلند مناسب هستند. این موضوع در استاندارد BS5839 بخش ۱ نیز مورد تأیید است که استفاده از بیم دتکتورها را تا ارتفاع ۲۵ متر برای حفاظت جانی و ۴۰ متر برای حفاظت از اموال مجاز می‌داند.

انواع بیم دتکتور
بیم دتکتورهای دودی دارای تأییدیه اروپایی طبق استاندارد EN54-12:2002 «سیستم‌های اعلام حریق و آتش – دتکتورهای دودی – دتکتورهای خطی با استفاده از پرتو نوری» آزمایش می‌شوند. دو نوع اصلی بیم دتکتورهای نوری خطی شامل نوع «انتهای به انتها» و نوع «رفلکتوری» هستند که هر دو بر اساس اصل کاهش شدت نور کار می‌کنند: یک پرتو نوری در عرض ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و میزان تضعیف آن بر اثر وجود دود پایش می‌گردد.

بیم دتکتور نوع «انتهای به انتها» دارای فرستنده و گیرنده جداگانه در دو انتهای ناحیه تحت حفاظت است. این نوع نیازمند تأمین برق برای هر دو واحد فرستنده و گیرنده بوده که باعث طولانی‌تر شدن مسیر سیم‌کشی و در نتیجه افزایش هزینه نصب نسبت به نوع رفلکتوری می‌شود. بیم دتکتورهای رفلکتوری یا «تک‌سَر» تمام تجهیزات الکترونیکی را در یک محفظه دارند: پرتو به سمت یک رفلکتور در انتهای مقابل ناحیه تحت حفاظت تابانده می‌شود و گیرنده میزان تضعیف سیگنال بازگشتی را پایش می‌کند.

اگرچه بیم دتکتورهای رفلکتوری به دلیل صرفه‌جویی قابل توجه در هزینه نصب، امروزه بیشتر از نوع انتهای به انتها استفاده می‌شوند، اما در به‌کارگیری آن‌ها باید ملاحظاتی در نظر گرفته شود. باید توجه داشت که در بیم دتکتور نوع انتهای به انتها، هر جسمی که در مسیر پرتو قرار گیرد و باعث کاهش شدت سیگنال شود، عملکرد دتکتور را مختل نمی‌کند و بدترین حالت ممکن ایجاد یک آلارم کاذب است. اما در بیم دتکتورهای رفلکتوری، وجود یک جسم بازتاب‌دهنده در مسیر پرتو، به‌ویژه در نزدیکی دستگاه، ممکن است بازتاب کافی به گیرنده ایجاد کند حتی اگر سیگنال به بیشتر ناحیه تحت حفاظت نرسد. این موضوع معمولاً در مورد بیم دتکتورهایی با میزان بازتاب کم، به‌خصوص مدل‌های با رفلکتور کوچک، مشکل‌سازتر است.

هزینه نسبی
طبق استاندارد BS5839 بخش ۱، یک دتکتور دودی نقطه‌ای دارای شعاع پوشش حداکثر ۷٫۵ متر است. در یک طرح ساده جانمایی (شکل ۱a)، این مقدار معادل فاصله حداکثر ۱۰٫۵ متر بین دتکتورها است. با تغییر دقیق چیدمان دتکتورها (شکل ۱b) می‌توان تعداد دتکتورهای نقطه‌ای موردنیاز برای پوشش یک مساحت مشخص را کاهش داد. برای بیم دتکتورهای دودی، استاندارد BS5839 بخش ۱ حداکثر برد ۱۰۰ متر و پوشش ۷٫۵ متر در هر طرف پرتو را مجاز می‌داند که این مقدار، پوشش نظری ۱۵۰۰ مترمربع را فراهم می‌کند (شکل ۱c)؛ مساحتی که معمولاً برای پوشش آن به ۱۶ عدد یا بیشتر دتکتور دودی نقطه‌ای نیاز است. کاهش تعداد تجهیزات موجب کاهش هزینه نصب و نگهداری می‌شود. بزرگ‌ترین محدودیت بیم دتکتور دودی این است که یک تجهیز «خط دید» محسوب می‌شود و در نتیجه ممکن است هر جسم یا شخصی که وارد مسیر پرتو شود، موجب اختلال شود و این امر استفاده از آن را در بیشتر فضاهای اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی غیرعملی می‌سازد.

جریان هوا
جریان هوای زیاد برای شناسایی دود توسط هم دتکتورهای نقطه‌ای و هم بیم دتکتورهای دودی مشکل خاصی ایجاد می‌کند، زیرا انتشار دود تحت شرایط عادی ممکن است اتفاق نیفتد. سرعت بالای هوا همچنین می‌تواند دود را از محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای خارج کند، بنابراین باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای در مکان‌هایی که سرعت هوا بیش از ۱٫۵ متر بر ثانیه است یا تعویض هوا در ناحیه حفاظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت می‌باشد، با دقت بررسی شود. بیم دتکتورهای دودی معمولاً در آزمون‌های تأییدیه برای پایداری در جریان هوای زیاد آزمایش نمی‌شوند، زیرا جریان زیاد هوا تأثیر قابل‌توجهی بر قابلیت تشخیص آن‌ها ندارد. هرچند در نواحی با جریان هوای بالا معمولاً نیاز به کاهش فاصله نصب نیست، اما باید رفتار پیش‌بینی‌شده دود در این شرایط مدنظر قرار گیرد.

مقاومت در برابر حرکت ساختمان
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتورها به یک سطح نصب بسیار پایدار نیاز دارند؛ سطحی که حرکت، جابه‌جایی، لرزش یا تغییر شکل در طول زمان نداشته باشد، زیرا این موارد می‌توانند باعث ایجاد آلارم یا خطای کاذب شوند. دتکتور باید روی یک دیوار باربر محکم، ستون پشتیبان، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود در طول زمان دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. این تجهیز را می‌توان مستقیماً روی سازه ساختمان نصب کرد که معمولاً امکان تنظیم ±۱۰ درجه را فراهم می‌کند، یا در صورت نیاز به نصب مورب یا نصب روی سقف، از براکت‌های قابل تنظیم با دامنه تغییر بیشتر استفاده نمود. اگر نصب هر دو بخش دستگاه روی سازه محکم امکان‌پذیر نباشد، باید فرستنده روی سطح محکم‌تر نصب شود، زیرا جابه‌جایی رفلکتور یا گیرنده اثر کمتری نسبت به جابه‌جایی فرستنده دارد.

بیم دتکتور باید در برابر حرکت‌های احتمالی ساختمان که ناشی از نیروهای محیطی مختلف است، مقاومت بالایی داشته باشد. باد، برف، باران و تغییرات دما می‌توانند باعث خم‌شدن ساختمان شوند؛ به عنوان مثال، باد با سرعت ۶۰ کیلومتر بر ساعت که بر یک دیوار ۱۰۰ مترمربعی وارد می‌شود، می‌تواند فشاری معادل ۴ تن ایجاد کند. در فواصل طولانی، حتی تغییر شکل‌های جزئی سازه می‌تواند موجب انحراف زیاد پرتو از هدف شود؛ برای مثال، در برد ۱۰۰ متر، جابه‌جایی ۰٫۵ درجه‌ای فرستنده می‌تواند نقطه مرکزی پرتو را نزدیک به ۹۰۰ میلی‌متر جابه‌جا کند. برای اطمینان از عملکرد قابل‌اعتماد، بیم دتکتور باید بتواند با حداکثر عدم‌همراستایی زاویه‌ای ±۰٫۵ درجه در دتکتور و ±۱۰ درجه در رفلکتور به‌خوبی کار کند تا تغییر شکل‌های موقت سازه بدون ایجاد آلارم یا خطای کاذب قابل تحمل باشد.

نصب و راه‌اندازی اولیه
همراستاسازی بیم دتکتور معمولاً شامل چهار مرحله است: همراستاسازی اولیه، تنظیم دقیق، تنظیم بهره و تأیید. توضیحات زیر مربوط به یک بیم دتکتور رفلکتوری معمولی است؛ بیم دتکتورهای نوع انتهای به انتها به یک مرحله اضافی نیاز دارند، زیرا باید هر دو سر فرستنده/گیرنده به‌درستی همراستا شوند. همراستاسازی اولیه با استفاده از نشانه‌گیر نوری داخلی و پیچ‌های تنظیم افقی و عمودی برای قرار دادن رفلکتور در مرکز آینه همراستاسازی انجام می‌شود. پس از همراستاسازی اولیه، فرآیند تنظیم دقیق انجام می‌شود. یک نمایشگر دیجیتال روی برد مدار دتکتور وجود دارد و تکنسین با تنظیم پیچ‌های افقی و عمودی، بالاترین مقدار ممکن را روی نمایشگر به دست می‌آورد. در طول این فرآیند، دتکتور پرتو را پایش کرده و بهره داخلی خود را برای دستیابی به بهترین پاسخ تنظیم می‌کند. پس از قرار گرفتن دوباره درپوش دستگاه، یک تنظیم نهایی بهره داخلی به‌صورت خودکار انجام می‌شود.

مرحله نهایی
مرحله پایانی شامل آزمایش عملکرد اعلام حریق و خطای دتکتور توسط تکنسین است. با استفاده از یک ماده مات و غیررفلکتوری، رفلکتور به طور کامل مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال خطای مسدود شدن پرتو پس از حدود ۳۰ ثانیه گردد. سپس حساسیت بررسی می‌شود. رفلکتور تا حدی کمتر از مقدار تنظیم حساسیت مربوطه با استفاده از مقیاس مدرج روی رفلکتور پوشانده می‌شود که نباید هیچ تغییری در وضعیت پرتو ایجاد کند. در نهایت، رفلکتور تا حدی بالاتر از مقدار حساسیت نسبی مسدود می‌شود که باید باعث ایجاد سیگنال آلارم حریق گردد.

تنظیم حساسیت و جبران تغییرات تدریجی
چالش همیشگی برای سازندگان دتکتور، ایجاد تعادل در مقدار تنظیم حساسیت به‌گونه‌ای است که عملکرد بین تشخیص سریع حریق واقعی و جلوگیری از آلارم‌های کاذب بیش از حد، متوازن باشد. برای دستیابی به عملکرد بهینه، سازندگان پیشرفته بیم دتکتورهای دودی قابلیت جبران خودکار برای خنثی‌سازی اثر تغییرات محیطی کوتاه‌مدت و بلندمدت را فراهم می‌کنند. الگوریتم حساسیت خودتنظیم، آستانه آلارم را طی چند ساعت به‌صورت خودکار برای جبران تغییرات کوتاه‌مدت محیط حفاظت‌شده (مانند فعالیت لیفتراک‌ها در طول روز کاری) تنظیم می‌کند. این تنظیمات توانایی دتکتور برای واکنش سریع به وقوع آتش‌سوزی را مختل نمی‌کند.

با تجمع گردوغبار روی بخش‌های نوری بیم دتکتور، حساسیت دستگاه افزایش یافته و احتمال بروز آلارم‌های کاذب بیشتر می‌شود. الگوریتم‌هایی برای جبران تجمع تدریجی گردوغبار ارائه می‌شوند تا ضمن حفظ حساسیت ثابت، فاصله‌های زمانی نگهداری رعایت شود. با این حال، لنزهای دتکتور و رفلکتور (در نوع رفلکتوری) همچنان باید به‌صورت دوره‌ای تمیز شوند. فاصله زمانی نگهداری به شرایط محل بستگی دارد؛ بدیهی است هرچه محیط آلوده‌تر باشد، دفعات تمیزکاری باید بیشتر شود.

نگهداری و آزمون
یکی از مشکلات نصب هر نوع دتکتور دودی در ارتفاع بالا، نیاز به دسترسی پرهزینه و زمان‌بر به دتکتور برای انجام آزمون کامل آلارم در طی سرویس سالانه است. بیشتر سازندگان امکان آزمون از راه دور بخش الکترونیکی دستگاه را فراهم می‌کنند، اما تکنسین معمولاً همچنان باید به‌صورت دستی فیلتری را در مسیر پرتو قرار دهد تا نشان دهد که دستگاه در حضور دود وارد وضعیت آلارم می‌شود؛ این فیلتر جایگزینی قابل‌قبول برای آزمون دود است که معمولاً برای دتکتورهای نقطه‌ای الزامی است. تاکنون تنها یک سازنده بیم دتکتورهای متعارف و آدرس‌پذیر را با یک فیلتر کالیبره سرووکنترل‌شده تجهیز کرده است که می‌تواند در مقابل گیرنده قرار گیرد و اثر دود واردشده به پرتو را شبیه‌سازی کند. اگر کاهش صحیح سیگنال نور بازگشتی تشخیص داده شود، دستگاه وارد وضعیت آلارم می‌شود، در غیر این صورت سیگنال خطا ارسال می‌گردد. این قابلیت که با نام Asuretest شناخته می‌شود، الزامات نگهداری و آزمون دوره‌ای اکثر استانداردهای محلی را برآورده کرده و مسیر کامل آلارم، شامل آزمون هر دو بخش الکترونیک و اپتیک دستگاه، را به‌طور کامل بررسی می‌کند. Asuretest را می‌توان از طریق کلید آزمون از راه دور در سطح زمین یا در نسخه آدرس‌پذیر، مستقیماً از پنل کنترل فعال کرد.

نتیجه‌گیری
بیم دتکتورها راهکاری مؤثر برای طراحان سیستم‌های اعلام حریق جهت تأمین حفاظت مقرون‌به‌صرفه برای فضاهای بزرگ با سقف بلند فراهم می‌کنند. پیشرفت‌های اخیر در زمینه راه‌اندازی، تنظیم خودکار حساسیت و قابلیت‌های آزمون، به‌کارگیری بیم دتکتورها را به‌عنوان بخشی از سیستم اعلام حریق به گزینه‌ای ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر تبدیل کرده است. به‌ویژه، قابلیت Asuretest با راه‌اندازی از راه دور که آزمون کامل اجزای اپتیکی و الکترونیکی مسیر آلارم را فراهم می‌کند، ضمن رعایت استانداردهای محلی، نیاز به اجاره تجهیزات دسترسی به ارتفاع بالا را برطرف کرده و پیامدهای ایمنی و بهداشت کار در ارتفاع را حذف می‌کند و هزینه‌های نگهداری دوره‌ای را به‌طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد.

 

دتکتورهای شعله دستگاه‌هایی هستند که وجود شعله را تشخیص می‌دهند و در سیستم‌های ایمنی برای جلوگیری از آتش‌سوزی و انفجار استفاده می‌شوند. این دتکتورها با تشخیص سریع وجود شعله، امکان فعال‌سازی هشدار و سیستم‌های اطفاء حریق را فراهم می‌کنند.

دتکتورهای شعله از روش‌های مختلفی برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند، از جمله تشخیص امواج نوری در طیف‌های مختلف، مانند نور مرئی، مادون قرمز و فرابنفش. هر کدام از این روش‌ها مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارند.

دتکتورهای شعله معمولاً در محیط‌هایی که احتمال وجود آتش‌سوزی ناگهانی وجود دارد به کار می‌روند، مانند صنایع نفت و گاز، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌ها و سایر محیط‌های صنعتی حساس.

 

انواع دتکتورهای شعله

۱. دتکتور شعله فرابنفش (UV)
این دتکتورها تابش فرابنفش ناشی از شعله را تشخیص می‌دهند. شعله‌ها معمولاً در محدوده فرابنفش طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کنند که برای چشم انسان قابل دیدن نیست. دتکتورهای UV سریع‌ترین نوع دتکتور شعله هستند و پاسخ آنها معمولاً در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد.
معایب آنها حساسیت به جرقه‌های الکتریکی، رعد و برق و سایر منابع فرابنفش محیطی است که ممکن است باعث هشدار اشتباه شود.

۲. دتکتور شعله مادون قرمز (IR)
دتکتورهای IR تشخیص‌دهنده تابش مادون قرمز ناشی از شعله هستند. این نوع دتکتورها در برابر جرقه‌های الکتریکی حساسیت کمتری نسبت به دتکتورهای UV دارند. دتکتورهای IR می‌توانند در محیط‌های با نور فرابنفش زیاد عملکرد بهتری داشته باشند.

۳. دتکتور شعله UV/IR (ترکیبی)
این دتکتورها از ترکیب دو فناوری UV و IR برای کاهش هشدارهای اشتباه استفاده می‌کنند. برای تأیید وجود شعله، دتکتور باید هر دو سیگنال فرابنفش و مادون قرمز را به صورت همزمان دریافت کند. این ترکیب باعث افزایش دقت و کاهش هشدارهای نادرست می‌شود.

۴. دتکتور شعله هیدروکربنی
این نوع دتکتورها طول موج‌های خاصی را که مربوط به شعله‌های هیدروکربنی است تشخیص می‌دهند و معمولاً در کاربردهای نفت و گاز استفاده می‌شوند.

کاربردها و مزایای دتکتورهای شعله

دتکتورهای شعله معمولاً در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی، نیروگاه‌ها و هر جایی که خطر آتش‌سوزی وجود دارد استفاده می‌شوند. این دتکتورها سرعت پاسخ بسیار بالایی دارند و می‌توانند آتش‌سوزی را در مراحل اولیه شناسایی کنند تا اقدام سریع برای جلوگیری از گسترش حادثه انجام شود.

مزایای دتکتورهای شعله عبارتند از:

• پاسخ سریع و دقیق به حضور شعله
• حساسیت بالا به انواع مختلف شعله‌ها (هیدروکربنی، گازی و غیره)
• توانایی عملکرد در محیط‌های چالش‌برانگیز مانند دما و رطوبت بالا
• کاهش هشدارهای اشتباه با استفاده از فناوری‌های ترکیبی (UV/IR)

نکات مهم در نصب و نگهداری دتکتورهای شعله

• دتکتورها باید در نقاطی نصب شوند که میدان دید مستقیم به محل‌های احتمالی شعله داشته باشند.
• وجود موانع مانند دیوار یا تجهیزات ممکن است تابش شعله را مسدود کند و عملکرد دتکتور را کاهش دهد.
• باید دقت شود که منابع نور شدید محیطی مانند چراغ‌های فلورسنت یا نور خورشید مستقیم باعث هشدار اشتباه نشوند.
• نگهداری منظم و کالیبراسیون دوره‌ای برای حفظ عملکرد بهینه دتکتورها ضروری است.

انواع دتکتورهای شعله

1. دتکتورهای ماوراء بنفش (UV)
   این دتکتورها پرتوهای UV ساطع شده از شعله را شناسایی می‌کنند. پاسخ‌دهی سریع دارند اما ممکن است به منابع دیگر UV مانند رعد و برق یا جرقه‌ها حساس باشند و باعث هشدار اشتباه شوند.
2. دتکتورهای مادون قرمز (IR)
   دتکتورهای IR تابش مادون قرمز شعله را تشخیص می‌دهند. این نوع دتکتورها نسبت به دتکتورهای UV کمتر به منابع مزاحم حساس هستند ولی ممکن است به بخار آب یا دود حساسیت نشان دهند.
3. دتکتورهای ترکیبی UV/IR
   این دتکتورها از هر دو نوع UV و IR برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند و با ترکیب سیگنال‌ها، دقت شناسایی را بالا برده و هشدارهای اشتباه را کاهش می‌دهند.

عملکرد دتکتورهای شعله

وقتی شعله‌ای در میدان دید دتکتور ظاهر می‌شود، دتکتور تشعشعات UV و/یا IR ناشی از آن را دریافت می‌کند. این تشعشعات توسط المان‌های حساس دتکتور تبدیل به سیگنال‌های الکتریکی می‌شوند که توسط مدارهای داخلی پردازش شده و در صورت تأیید وجود شعله، هشدار صادر می‌شود.

محدودیت‌ها و ملاحظات دتکتورهای شعله

• دتکتورهای شعله نمی‌توانند شعله‌هایی را که توسط مانع پوشانده شده‌اند شناسایی کنند.
• دتکتورهای UV ممکن است تحت تأثیر منابع UV دیگر قرار گیرند.
• دتکتورهای IR ممکن است توسط شرایط جوی مثل مه یا دود شدید تحت تأثیر قرار گیرند.
• دتکتورهای ترکیبی گرچه دقت بالاتری دارند، اما هزینه بالاتری نیز دارند.

نکات پایانی

برای انتخاب دتکتور مناسب باید محیط کاری، نوع سوخت، شرایط جوی و خطرات احتمالی را در نظر گرفت. همچنین نصب و نگهداری صحیح دتکتورها، نقش مهمی در افزایش کارایی و کاهش هشدارهای کاذب ایفا می‌کند.

 

 

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)

 

A.17.8.2 اصول عملکرد دتکتورهای شعله

(1) حسگرهای شعله. حسگرهای شعله فرابنفش معمولاً از یک لوله گایگر-مولر فوتودیود خلاء برای تشخیص شعله استفاده می‌کنند.

این حسگرها همچنین تابش فرابنفش تولید شده توسط شعله را تشخیص می‌دهند. فوتودیود اجازه می‌دهد تا یک جریان ناگهانی برای هر فوتون فرابنفشی که به ناحیه فعال لوله برخورد می‌کند، جاری شود. هنگامی که تعداد جریان‌های ناگهانی در واحد زمان به سطح از پیش تعیین‌شده‌ای برسد، حسگر هشدار را فعال می‌کند. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با طول‌موج واحد از یکی از چندین نوع فوتوسل برای تشخیص تابش مادون‌قرمز در یک باند طول‌موج واحد که توسط شعله تولید می‌شود، استفاده می‌کند. این حسگرها معمولاً شامل تمهیداتی برای کاهش هشدارهای ناشی از منابع رایج مادون‌قرمز مانند نور لامپ‌های رشته‌ای یا نور خورشید هستند. یک حسگر شعله فرابنفش/مادون‌قرمز (UV/IR) تابش فرابنفش را با استفاده از یک لوله فوتودیود خلاء و یک طول‌موج انتخابی از تابش مادون‌قرمز را با استفاده از یک فوتوسل تشخیص می‌دهد.

یک سیگنال هشدار می‌تواند فعال شود. یک حسگر شعله مادون‌قرمز با چند طول‌موج (IR/IR) تابش را در دو یا چند باند باریک از طول‌موج‌ها در طیف مادون‌قرمز تشخیص می‌دهد. این حسگرها به صورت الکترونیکی تابش‌ها را بین باندها مقایسه کرده و در صورتی که رابطه بین دو باند نشان‌دهنده آتش باشد، یک سیگنال فعال می‌کنند.

(2) حسگرهای جرقه/ذغال. یک حسگر جرقه/ذغال معمولاً از یک فوتودیود حالت جامد یا فوتوترانزیستور برای تشخیص انرژی تابشی ساطع شده از ذغال‌ها استفاده می‌کند که معمولاً بین ۰.۵میکرون تا ۲.۰ میکرون در محیط‌های معمولاً تاریک است. این حسگرها می‌توانند بسیار حساس (در حد میکرووات) ساخته شوند و زمان پاسخ‌دهی آنها می‌تواند بسیار کوتاه (در حد میکروثانیه) باشد.

A.17.8.2.1 انرژی تابشی ساطع شده از یک شعله یا جرقه/ذغال شامل تابش‌هایی در باندهای مختلف طیف فرابنفش، مرئی و مادون‌قرمز است. مقدار نسبی تابش ساطع شده در هر بخش از طیف توسط شیمی سوخت، دما و سرعت احتراق تعیین می‌شود. حسگر باید با ویژگی‌های آتش تطبیق داده شود.

تقریباً تمام موادی که در احتراق شعله‌ور شرکت می‌کنند، تا حدی در طول احتراق شعله‌ور تابش فرابنفش ساطع می‌کنند، در حالی که فقط سوخت‌های حاوی کربن تابش قابل توجهی در باند ۴.۳۵میکرون (دی‌اکسید کربن) که توسط بسیاری از انواع حسگرها برای تشخیص شعله استفاده می‌شود، ساطع می‌کنند.به شکلA.17.8.2.1 مراجعه کنید.

انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً توسط دمای سوخت (تابش بر اساس قانون پلانک) و گسیل‌پذیری سوخت تعیین می‌شود. انرژی تابشی ساطع شده از یک ذغال عمدتاً در محدوده مادون‌قرمز و به میزان کم‌تری در محدوده مرئی است. به طور کلی، ذغال‌ها تا زمانی که به دمای ۳۲۴۰ درجه فارنهایت (۱۷۲۷ درجه سانتی‌گراد یا ۲۰۰۰ کلوین) برسند، انرژی فرابنفش را به مقدار قابل توجهی (۰.۱ درصد از کل تابش) ساطع نمی‌کنند. در بیشتر موارد، تابش‌ها در محدوده ۰.۸ میکرون تا ۲.۰ میکرون قرار می‌گیرند که مربوط به دماهای تقریبی ۷۵۰ درجه فارنهایت تا ۱۸۳۰ درجه فارنهایت (۳۹۸ درجه سانتی‌گراد تا ۱۰۰۰ درجه سانتی‌گراد) است.

بیشتر حسگرهای انرژی تابشی دارای نوعی مدار تأیید درون خود هستند که از زمان برای کمک به تشخیص بین سیگنال‌های گذرا و نادرست و هشدارهای واقعی آتش استفاده می‌کنند. این مدارها در مواردی که سناریوی آتش مورد انتظار و توانایی حسگر برای پاسخ به آن آتش مورد انتظار در نظر گرفته می‌شود، بسیار مهم می‌شوند. به عنوان مثال، یک حسگر که از یک مدار انتگرال‌گیر یا زمان‌بندی برای پاسخ به نور سوسو‌زننده یک آتش استفاده می‌کند، ممکن است به خوبی به یک انفجار ناشی از اشتعال بخارات و گازهای قابل اشتعال تجمع‌یافته یا در مواردی که آتش یک جرقه است که با سرعت تا ۳۲۸ فوت بر ثانیه (۱۰۰ متر بر ثانیه) از مقابل حسگر عبور می‌کند، پاسخ ندهد. در این شرایط، یک حسگر با قابلیت پاسخ‌دهی سریع بسیار مناسب است. از طرف دیگر، در کاربردهایی که توسعه آتش کندتر است، یک حسگر که از زمان برای تأیید سیگنال‌های تکراری استفاده می‌کند، مناسب است. در نتیجه، نرخ رشد آتش باید در انتخاب حسگر در نظر گرفته شود. عملکرد حسگر باید به گونه‌ای انتخاب شود که به آتش مورد انتظار پاسخ دهد.

تابش‌های انرژی تنها معیار مورد توجه نیستند. محیط بین آتش مورد انتظار و حسگر نیز بسیار مهم است. طول‌موج‌های مختلف انرژی تابشی با درجات مختلفی از کارایی توسط موادی که در هوا معلق هستند یا روی سطوح نوری حسگر تجمع می‌کنند، جذب می‌شوند. به طور کلی، آئروسل‌ها و رسوبات سطحی حساسیت حسگر را کاهش می‌دهند. تشخیص فناوری مورد استفاده باید آئروسل‌ها و رسوبات سطحی که به طور معمول اتفاق می‌افتند را در نظر بگیرد تا کاهش پاسخ سیستم بین فواصل تعمیر و نگهداری به حداقل برسد. لازم به ذکر است که دود ناشی از احتراق تقطیرات نفتی با فراکسیون‌های متوسط و سنگین، به شدت در انتهای طیف فرابنفش جذب‌کننده است. اگر از این نوع تشخیص استفاده می‌شود، سیستم باید به گونه‌ای طراحی شود که اثر تداخلی دود بر پاسخ سیستم تشخیص را به حداقل برساند.

محیط و شرایط محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه تحت حفاظت، بر انتخاب حسگر تأثیر می‌گذارد. همه حسگرها محدودیت‌هایی در محدوده دمای محیطی دارند که در آن محدوده، مطابق با حساسیت‌های آزمایش‌شده یا تأیید‌شده خود پاسخ می‌دهند. طراح باید اطمینان حاصل کند که حسگر با محدوده دمای محیطی پیش‌بینی‌شده در منطقه‌ای که نصب می‌شود، سازگار است. علاوه بر این، باران، برف و یخ هر دو تابش فرابنفش و مادون‌قرمز را به درجات مختلف تضعیف می‌کنند. در مواردی که این شرایط پیش‌بینی می‌شود، باید تمهیداتی برای محافظت از حسگر در برابر تجمع این مواد روی سطوح نوری آن در نظر گرفته شود.

A.17.8.2.2 تابش‌های انرژی طبیعی که از آتش ناشی نمی‌شوند، ممکن است در منطقه خطر وجود داشته باشند. هنگام انتخاب حسگر برای یک منطقه، سایر منابع احتمالی تابش انرژی باید ارزیابی شوند. برای اطلاعات بیشتر به A.17.8.2.1 مراجعه کنید.

A.17.8.3.1.1 همه حسگرهای نوری بر اساس معادله نظری زیر پاسخ می‌دهند:

که در آن:

حساسیت (S) معمولاً بر حسب نانووات اندازه‌گیری می‌شود. این معادله منحنی‌هایی مشابه منحنی نشان‌داده‌شده در شکلA.17.8.3.1.1 را تولید می‌کند.
این منحنی حداکثر فاصله‌ای را تعریف می‌کند که در آن حسگر به طور مداوم آتش با اندازه و سوخت مشخصی را تشخیص می‌دهد. حسگرها باید فقط در ناحیه سایه‌دار بالای منحنی استفاده شوند.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

در بهترین شرایط و بدون جذب جوی، توان تابشی که به حسگر می‌رسد، اگر فاصله بین حسگر و آتش دو برابر شود، به میزان یک چهارم کاهش می‌یابد. برای محاسبه تضعیف جوی، عبارت نمایی زتا (ζ) به معادله اضافه می‌شود. زتا معیاری از شفافیت هوا در طول‌موج مورد نظر است. زتا تحت تأثیر رطوبت، گرد و غبار و هرگونه آلاینده دیگر در هوا قرار می‌گیرد که در طول‌موج مورد نظر جذب‌کننده هستند. زتا معمولاً مقادیری بین ۰.۰۰۱- و ۰.۱- برای هوای محیطی معمولی دارد.

قسمت نخست: مفاهیم و ساختارها

ابتدا مفهوم برخی کلمات به کار رفته  در مورد سطوح مختلف حفاظت در این مقاله:

سطوح حفاظت به شرح زیر خواهند بود:

1. 1. VEWFD (تشخیص حریق بسیار زودهنگام. Very early warning fire detection
   2. EWFD (تشخیص حریق زودهنگام Early Warning Fire Detection
   3. SFD (تشخیص حریق استاندارد Standard Fire Detection

4) ASD دتکتور دودی مکشی Aspirating Smoke Detector

الزامات سامانه‌های VEWFD بر اساس استاندارد NFPA 76:

هنگامی که نیاز به تشخیص حساس‌تری وجود دارد، استاندارد NFPA 76 الزامات نصب این سامانه‌ها را مشخص کرده است. الزامات سامانه‌های VEWFD نوع ASD به شرح زیر است:

• حداکثر مساحت تحت پوشش هر سوراخ نمونه‌برداری ۱۸.۶ متر مربع (۲۰۰ فوت مربع) است.
• حداقل حساسیت هشدار برای هر سوراخ نمونه‌برداری باید حداکثر ۰٫۲ درصد کاهش نور بر فوت (obs/ft.) باشد.
• حداقل حساسیت اعلام حریق برای هر سوراخ نمونه‌برداری باید حداکثر ۱٫۰ درصد کاهش نور بر فوت (obs/ft.) باشد.
• حداکثر زمان انتقال (Transport Time) ۶۰ ثانیه است.
• در مواردی که دو سطح تشخیص (بالا و پایین) مورد نیاز است، سوراخ‌های نمونه‌برداری باید در محل‌های زیر قرار گیرند:
  ۱. هر سطح حفاظتی باید حداکثر ۳۷٫۲ متر مربع (۴۰۰ فوت مربع) به ازای هر سوراخ نمونه‌برداری را پوشش دهد.
  ۲. پوشش کلی بین سوراخ‌های نمونه‌برداری بالا و پایین باید حداکثر ۱۸٫۶ متر مربع (۲۰۰ فوت مربع) باشد.
  ۳. حداکثر زمان انتقال ۶۰ ثانیه است.

بخش ۲
اصول تشخیص دود به روش مکشی (ASD)
دینامیک جریان هوا

یک سامانه‌ی ASD پایه دارای سه بخش اصلی است (مطابق شکل ۱ در پایین):

• شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری که هوا را از طریق سوراخ‌های نمونه‌برداری جمع‌آوری کرده و آن را از فضای محافظت‌شده به سمت آشکارساز منتقل می‌کند، جایی که هوا برای وجود ذرات دود بررسی می‌شود.
• آشکارساز دود مکشی که شامل موارد زیر است:
  – یک محفظه‌ی حسگر با سنسور حساس برای شناسایی ذرات دود معلق در هوا
  – یک مکنده یا فن برای کشیدن هوا از ناحیه‌ی محافظت‌شده به داخل محفظه‌ی حسگر
  – یک فیلتر اختیاری برای حذف ذرات درشت که ممکن است به حسگر داخل محفظه آسیب برسانند
• لوله‌ی خروجی برای خارج کردن هوای نمونه‌برداری‌شده از آشکارساز.

شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری
شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری به یک پورت در قسمت بالا یا پایین آشکارساز متصل می‌شود. این لوله‌ها معمولاً از پلاستیک ساخته می‌شوند، اما می‌توانند از مس، برنج یا فلزات غیرآهنی دیگر نیز تولید شوند. هر تولیدکننده الزامات خاص خود را برای لوله‌های نمونه‌برداری دارد. نوع لوله بر اساس کاربرد مشخص انتخاب شده و در نرم‌افزار طراحی تعیین می‌گردد.

روش‌های مختلفی برای نصب شبکه لوله‌کشی نمونه‌برداری وجود دارد:

• پیکربندی تک‌لوله‌ای (شکل ۲ در سمت راست)، که شامل یک لوله متصل به آشکارساز است و در تمام فضای تحت پوشش امتداد می‌یابد. انتخاب این پیکربندی ممکن است به طولانی‌تر شدن مسیر لوله و تأخیر در جمع‌آوری هوای نمونه‌برداری‌شده در آشکارساز منجر شود.

• پیکربندی چندلوله‌ای (شکل ۳ در پایین سمت راست)، که از چندین لوله یا لوله‌های شاخه‌دار تشکیل شده است.

• لوله نمونه‌برداری می‌تواند به‌صورت افقی در سطح سقف، داخل قفسه‌ها، یا به‌صورت عمودی برای کاربردهای انبار و فضاهای باز مانند آتریوم نصب شود (شکل ۴ در صفحه‌ی بعد).
• برای مکان‌های پنهان، لوله نمونه‌برداری می‌تواند در فضای خالی (Void) مخفی شده و با استفاده از لوله‌های مویینۀ کوچکتر، نمونه‌برداری از فضا انجام شود (شکل ۵ در صفحه‌ی بعد).
• شبکه لوله‌کشی شامل سوراخ‌های نمونه‌برداری است که امکان ورود هوا به داخل لوله را فراهم می‌سازند. فاصله‌گذاری بین این سوراخ‌ها بر اساس نوع سیستم تشخیص نصب‌شده تعیین می‌شود، که این موضوع به‌شدت به نوع کاربرد (مانند انبار، مرکز داده، یا ساختمان‌های تاریخی) بستگی دارد.
• اندازه‌ی هر سوراخ نمونه‌برداری نیز با استفاده از نرم‌افزار طراحی تعیین می‌شود که در آن دینامیک سیالات در سامانه‌های ASD و معیارهای طراحی مرتبط با نوع سیستم تشخیص موردنظر در نظر گرفته می‌شود (این موارد در بخش‌های بعدی این راهنمای کاربردی شرح داده شده‌اند).