نقص سیستم حفاظت در برابر آتش با عامل گازی

چکیده: آشکارسازهای دودی بیم، ستون فقرات سیستم‌های پیشرفته اعلام حریق در فضاهای بزرگ و وسیع محسوب می‌شوند. این مقاله به بررسی عمیق اصول فیزیکی و مهندسی نهفته در عملکرد آشکارسازهای دودی بیم می‌پردازد، از مکانیسم تشخیص دود بر پایه پراکندگی و تضعیف نور مادون قرمز گرفته تا پیکربندی‌های مختلف و ملاحظات طراحی در کاربردهای عملی. با تحلیل جزئیات نحوه عملکرد این دتکتورها در حالت عادی و در شرایط حریق، چالش‌های احتمالی و راهکارهای غلبه بر آن‌ها، و همچنین مقایسه با سایر روش‌های تشخیص دود، تصویری جامع از اهمیت و کارایی این فناوری ارائه می‌شود. هدف این مقاله، ارائه یک دیدگاه علمی و کاربردی برای متخصصان، طراحان سیستم‌های ایمنی، و علاقه‌مندان به فناوری‌های اعلام حریق است.

مقدمه: امنیت در برابر حریق، از دیرباز یکی از مهم‌ترین دغدغه‌های جوامع بشری بوده است. با توسعه سازه‌های بزرگ و پیچیده نظیر انبارهای وسیع، سالن‌های کنفرانس، آتریوم‌ها، و مراکز خرید، چالش تشخیص زودهنگام حریق در این فضاهای گسترده به مراتب افزایش یافته است. آشکارسازهای دودی نقطه‌ای سنتی، که برای پوشش مساحت‌های محدودتری طراحی شده‌اند، در چنین محیط‌هایی کارایی لازم را ندارند. اینجاست که آشکارسازهای دودی بیم، با قابلیت پوشش دهی مسافت‌های طولانی، به عنوان یک راه حل بی‌بدیل مطرح می‌شوند. این مقاله به کاوش در اعماق این تکنولوژی پرداخته و پیچیدگی‌های علمی و کاربردی آن را آشکار می‌سازد.

1. اساس فیزیکی تشخیص دود: برهم‌کنش نور و ذرات معلق در قلب عملکرد آشکارسازهای دودی بیم، پدیده‌های فیزیکی پراکندگی (Scattering) و تضعیف (Attenuation) نور توسط ذرات دود قرار دارد. نور، به عنوان یک موج الکترومغناطیسی، هنگام عبور از محیطی حاوی ذرات معلق، مانند دود، با این ذرات برهم‌کنش می‌کند. این برهم‌کنش به دو شکل اصلی بروز می‌یابد:
2. 

• تضعیف (Absorption & Scattering): بخشی از انرژی نور توسط ذرات دود جذب شده یا در جهات مختلف پراکنده می‌شود. این امر منجر به کاهش شدت نور عبوری از مسیر می‌شود. آشکارسازهای دودی بیم، عمدتاً بر پایه اندازه‌گیری همین کاهش شدت نور عمل می‌کنند.
• 

• پراکندگی (Scattering): ذرات دود، نور را در تمامی جهات پراکنده می‌کنند. میزان و الگوی پراکندگی نور به اندازه ذرات، طول موج نور و زاویه دید بستگی دارد. این پدیده، اساس کار آشکارسازهای دودی از نوع پراکندگی نور (مانند برخی دتکتورهای نقطه‌ای) است، اما در دتکتورهای بیم، تمرکز اصلی بر تضعیف کلی پرتو است.
• 

برای افزایش حساسیت و کاهش تأثیر عوامل محیطی نامطلوب (مانند گرد و غبار)، اکثر آشکارسازهای دودی بیم از نور مادون قرمز (Infrared – IR) استفاده می‌کنند. طول موج‌های مادون قرمز کمتر توسط بخار آب و ذرات بسیار ریز هوا پراکنده می‌شوند، اما به طور مؤثر توسط ذرات بزرگ‌تر دود تضعیف می‌گردند.

2. اجزای اصلی و پیکربندی‌های آشکارسازهای دودی بیم یک سیستم آشکارساز دودی بیم معمولاً از سه جزء اصلی تشکیل شده است:
3. 

• فرستنده (Transmitter): این بخش شامل یک منبع نور مادون قرمز (IR LED) است که یک پرتو نوری متمرکز و کنترل‌شده را تولید می‌کند. لنزهای اپتیکی در این بخش وظیفه متمرکز کردن پرتو را بر عهده دارند تا پرتو با حداقل واگرایی به سمت گیرنده حرکت کند. در برخی مدل‌های پیشرفته، از چندین IR LED برای افزایش قدرت پرتو و پوشش دهی مسافت‌های طولانی‌تر استفاده می‌شود.
• گیرنده (Receiver): این واحد شامل یک فوتودیود (Photodiode) یا یک آرایه از فوتودیودها است که وظیفه دریافت پرتو نور فرستاده شده و تبدیل آن به یک سیگنال الکتریکی را بر عهده دارد. کیفیت و حساسیت فوتودیود در تشخیص تغییرات جزئی در شدت نور حیاتی است. لنزهای گیرنده نیز به جمع‌آوری نور و هدایت آن به سمت فوتودیود کمک می‌کنند.
• کنترل‌کننده (Controller/Control Unit): این بخش که معمولاً جدا از فرستنده و گیرنده نصب می‌شود، مسئول پردازش سیگنال‌های دریافتی از گیرنده، مقایسه آن‌ها با مقادیر مرجع (آستانه‌های از پیش تعیین شده)، و اعلام وضعیت‌های مختلف (عادی، پیش‌هشدار، حریق، خطا) است. این واحد همچنین قابلیت تنظیم حساسیت، انجام تست‌های خودکار (Auto Alignment و Drift Compensation) و اتصال به پنل مرکزی اعلام حریق را فراهم می‌کند.

پیکربندی‌ها: آشکارسازهای دودی بیم را می‌توان به دو دسته اصلی از نظر پیکربندی تقسیم کرد:

• نوع جداگانه (Separate Type – Transmitter/Receiver): در این پیکربندی، فرستنده و گیرنده در دو واحد مجزا و در فواصل معینی (معمولاً 5 تا 120 متر، و در برخی مدل‌ها تا 150-200 متر) روبروی یکدیگر نصب می‌شوند. پرتو نور از فرستنده ساطع شده و مستقیماً به گیرنده می‌رسد. این رایج‌ترین نوع آشکارساز بیم است و برای پوشش دهی مسیرهای طولانی مناسب است.
• نوع بازتابنده (Reflector Type – Transceiver/Reflector): در این حالت، فرستنده و گیرنده در یک واحد مشترک (Transceiver) قرار دارند و پرتو نور به سمت یک بازتابنده (Reflector) که در فاصله دوری نصب شده، ارسال می‌شود. بازتابنده، پرتو نور را به سمت واحد فرستنده/گیرنده بازتاب می‌دهد. این پیکربندی مزیت سیم‌کشی کمتر (تنها یک واحد به برق و سیم‌کشی نیاز دارد) و سهولت نصب بیشتری دارد، اما معمولاً برای مسافت‌های کمی کوتاه‌تر (معمولاً تا 100 متر) مورد استفاده قرار می‌گیرد و به دلیل عبور نور از مسیر دو بار (رفت و برگشت)، حساسیت کمی متفاوت دارد.

3. اصل عملکرد در حالت عادی و حریق (بر اساس تصاویر):

• حالت عادی (Normal State): در شرایط عادی و بدون وجود دود، پرتو نور مادون قرمز که از IR LED ساطع می‌شود، بدون مانع از طریق محفظه شفاف به سمت گیرنده (فوتودیود) حرکت می‌کند. پرتوها با شدت کامل به فوتودیود می‌رسند. فوتودیود این نور را به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می‌کند که توسط واحد کنترل به عنوان “حالت عادی” یا “بدون حریق” تفسیر می‌شود. این سیگنال پایه، مرجعی برای مقایسه‌های بعدی است.
• حالت حریق (Fire Alarm – با حضور دود): هنگامی که دود ناشی از حریق وارد مسیر پرتو نور می‌شود، ذرات دود (که در تصویر به رنگ خاکستری نشان داده شده‌اند) با پرتو نور برهم‌کنش می‌کنند. همانطور که پیشتر توضیح داده شد، این برهم‌کنش باعث تضعیف و پراکندگی پرتو نور می‌شود. در نتیجه، شدت نوری که به فوتودیود می‌رسد، به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. فوتودیود این کاهش شدت نور را به یک سیگنال الکتریکی با دامنه کمتر تبدیل می‌کند. واحد کنترل این کاهش سیگنال را تشخیص داده و در صورتی که این کاهش از یک آستانه از پیش تعیین شده (که معمولاً بر حسب درصد انسداد نور در واحد طول بیان می‌شود) فراتر رود، وضعیت “آلارم حریق” را اعلام می‌کند و به پنل مرکزی اعلام حریق سیگنال ارسال می‌نماید.

4. تکنیک‌های پیشرفته در آشکارسازهای بیم:

• جبران رانش (Drift Compensation): با گذشت زمان، عوامل محیطی مانند گرد و غبار یا کثیف شدن لنزها می‌توانند باعث کاهش تدریجی شدت نور دریافتی شوند، حتی در غیاب دود. اگر این کاهش به درستی جبران نشود، می‌تواند منجر به آلارم‌های کاذب یا کاهش حساسیت واقعی شود. تکنولوژی جبران رانش به آشکارساز اجازه می‌دهد تا به آرامی و به صورت هوشمندانه تغییرات طولانی مدت در شدت نور را شناسایی و آستانه آلارم را متناسب با آن تنظیم کند، بدون اینکه بر توانایی تشخیص سریع دود واقعی تأثیر بگذارد.
• هم‌ترازی خودکار (Auto Alignment): نصب دقیق فرستنده و گیرنده برای اطمینان از هم‌راستایی کامل پرتو نور بسیار حیاتی است. سیستم‌های پیشرفته دارای قابلیت هم‌ترازی خودکار هستند که به طور خودکار موقعیت لنزها یا پرتو را تنظیم می‌کنند تا حداکثر شدت نور به گیرنده برسد. این ویژگی نه تنها نصب را آسان‌تر می‌کند، بلکه عملکرد بهینه را در طول زمان تضمین می‌نماید.
• فیلترهای نوری و محافظ‌ها: برای جلوگیری از ورود حشرات، ذرات بزرگ گرد و غبار و نورهای مزاحم محیطی (مانند نور خورشید) به محفظه اپتیکی، از فیلترهای نوری و محفظه‌های محافظت شده (مانند Insect Screen و Lightproof Chamber Cover در تصاویر) استفاده می‌شود. این اقدامات به حفظ دقت و پایداری عملکرد آشکارساز کمک می‌کنند.
• تشخیص چندگانه (Multi-criteria Detection): در برخی سیستم‌های پیشرفته‌تر، آشکارسازهای بیم ممکن است با سنسورهای دیگری نظیر سنسورهای حرارتی یا گاز ترکیب شوند تا اطلاعات بیشتری برای تشخیص دقیق‌تر حریق و کاهش آلارم‌های کاذب فراهم آورند.

5. کاربردها و مزایا: آشکارسازهای دودی بیم به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردشان، در طیف گسترده‌ای از کاربردها به کار گرفته می‌شوند:

• انبارها و سوله های صنعتی: فضاهایی با سقف‌های بلند و مساحت‌های وسیع که نصب تعداد زیادی آشکارساز نقطه‌ای غیرعملی و پرهزینه است.
• سالن‌های ورزشی، تئاترها و سینماها: فضاهای باز با ارتفاع زیاد که نیاز به پوشش دهی گسترده دارند.
• آتریوم‌ها و لابی‌های بزرگ: سازه‌های معماری با فضاهای باز عمودی.
• فرودگاه‌ها و ایستگاه‌های قطار: مکان‌هایی با جریان هوای زیاد و مسافرت دود در مسافت‌های طولانی.
• مراکز خرید و فروشگاه‌های بزرگ: برای پوشش دهی فضاهای وسیع و راهروها.

مزایای کلیدی:

• پوشش دهی وسیع: هر آشکارساز می‌تواند مساحتی به مراتب بزرگتر از آشکارسازهای نقطه‌ای را پوشش دهد، که منجر به کاهش تعداد دتکتورهای مورد نیاز و هزینه‌های نصب می‌شود.
• مناسب برای سقف‌های بلند: توانایی تشخیص دود در ارتفاعات بالا که دتکتورهای نقطه‌ای ممکن است با تأخیر عمل کنند.
• مقاومت در برابر آلارم‌های کاذب: با تکنیک‌های جبران رانش و فیلترینگ پیشرفته، این سیستم‌ها در برابر عوامل محیطی مقاوم‌تر هستند.
• نگهداری آسان: دسترسی برای نگهداری و تمیز کردن معمولاً آسان‌تر از تعداد زیادی دتکتور نقطه‌ای است.

6. چالش‌ها و ملاحظات طراحی: با وجود مزایای فراوان، نصب و طراحی سیستم‌های آشکارساز دودی بیم نیازمند ملاحظاتی خاص است:

• هم‌ترازی دقیق: نصب اولیه نیازمند دقت بالا در هم‌ترازی فرستنده و گیرنده است. هرگونه حرکت سازه‌ای کوچک می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد.
• انسداد مسیر: مسیر پرتو نور باید همواره از هرگونه مانع (مانند قفسه‌های بلند، ماشین‌آلات، پرده‌ها یا حتی جرثقیل‌های سقفی) عاری باشد. برنامه‌ریزی دقیق چیدمان فضا ضروری است.
• تأثیر نور محیط: نور شدید خورشید یا منابع نوری قدرتمند دیگر می‌توانند در عملکرد سیستم اختلال ایجاد کنند. انتخاب مکان مناسب و استفاده از فیلترهای نوری حیاتی است.
• شرایط محیطی: تغییرات شدید دما، رطوبت، یا وجود ذرات گرد و غبار بسیار زیاد (در محیط‌های بسیار آلوده) می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد. برخی مدل‌ها دارای محفظه‌های گرمایشی یا تهویه‌شده برای مقابله با این چالش‌ها هستند.
• الگوی جریان هوا: در فضاهای بزرگ، الگوی جریان هوا می‌تواند بر نحوه انتشار دود تأثیر بگذارد. طراحی سیستم باید با در نظر گرفتن این الگوها باشد تا اطمینان حاصل شود که دود به موقع وارد مسیر پرتو می‌شود.

7. مقایسه با سایر آشکارسازها: در مقایسه با آشکارسازهای دودی نقطه‌ای، آشکارسازهای بیم در پوشش دهی مساحت‌های وسیع و ارتفاعات بالا برتری دارند. آشکارسازهای نمونه‌بردار هوا (Aspirating Smoke Detectors – ASD) نیز برای تشخیص بسیار زودهنگام در محیط‌های حساس استفاده می‌شوند، اما پیچیدگی نصب و هزینه بالاتری دارند. آشکارسازهای بیم یک راه حل میانی ارائه می‌دهند که تعادلی بین پوشش دهی، حساسیت و هزینه ایجاد می‌کند.

نتیجه‌گیری: آشکارسازهای دودی بیم به عنوان یک جزء حیاتی در سیستم‌های مدرن اعلام حریق، نقش بی‌بدیلی در حفاظت از جان و مال در فضاهای بزرگ و پیچیده ایفا می‌کنند. فهم عمیق اصول فیزیکی، مهندسی و ملاحظات طراحی مربوط به این فناوری، برای پیاده‌سازی سیستم‌های ایمنی مؤثر و قابل اعتماد ضروری است. با پیشرفت تکنولوژی، انتظار می‌رود که این دتکتورها هوشمندتر، مقاوم‌تر در برابر عوامل محیطی، و حتی در تشخیص انواع مختلف دود دقیق‌تر شوند، و بدین ترتیب، امنیت ساختمان‌های ما را در برابر بلایای حریق بیش از پیش تضمین کنند. این چشم‌های نامرئی، همواره در کمین کوچکترین نشانه‌ای از خطر، بیدار و هوشیار باقی می‌مانند.

محاسبه  غلظتی از دی‌اکسید کربن  که بتواند آتش‌سوزی‌های ناشی از مواد قابل‌احتراق واقع در یک فضای بسته را خاموش کند

NFPA12-ANNEX-D

ضمیمه D – سامانه‌های اطفاء حریق به روش غرقاب کامل
این ضمیمه بخشی از الزامات این سند NFPA نیست، بلکه صرفاً برای اهداف اطلاعاتی ارائه شده است.

D.1 نظریه طراحی: از دیدگاه عملکرد، یک سامانه غرقاب کامل به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که غلظتی از دی‌اکسید کربن ایجاد کند که بتواند آتش‌سوزی‌های ناشی از مواد قابل‌احتراق واقع در یک فضای بسته را خاموش کند. این سامانه همچنین باید بتواند غلظت مؤثر را تا زمانی که حداکثر دما به زیر نقطه شعله‌ور شدن مجدد برسد، حفظ کند.

برای بسیاری از مواد، ممکن است نیاز به حفظ غلظت دی‌اکسید کربن برای انجام فرآیند خنک‌سازی باشد. مجاری فلزی انتقال هوا که می‌توانند به‌سرعت و به‌طور قابل‌توجهی گرم شوند، مثالی هستند که در آن حفظ غلظت برای خنک‌سازی می‌تواند ضروری باشد.

غلظت مورد نیاز دی‌اکسید کربن بستگی به نوع ماده قابل‌احتراق دارد. غلظت لازم برای بیشتر آتش‌سوزی‌های سطحی، به‌ویژه آن‌هایی که شامل مایعات و گازها هستند، به‌دقت تعیین شده است. بیشتر این اطلاعات توسط اداره معادن ایالات متحده آمریکا به‌دست آمده است. برای آتش‌سوزی‌های عمیق، غلظت بحرانی مورد نیاز برای اطفاء دقیق مشخص نیست و به‌طور کلی از طریق آزمایش‌های عملی تعیین شده است.

حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت مشخص، بیشتر از حجم نهایی باقی‌مانده در فضای بسته خواهد بود. در اغلب موارد، دی‌اکسید کربن باید به‌گونه‌ای اعمال شود که باعث اختلاط تدریجی جو شود. هوای جابجا شده از اتاق سرور، در هنگام تزریق دی‌اکسید کربن، از طریق شکاف‌های کوچک یا دریچه‌های خاص به‌راحتی تخلیه می‌شود. بنابراین مقداری از دی‌اکسید کربن همراه با هوای تخلیه‌شده از دست می‌رود. این میزان از دست رفتن، در غلظت‌های بالا بیشتر می‌شود. این روش کاربرد، غرقاب با جریان آزاد نام دارد.

در شرایط فوق، حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت معین در جو، توسط معادلات زیر بیان می‌شود:

جایی که:

e = 2.718 (پایه لگاریتم طبیعی)
X = حجم دی‌اکسید کربن افزوده‌شده به ازای هر واحد حجم فضا

از معادلات قبلی، حجم دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای رسیدن به یک غلظت مشخص قابل محاسبه است. این مقدار دی‌اکسید کربن را می‌توان بر حسب فوت مکعب (متر مکعب) فضای محافظت‌شده به ازای هر پوند (کیلوگرم) دی‌اکسید کربن یا پوند (کیلوگرم) دی‌اکسید کربن به ازای هر ۱۰۰ فوت مکعب (۰.۲۸ متر مکعب) بیان کرد. این نتایج محاسبه و برای مراجعه آسان ترسیم شده‌اند.

یکی از این منحنی‌ها در شکل D.1(a) نشان داده شده است. در این منحنی فرض شده که دی‌اکسید کربن به حجمی برابر با ۹فوت مکعب بر پوند (۰.۵۶ متر مکعب بر کیلوگرم) در دمای ۸۶درجه فارنهایت (۳۰ درجه سلسیوس) منبسط می‌شود. منحنی بالایی (جابجایی کامل) و منحنی پایینی (بدون خروجی) حالت‌های نظری افراطی هستند که صرفاً برای مقایسه ترسیم شده‌اند. منحنی میانی (جریان آزاد) که باید از آن استفاده شود، باید با در نظر گرفتن ضرایب ایمنی مناسب، اصلاح گردد.

اطلاعات مشابهی نیز در شکل D.1(b) به صورت نمودار ناموگراف ارائه شده است. ستون A محتوای اکسیژن در مخلوط‌های هوا-دی‌اکسید کربن را نشان می‌دهد؛ ستون B وزن دی‌اکسید کربن در مخلوط‌های هوا-دی‌اکسید کربن را نشان می‌دهد؛ و ستون C حجم فوت مکعب بر پوند دی‌اکسید کربن در این مخلوط‌ها را نشان می‌دهد. در این مورد، فرض شده که دمای نهایی حدود ۵۰ درجه فارنهایت (۱۰ درجه سلسیوس) باشد، که حجمی برابر با ۸.۳۵ فوت مکعب بر پوند (۰.۵۲ متر مکعب بر کیلوگرم) دی‌اکسید کربن ایجاد می‌کند. بنابراین این ناموگراف، مقادیر بیشتری از دی‌اکسید کربن را برای یک غلظت یکسان نشان می‌دهد. داده‌های فصل‌های ۴ تا ۶ بر اساس انبساط ۹ فوت مکعب بر پوند (۰.۵۶ متر مکعب بر کیلوگرم) دی‌اکسید کربن تهیه شده‌اند.

شایان ذکر است که در برخی محفظه‌های کاملاً عایق‌شده، مانند فریزرها و اتاق‌های تست بی‌پژواک، تبخیر کامل و سریع دی‌اکسید کربن آزادشده ممکن است رخ ندهد. در چنین موارد غیرمعمولی، باید با سازنده مشورت شود.

مدت زمان لازم برای خنک‌سازی تا زیر نقطه شعله‌ور شدن مجدد، بستگی به نوع آتش‌سوزی و اثر عایقی ماده قابل‌احتراق دارد. برای آتش‌سوزی‌های سطحی می‌توان فرض کرد که آتش تقریباً بلافاصله پس از دستیابی به غلظت مورد نظر، خاموش می‌شود. فضای بسته باید البته برای مدتی پس از تزریق دی‌اکسید کربن، غلظت مناسبی را حفظ کند، که این خود یک عامل ایمنی اضافی فراهم می‌کند.

برای آتش‌سوزی‌های عمیق، غلظت باید برای مدت زمان بیشتری حفظ شود، چرا که مواد داغ به‌آرامی خنک می‌شوند. مدت زمان خنک‌سازی به‌شدت بسته به نوع ماده متغیر است. چون زمان خنک‌سازی معمولاً طولانی است، باید توجه ویژه‌ای به موضوع حفظ غلظت مؤثر اطفاء داشت.

آتش‌سوزی‌های سطحی و آتش‌سوزی‌های عمیق اساساً با یکدیگر متفاوت هستند و باید با اهداف متفاوتی به آن‌ها پرداخته شود.

نمونه‌هایی از خطراتی که توسط سامانه‌های غرقاب کامل محافظت می‌شوند عبارت‌اند از: اتاق‌ها، گاوصندوق‌ها، ماشین‌آلات بسته، کانال‌ها، کوره‌ها، مخازن و محتویات آن‌ها.

D.2 منابع اضافی: طراحی یک سامانه اطفاء حریق دی‌اکسید کربن به روش غرقاب کامل می‌تواند کاری چالش‌برانگیز باشد. نیاز به در نظر گرفتن ضرایب تبدیل مواد، تغییرات دمایی و بازشوهایی که قابل‌بسته شدن نیستند، تنها برخی از موانع این طراحی هستند. نشریه FSSA با عنوان راهنمای طراحی برای کاربردهای غرقاب کامل با دی‌اکسید کربن، کاربر را گام‌به‌گام در طراحی یک سامانه CO₂ همراه با مثال‌هایی راهنمایی می‌کند.

1 کلیات

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

13.1.1 دامنه

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

13.2 استفاده و محدودیت‌ها

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

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

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

13.3 خطرات برای پرسنل

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

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

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

13.4 تأمین عامل

13.4.1 این استاندارد از ذخایر اضافی عامل نیاز ندارد.

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

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

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

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

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

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

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

13.4.6.1

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

13.4.6.2

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

13.4.7*

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

13.4.8

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

13.5 سیستم‌های شناسایی، راه‌اندازی و کنترل

13.5.1 کلیات

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

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

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

13.5.2 شناسایی خودکار

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

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

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

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

13.5.2.3*

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

13.5.2.3.1

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

13.5.2.4

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

13.5.2.4.1

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

13.5.2.5

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

13.5.2.5.1

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

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

13.6.1*

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

13.6.2*

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

13.6.3*

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

13.6.4*

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

13.6.5*

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

13.6.6*

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

13.7 پوشش

13.7.1*

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

13.7.1.1

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

13.7.2*

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

13.8 الزامات غلظت طراحی

13.8.1 ترکیب سوخت‌ها

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

13.8.2 غلظت طراحی

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

13.8.3 اطفاء شعله

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

13.8.4* مقدار کل سیلابی

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

13.8.5* مدت زمان محافظت

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

13.9 سیستم توزیع

13.9.1 نرخ کاربرد

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

13.9.2 زمان تخلیه

13.9.2.1

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

13.9.2.2

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

13.9.2.3

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

13.10 انتخاب و موقعیت نازل

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

13.10.1

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

13.11 بازرسی و آزمایش

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

13.11.1

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

13.11.2

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

13.11.3*

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

13.11.3.1*

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

13.11.4

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

13.12 تأیید نصب‌ها

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

13.12.1 وظایف سازمان فهرست‌بندی

سازمان فهرست‌بندی باید عملکردهای زیر را انجام دهد:

13.13 آزمایش فشار دوره‌ای

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

13.14 انطباق

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

این پروتکل روشی را برای ارزیابی عملکرد دتکتورهای گاز سمی ارائه می‌دهد. یک برگه‌ی کاری نیز همراه آن است که راهنمای مفیدی برای ثبت عملکرد دتکتورهای گاز می‌باشد. همچنین می‌توان از آن به عنوان بخشی از گزارش نگهداری برای سیستم‌های کامل دتکتور گاز استفاده کرد. برای درک مزایای تجهیزات خاص دتکتور گاز، چندین پارامتر باید آزمایش شوند. این عوامل شامل زمان پاسخ، شرایط محیطی، تأثیر دما، دقت و حساسیت به مواد تداخل‌زا، زمان بازیابی، نشانگر خرابی، پایداری (درایفت) و تکرارپذیری در طول زمان می‌باشد. شرایط آزمون باید شبیه شرایط واقعی باشد؛ بنابراین شرایط آزمون باید محیط کاری (دما و رطوبت) را شبیه‌سازی کند. تجهیزات و مواد باید به‌طور متناسب انتخاب شوند. گازهای استفاده‌شده ممکن است بسیار سمی باشند. بنابراین، ضروری است که یک مهندس ایمنی آموزش‌دیده یا بهداشت صنعتی مسئول تولید این گازها باشد و گاز در یک محیط با تهویه مناسب تولید و با ایمنی تخلیه شود.

تجهیزات و گاز آزمون
۱. هوای صفر برای کالیبراسیون صفر
در کاربردهایی که هوای محیط به‌طور معمول دارای سطح پایینی از گاز هدف است، برخی دتکتورها ممکن است به کالیبراسیون صفر با هوای “پاک” نیاز داشته باشند.
الف. هوای فشرده (فیلتر شده از طریق زغال فعال برای حذف اکثر گازهای ناخواسته و بخار آب)
ب. هوای صفر در بطری Lecture

۲. گاز اسپن برای آزمون ضربه و کالیبراسیون
برای دستیابی به بهترین دقت، ترکیبی از گاز هدف که در هوای محیط رقیق شده باشد، بهترین گاز کالیبراسیون است. با این حال، این معمولاً نیاز به اپراتور ماهر، تجهیزات دقیق و روش مرجع برای تحلیل غلظت گاز دارد. روش‌های زیر برای آماده‌سازی گاز برای آزمون ضربه و کالیبراسیون توصیه می‌شوند:

الف. بطری گاز کالیبراسیون یک‌بار مصرف (فشار پایین، پیش‌مخلوط با هوا یا نیتروژن)
این روش با رگولاتور جریان ثابت یا جریان تقاضا ساده‌ترین و عملی‌ترین روش برای آزمون ضربه دتکتورهای الکتروشیمیایی است (هم سیستم‌های استخراجی و هم دتکتور غیرفعال با کلاهک کالیبراسیون یا محفظه جریان).
برای سیستم‌های نمونه‌برداری استخراجی که غلظت گاز در بطری بالاتر از محدوده تشخیص است، می‌توان گاز آزمون را با رگولاتور جریان ثابت و اتصال T در خط نمونه‌برداری رقیق کرد. از رگولاتوری با نرخ جریان کمتر از نرخ جریان نمونه‌برداری استفاده شود و کیسه‌ی هوای تمیز در اتصال T نصب شود.
مثال: با استفاده از رگولاتور ۰٫۲۵ لیتر در دقیقه با هوای تمیز در اتصال T، غلظت گاز آزمون برای MIDAS با جریان حدود ۰٫۵ لیتر در دقیقه تقریباً نصف غلظت بطری خواهد بود.
می‌توان از بطری هوای صفر با رگولاتور جریان ثابت برای رقیق‌سازی استفاده کرد (و از اتصال T دیگر برای تخلیه مازاد در سیستم‌های استخراجی بهره برد). این روش برای سیستم‌های تشخیص غیرفعال نیز مؤثر است.
روش رقیق‌سازی بطری Lecture فقط برای آزمون ضربه مناسب است زیرا دقت مخلوط گاز به دقت جریان بستگی دارد.
نوع و غلظت گاز کالیبراسیون، لوله‌کشی نمونه، رگولاتورهای جریان و مبدل‌های کالیبراسیون، اجزای کلیدی زنجیره کالیبراسیون هستند. ابزار فقط به اندازه دقت گازی که با آن کالیبره شده، دقیق است.
با توجه به اینکه پایداری غلظت و عمر مفید به ترکیب گاز و نوع بطری بستگی دارد، از سیلندرهای بدون گواهی یا تاریخ‌گذشته استفاده نکنید.
بیشتر مواد شیمیایی بسیار واکنش‌پذیر با نیتروژن مخلوط می‌شوند. اطمینان حاصل شود که تمام مواد در تماس با گاز از قبل با گاز نمونه آماده‌سازی شده‌اند.

برخی دتکتورها ممکن است برای خوانش صحیح به رطوبت نیاز داشته باشند. یک مرطوب‌کننده مانند “Nafion” می‌تواند به خط نمونه افزوده شود.
قبل از استفاده از مرطوب‌کننده، سازگاری آن با گاز هدف بررسی شود.

ب. کیسه‌ی نمونه‌گیری (Tedlar یا Teflon)
این روش برای سیستم‌های استخراجی و گازهای غیر واکنشی مناسب است، چه از سیلندر گاز پر شده باشد، چه از گاز رقیق شده یا دستگاه نفوذی.

ج. دستگاه نفوذی یا پخش‌کننده
دستگاه نفوذی در مقایسه با سیلندر کالیبراسیون استاندارد مزایایی دارد؛ از جمله ارائه غلظت‌های دقیق و دامنه وسیعی از غلظت‌ها که با تغییر نرخ جریان رقیق‌سازی یا دمای محفظه قابل تولید است.
با نرخ نفوذ مشخص و دمای معین، جریان ثابتی از هوا که با مواد شیمیایی نفوذ کرده مخلوط شده، گاز کالیبراسیون ثابتی تولید می‌کند.
دستگاهی با دمای ثابت و تنظیم جریان لازم است. دستگاه‌های قابل حمل به صورت تجاری موجودند.
پیش از استفاده، دستگاه‌های نفوذی باید در دمای کالیبراسیون و جریان حامل آماده‌سازی شوند تا نرخ به تعادل برسد.
بیشتر دستگاه‌ها به ۳۰ دقیقه تا ۳ ساعت برای رسیدن به تعادل نیاز دارند.
لوله‌های دیواره ضخیم، ترکیبات با فشار بخار پایین و ترکیبات هالوژنه معمولاً زمان بیشتری نیاز دارند.
بهترین روش، راه‌اندازی سیستم کالیبراسیون از روز قبل و اجازه دادن به رسیدن به تعادل تا صبح است.
آزمون‌های مکرر در بازه زمانی مشخص انجام شود تا تعادل حاصل شود.
گاز آزمون می‌تواند در کیسه‌ی گاز نمونه‌گیری پر شود، به دتکتور غیرفعال خورانده شود، یا مستقیماً در حالت اتصال T با خروجی تخلیه (Overflow) به سیستم Span وارد شود.
در دستگاه‌های تولید گاز نفوذی قابل حمل، ممکن است فیلتر زغال فعال برای هوای حامل/رقیق‌کننده پیش از محفظه نفوذی وجود داشته باشد؛ گاز تولیدشده خشک‌تر از هوای محیط خواهد بود، و برای برخی گازها و دتکتورها به رطوبت بیشتر نیاز خواهد بود (مانند Nafion).

آزمون زمان پاسخ (Time Response)
برای اندازه‌گیری عملکرد واقعی دتکتور، پاسخ سیستم به غلظت مشخصی از گاز آزمون با زمان ثبت‌شده برای رسیدن به ۹۰٪ مقدار پایدار (T₉₀) اندازه‌گیری می‌شود.
این آزمون باید در دمای محیط (معمولاً ۲۰ تا ۲۵ درجه سانتی‌گراد) و با جریان گاز مشخص انجام شود.

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

آزمون دما و رطوبت (Temperature and Humidity Test)
برای بررسی تأثیر دما و رطوبت، عملکرد دتکتور باید در دمای پایین و بالا (مثلاً ۰°C و ۵۰°C) و رطوبت نسبی بالا (تا ۹۰٪ RH) مورد آزمون قرار گیرد. این آزمون تأثیر شرایط محیطی را بر دقت و پاسخ دتکتور بررسی می‌کند.

آزمون حساسیت به گازهای تداخلی (Cross Sensitivity Test)
دتکتور باید در معرض گازهای غیرهدف قرار گیرد تا بررسی شود آیا به آن‌ها پاسخ می‌دهد یا خیر. گازهایی مانند CO₂، H₂، CH₄، بخارهای آلی، یا ترکیبات مشابه باید به عنوان گازهای تداخلی استفاده شوند.
در صورت وجود پاسخ، درصد انحراف و میزان خطا در خروجی ثبت می‌شود.

آزمون پایداری (Drift Test)
دتکتور باید به مدت چندین ساعت (یا چند روز بسته به طراحی سیستم) در هوای پاک یا گاز استاندارد نگهداری شود و تغییرات خروجی آن پایش شود. تغییر در خروجی در طول زمان باید در محدوده قابل قبول باشد.

آزمون تکرارپذیری (Repeatability Test)
گاز آزمون با غلظت ثابت باید چندین بار به دتکتور اعمال شود و مقدار پاسخ در هر بار ثبت شود. انحراف معیار پاسخ‌ها نباید بیشتر از محدوده مجاز تعیین‌شده توسط سازنده باشد.

آزمون بازیابی (Recovery Test)
پس از قرار گرفتن در معرض گاز هدف، دتکتور باید به شرایط اولیه خود بازگردد. زمان لازم برای بازگشت به صفر یا مقدار پایدار اولیه ثبت می‌شود. اگر دتکتور به زمان طولانی برای بازیابی نیاز داشته باشد، باید در مستندات ذکر شود.

آزمون نشانگر خرابی (Fault Indication Test)
در صورتی که دتکتور مجهز به مدار تشخیص خرابی باشد، شرایط خرابی باید شبیه‌سازی و بررسی شود که آیا دتکتور به‌درستی هشدار خرابی را اعلام می‌کند یا خیر (مانند قطع تغذیه، عدم دریافت سیگنال، خراب شدن سنسور و …).

تکمیل برگه کاری (Test Record Sheet)
تمام اطلاعات آزمون، نتایج اندازه‌گیری، نوع گاز، تاریخ آزمون، مشخصات دتکتور (شماره سریال، مدل، محل نصب) و شرایط آزمون باید در برگه‌ی کاری ثبت شود تا به‌عنوان سندی برای ارزیابی عملکرد دتکتور در آینده و مستندسازی نگهداری مورد استفاده قرار گیرد.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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