طراحی سیستم‌های اطفاء حریق گاز پایه به روش سیلاب کامل

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.
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.

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.

توصیه‌های نهایی:

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

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

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

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

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

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

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

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

لوازم جانبی  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

ویژگی تشخیص حرارت بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

کاربرد صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

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

ارتفاع سقف در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

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

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

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

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

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

استراتیفیکیشن در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

محیط‌های نامساعد برای نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

حساسیت (Sensitivity) بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

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

نصب  بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

فاصله‌گذاری روی سقف صاف  در بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

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

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

سایر ملاحظات طراحی بیم دتکتور دودی اعلام حریق

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

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

اثرات بازشوها بر طراحی و عملکرد سیستم اطفاء حریق با گاز دی اکسیدکربن

NFPA12 ANNEX-E

ضمیمه E – آتش‌سوزی‌های سطحی
این ضمیمه بخشی از الزامات این سند NFPA نیست، بلکه صرفاً برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است.

E.1 الزامات ارائه‌شده در بخش 5.3 عوامل مختلفی را که می‌توانند بر عملکرد سامانه دی‌اکسید کربن تأثیر بگذارند، در نظر گرفته‌اند. پرسش در مورد محدودیت بازشوهایی که قابل‌بسته شدن نیستند، اغلب مطرح می‌شود و پاسخ دقیق به آن دشوار است.
از آنجا که آتش‌سوزی‌های سطحی معمولاً از نوعی هستند که می‌توان آن‌ها را با روش‌های اطفاء موضعی خاموش کرد، انتخاب بین روش غرقاب کامل و روش کاربرد موضعی را می‌توان بر اساس مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز انجام داد.

این انتخاب در مثال‌های زیر برای فضای محصور نمایش‌داده‌شده در شکلE.1(a) نشان داده شده است.

عامل تبدیل ماده (به بخش ۵.۳.۴ مراجعه شود): از آنجا که غلظت طراحی بیش از ۳۴ درصد نیست، نیازی به تبدیل وجود ندارد.
شرایط ویژه (به بخش ۵.۳.۵ مراجعه شود): دی‌اکسید کربن از طریق بازشدگی پایینی خارج خواهد شد، در حالی که هوا از طریق بازشدگی بالایی وارد می‌شود. بر اساس شکل E.1 (b)، نرخ خروجی برابر با ۱۷ پوند بر دقیقه بر فوت مربع برای غلظت ۳۴ درصد در ارتفاع ۷ فوت خواهد بود.
دی‌اکسید کربن اضافی برای بازشدگی‌ها (به بخش ۵.۳.۵.۱ مراجعه شود):

17 X 5= 85 lb

مجموع دی‌اکسید کربن مورد نیاز:

111 + 85= 196 lb

عامل تبدیل ماده (به بخش ۵.۳.۴ مراجعه شود): از آنجا که غلظت طراحی بیش از ۳۴ درصد نیست، نیازی به تبدیل وجود ندارد.
شرایط ویژه (به بخش ۵.۳.۵ مراجعه شود): دی‌اکسید کربن از طریق بازشدگی پایینی خارج خواهد شد، در حالی که هوا از طریق بازشدگی بالایی وارد می‌شود. بر اساس شکل E.1 (b)، نرخ خروجی برابر با ۸۵کیلوگرم بر دقیقه بر متر مربع برای غلظت ۳۴ درصد در ارتفاع ۲.۱ متر خواهد بود.
دی‌اکسید کربن اضافی برای بازشدگی‌ها (به بخش ۵.۳.۵.۱ مراجعه شود):
۸۵ × ۰.۵ = ۴۲.۵ کیلوگرم
مجموع دی‌اکسید کربن مورد نیاز:
۴۸.۶ + ۴۲.۵ = ۹۱.۱ کیلوگرم

دی‌اکسید کربن اضافی برای بازشدگی‌ها (به بخش ۵.۳.۵.۱ مراجعه شود):
۱۷ × ۱۰ = ۱۷۰ پوند
مجموع دی‌اکسید کربن مورد نیاز:
۱۱۱ + ۱۷۰ = ۲۸۱ پوند
از آنجا که میزان جبران خسارت از مقدار اولیه اطفاء حریق فراتر رفته است (به بخش ۵.۲.۱.۱ مراجعه شود)، به فصل ۶ ارجاع داده می‌شود. بر اساس روش نرخ بر حجم، بخش ۶.۵.۳.۲ بیان می‌کند که نرخ تخلیه می‌تواند تا حداقل ۰.۲۵ پوند بر دقیقه بر فوت مکعب برای دیوارهای واقعی که به طور کامل اتاق سرور را محصور کرده‌اند کاهش یابد. بازشدگی‌ها می‌توانند به عنوان درصدی از محصورسازی دیوار محاسبه شوند تا نرخ تخلیه مناسب تعیین شود.
مساحت کل بازشدگی‌ها: ۲۰ فوت مربع
مساحت کل دیوارها: (۱۰ + ۱۰ + ۲۰ + ۲۰) × ۱۰ = ۶۰۰ فوت مربع
نرخ تخلیه:
(۲۰ ÷ ۶۰۰) × (۱ – ۰.۲۵) + ۰.۲۵ = ۰.۲۷ پوند بر دقیقه بر فوت مکعب
نرخ کل تخلیه:
۰.۲۷ × ۲۰۰۰ = ۵۴۰ پوند بر دقیقه
مقدار دی‌اکسید کربن:
۵۴۰ ÷ ۲ = ۲۷۰ پوند

کاربرد موضعی نیاز به تخلیه مایع به مدت ۳۰ ثانیه دارد.
در حالت ذخیره‌سازی پرفشار، مقدار دی‌اکسید کربن باید ۴۰ درصد افزایش یابد (به بخش ۶.۳.۱.۱ مراجعه شود) تا تخلیه مایع به مدت ۳۰ ثانیه تضمین شود.
زمانی که بازشدگی‌ها به ۲۰ فوت مربع برای هر کدام افزایش یابد، تکنیک‌های کاربرد موضعی نسبت به اطفاء حریق کلی، دی‌اکسید کربن کمتری برای هر دو نوع ذخیره‌سازی کم‌فشار و پرفشار نیاز خواهند داشت.

دی‌اکسید کربن اضافی برای بازشدگی‌ها (به بخش ۵.۳.۵.۱ مراجعه شود):
۸۵ × ۱.۰ = ۸۵ کیلوگرم
مجموع دی‌اکسید کربن مورد نیاز:
۴۸.۶ + ۸۵ = ۱۳۳.۶ کیلوگرم
از آنجا که میزان جبران خسارت از مقدار اولیه اطفاء حریق فراتر رفته است (به بخش ۵.۲.۱.۱ مراجعه شود)، به فصل ۶ ارجاع داده می‌شود. بر اساس روش نرخ بر حجم، بخش ۶.۵.۳.۲ بیان می‌کند که نرخ تخلیه می‌تواند تا حداقل ۴ کیلوگرم بر دقیقه بر متر مکعب برای دیوارهای واقعی که به طور کامل اتاق سرور را محصور کرده‌اند کاهش یابد. بازشدگی‌ها می‌توانند به عنوان درصدی از محصورسازی دیوار محاسبه شوند تا نرخ تخلیه مناسب تعیین شود.
مساحت کل بازشدگی‌ها: ۲.۰ متر مربع
مساحت کل دیوارها: (۳ + ۳ + ۶ + ۶) × ۳ = ۵۴ متر مربع
نرخ تخلیه:
(۲ ÷ ۵۴) × (۱۶ – ۴) + ۴ = ۴.۴ کیلوگرم بر دقیقه بر متر مکعب
نرخ کل تخلیه:
۴.۴ × ۵۴ = ۲۳۷.۶ کیلوگرم بر دقیقه بر متر مکعب
مقدار دی‌اکسید کربن:
۲۳۷.۶ ÷ ۲ = ۱۱۸.۸ کیلوگرم
کاربرد موضعی نیاز به تخلیه مایع به مدت ۳۰ ثانیه دارد.
در حالت ذخیره‌سازی پرفشار، مقدار دی‌اکسید کربن باید ۴۰ درصد افزایش یابد (به بخش ۶.۳.۱.۱ مراجعه شود) تا تخلیه مایع به مدت ۳۰ ثانیه تضمین شود.
زمانی که بازشدگی‌ها به ۲.۰ متر مربع برای هر کدام افزایش یابد، تکنیک‌های کاربرد موضعی نسبت به اطفاء حریق کلی، دی‌اکسید کربن کمتری برای هر دو نوع ذخیره‌سازی کم‌فشار و پرفشار نیاز خواهند داشت.