سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن با کاربرد موضعی NFPA12-ANNEX F- Local Application Carbon Dioxide Systems

دتکتور دود مکشی (Aspirating Smoke Detector)

تمام سیستم‌های دتکتور دود مکشی (ASD) دارای تجهیزات مشابهی هستند، اما نوع فناوری تشخیص آن‌ها متفاوت است. در حال حاضر چند نوع فناوری تشخیص وجود دارد:

سیستم‌های مبتنی بر لیزر (دارای فیلتر)

در این روش، از لیزر به‌عنوان منبع نوری در داخل محفظه تشخیص استفاده می‌شود. ابتدا هوا از یک سیستم فیلتراسیون عبور می‌کند تا ذرات بزرگ حذف شوند. سپس نمونه‌ی هوای فیلتر شده از مقابل لیزر عبور داده می‌شود و پراکندگی نور ناشی از ذرات دود توسط یک کلکتور نوری اندازه‌گیری می‌شود. الکترونیک پیشرفته‌ی دتکتور، میزان ذرات دود موجود در محفظه را تعیین می‌کند.

سیستم‌های مبتنی بر لیزر (بدون فیلتر)

این روش که معمولاً با عنوان “شمارش ذرات” شناخته می‌شود نیز از لیزر به عنوان منبع نوری استفاده می‌کند. اما در این پیکربندی، هوا بدون عبور از فیلتر مستقیماً وارد محفظه حسگر می‌شود. با عبور هوا از مقابل لیزر، کلکتور نوری تعداد ذرات در اندازه میکرونی مشخص را شمارش می‌کند تا تعیین شود که آیا میزان کافی از ذرات دود وجود دارد یا خیر. الکترونیک پیشرفته این فناوری قادر است بین ذرات معلق گرد و غبار و ذرات دود در نمونه تفاوت قائل شود.

اتاقک ابری (Cloud Chamber)

این روش قدیمی‌ترین و ابتدایی‌ترین فناوری مکشی تشخیص دود است. عنصر حسگر آن یک محفظه‌ی مهر و موم‌شده حاوی بخار آب بسیار متراکم است. هنگامی که یک ذره دود باردار با بخار آب متراکم برخورد می‌کند، یونیزه می‌شود. یون‌های ایجاد شده به عنوان هسته‌های تراکم عمل می‌کنند که مه در اطراف آن‌ها شکل می‌گیرد (زیرا بخار آب بسیار متراکم بوده و در آستانه‌ی چگالش قرار دارد). این فرآیند باعث بزرگ‌تر شدن اندازه ذره می‌شود، به‌طوری که از حالت نامرئی (زیر طول موج نور) به حالتی می‌رسد که قابل شناسایی توسط سلول نوری درون محفظه می‌شود.

حسگر با منبع دوگانه (Dual Source Sensor)

در این روش، از یک LED آبی برای شناسایی غلظت‌های بسیار پایین دود و از یک لیزر مادون قرمز برای تشخیص موارد مزاحم مانند گرد و غبار استفاده می‌شود که ممکن است باعث آلارم‌های اشتباه شوند. الگوریتم‌های پیشرفته سیگنال‌های هر دو منبع را تفسیر می‌کنند تا مشخص شود که نمونه‌ی هوا حاوی دود است یا فقط گرد و غبار معلق. سطح تشخیص ذرات می‌تواند تا حداقل 0.0015% بر متر (یا 0.00046% بر فوت) کاهش یابد.

اصول اگزاست (تخلیه هوا) در دتکتور دود مکشی

در کاربردهای عادی، معمولاً فشار هوا در فضای حفاظت‌شده با فشار هوا (APS) برابر با فشار هوای فضای نصب دتکتور است، و لوله اگزاست از خروجی فشار اگزاست دتکتور (AES) خارج می‌شود. به همین دلیل، نرم‌افزار طراحی که زمان انتقال و حساسیت دتکتور را محاسبه می‌کند، فرض می‌کند که فشار هوای دو فضا برابر است.

اندازه سوراخ‌های نمونه‌برداری، اندازه لوله، زمان انتقال و سرعت فن مکنده همگی تابعی از حجم هوایی هستند که از محفظه نمونه‌برداری عبور می‌کند. محفظه حسگر برای تشخیص ذرات دود طراحی شده که با سرعت مشخص فن از درون آن عبور می‌کنند.

• اگر فشار APS بیشتر از AES باشد، سرعت ورود هوا به محفظه حسگر ممکن است بیشتر از سرعت نامی فن شود که می‌تواند بر دقت تشخیص دود اثر مستقیم بگذارد.
• مهم: اگر AES بیشتر از APS باشد، فشار هوا در حال فشار آوردن به هوای خروجی است و در نتیجه باعث ایجاد مقاومت و کند شدن فن می‌شود. این امر موجب افزایش زمان انتقال و کاهش حجم هوای ورودی به محفظه حسگر می‌گردد.

نکته: برای حذف تفاوت فشار، باید هوای خروجی دوباره به همان اتاقی که از آن نمونه‌برداری شده بازگردانده شود (مطابق شکل 6 صفحه بعد).

می‌توان لوله‌ای را به پورت خروجی متصل کرد تا هوای خروجی را از محل واحد دور کند؛ به‌عنوان مثال برای کاهش نویز، کاهش خطر تداخل یا انسداد عمدی، یا بهبود حفاظت محیطی. باید از لوله‌ای با مشخصات مشابه لوله‌های نمونه‌برداری استفاده شود و در تعیین محل خروجی جدید دقت شود تا مسدود شدن تصادفی یا عمدی آن رخ ندهد.

روش‌های نمونه‌برداری دتکتور حرارتی خطی (ASD)

برای هدف این راهنما، پنج روش نمونه‌برداری قابل قبول برای تمام کاربردهای ممکن وجود دارد:

نمونه‌برداری اولیه (Primary Sampling)

نام این روش گمراه‌کننده است؛ زیرا معمولاً به‌عنوان یک سیستم تکمیلی استفاده می‌شود و نه سیستم تشخیص اصلی. در نمونه‌برداری اولیه، نمونه‌گیری هوا از یک محل خاص یا جایی انجام می‌شود که احتمال حرکت هوا در آن بیشتر است. برای مناطقی با جریان هوای بالا، مانند دیتاسنترها یا اتاق‌های تمیز، محل نمونه‌برداری اولیه در دریچه‌های برگشت هوا، واحدهای هواساز (AHU) یا کانال‌های برگشت هوا قرار دارد.

نمونه‌برداری ثانویه (Secondary Sampling)

در این روش، سوراخ‌های نمونه‌برداری در سطح سقف و در مکان‌هایی مشابه با دتکتورهای نقطه‌ای دود نصب می‌شوند. فاصله‌گذاری بین سوراخ‌ها باید مطابق با استاندارد یا آیین‌نامه مربوطه باشد.

نمونه‌برداری موضعی (Localised Sampling)

این روش شامل حفاظت از تجهیزات یا نواحی خاص در یک فضای باز بزرگ است. نمونه‌برداری موضعی ممکن است در سیستم نمونه‌برداری رک‌ها (Rack Sampling) در یک انبار بزرگ باز استفاده شود.

نمونه‌برداری داخل کابینت
در این نوع روش نمونه‌برداری، سوراخ‌های مکش هوا به‌گونه‌ای نصب می‌شوند که تجهیزات خاصی را در یک فضای باز بزرگ‌تر پایش کنند. این روش با نمونه‌برداری موضعی متفاوت است، زیرا حجم تحت حفاظت بسیار کوچک‌تر بوده و تجهیز مورد نظر معمولاً به‌صورت خودکفا درون یک کابینت یا رک رایانه‌ای قرار دارد. سامانه تشخیص مکشی (ASD) هوایی را که برای خنک‌سازی تجهیزات استفاده می‌شود، پایش می‌کند. این نوع نمونه‌برداری معمولاً بر روی تجهیزاتی نصب می‌شود که آسیب دیدن آن‌ها در اثر آتش می‌تواند نتایج فاجعه‌باری به دنبال داشته باشد.

نمونه‌برداری درون کانال
در این نوع نمونه‌برداری، به‌جای استفاده از آشکارسازهای دود کانال‌نصب سنتی، از سامانه تشخیص مکشی (ASD) استفاده می‌شود تا در صورت وقوع آتش‌سوزی، سامانه تهویه مطبوع (HVAC) مرتبط خاموش شده یا دمپرها بسته شوند تا از گسترش دود جلوگیری گردد. همچنین می‌توان از آن برای تشخیص ذرات دود موجود در هوای خروجی (یا ورودی) استفاده کرد، به‌ویژه زمانی که آشکارسازی با حساسیت بیشتر مورد نیاز است.

• ترجمه و تدوین : مرکز اطلاعات کامپیوتری شرکت اسپین الکتریک

  فصل 19 از NFPA-13

  فصل ۱۹: رویکردهای طراحی

  ۱۹.۱ کلیات:
  از فصل ۱۹ برای تعیین رویکردهای طراحی استفاده خواهد شد.

  ۱۹.۲ رویکردهای عمومی طراحی:
  الزامات بخش ۱۹.۲ برای تمامی سیستم‌های اسپرینکلر، مگر در مواردی که توسط بخشی خاص از فصل ۱۹ یا فصل ۲۰ اصلاح شده باشد، اعمال می‌گردد.

  ۱۹.۲.۱
  حفاظت از یک ساختمان یا بخشی از آن مجاز است که طبق هر یک از رویکردهای طراحی قابل‌اعمال، به صلاحدید طراح انجام گیرد.

  ۱۹.۲.۲ خطرات مجاور یا روش‌های طراحی:*
  برای ساختمان‌هایی که دارای دو یا چند خطر یا روش طراحی مجاور به یکدیگر هستند، موارد زیر اعمال می‌گردد:

  1. اگر نواحی مورد نظر به‌صورت فیزیکی توسط پرده دود، مانع یا دیواری جدا نشده باشند که بتواند از انتقال حرارت ناشی از آتش در یک ناحیه به نحوی جلوگیری کند که از فعال شدن اسپرینکلرها در ناحیه مجاور جلوگیری کند، الزامات مربوط به طراحی با شدت بیشتر باید به‌اندازه ۱۵ فوت (۴٫۶ متر) فراتر از مرز آن ناحیه گسترش یابد.
  2. الزامات بند (۱) زمانی اعمال نمی‌شود که نواحی با یکی از موارد زیر از هم جدا شده باشند:
  o پرده دود یا مانعی که در بالای راهرو قرار دارد، مشروط بر اینکه راهرو دارای حداقل ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) جداسازی افقی از خطر مجاور در هر طرف باشد.
  o دیواری که قادر به جلوگیری از انتقال حرارت از یک ناحیه به ناحیه مجاور و در نتیجه ممانعت از فعال شدن اسپرینکلرهای آن باشد.
  3. الزامات بند (۱) همچنین در مورد گسترش معیارهای طراحی با شدت بیشتر از یک سطح سقف بالاتر به زیر سقف پایین‌تر، زمانی که اختلاف ارتفاع بین دو سطح سقف حداقل ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) باشد و این تفاوت در بالای یک راهرو با حداقل ۲ فوت جداسازی افقی از خطر مجاور در هر طرف قرار گرفته باشد، اعمال نمی‌گردد.

  ۱۹.۲.۳
  برای سیستم‌هایی که به‌صورت هیدرولیکی محاسبه می‌شوند، کل نیازمندی‌های تأمین آب سیستم برای هر پایه طراحی باید مطابق با رویه‌های بخش ۲۷.۲، مگر در مواردی که در فصل ۱۹ یا ۲۰ اصلاح شده باشد، تعیین شود.

  ۱۹.۲.۴ تقاضای آب:

  ۱۹.۲.۴.۱*
  نیازمندی‌های تقاضای آب باید از طریق منابع زیر تعیین شود:

  1. رویکردهای کنترل آتش بر اساس خطر اشغال و طراحی‌های خاص در فصل ۱۹
  2. رویکردهای طراحی ذخیره‌سازی در فصل‌های ۲۰ تا ۲۵
  3. رویکردهای ویژه برای اشغال‌های خاص در فصل ۲۶

  ۱۹.۲.۴.۲*
  حداقل نیازمندی‌های تقاضای آب برای یک سیستم اسپرینکلر باید با افزودن میزان جریان مجاز شیلنگ آتش‌نشانی به تقاضای آب مورد نیاز اسپرینکلرها تعیین گردد.

  ۱۹.۲.۵ منابع تأمین آب:

  ۱۹.۲.۵.۱
  حداقل مقدار تأمین آب باید برای حداقل مدت زمان تعیین‌شده در فصل ۱۹ در دسترس باشد.

  ۱۹.۲.۵.۲*
  مخازن باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند تجهیزات تحت پوشش خود را تأمین کنند.

  ۱۹.۲.۵.۳*
  پمپ‌ها نیز باید به گونه‌ای طراحی شوند که بتوانند تجهیزات مرتبط خود را تأمین نمایند.

  19.2.6 جریان مجاز شیلنگ آتش‌نشانی (Hose Allowance)

  19.2.6.1 سیستم‌های دارای طبقه‌بندی خطر متعدد:
  برای سیستم‌هایی که شامل چند نوع طبقه‌بندی خطر هستند، جریان مجاز شیلنگ و مدت‌زمان تأمین آب باید مطابق یکی از روش‌های زیر تعیین شود:

  1. الزامات تأمین آب برای بالاترین طبقه‌بندی خطر در سیستم مورد استفاده قرار گیرد.
  2. الزامات تأمین آب برای هر طبقه‌بندی خطر به‌صورت جداگانه و بر اساس ناحیه طراحی مربوط به همان خطر در محاسبات استفاده شود.
  3. اگر طبقه‌بندی خطر بالاتر تنها در اتاق‌هایی مجزا با مساحت کمتر یا مساوی ۴۰۰ فوت مربع (۳۷ مترمربع) باشد و این اتاق‌ها مجاور هم نباشند، الزامات تأمین آب برای کاربری اصلی (principal occupancy) برای سایر بخش‌های سیستم کفایت می‌کند. (یادآوری: این بند دارای تفسیر فنی می‌باشد)

  19.2.6.2*
  مقدار جریان آب مجاز برای شیلنگ‌های خارجی باید به نیازمندی‌های اسپرینکلر در نقطه اتصال به شبکه آب شهری یا نزدیک‌ترین هیدرانت (شیر آتش‌نشانی خصوصی) افزوده شود، هرکدام که به رایزر سیستم نزدیک‌تر باشند.

  19.2.6.3
  در مواردی که استفاده از اتصالات داخلی شیلنگ پیش‌بینی یا الزامی باشد، موارد زیر اعمال می‌گردد:

  1. برای نصب یک اتصال شیلنگ، میزان ۵۰ گالن بر دقیقه (190 لیتر بر دقیقه) به تقاضای آب سیستم اسپرینکلر افزوده می‌شود.
  2. برای نصب چند اتصال شیلنگ، میزان ۱۰۰ گالن بر دقیقه (380 لیتر بر دقیقه) به تقاضای آب افزوده می‌شود.
  3. این مقدار باید به‌صورت افزایشی از ۵۰ گالن بر دقیقه (190 لیتر بر دقیقه) در نظر گرفته شود، به‌طوری‌که هر مرحله از دورترین نقطه اتصال شیلنگ محاسبه شده و در فشار موردنیاز سیستم در آن نقطه اضافه گردد.

  19.2.6.3.1
  در صورتی که سیستم به‌صورت ترکیبی از اسپرینکلر و رایزر آتش‌نشانی(کلاس I یا III) باشد و ساختمان به‌طور کامل طبق NFPA 13 اسپرینکلر شده باشد، هیچ نیازی به در نظر گرفتن تقاضای داخلی شیلنگ در خروجی‌های رایزر آتش‌نشانی نیست.

  19.2.6.4*
  زمانی‌که شیر شیلنگ برای استفاده واحد آتش‌نشانی به رایزر سیستم اسپرینکلر از نوع تر (wet pipe) متصل شده باشد، مطابق بند 16.15.2، موارد زیر اعمال می‌شود:

  1. نیازی نیست تقاضای اسپرینکلر به تقاضای رایزر آتش‌نشانی مطابقNFPA 14 افزوده شود.
  2. در صورتی که مجموع تقاضای اسپرینکلر و جریان مجاز شیلنگ طبق جدول 19.3.3.1.2 از الزامات NFPA 14 بیشتر باشد، مقدار بیشتر باید ملاک قرار گیرد.
  3. برای ساختمان‌هایی که تنها بخشی از آن‌ها اسپرینکلر شده، تقاضای اسپرینکلر (بدون احتساب جریان مجاز شیلنگ) طبق شکل 19.3.3.1.1 باید به الزامات مندرج در NFPA 14 اضافه گردد.

  19.2.7 فن‌ های حجیم با سرعت پایین (HVLS – High Volume Low Speed Fans)*

  نصب فن‌های HVLS در ساختمان‌هایی که مجهز به سیستم اسپرینکلر (از جمله اسپرینکلرهای پاسخ بسیار سریع برای فضاهای ذخیره‌سازی – ESFR) هستند، باید مطابق با موارد زیر انجام شود:

  1. قطر حداکثری فن نباید بیش از ۲۴ فوت (۷٫۳ متر) باشد.
  2. فن باید تقریباً در مرکز بین چهار اسپرینکلر مجاور قرار گیرد.
  3. فاصله عمودی بین فن HVLS و پخش‌کننده اسپرینکلر (deflector) باید حداقل ۳ فوت (۰٫۹ متر) باشد.

  19.2.7 – فن‌های HVLS

  بند (4):
  تمامی فن‌های HVLS باید به‌گونه‌ای در مدار سیستم قرار گیرند که به‌محض فعال شدن هشدار جریان آب (waterflow alarm) بلافاصله خاموش شوند.
  در مواردی که ساختمان به سیستم اعلام حریق مجهز باشد، این اینترلاک (مدار قطع خودکار) باید مطابق با الزامات استاندارد NFPA 72 اجرا گردد.

  19.3 رویکرد کنترل حریق بر اساس طبقه‌بندی خطر اشغال برای اسپرینکلرهای پاششی

  19.3.1 کلیات

  19.3.1.1*
  نیازمندی‌های تأمین آب برای این نوع سیستم‌ها باید از یکی از دو روش زیر تعیین شود:

  • روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method) طبق بند 19.3.2
  • روش محاسبات هیدرولیکی (Hydraulic Calculation Method) طبق بند 19.3.3

  19.3.1.2 طبقه‌بندی نوع اشغال:

  • 19.3.1.2.1
  طبقه‌بندی نوع اشغال در این استاندارد، فقط مربوط به نصب اسپرینکلرها و تأمین آب آن‌ها است و کاربرد عمومی برای تعیین نوع خطرات ساختمانی ندارد.
  • 19.3.1.2.2
  طبقه‌بندی اشغال نباید به‌عنوان یک طبقه‌بندی کلی خطرات حریق در ساختمان استفاده شود.
  • 19.3.1.2.3
  کاربری‌ها یا بخش‌هایی از کاربری‌ها باید بر اساس موارد زیرطبقه‌بندی شوند:
  o مقدار و قابلیت اشتعال محتویات
  o نرخ آزادسازی حرارت مورد انتظار
  o کل پتانسیل آزادسازی انرژی
  o ارتفاع پشته‌سازی مواد
  o وجود مایعات قابل اشتعال یا احتراق
  این عوامل باید طبق تعاریف بندهای 4.3.2 تا 4.3.7 در نظر گرفته شوند.
  • 19.3.1.2.4 طبقه‌بندی‌ها به شرح زیر هستند:
  1. خطر سبک (Light Hazard)
  2. خطر معمولی – گروه ۱ و ۲ (Ordinary Hazard Group 1 and 2)
  3. خطر بالا – گروه ۱ و ۲ (Extra Hazard Group 1 and 2)
  4. خطرات خاص اشغالی (Special Occupancy Hazards) — مراجعه شود به فصل ۲۶

  19.3.2 نیازمندی‌های تأمین آب — روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method)

  19.3.2.1
  برای تعیین حداقل نیازمندی تأمین آب در کاربری‌های خطر سبک و خطر معمولی که سیستم آن‌ها طبق جداول اندازه‌گذاری لوله‌های مندرج در بخش 27.5 طراحی شده، باید از جدول 19.3.2.1 استفاده شود.

  19.3.2.2
  برای کاربری‌های خطر بالا (Extra Hazard)، الزامات فشار و جریان باید صرفاً بر اساس روش محاسبات هیدرولیکی بند 19.3.3 تعیین شود.

  19.3.2.3
  استفاده از روش جدول لوله‌کشی مجاز است فقط در موارد زیر:

  1. افزایش یا اصلاح در سیستم‌های موجودی که بر اساس جدول لوله‌کشی بخش 27.5 طراحی شده‌اند.
  2. افزایش یا اصلاح در سیستم‌های موجود با طبقه‌بندی خطر بالا که با جدول لوله‌کشی طراحی شده‌اند.
  3. سیستم‌های جدیدی با مساحت حداکثر ۵۰۰۰ فوت مربع (۴۶۵مترمربع)

  

  19.3.2 – نیازمندی‌های تأمین آب – روش جدول لوله‌کشی (Pipe Schedule Method)

  19.3.2.3 بند 4
  سیستم‌های جدیدی که مساحت آن‌ها بیش از ۵۰۰۰ فوت مربع (۴۶۵متر مربع) باشد، در صورتی می‌توانند از جدول 19.3.2.1 استفاده کنند که مقادیر جریان مورد نیاز در آن جدول در حداقل فشار باقیمانده‌ی ۵۰psi (معادل ۳.۴ بار) در بالاترین تراز اسپرینکلر فراهم باشند.

  19.3.2.4
  جهت تعیین حداقل نیازمندی‌های تأمین آب، از جدول 19.3.2.1 استفاده می‌شود.

  19.3.2.5
  مقادیر مدت زمان پایین‌تر در جدول 19.3.2.1 تنها در صورتی قابل قبول هستند که:

  • تجهیزات هشدار جریان آب (waterflow alarm)
  • و تجهیزات نظارتی (supervisory devices)
  به‌صورت برقی (electrically supervised) بوده
  و این نظارت توسط یک مرکز مورد تأیید و به‌طور دائمی تحت پایش انجام شود.

  19.3.2.6 – فشار باقیمانده (Residual Pressure):

  19.3.2.6.1
  فشار باقیمانده مندرج در جدول 19.3.2.1 باید در تراز بالاترین اسپرینکلر فراهم باشد.

  19.3.2.6.2 افت فشار ناشی از شیرهای برگشت‌ناپذیر (Backflow Prevention Valves):

  • 19.3.2.6.2.1
  چنانچه در سیستم‌های طراحی شده با جدول لوله‌کشی از شیر برگشت‌ناپذیر استفاده شود، افت فشار ناشی از این شیر باید در محاسبات فشار باقیمانده لحاظ گردد.
  • 19.3.2.6.2.2
  میزان افت فشار ایجادشده توسط این شیر (بر حسب psi یا bar)، باید به افت فشار ناشی از ارتفاع و فشار باقیمانده مورد نیاز در ردیف بالایی اسپرینکلرها اضافه گردد تا فشار کلی مورد نیاز در محل تأمین آب مشخص شود.

  19.3.2.7
  استفاده از مقادیر جریان پایین‌تر در جدول 19.3.2.1 تنها زمانی مجاز است که:

  • ساختمان از مصالح غیرقابل احتراق (noncombustible) ساخته شده باشد
  یا
  • نواحی بالقوه‌ی آتش‌سوزی، با توجه به اندازه‌ی ساختمان یا تقسیم‌بندی فضاها (compartmentation)، محدود شده باشند به‌گونه‌ای که هیچ ناحیه‌ی باز (open area) از مقادیر زیر تجاوز نکند:
  o ۳۰۰۰ فوت مربع (۲۸۰ متر مربع) برای کاربری با خطر سبک(Light Hazard)
  o ۴۰۰۰ فوت مربع (۳۷۰ متر مربع) برای کاربری با خطر معمولی (Ordinary Hazard)

  19.3.3 نیازمندی‌های تأمین آب – روش محاسبات هیدرولیکی(Hydraulic Calculation Methods)

  19.3.3.1 کلیات

  19.3.3.1.1
  نیازمندی تأمین آب اسپرینکلر باید تنها بر اساس یکی از روش‌های زیرو به صلاحدید طراح تعیین شود:

  1. منحنی چگالی/مساحت (Density/Area Curves) مطابق شکل 19.3.3.1.1 و روش بند 19.3.3.2
  2. اتاق دارای بیشترین بار آبی (Room Design Method) مطابق بند 19.3.3.3
  3. نواحی طراحی خاص (Special Design Areas) مطابق بند 19.3.3.4

  19.3.3.1.2
  حداقل تأمین آب باید برای مدت زمانی فراهم باشد که در جدول 19.3.3.1.2مشخص شده است.

  19.3.3.1.3
  مقادیر مدت زمان پایین‌تر در جدول مذکور فقط در صورت وجود نظارت برقی و پایش دائمی توسط یک مرکز مورد تأیید قابل قبول هستند.

  19.3.3.1.4 محدودیت‌ها در روش‌های چگالی/مساحت و طراحی اتاق:

  در صورتی که از روش چگالی/مساحت یا روش طراحی اتاق استفاده شود، الزامات زیر اعمال می‌گردد:

  • (1)*
  برای کاربری‌های خطر سبک و معمولی، اگر ناحیه عملکرد اسپرینکلر کمتر از ۱۵۰۰ فوت مربع (۱۴۰ متر مربع) باشد، باید چگالی متناظر با ۱۵۰۰ فوت مربع استفاده شود.
  • (2)
  برای کاربری‌های خطر بالا، اگر ناحیه عملکرد اسپرینکلر کمتر از ۲۵۰۰ فوت مربع (۲۳۰ متر مربع) باشد، باید چگالی متناظر با ۲۵۰۰ فوت مربع استفاده گردد.

  

  19.3.3.1.5 فضاهای پنهان قابل‌اشتعال بدون اسپرینکلر
  19.3.3.1.5.1* هنگام استفاده از روش چگالی/مساحت یا طراحی اتاق، مگر اینکه الزامات بند 19.3.3.1.5.2 رعایت شده باشد، برای ساختمان‌هایی که دارای فضاهای پنهان قابل‌اشتعال بدون اسپرینکلر هستند، همان‌طور که در بندهای 9.2.1 و 9.3.18 توصیف شده است، حداقل مساحت عملکرد اسپرینکلر برای آن بخش از ساختمان باید 3000 فوت مربع (280 متر مربع) باشد.
  (A) ناحیه طراحی 3000 فوت مربع (280 متر مربع) فقط باید به سیستم اسپرینکلر یا بخش‌هایی از سیستم اسپرینکلری که در مجاورت فضای پنهان قابل‌اشتعال واجد شرایط هستند، اعمال شود.
  (B) اصطلاح «مجاور» به هر سیستم اسپرینکلری که فضایی در بالا، پایین یا کنار فضای پنهان واجد شرایط را محافظت می‌کند اطلاق می‌شود، مگر در مواردی که مانعی با درجه مقاومت در برابر آتش معادل با مدت زمان تأمین آب، به‌طور کامل فضای پنهان را از ناحیه دارای اسپرینکلر جدا کرده باشد.

  19.3.3.1.5.2 فضاهای پنهان بدون اسپرینکلر زیر، نیاز به حداقل مساحت عملکرد اسپرینکلر برابر با 3000 فوت مربع (280 متر مربع) ندارند:
  (1) فضاهای پنهان غیرقابل‌اشتعال و با قابلیت اشتعال محدود با بار قابل‌اشتعال ناچیز که دسترسی به آن‌ها وجود ندارد. این فضا حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در یک پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شود.
  (2) فضاهای پنهان غیرقابل‌اشتعال و با قابلیت اشتعال محدود با دسترسی محدود که اجازه اشغال یا ذخیره مواد قابل‌اشتعال را نمی‌دهند. این فضا حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در یک پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شود.
  (3) فضاهای پنهان قابل‌اشتعال که به‌طور کامل با عایق غیرقابل‌اشتعال پر شده‌اند.
  (4)* در کاربری‌های خطر سبک یا معمول، جایی که سقف‌های غیرقابل‌اشتعال یا با قابلیت اشتعال محدود مستقیماً به پایین تیرهای چوبی توپر یا ساختارهای توپر با قابلیت اشتعال محدود یا غیرقابل‌اشتعال متصل شده‌اند، به‌گونه‌ای که فضاهای بسته بین تیرها ایجاد شود با حجم حداکثر 160 فوت مکعب (4.5 متر مکعب)، از جمله فضای زیر عایقی که مستقیماً روی تیرهای سقف یا درون آن‌ها قرار گرفته در یک فضای پنهان که در غیر این صورت دارای اسپرینکلر است.

  

  (5) فضاهای پنهان که در آن‌ها از مصالح سخت استفاده شده و سطوح در معرض دید با یکی از موارد زیر، در همان شکلی که در فضا نصب شده‌اند، مطابقت دارند:
  (a) مصالح سطحی دارای شاخص گسترش شعله برابر یا کمتر از 25 هستند و ثابت شده که این مصالح در آزمون مطابق با استاندارد ASTM E84 «روش آزمون استاندارد برای ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی» یا UL 723 «استاندارد آزمون ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی»، که به‌مدت 20 دقیقه اضافی در همان شکل نصب‌شده در فضا ادامه یافته، آتش را بیش از 10.5 فوت (3.2 متر) گسترش نمی‌دهند، یا
  (b) مصالح سطحی با الزامات ASTM E2768، «روش آزمون استاندارد برای ویژگی‌های احتراقی سطحی مصالح ساختمانی با مدت زمان طولانی (آزمون تونلی 30 دقیقه‌ای)» مطابقت دارند.

  (6) فضاهای پنهان که مصالح در معرض دید آن‌ها به‌طور کامل از چوب تیمارشده با مواد مقاوم در برابر حریق ساخته شده‌اند، مطابق تعریف NFPA 703.

  (7) فضاهای پنهان در بالای اتاق‌های کوچک مجزا که مساحت آن‌ها از 55 فوت مربع (5.1 متر مربع) بیشتر نیست.

  (8) مسیرهای عمودی عبور لوله (pipe chases) با مساحت کمتر از 10 فوت مربع (0.9 متر مربع)، به شرطی که در ساختمان‌های چندطبقه، این مسیرها در هر طبقه با استفاده از مصالح معادل ساختار کف، مسدودکننده حریق(firestopped) شده باشند و در صورتی که این مسیرهای لوله‌کشی فاقد منابع اشتعال باشند، لوله‌کشی از مصالح غیرقابل احتراق باشد و نفوذ لوله در هر طبقه به‌درستی آب‌بندی شده باشد.

  (9) ستون‌های خارجی با مساحت کمتر از 10 فوت مربع (0.9 متر مربع) که با تیرک‌ها یا تیرچه‌های چوبی شکل گرفته‌اند و سایبان‌های بیرونی را نگه می‌دارند، به شرطی که این سایبان‌ها به‌طور کامل با سیستم اسپرینکلر محافظت شده باشند.

  (10) فضاهای با خطر سبک یا معمولی که در آن‌ها سقف‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود مستقیماً یا بر روی کانال‌های فلزی با عمق بیش از 1 اینچ (25 میلی‌متر) به پایین تیرچه‌های چوبی کامپوزیت متصل شده‌اند، به‌شرطی که کانال‌های تیرچه مجاور با مصالحی معادل تخته گچی ½ اینچ (13 میلی‌متر) به حجم‌هایی بیش از 160 فوت مکعب (4.5 متر مکعب) تقسیم‌بندی شده باشند و حداقل 3½ اینچ (90 میلی‌متر) عایق پتویی (batt insulation) در پایین کانال‌های تیرچه نصب شده باشد زمانی که سقف با استفاده از کانال‌های فلزی متصل شده باشد.

  (11) حفره‌ها درون فضاهای دیواری فاقد اسپرینکلر.

  19.3.3.2 روش چگالی/مساحت

  19.3.3.2.1 منبع آب
  19.3.3.2.1.1 الزامات منبع آب فقط برای اسپرینکلرها باید از نمودارهای چگالی/مساحت در شکل 19.3.3.1.1 یا از فصل 26 در مواردی که معیارهای چگالی/مساحت برای خطرات اشغال خاص مشخص شده‌اند، محاسبه شود.
  19.3.3.2.1.2 هنگام استفاده از شکل 19.3.3.1.1، محاسبات باید هر نقطه‌ای منفرد روی منحنی چگالی/مساحت مناسب را ارضا کند.
  19.3.3.2.1.3 هنگام استفاده از شکل 19.3.3.1.1، ضروری نیست که همه نقاط روی منحنی انتخاب‌شده ارضا شوند.

  19.3.3.2.2 اسپرینکلرها
  19.3.3.2.2.1 چگالی‌ها و مساحت‌های ارائه‌شده در شکل 19.3.3.1.1 فقط باید برای استفاده با اسپرینکلرهای اسپری باشد.
  19.3.3.2.2.2 استفاده از اسپرینکلرهای با واکنش سریع در اشغال‌های خطر زیاد یا دیگر اشغال‌هایی که دارای مقادیر قابل توجهی مایعات قابل اشتعال یا گردوغبارهای قابل احتراق هستند مجاز نیست.
  19.3.3.2.2.3 برای اسپرینکلرهای پوشش گسترده (extended coverage)، حداقل مساحت طراحی باید برابر با مساحت مربوط به خطر در شکل 19.3.3.1.1 یا مساحت محافظت‌شده توسط پنج اسپرینکلر، هرکدام که بیشتر است، باشد.
  19.3.3.2.2.4 اسپرینکلرهای پوشش گسترده باید دارای فهرست‌بندی و طراحی برای حداقل دبی مطابق با چگالی برای خطر مورد نظر طبق شکل 19.3.3.1.1 باشند.

  19.3.3.2.3 اسپرینکلرهای با واکنش سریع
  19.3.3.2.3.1 در مواردی که از اسپرینکلرهای با واکنش سریع فهرست‌شده، از جمله اسپرینکلرهای با پوشش گسترده و واکنش سریع، در سراسر یک سیستم یا بخشی از سیستمی که دارای مبنای طراحی هیدرولیکی یکسان است استفاده شود، مساحت عملکرد سیستم می‌تواند بدون تغییر در چگالی، کاهش یابد طبق آنچه در شکل 19.3.3.2.3.1 آمده است، به‌شرطی که همه شرایط زیر برآورده شوند:
  (1) سیستم لوله‌کشی مرطوب باشد
  (2) اشغال خطر سبک یا خطر معمولی باشد
  (3) ارتفاع سقف حداکثر 20 فوت (6.1 متر) باشد

  (4) هیچ فضای سقفیِ بدون محافظت مطابق با موارد مجاز در بندهای 10.2.9 و 11.2.8 نباید بیش از 32 فوت مربع (3.0 متر مربع) باشد.

  (5) هیچ ناحیه‌ای بدون محافظت در بالای سقف‌های ابری (cloud ceilings) مطابق با موارد مجاز در بند 9.2.7 نباید وجود داشته باشد.

  19.3.3.2.3.2 تعداد اسپرینکلرها در ناحیه طراحی نباید هرگز کمتر از پنج عدد باشد.

  19.3.3.2.3.3 در مواردی که از اسپرینکلرهای با واکنش سریع روی سقف یا بام شیب‌دار استفاده می‌شود، برای تعیین درصد کاهش ناحیه طراحی، حداکثر ارتفاع سقف یا بام باید لحاظ شود.

  19.3.3.2.4 سقف‌های شیب‌دار. در مواردی که از انواع زیر از اسپرینکلرها روی سقف‌های شیب‌دار با شیب بیش از 1 به 6 (افزایش 2 واحد در طول 12 واحد، معادل شیب 16.7 درصد) در کاربردهای غیر انباری استفاده می‌شود، ناحیه عملکرد سیستم باید بدون تغییر چگالی، 30 درصد افزایش یابد:

  (1) اسپرینکلرهای اسپری، شامل اسپرینکلرهای پوشش گسترده که طبق بند 11.2.1(4) فهرست شده‌اند، و اسپرینکلرهای با واکنش سریع
  (2) اسپرینکلرهای CMSA

  19.3.3.2.5 سیستم‌های خشک و سیستم‌های پیش‌فعال دوگانه با قفل مضاعف.* برای سیستم‌های لوله‌کشی خشک و سیستم‌های پیش‌فعال دوگانه با قفل مضاعف، ناحیه عملکرد اسپرینکلر باید بدون تغییر چگالی، 30 درصد افزایش یابد.

  19.3.3.2.6 اسپرینکلرهای دمای بالا. در مواردی که از اسپرینکلرهای دمای بالا برای اشغال‌های با خطر زیاد استفاده می‌شود، ناحیه عملکرد اسپرینکلر می‌تواند بدون تغییر چگالی، تا 25 درصد کاهش یابد، اما نه کمتر از 2000 فوت مربع (185 متر مربع).

  19.3.3.2.7 در مواردی که از اسپرینکلرهایی با ضریب دبی K-11.2 (160) یا بزرگ‌تر همراه با منحنی‌های طراحی مربوط به Extra Hazard Group 1 یا Extra Hazard Group 2 و مطابق با بند 19.3.3.1.1 استفاده می‌شود، ناحیه طراحی می‌تواند تا 25 درصد کاهش یابد، اما نه کمتر از 2000 فوت مربع (185 متر مربع)، بدون توجه به درجه حرارت اسپرینکلر.

  

  19.3.3.2.8* تعدیلات چندگانه
  19.3.3.2.8.1 هنگامی که تعدیلات چندگانه در ناحیه عملکرد باید مطابق با بندهای 19.3.3.2.3، 19.3.3.2.4، 19.3.3.2.5 یا 19.3.3.2.6 انجام گیرد، این تعدیلات باید به صورت مرکب بر پایه ناحیه عملکرد انتخاب‌شده اولیه از شکل 19.3.3.1.1 اعمال شوند.
  19.3.3.2.8.2 اگر ساختمان دارای فضاهای پنهان قابل احتراق و بدون اسپرینکلر باشد، قوانین بند 19.3.3.1.4 باید پس از انجام تمام اصلاحات دیگر اعمال شود.

  19.3.3.3 روش طراحی اتاق
  19.3.3.3.1* نیازمندی‌های تأمین آب برای تنها اسپرینکلرها باید بر پایه اتاقی که بیشترین تقاضا را ایجاد می‌کند، بنا شود.
  19.3.3.3.2 چگالی انتخاب‌شده باید از شکل 19.3.3.1.1 مطابق با طبقه‌بندی خطر اشغال و اندازه اتاق باشد.
  19.3.3.3.3 برای استفاده از روش طراحی اتاق، تمام اتاق‌ها باید دارای دیوارهایی با درجه مقاومت در برابر آتش برابر با مدت زمان تأمین آب ذکر شده در جدول 19.3.3.1.2 باشند.
  19.3.3.3.4 اگر اتاق کوچک‌تر از ناحیه مشخص‌شده در شکل 19.3.3.1.1 باشد، مفاد بندهای 19.3.3.1.4(1) و 19.3.3.1.4(2) باید اعمال شوند.
  19.3.3.3.5 حداقل حفاظت از بازشوها باید به صورت زیر باشد:
  (1) خطر سبک — درب‌های خودبسته‌شونده یا خودکار غیر مقاوم در برابر آتش.
  (2) خطر سبک بدون حفاظت از بازشو — در صورتی که بازشوها حفاظت نشده باشند، محاسبات باید شامل اسپرینکلرهای داخل اتاق به‌علاوه دو اسپرینکلر در فضای ارتباطی نزدیک‌ترین به هر بازشوی حفاظت‌نشده باشد، مگر اینکه فضای ارتباطی تنها دارای یک اسپرینکلر باشد که در این صورت محاسبات باید شامل عملکرد همان یک اسپرینکلر باشد. انتخاب اسپرینکلرهای اتاق و فضای ارتباطی که باید محاسبه شود، باید به گونه‌ای باشد که بیشترین تقاضای هیدرولیکی را تولید کند. برای اشغال‌های خطر سبک با بازشوهای بدون حفاظت در دیوارها، حداقل عمق پیشانی (lintel) برای بازشوها 8 اینچ (200 میلی‌متر) الزامی است و عرض بازشو نباید بیش از 8 فوت (2.4 متر) باشد. داشتن تنها یک بازشوی 36 اینچ (900 میلی‌متر) یا کمتر بدون پیشانی مجاز است، مشروط بر اینکه بازشوی دیگری به فضاهای مجاور وجود نداشته باشد.
  (3) خطر معمولی و خطر بالا — درب‌های خودبسته‌شونده یا خودکار با درجه مقاومت آتش مناسب برای محصورسازی.

  19.3.3.3.6 در صورتی که روش طراحی اتاق استفاده شود و ناحیه مورد نظر راهرویی باشد که توسط یک ردیف اسپرینکلر محافظت شده با بازشوهای حفاظت‌شده طبق بند 19.3.3.3.5 محافظت می‌شود، حداکثر تعداد اسپرینکلرهایی که نیاز به محاسبه دارند پنج عدد یا، در صورتی که اسپرینکلرهای پوشش گسترده نصب شده باشند، تمام اسپرینکلرهای موجود در 75 فوت طولی (23 متر طولی) از راهرو خواهد بود.
  19.3.3.3.7 در صورتی که ناحیه مورد نظر راهرویی باشد که توسط یک ردیف اسپرینکلر محافظت شده با بازشوهای بدون حفاظت در یک اشغال خطر سبک محافظت می‌شود، ناحیه طراحی باید شامل تمام اسپرینکلرهای موجود در راهرو تا حداکثر پنج عدد باشد یا، در صورتی که اسپرینکلرهای پوشش گسترده نصب شده باشند، تمام اسپرینکلرهای موجود در 75 فوت طولی (23 متر طولی) از راهرو.

  19.3.3.4 نواحی طراحی ویژه
  19.3.3.4.1 در صورتی که ناحیه طراحی شامل یک شوت خدمات ساختمانی باشد که با رایزر جداگانه‌ای تغذیه می‌شود، حداکثر تعداد اسپرینکلرهایی که باید محاسبه شوند، سه عدد است، که هرکدام باید حداقل ۱۵ گالن در دقیقه (57 لیتر در دقیقه) تخلیه داشته باشند.
  19.3.3.4.2* در صورتی که ناحیه‌ای قرار است تنها توسط یک خط اسپرینکلر محافظت شود، ناحیه طراحی باید شامل تمام اسپرینکلرهای روی خط تا حداکثر هفت عدد باشد.
  19.3.3.4.3 اسپرینکلرهای داخل کانال‌ها که در بخش‌های 8.9 و 9.3.9 توصیف شده‌اند، باید به‌گونه‌ای طراحی هیدرولیکی شوند که فشار تخلیه در هر اسپرینکلر حداقل ۷ psi (0.5 bar) باشد، در حالی که تمام اسپرینکلرهای داخل کانال در حال تخلیه هستند.
  19.3.3.4.4 برج‌های پله: برج‌های پله یا دیگر ساختارهایی با طبقات ناقص، اگر با رایزر مستقل لوله‌کشی شده باشند، از نظر اندازه لوله به‌عنوان یک ناحیه تلقی می‌شوند.

  19.4 رویکردهای طراحی ویژه
  19.4.1 اسپرینکلرهای مسکونی
  19.4.1.1* ناحیه طراحی باید شامل چهار اسپرینکلر مجاور باشد که بیشترین تقاضای هیدرولیکی را ایجاد می‌کنند.
  19.4.1.2* مگر اینکه الزامات بند 19.3.3.1.5.2 برای ساختمان‌هایی که دارای فضاهای پنهان قابل احتراق بدون اسپرینکلر هستند (طبق توصیف در بندهای 9.2.1 و 9.3.18) رعایت شده باشد، حداقل ناحیه طراحی عملکرد اسپرینکلر برای آن بخش از ساختمان باید شامل هشت اسپرینکلر باشد.
  19.4.1.2.1* ناحیه طراحی شامل هشت اسپرینکلر فقط باید برای بخش‌هایی از اسپرینکلرهای مسکونی اعمال شود که در مجاورت فضای پنهان قابل احتراق واجد شرایط قرار دارند.
  19.4.1.2.2 واژه «مجاور» شامل هر سیستم اسپرینکلری می‌شود که فضایی را در بالا، پایین، یا کنار فضای پنهان محافظت می‌کند، مگر آنکه مانعی با درجه مقاومت در برابر آتش معادل حداقل مدت زمان تأمین آب، فضای پنهان را به‌طور کامل از ناحیه دارای اسپرینکلر جدا کرده باشد.
  19.4.1.3 مگر اینکه الزامات بند 19.4.1.4 رعایت شده باشد، حداقل دبی مورد نیاز از هر اسپرینکلر در ناحیه طراحی باید بزرگ‌تر از مقادیر زیر باشد:
  (1) طبق حداقل نرخ جریان ذکر شده در لیستینگ اسپرینکلر
  (2) در اتاق‌ها یا فضاهایی بزرگ‌تر از 800 فوت مربع (74 متر مربع)، به‌صورت تحویل حداقل 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) بر روی ناحیه طراحی، طبق مفاد بند 9.5.2.1
  (3) در اتاق‌ها یا فضاهایی با 800 فوت مربع (74 متر مربع) یا کمتر، به‌صورت تحویل حداقل 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) بر روی سطح اتاق یا فضا با استفاده از مساحت اتاق تقسیم بر تعداد اسپرینکلرهای موجود در آن

  19.4.1.4 برای تغییرات یا افزودن به سیستم‌های موجود مجهز به اسپرینکلرهای مسکونی، معیارهای دبی لیست‌شده کمتر از 0.1 gpm/ft² (4.1 mm/min) مجاز است.
  19.4.1.4.1 در مواردی که اسپرینکلرهای مسکونی تولیدشده پیش از سال 2003 که دیگر توسط تولیدکننده عرضه نمی‌شوند تعویض می‌گردند، و این اسپرینکلرها با چگالی طراحی کمتر از 0.05 gpm/ft² (2.04 mm/min) نصب شده‌اند، استفاده از اسپرینکلر مسکونی با ضریب K معادل (±5 درصد) مجاز است، مشروط بر اینکه سطح پوشش فعلی لیست‌شده برای اسپرینکلر جایگزین تجاوز نکند.

  19.4.1.5 در نواحی مانند اتاق زیر شیروانی، زیرزمین‌ها، یا سایر انواع کاربری‌هایی که خارج از واحدهای مسکونی اما درون همان سازه قرار دارند، این نواحی باید به‌عنوان مبنای طراحی جداگانه طبق بخش 19.2 محافظت شوند.
  19.4.1.6 الزامات اختصاصی برای سهمیه جریان شلنگ (hose stream allowance) و مدت زمان تأمین آب باید مطابق الزامات کاربری خطر کم(light hazard) در جدول 19.3.3.1.2 باشد.

  19.4.2 حفاظت در برابر مواجهه   (Exposure Protection)

  19.4.2.1* لوله‌کشی باید طبق بخش 27.2 به‌صورت هیدرولیکی طراحی شود به‌نحوی که حداقل ۷ psi (0.5 bar) فشار در هر اسپرینکلر که به سمت ناحیه مواجهه (exposure) قرار گرفته، با فرض فعال بودن تمام این اسپرینکلرها، فراهم گردد.
  19.4.2.2 اگر منبع آب سایر سامانه‌های حفاظت در برابر آتش را نیز تغذیه می‌کند، باید توانایی تأمین هم‌زمان کل تقاضای این سامانه‌ها و همچنین تقاضای سامانه محافظت از مواجهه را داشته باشد.

  19.4.3 پرده‌های آبی (Water Curtains)

  19.4.3.1 اسپرینکلرهای موجود در یک پرده آبی، همان‌طور که در بندهای 9.3.5 یا 9.3.13.2 توصیف شده‌اند، باید به‌گونه‌ای طراحی شوند که حداقل تخلیه 3 گالن در دقیقه برای هر فوت طول (37 لیتر در دقیقه برای هر متر طول) از پرده آبی را فراهم کنند، به‌طوری که هیچ اسپرینکلری کمتر از 15 گالن در دقیقه (57 لیتر در دقیقه) تخلیه نداشته باشد.
  19.4.3.2 برای پرده‌های آبی با اسپرینکلر خودکار (automatic sprinklers)، تعداد اسپرینکلرهایی که در طراحی محاسبه می‌شوند باید برابر با تعداد اسپرینکلرهایی باشد که در طولی مطابق با طول موازی با خطوط انشعاب (branch lines) در ناحیه‌ای که در بند 27.2.4.2 مشخص شده است، قرار دارند.
  19.4.3.3 برای پرده آبی سیستم دلوژ (deluge system) که جهت محافظت از دهانه‌ی صحنه تئاتر (proscenium opening) طبق بند 9.3.13.2 استفاده می‌شود، پرده آبی باید به‌گونه‌ای طراحی شود که همه اسپرینکلرهای باز متصل به آن را تأمین کند.

  19.4.3.4 اسپرینکلرهای زیر سقف یا بام در فضاهای پنهان قابل احتراق با سازه‌های چوبی (Wood Joist یا Wood Truss) با فواصل کمتر از 3 فوت (0.9 متر) و شیب 4 در 12 یا بیشتر

  19.4.3.4.1 در صورتی که فاصله‌گذاری اسپرینکلرها از یکدیگر بیش از 8 فوت (2.4 متر) در جهت عمود بر شیب نباشد، حداقل فشار تخلیه اسپرینکلر باید 7 psi (0.5 bar) باشد.

  19.4.3.4.2 چنانچه فاصله‌گذاری اسپرینکلرها از یکدیگر بیش از ۸ فوت (۲.۴ متر) در جهت عمود بر شیب باشد، حداقل فشار تخلیه اسپرینکلر باید ۲۰ psi (1.4 bar) باشد.
  19.4.3.4.3 الزامات سهمیه جریان شلنگ (hose stream allowance) و مدت زمان تأمین آب باید مطابق با الزامات کاربری خطر کم (light hazard) در جدول 19.3.3.1.2 رعایت شود.

  19.4.3.5 اگر احتمال دارد که یک آتش‌سوزی به‌طور هم‌زمان اسپرینکلرهای پرده آبی و ناحیه طراحی یک سیستم محاسبه‌شده به‌صورت هیدرولیکی را فعال کند، تأمین آب پرده آبی باید به تقاضای آب محاسبه‌شده اضافه شده و با تقاضای ناحیه محاسبه‌شده بالانس گردد.

  19.4.4 شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر (Sprinkler-Protected Glazing)

  19.4.4 در مواردی که الزامات شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر باید با بند 9.3.15 مطابقت داشته باشند، مدت زمان تأمین آب برای ناحیه طراحی شامل اسپرینکلرهای پنجره نباید کمتر از درجه‌بندی مورد نیاز مجموعه (assembly) باشد.
  19.4.4.1 برای شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر، تعداد اسپرینکلرهایی که در طراحی هیدرولیکی لحاظ می‌شوند، باید معادل تعداد اسپرینکلرهایی باشند که در طولی برابر با طول موازی با خطوط انشعاب در ناحیه‌ای که توسط بند 27.2.4.2 مشخص شده، قرار دارند.
  19.4.4.2 اگر احتمال دارد که یک آتش‌سوزی به‌طور هم‌زمان اسپرینکلرهای شیشه محافظت‌شده و ناحیه طراحی یک سیستم محاسبه‌شده به‌صورت هیدرولیکی را فعال کند، تأمین آب برای شیشه محافظت‌شده نیز باید به تقاضای آب محاسبه‌شده اضافه شده و با تقاضای ناحیه محاسبه‌شده بالانس گردد.
  19.4.4.3 محاسبات طراحی هیدرولیکی باید شامل ناحیه‌ای از طراحی باشند که اسپرینکلرهای سقفی مجاور شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر را در بر گیرد.

  19.5 سامانه‌های دلوژ (Deluge Systems)

  اسپرینکلرهای باز و سامانه‌های دلوژ باید طبق استانداردهای مربوطه به‌صورت هیدرولیکی طراحی و محاسبه شوند.

استاندارد NFPA 86 یکی از مهم‌ترین استانداردهای ایمنی صنعتی است که با هدف کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی، انفجار و سایر حوادث در کوره‌ها و اجاق‌های صنعتی تدوین شده است. این استاندارد برای مهندسان، اپراتورها و مدیران ایمنی در صنایعی مانند متالورژی، سرامیک و شیمیایی اهمیت حیاتی دارد. با افزایش میزان تولید صنعتی و استفاده از فرآیندهای حرارتی در صنایع مختلف، رعایت این استانداردها برای تضمین ایمنی و بهینه‌سازی عملکرد تجهیزات ضروری است. این استاندارد نه‌تنها در ایمنی نقش دارد، بلکه موجب افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های تعمیرات و نگهداری نیز می‌شود.

دتکتور شعله و عملکرد آن

دتکتور شعله، یکی از اصلی‌ترین تجهیزات ایمنی در فرآیندهای حرارتی صنعتی است که وظیفه شناسایی وجود شعله در محیط را بر عهده دارد. این تجهیزات به‌طور مستقیم در کاهش ریسک آتش‌سوزی و جلوگیری از انفجار نقش دارند. عدم استفاده از دتکتورهای مناسب یا نصب نادرست آن‌ها می‌تواند خسارات جبران‌ناپذیری به بار آورد.

اهمیت دتکتور شعله

دتکتورهای شعله برای تشخیص حضور آتش از فناوری‌های مختلفی استفاده می‌کنند که از جمله آن‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

استانداردهای نصب دتکتور شعله

براساس بندهای 8.2.2 و 8.2.5 استاندارد NFPA 86، نصب دتکتورهای شعله باید مطابق دستورالعمل‌های سازنده و استانداردهای بین‌المللی باشد. در نظر گرفتن موارد زیر می‌تواند از بروز مشکلات جلوگیری کند:

عملکرد سیستم‌های ایمنی احتراق

علاوه بر دتکتورهای شعله، سیستم‌های ایمنی احتراق (Combustion Safeguard Systems) نیز نقش مهمی در حفاظت از فرآیندهای حرارتی دارند. این سیستم‌ها شامل مجموعه‌ای از تجهیزات نظارتی، شیرهای ایمنی و سیستم‌های کنترلی هستند که با تشخیص تغییرات غیرعادی در احتراق، عملکرد دستگاه را کنترل می‌کنند.

اجزای کلیدی سیستم‌های ایمنی احتراق

نقش سنسورهای فرابنفش در تشخیص شعله

سنسورهای فرابنفش (UV Sensors) یکی از ابزارهای مهم در تشخیص شعله‌های آتش هستند، اما ممکن است در اثر خرابی، دیگر قادر به تشخیص خاموش شدن شعله نباشند. به همین دلیل، استاندارد NFPA 86 توصیه می‌کند که این سنسورها دارای قابلیت خودبررسی‌کننده (Self-Checking UV Detectors) باشند یا به‌صورت دوره‌ای آزمایش شوند.

تنظیمات دمایی و تهویه ایمنی در کوره‌ها

کنترل دمای سوخت

تنظیم محدودیت دمای اضافی

اهمیت تهویه ایمنی

استفاده از PLC در نظارت بر دمای کوره‌ها

امروزه استفاده از PLC (Programmable Logic Controller) برای نظارت بر دما و عملکرد تجهیزات صنعتی به‌شدت رایج شده است. این سیستم‌ها می‌توانند به‌صورت خودکار وضعیت سنسورها و تجهیزات ایمنی را تحلیل کرده و در صورت بروز هرگونه ناهنجاری، اقدامات لازم را انجام دهند. مزایای استفاده از PLC شامل:

نکات ایمنی در زمان قطع برق

استاندارد NFPA 86 تأکید دارد که مدارهای الکتریکی مرتبط با فرآیندهای احتراقی، در شرایط اضطراری باید به‌صورت خودکار یا دستی قطع شوند. این موارد شامل:

نتیجه‌گیری

استاندارد NFPA 86 مجموعه‌ای از دستورالعمل‌های مهم برای ایمنی فرآیندهای صنعتی ارائه می‌دهد. استفاده صحیح از دتکتورهای شعله، سیستم‌های ایمنی احتراق، کنترل دمای کوره و تهویه مناسبمی‌تواند خطرات ناشی از آتش‌سوزی و انفجار را کاهش دهد. علاوه بر این، نظارت هوشمند با استفاده از PLC و رعایت الزامات نصب و نگهداری، نقش مهمی در بهبود عملکرد تجهیزات و افزایش طول عمر آن‌ها دارد.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

توصیه‌های نهایی:

با رعایت این موارد، می‌توان ایمنی در محیط‌های صنعتی را بهبود بخشید و از وقوع حوادث جلوگیری کرد.

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)

 

دتکتورهای گاز نیمه‌هادی یکی از انواع حسگرهای تشخیص گاز هستند که از مواد نیمه‌هادی، معمولاً اکسید فلز (Metal Oxide Semiconductor – MOS)، برای شناسایی گازهای مختلف استفاده می‌کنند. این نوع حسگرها به دلیل حساسیت بالا، پاسخ سریع و دوام طولانی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ساختار دتکتور گاز نیمه‌هادی

یک دتکتور گاز نیمه‌هادی شامل بخش‌های زیر است:

الف) ماده حسگر (Sensing Material)

ب) المنت گرمایشی (Heating Element)

ج) الکترودهای اندازه‌گیری (Electrodes)

د) مدار پردازش سیگنال

2. عملکرد دتکتور گاز نیمه‌هادی

مرحله ۱: جذب گاز توسط ماده نیمه‌هادی

مرحله ۲: تغییر در هدایت الکتریکی

مرحله ۳: اندازه‌گیری و پردازش سیگنال

3. انواع دتکتورهای گاز نیمه‌هادی بر اساس عملکرد

الف) دتکتورهای گاز کاهش‌دهنده (Reducing Gas Detectors)

ب) دتکتورهای گاز اکسیدکننده (Oxidizing Gas Detectors)

4. مزایا و معایب دتکتورهای گاز نیمه‌هادی

✅ مزایا:

❌ معایب:

5. کاربردهای دتکتور گاز نیمه‌هادی

نتیجه‌گیری

دتکتورهای گاز نیمه‌هادی به دلیل سادگی، هزینه مناسب و حساسیت بالا، یکی از پرکاربردترین حسگرهای گازی هستند. با این حال، برای افزایش دقت و کاهش تأثیرات محیطی، اغلب در ترکیب با حسگرهای دیگر یا الگوریتم‌های پردازش داده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) یک نهاد مستقل و غیردولتی است که استانداردهای بین‌المللی را برای تضمین کیفیت، ایمنی و کارایی در صنایع مختلف تدوین می‌کند. استانداردهایISO در سطح جهانی پذیرفته شده و به بهبود عملکرد سیستم‌های مختلف، از جمله سیستم‌های اعلام حریق، کمک می‌کنند. یکی از مهم‌ترین استانداردهای مرتبط با اعلام حریق، ISO 7240-12است که به بیم دتکتورهای دودی اختصاص دارد. این استاندارد دستورالعمل‌های دقیقی را برای طراحی، عملکرد، نصب و آزمون این تجهیزات ارائه می‌دهد تا عملکرد صحیح و دقت بالای آن‌ها تضمین شود.

بیم دتکتور تجهیزاتی است که با استفاده از پرتو نوری مادون قرمز یا لیزری کاهش شفافیت هوا ناشی از دود را تشخیص می‌دهند. این دتکتورها به‌طور کلی در دو نوع اصلی طبقه‌بندی می‌شوند:

(Projected Beam Smoke Detector)

در این نوع، فرستنده و گیرنده در دو نقطه جداگانه قرار دارند و پرتو نوری از فرستنده به گیرنده ارسال می‌شود. در صورت کاهش شدت نور به دلیل وجود دود، آلارم فعال می‌شود.

(Reflective Beam Smoke Detector)

در این مدل، فرستنده و گیرنده در یک واحد قرار دارند و یک بازتابنده در سمت مقابل نصب می‌شود. پرتو پس از برخورد به بازتابنده، به گیرنده بازمی‌گردد و کاهش شدت آن نشانه وجود دود است.

الزامات بیم دتکتورها در استاندارد ISO 7240-12

استاندارد ISO 7240-12 دستورالعمل‌هایی برای طراحی، نصب، آزمایش و نگهداری بیم دتکتورها ارائه می‌دهد. برخی از مهم‌ترین الزامات این استاندارد عبارت‌اند از:

1. معیارهای عملکردی

2. شرایط محیطی و محدودیت‌ها

3. الزامات نصب

4. الزامات نگهداری و آزمون‌های دوره‌ای

روش‌های آزمون بیم دتکتورها بر اساس ISO 7240-12

ISO 7240-12 شامل مجموعه‌ای از آزمون‌های عملکردی و محیطی است که دقت و قابلیت اطمینان بیم دتکتورها را تأیید می‌کند. برخی از این آزمون‌ها عبارت‌اند از:

مقاومت در برابر عوامل مزاحم و هشدارهای کاذب

بیم دتکتورها باید دارای فیلترهای نوری و الگوریتم‌های پردازش هوشمند باشند تا در برابر عوامل مزاحم مقاوم باشند. مهم‌ترین عوامل مزاحم که بیم دتکتورها باید در برابر آن‌ها ایمن باشند عبارت‌اند از:

نتیجه‌گیری

استاندارد ISO 7240-12 مجموعه‌ای از الزامات فنی، نصب، آزمایش و نگهداری برای بیم دتکتورها ارائه می‌دهد که رعایت آن‌ها باعث افزایش دقت و کاهش هشدارهای کاذب می‌شود. انتخاب مناسب، نصب اصولی و نگهداری منظم این تجهیزات مطابق با استاندارد ISO نقش مهمی در بهبود عملکرد سیستم‌های اعلام حریق دارد. این استاندارد باعث می‌شود بیم دتکتورها در شرایط مختلف محیطی و عملکردی بهینه عمل کنند و ایمنی ساختمان‌ها و تأسیسات حساس را تضمین نمایند.