بررسی عملکرد دتکتور دود نوری تصویری OSID در محیط‌های چالش‌برانگیز

این مقاله به بررسی راهکارهای کاربرد سیستم‌های دتکتور شعله‌ای نوری فوق‌سریع و آزادسازی در کارخانه‌های تولید مهمات و سایر تأسیساتی که نیاز به سیستم مهار آتش آبپاشی (Deluge) با سرعت بالا دارند می‌پردازد. همچنین فناوری دتکتور شعله‌ای نوری و پیشرفت‌های اخیر در سیستمی که به کاربران در دستیابی به انطباق با کدها و استانداردهای صنعتی کمک می‌کند، مرور خواهد شد.

۱.۰ مقدمه
برای برآورده‌کردن الزامات زمانی پاسخ‌دهی کل سیستم طبق کدها و استانداردهای صنعتی فوق‌سریع، سیستم دتکتور شعله‌ای و آزادسازی باید قادر باشد رویداد را شناسایی کرده و سیگنالی به سیستم آبپاشی ارسال کند که این سیستم باید ظرف ۱۰۰ میلی‌ثانیه یا کمتر از لحظه حضور منبع انرژی در مقابل دتکتور تا شروع جریان آب از نازل آبپاش واکنش نشان دهد.

برای اینکه یک سیستم به‌عنوان «سریع» شناخته شود، باید ظرف ۵۰۰ میلی‌ثانیه یا کمتر عمل کند (ارجاع به استاندارد NFPA 15)در کاربردهایی که به این سیستم‌ها نیاز دارند، آتش بسیار سریع‌تر از آن رشد می‌کند که بتوان از دتکتورهای حرارتی یا دتکتورهای دود استفاده کرد، زیرا این دتکتورها ممکن است چندین ثانیه طول بکشند تا آتش را شناسایی کنند.

برای درک روش‌های به‌کارگیری دتکتور شعله‌ای نوری فوق‌سریع در کارخانه‌های پردازش مهمات، مرور مختصری بر اصول پایه عملکرد فناوری دتکتور شعله‌ای ضروری است.

۲.۰ مروری بر دتکتور شعله‌ای نوری
دتکتورهای شعله‌ای تشخیص انرژی تابشی، آتش را از طریق حس و تحلیل تابش الکترومغناطیسی منتشر شده از آتش شناسایی می‌کنند. انواع مختلف آتش طیف‌های نوری متفاوتی منتشر می‌کنند که امکان شناسایی آن‌ها را فراهم می‌کند.
بازه طیفی انتشار که دتکتور به آن حساس است باید به‌طور دقیق کنترل شود تا اثر تابش طیفی ناشی از نور خورشید، نور محیط، ماشین‌آلات و تجهیزات پردازش به حداقل برسد. شکل ۱ نمای کلی از طیف الکترومغناطیسی و نواحی فروسرخ (IR) و فرابنفش (UV) مطلوب برای تشخیص شعله را نشان می‌دهد.
در ادامه شرح مختصری از هر فناوری مناسب برای تشخیص شعله فوق‌سریع (UV، IR و UV/IR) آمده است.

۲.۱ فناوری‌های دتکتور شعله‌ای نوری

۲.۱.۱ فرابنفش (UV)

دتکتورهای شعله‌ای UV از یک دتکتور تشکیل شده‌اند که شامل لوله خلأ از نوع Geiger-Mueller است. این دتکتور معمولاً به‌گونه‌ای طراحی می‌شود که به یک باند بسیار باریک از انرژی نوری در محدوده ۱۸۵۰ تا ۲۴۵۰ آنگستروم (Å) پاسخ دهد و مدل‌های خاصی نیز وجود دارند که این محدوده را تا ۲۶۵۰Å گسترش می‌دهند. همان‌طور که در شکل ۲ نشان داده شده، محدوده حساسیت UV خارج از محدوده دید انسان است و تحت تأثیر نور خورشید قرار نمی‌گیرد.

وقتی تابش UV منتشر شده از آتش با دتکتور تماس پیدا می‌کند، پالس‌های ولتاژی تولید می‌شود که فرکانس آن‌ها متناسب با شدت تابش UV است. این پالس‌ها توسط یک میکروپروسسور پردازش شده و با پارامترهای برنامه‌ریزی‌شده مقایسه می‌شوند. اگر میزان پالس‌های پردازش‌شده از آستانه تعیین‌شده فراتر رود، آلارم فعال می‌شود.

این دتکتورها قادر به تشخیص هر نوع آتش بوده و در شرایط ایده‌آل می‌توانند زمان پاسخ کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه داشته باشند.

از آنجا که دتکتورهای UV می‌توانند به‌صورت ضدنور خورشید طراحی شوند و تحت تأثیر تابش حرارتی قرار نگیرند، می‌توان آن‌ها را در بسیاری از کاربردها با موفقیت به‌کار برد.

همانند هر فناوری دتکتور دیگری، مزایا و معایبی وجود دارد. دتکتورهای شعله‌ای UV نسبت به رعد و برق، جوشکاری و پرتوهای ایکس حساس هستند. انسداد فیزیکی جزئی شعله یا وجود دود و/یا بخارات جاذب UV ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از شناسایی شود. شکل ۴ را ببینید.

۲.۱.۲ فروسرخ (IR)

دتکتورهای شعله‌ای IR از یک دتکتور پیرولکتریک تشکیل شده‌اند. درون دتکتور پیرولکتریک، یک فیلتر تداخلی نوری استفاده می‌شود تا یک ناحیه عبور باند ایجاد کند که برای تشخیص اختصاصی آتش مناسب باشد. این فیلترها بر اساس طول موج مورد نظر انتخاب می‌شوند که معمولاً بین ۴٫۲ تا ۴٫۸ میکرومتر (μm) در باند انتشار CO₂ قرار دارد. همان‌طور که در شکل ۵ نشان داده شده، محدوده حساسیت IR خارج از محدوده دید انسان است و تحت تأثیر نور خورشید قرار نمی‌گیرد

.

دتکتورهای شعله‌ای IR (شکل ۶) می‌توانند آتش‌هایی را که پیش از آن دود ایجاد می‌کنند یا حاوی بخارات هستند، راحت‌تر از دتکتورهای مبتنی بر فناوری UV شناسایی کنند. زمان پاسخ در شرایط ایده‌آل می‌تواند کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه باشد. از آنجا که دتکتورهای IR می‌توانند مقاوم در برابر نور خورشید ساخته شوند و تحت تأثیر تابش UV قرار نمی‌گیرند، می‌توان آن‌ها را در بسیاری از کاربردهایی که برای دتکتورهای UV چالش‌برانگیز است، با موفقیت به کار برد.

 

اگر انرژی الکترومغناطیسی منتشرشده شامل طول موج‌هایی باشد که از فیلتر تداخلی عبور می‌کنند، نور با یک عنصر تک‌بلوری برخورد می‌کند. این عنصر سیگنال کوچکی تولید می‌کند که دامنه و فرکانس آن متناسب با تابش الکترومغناطیسی منتشرشده از آتش است. این سیگنال سپس توسط یک میکروپروسسور پردازش شده و با آستانه‌های از پیش تعیین‌شده مقایسه می‌شود و در صورت احراز شرایط، آلارم آتش فعال می‌گردد.
دتکتورهای شعله‌ای IR ممکن است به اجسام داغ مدوله‌شده و منابع نوری حساس باشند. وجود آب، برف یا یخ بر روی لنز دتکتور نیز ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از شناسایی آتش شود (شکل ۷ را ببینید).

۲.۱.۳ فرابنفش-فروسرخ (UVIR)
دتکتورهای شعله‌ای UVIR ترکیبی از فناوری‌های UV و IR را در یک دتکتور شعله‌ای به کار می‌گیرند (شکل ۸). برای فعال‌شدن آلارم آتش، هر دو دتکتور UV و IR باید تابش الکترومغناطیسی منتشرشده را شناسایی کرده و هر دو سیگنال پردازش شده و با آستانه‌های از پیش تعیین‌شده مقایسه شوند. شکل ۹ نواحی حساسیت الکترومغناطیسی یک دتکتور UVIR را نشان می‌دهد.
فناوری UVIR می‌تواند عملکرد مناسب در تشخیص آتش را در حالی فراهم کند که در مقایسه با فناوری UV یا IR به‌تنهایی مقاومت بیشتری در برابر فعال‌سازی کاذب دارد. تمام مزایا و محدودیت‌های فناوری‌های UV و IR در مورد یک دتکتور شعله‌ای UVIR نیز صدق می‌کند. این ویژگی‌ها باعث شده که فناوری UVIR به‌طور گسترده پذیرفته شود.
علاوه بر رله آلارم آتش که زمانی عمل می‌کند که هر دو دتکتور UV و IR آتش را تشخیص دهند، دتکتورهای شعله‌ای UVIR شرکتهای معتبر تولیدی  دارای یک رله کمکی قابل برنامه‌ریزی داخلی نیز هستند. این رله کمکی می‌تواند طوری پیکربندی شود که در شرایط آلارم فقط UV، فقط IR یا پیش‌آلارم UVIR تغییر وضعیت دهد و انعطاف‌پذیری بیشتری را برای دتکتور شعله‌ای در مکان‌هایی که ویژگی‌های طیفی ماده مورد نظر ممکن است متغیر باشد، فراهم کند.

۲.۲ حفظ عملکرد تشخیص
در اکثر کاربردها، این احتمال وجود دارد که لنز دتکتور به‌وسیله مواد خارجی مسدود شود. آلودگی لنز دتکتور ممکن است باعث تأخیر یا حتی جلوگیری از رسیدن تابش طیفی آتش به دتکتور(های) موجود در دتکتور شعله‌ای گردد. بنابراین بسیار مهم است که دتکتور قادر به بررسی خودکار تمام سطوح نوری، دتکتورها و مدارهای داخلی خود باشد.
دتکتور باید قادر باشد به‌طور خودکار اپراتور را در صورت تأثیر بر عملکرد آن آگاه سازد. در صورت بروز این وضعیت خطا، می‌توان یک فرآیند مشخص را متوقف کرد یا اقدامات دیگری را بر اساس نیاز انجام داد.

برخی دتکتورهای شعله‌ای نوری دارای قابلیت یکپارچگی نوری خودکار (oiR) هستند که یک تست عملکرد کالیبره‌شده را هر یک دقیقه یک‌بار برای اطمینان از توانایی عملیاتی کامل دتکتور انجام می‌دهند (شکل ۱۰). برای انجام تست یکپارچگی نوری، منابع داخلی IR و UV کالیبره‌شده و کنترل‌شده توسط میکروپروسسور برای هر سنسور موجود در دتکتور، سیگنال‌های تست را فراهم می‌کنند. اگر دتکتور دچار آلودگی نوری یا هرگونه مشکل عملکرد داخلی شود، زمانی که کمتر از نصف محدوده تشخیص اولیه باقی مانده باشد، وضعیت خطای یکپارچگی نوری را گزارش خواهد کرد. معمولاً این خطا ناشی از کثیف بودن لنز است و با تمیز کردن، عملکرد کامل دتکتور بازگردانده می‌شود.

برخی نواحی کارخانه مستعد گرد و غبار و آلاینده‌های معلق در هوا هستند که ممکن است باعث تجمع رسوبات روی لنز دتکتور شوند. برای این محیط‌ها، شرکت شرکت های تولیدی پیشرفته شیلدهای هوایی ارائه می‌دهد که با ایجاد جریان مداوم هوای پاک بر سطح بیرونی لنز دتکتور، تجمع آلاینده‌ها را کاهش داده و به افزایش فاصله زمانی بین سرویس‌های نگهداری کمک می‌کنند. این شیلدهای هوایی هیچ‌گونه اختلالی در نصب دتکتور، زاویه دید آن یا تست یکپارچگی نوری ایجاد نمی‌کنند.

۲.۳ ثبت رویدادها
هنگام وقوع یک رویداد یا وضعیت خطا، ضروری است که اطلاعات دقیق به‌سرعت گردآوری شود. واحد کنترل اعلام حریق سرویس اطفاء، باید توانایی ارائه اطلاعات سطح بالا شامل ورودی‌های فعال‌شده یا نوع خطای رخ‌داده را داشته باشد. علاوه بر این، برای بررسی رویدادها، به‌دست آوردن جزئیات بیشتر مفید است. هر دتکتور شعله‌ای شرکت های تولیدی پیشرفته دارای قابلیت ثبت رویداد داخلی است که به‌طور خودکار برای هر رویداد یا خطای رخ‌داده، زمان و تاریخ را ثبت می‌کند. رویدادهایی مانند روشن یا خاموش شدن دستگاه، شرایط خطا، پیش‌آلارم و آلارم آتش به همراه دمای محیط و ولتاژ ورودی در زمان وقوع رویداد ذخیره می‌شوند.

۲.۴ انتخاب فناوری
هنگام انتخاب فناوری برای حفاظت از افراد، فرآیندها، دارایی‌ها و ساختمان‌ها، باید نهایت دقت در طراحی سیستم به‌کار گرفته شود تا در شرایط پیش‌بینی‌شده به‌درستی عمل کند. نوع فناوری دتکتور شعله‌ای انتخابی برای یک ناحیه باید بر اساس یک ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد انتخاب شود. لازم است درک کامل از اهداف عملکردی مورد انتظار برای هر دتکتور در سیستم به‌دست آید.

برخی موارد قابل بررسی در ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد شامل:

• ترکیب آتش
• ویژگی‌های آتش (نرخ رشد، ویژگی‌های سوختن، طیف انتشار)
• حداقل اندازه آتشی که نیاز به تشخیص دارد
• بخارات کاهنده UV یا گرد و غبار کاهنده IR
• منابع غیرآتش

دتکتورهای شعله‌ای نوری ممکن است بسته به مدل و سازنده عملکرد متفاوتی داشته باشند. تنها روش قابل اعتماد برای سنجش حساسیت دتکتور شعله‌ای نسبت به یک ماده خاص، قرار دادن آن در معرض یک رویداد کنترل‌شده واقعی است. با این حال، تولید آتش‌های آزمایشی تکرارپذیر و کاملاً یکسان دشوار است. بنابراین، معمولاً لازم است چندین بار یک ماده خاص در معرض دتکتور قرار گیرد تا داده‌های آزمایشی معتبر به‌دست آید.

علاوه بر این، باید بین حساسیت مطلوب دتکتور به ماده مورد نظر و حساسیت آن به منابع تابش غیردر اثر آتش، تعادل برقرار شود. دتکتوری که بیش از حد به محیط اطراف حساس باشد و باعث آلارم‌های مزاحم شود، قطعاً نامطلوب است. بنابراین، دتکتور باید در معرض منابع رایج موجود در ناحیه مورد پایش قرار گیرد تا ارزیابی دقیقی از عملکرد کلی دتکتور شعله‌ای انجام شود.

این جنبه‌ها ممکن است چالش‌های متعددی را برای مهندس مسئول اجرای ارزیابی مبتنی بر عملکرد ایجاد کنند. برنامه‌ریزی و کنترل مؤثر توسط مهندس آزمون، دقت هر اندازه‌گیری مبتنی بر عملکرد را به حداکثر می‌رساند.

۲.۵ ملاحظات برای ارزیابی طراحی مبتنی بر عملکرد آشکارسازی شعله نوری

۲.۵.۱ محل آزمون

• محلی برای آزمون شناسایی کنید که دسترسی، مشاهده و امکان خروج ایمن برای همه افراد درگیر را فراهم کند. امکان کنترل دسترسی به محل آزمون مطلوب است.
• آزمون‌های آتش در محیط‌های داخلی ممکن است تحت تأثیر تجمع مواد معلق کاهنده مانند دود، گرد و غبار و بخارات حلال قرار گیرند که همگی می‌توانند عملکرد آشکارسازی شعله را منفی تحت تأثیر قرار دهند. برای دستیابی به نتایج آزمون و عملکرد آشکارسازی شعله ثابت، باید قبل و بین تمام آزمون‌های داخلی، تبادل هوای پاک فراهم شود.
• اطمینان حاصل کنید که روش مناسبی برای خاموش کردن آتش آزمون در محل موجود باشد یا اگر ماده به راحتی خاموش نمی‌شود، تدابیری برای کنترل سوختن آن اتخاذ شده باشد.
• اطمینان حاصل کنید که تمام مواد سوخته به طور کامل خاموش شده و تمام مواد باقی‌مانده سوخته به‌درستی دفع شوند.
• بهتر است شرایطی که در کاربرد واقعی محل نصب دتکتورهای شعله‌ای پیش خواهد آمد، شبیه‌سازی شود. موانع احتمالی دید دتکتورهای شعله‌ای نسبت به منطقه را در نظر بگیرید.
• در صورت امکان، دمای محیط، رطوبت، جهت و سرعت باد را کنترل کنید.

۲.۵.۲ فرآیند آزمون

• پیش از شروع آزمون، دمای محیط، رطوبت، جهت و سرعت باد را ثبت کنید.
• بسته به شرایط محیطی، آزمون‌های آتش که در فضای باز انجام می‌شوند ممکن است تحت تأثیر تغییرات در ویژگی‌های انتشار شعله قرار گیرند. فیلم‌برداری از آزمون‌های آتش در فضای باز می‌تواند برای تعیین اثرات احتمالی تغییرات جهت و سرعت باد ارزشمند باشد.
• نوع یا انواع سوخت، اندازه‌های موردنظر آتش، فاصله‌ها و نیازمندی‌های زمانی که دتکتورهای شعله‌ای باید در کاربرد واقعی به آن‌ها پاسخ دهند را شناسایی کنید. از این داده‌ها برای تعیین شاخص‌های عملکرد مورد نظر برای کاربرد و روش ارزیابی استفاده کنید.
• حداقل سه آزمون تکراری از هر نوع سوخت در هر فاصله انجام دهید تا داده‌های معتبر به دست آید.
• روشی که برای اشتعال ماده استفاده می‌شود نباید باعث واکنش دتکتورهای شعله‌ای شود. اگر دتکتورها به منبع اشتعال واکنش نشان دهند، این امر ممکن است دقت اندازه‌گیری زمان را تحت تأثیر قرار دهد.
• منابع اشتعال آتش مانند کبریت‌های برقی توصیه نمی‌شوند، زیرا ممکن است ماده قابل اشتعالی را وارد ماده مورد نظر کنند که به طور معمول وجود ندارد. این ماده ممکن است طیف گسیلی متفاوتی نسبت به طیف ماده مورد نظر تولید کند.
• روش پذیرفته‌شده‌ای را برای تعیین سرعت واکنش دتکتور مشخص کنید. نمونه‌های معمول شامل استفاده از تایمر دیجیتال یا سیستم فیلم‌برداری با سرعت بالا هستند.
• تمام فناوری‌ها/انواع دتکتور، شماره سریال‌ها و موقعیت‌ها (فاصله و زاویه) نسبت به آتش، همچنین تمام تنظیمات آستانه آتش دتکتورها و/یا تنظیمات تأخیر زمانی را ثبت کنید.
• اطمینان حاصل کنید که تمام دتکتورها به‌درستی تراز شده و لنزها تمیز باشند.

۲.۵.۳ سوخت‌های آزمون

• آزمون‌های آتش برای جامدات قابل اشتعال، مهمات و پیشرانه‌ها به دلیل تنوع زیاد در قابلیت اشتعال و نرخ انتشار آتش، نیازمند ملاحظات ویژه هستند. اندازه آتش ایجاد شده توسط این مواد با تعیین وزن ماده نسوخته، حجم و آرایش قبل از اشتعال مشخص می‌شود.
• پودرها و پیشرانه‌های قابل اشتعال با نرخ‌های مختلفی می‌سوزند که به آرایش ماده بستگی دارد (مثال: ۳۰ گرم باروت به‌صورت انباشته به‌طور متفاوتی نسبت به ۳۰ گرم گسترده‌شده روی سطح ۵ سانتی‌متر مربع می‌سوزد). روش چیدمان پودرها یا پیشرانه‌های قابل اشتعال را استاندارد کرده و برای هر آزمون تکرار کنید.
• اگر منطقه تحت نظارت شامل پردازش چندین ماده آتش‌بازی باشد، سیستم باید طوری طراحی شود که امکان آشکارسازی بدترین حالت، یعنی کندترین ماده در حال سوختن را فراهم کند.

 

هر آزمون باید با استفاده از مواد جدید انجام شود و هرگز سوخت‌ها بیش از یک بار سوزانده نشوند، زیرا احتمال دارد ماده در صورت اشتعال مجدد ویژگی‌های متفاوتی نشان دهد.

۲.۶ توصیه‌های آزمون منابع هشدار مزاحم
منابع معمول هشدار مزاحم دتکتور شعله‌ای در زیر فهرست شده‌اند. نباید هیچ واکنش هشدار حریق دتکتور شعله‌ای در اثر قرار گرفتن در معرض این منابع رخ دهد:

• نور مستقیم خورشید
• لامپ رشته‌ای ۳۰۰ وات در فاصله ۵ فوت
• لامپ فلورسنت ۳۴ وات در فاصله ۱ فوت
• لامپ هالوژن ۵۰۰ وات (با لنز پلاستیکی یا شیشه‌ای) در فاصله ۵ فوت
• بخاری کوارتز مادون قرمز برقی (۱۵۰۰ وات) در فاصله ۱۰ فوت
• بی‌سیم دستی دوطرفه (۵ وات) در حالت ارسال در فاصله ۳ فوت
• مدوله کردن انرژی منبع هشدار مزاحم با نرخ تقریباً ۲ تا ۱۰ هرتز (با استفاده از یک چرخاننده بدون حرارت، نه دست) نیز نباید باعث واکنش هشدار حریق دتکتور شعله‌ای شود.
• هر منبع هشدار مزاحم شناخته‌شده دیگر باید همان‌گونه که در کاربرد واقعی وجود دارد به دتکتورها ارائه شود تا درک مناسبی از اثر احتمالی آن‌ها به دست آید.
• توانایی آشکارسازی شعله در حضور منابع انرژی تابشی رایج فوق. این منابع در بسیاری از کارخانه‌ها و محیط‌های تولیدی یافت می‌شوند.
  ممکن است نیازهایی وجود داشته باشد که برآورده یا کشف نشده‌اند. یک بررسی کامل که شامل بحث آزاد باشد، می‌تواند راهکارهای غیرمتعارف را آشکار کرده و به راه‌حل‌های آشکارسازی منجر شود.

۳.۰ رعایت کدها و استانداردها
کدها و استانداردها، مانند آن‌هایی که توسط انجمن ملی حفاظت از آتش (NFPA) و دولت ایالات متحده تدوین شده‌اند، دانش و اطلاعات لازم برای به حداقل رساندن خطر و اثرات آتش را فراهم می‌کنند. کدهایی مانند NFPA 101 «کد ایمنی حیات»، NFPA 72 «کد ملی هشدار و اعلام حریق»، NFPA 15 «استاندارد سیستم‌های ثابت آب‌پاش برای حفاظت در برابر آتش» و معیارهای یکپارچه تسهیلات (UFC) UFC 3-600-01 از این نمونه‌ها هستند.
همچنین مهم است که هر سیستمی که هدف آن آشکارسازی و اطفای حریق است، به‌طور کامل با تمام کدها و استانداردهای قابل اجرا مطابقت داشته باشد. بنابراین، انتخاب دتکتورهای شعله‌ای و سیستم‌های کنترلی که دارای تأییدیه از سازمان‌های شخص ثالث باشند، اهمیت دارد. انتخاب محصولات مناسب در نهایت به کاربر کمک می‌کند تا انطباق را به دست آورد.

۳.۱
برای رعایت کدها و استانداردهای فعلی، خروجی‌های دتکتورهای شعله‌ای فوق‌سریع باید به یک واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی که به‌طور خاص برای این خدمات فهرست شده باشد، متصل شوند و دتکتورها نیز باید برای استفاده با همان واحد کنترل فهرست شده باشند. این واحد کنترل عملکردهای مهمی مانند نظارت بر ورودی‌ها و خروجی‌ها را انجام می‌دهد تا اطمینان حاصل شود سیستم در زمان نیاز به‌درستی عمل می‌کند.
HSDM برای داشتن زمان واکنش مستقل ۲ میلی‌ثانیه طراحی شده است و هنگامی که با دتکتور شعله‌ای UV، UV/IR یا IR شرکت Det-Tronics ترکیب می‌شود، سیستم ترکیبی می‌تواند در شرایط ایده‌آل پاسخی کمتر از ۱۵ میلی‌ثانیه ارائه دهد.
HSDM با نظارت پیوسته بر تمام ورودی‌ها و خروجی‌ها، عملکرد سیستم را تضمین می‌کند و از یک شبکه محلی/مدار خط سیگنال (LON/SLC) استفاده می‌کند که نظارت کلاس X را برای اتصال بین HSDM و کنترلر سیستم ایمنی EQP فراهم می‌آورد.
ماژول HSDM دارای شش کانال ورودی و شش کانال خروجی قابل پیکربندی است که می‌توان آن‌ها را برای عملکرد تحت نظارت یا بدون نظارت برنامه‌ریزی کرد. هر کانال ورودی، اتصالات بسته را از دستگاه‌های آشکارساز حریق مانند دتکتورهای شعله‌ای نوری، دتکتورهای حرارتی، دتکتورهای دود و شستی‌های دستی می‌پذیرد. کانال‌های خروجی برای فعال‌سازی سلونوئیدهای تأییدشده شخص ثالث که برای راه‌اندازی شیرهای سیلابی پایلوت‌دار استفاده می‌شوند، طراحی شده‌اند.
دتکتورهای شعله‌ای نوری، ماژول سیلابی فوق‌سریع و کنترلر سیستم ایمنی به مشتریان این امکان را می‌دهند که سیستمی مطابق با الزامات UFC و NFPA طراحی کنند (شکل ۱۱).
خروجی رله هشدار حریق از دتکتور شعله‌ای نوری UV، IR یا UV/IR به HSDM متصل می‌شود. دتکتور شعله‌ای همراه با HSDM قادر به ارائه زمان واکنش فوق‌سریع، کمتر از ۲۰ میلی‌ثانیه در شرایط ایده‌آل است.
HSDM یک سیگنال اولویت‌دار روی کابل LON ارسال می‌کند که توسط کنترلر سیستم ایمنی EQP دریافت می‌شود. این ارتباط پرسرعت نیست. EQP از منطق از پیش برنامه‌ریزی‌شده برای تعیین اقدامات بعدی استفاده می‌کند که معمولاً شامل ارسال سیگنال به یک ماژول ورودی/خروجی مجزا و پیشرفته است که به نوبه خود برای فعال‌سازی تجهیزات اعلان هشدار استفاده می‌شود. همچنین ارتباط اضافی با نگهبانان، پلیس، آتش‌نشانی یا سایر بخش‌های مورد نیاز نیز امکان‌پذیر است.
یک سیستم آشکارسازی شعله و آزادسازی که به‌خوبی طراحی و فهرست شده باشد، می‌تواند به کاربران کمک کند تا الزامات کدهای UFC و NFPA برای یک سیستم آب‌پاش فوق‌سریع را برآورده کنند.

۳.۲ رعایت نیاز زمان واکنش کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه (ms)
در حالی که بحث سرعت واکنش دتکتورهای شعله‌ای مهم است، باید توجه داشت که اندازه‌گیری مهم‌تر، سرعت واکنش کل سیستم است که شامل دتکتور شعله‌ای، واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی، شیرهای سلونوئیدی و یک بخش سیلابی است. یک دتکتور شعله‌ای فوق‌سریع می‌تواند آتش در حال گسترش سریع را در حدود ۲۰ میلی‌ثانیه و در شرایط ایده‌آل شناسایی کند. واحد کنترل هشدار حریق خدمات آزادسازی نیز ممکن است ظرف چند میلی‌ثانیه واکنش نشان دهد. شیر سلونوئیدی زمانی را برای تخلیه فشار پایلوت از شیر سیلابی نیاز دارد و در نهایت، آب نیز زمانی را برای عبور از لوله‌کشی تا نازل و از نازل تا آتش طی می‌کند. بنابراین، باید در نظر داشت که سرعت واکنش دتکتور و واحد کنترل تنها بخشی کوچک از کل زمان واکنش سیستم است.
توجه دقیق باید به نصب دتکتورها در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به خطر بالقوه و اطمینان از عدم وجود مانع بین دتکتور و منطقه تحت نظارت که می‌تواند خط دید دتکتور را مسدود کند، معطوف شود. تمام حباب‌های هوا باید از داخل لوله‌کشی سیستم هیدرولیک خارج شوند. علاوه بر این، باید سریع‌ترین سلونوئیدهای ممکن استفاده شوند و نازل‌های سیلابی نیز باید در نزدیک‌ترین فاصله ممکن به خطر بالقوه نصب شوند. رعایت دقیق این موارد، سرعت کل سیستم را به‌طور چشمگیری بهبود می‌بخشد (شکل ۱۲).

۴.۰ راهکارهایی برای آشکارسازی شعله نوری فوق‌سریع

دتکتورهای شعله نوری مدرن به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که به کاربران در دستیابی به انطباق با کدها و استانداردهای UFC و NFPA کمک کنند. برخی شرکت‌ها مدل‌های X2200 UV، X9800 IR و X5200 UVIR از دتکتورهای شعله را ارائه می‌دهند که در صورت پیکربندی و نصب صحیح، قادر به ارائه زمان پاسخ‌دهی با سرعت بالا و فوق‌العاده سریع هستند.
علاوه بر آزمون‌های حرارتی سختگیرانه، آزمون‌های آزمایشگاهی و شبیه‌سازی‌هایی که در کارخانه انجام می‌شود، تمامی دتکتورهای شعله پیش از ارسال به مشتریان، در مرکز آزمون مهندسی با استفاده از آتش واقعی آزمایش می‌شوند.

2. گاز چیست؟

2-1. ترکیب هوا

هوا تقریباً از 78٪ نیتروژن، 21٪ اکسیژن و 1٪ گازهای دیگر (مانند آرگون و دی‌اکسید کربن) تشکیل شده است. نیتروژن، که بزرگ‌ترین جزء هواست، پایه‌ی پروتئین‌های ساخته‌شده از اسیدهای آمینه را تشکیل می‌دهد و در بسیاری از موجودات زنده یافت می‌شود. نیتروژن برای تقریباً تمام حیات روی این سیاره ضروری است. با این حال، نیتروژن مستقیماً از هوا به بدن جذب نمی‌شود. نیتروژنی که ما استنشاق می‌کنیم، صرفاً هنگام بازدم خارج می‌شود. اکسیژن، که برای حیات ضروری است و مستقیماً به بدن ما جذب می‌شود، 21٪ از هوا را تشکیل می‌دهد. دی‌اکسید کربن، که برای فتوسنتز گیاهان حیاتی است، کمتر از 1٪ است. جانوران اکسیژن جذب می‌کنند و دی‌اکسید کربن دفع می‌کنند و گیاهان دی‌اکسید کربن جذب می‌کنند و اکسیژن دفع می‌کنند، که این امر تعادل ثابتی در ترکیب کلی هوا و فرآیندهای حیاتی روی این سیاره حفظ می‌کند.

2-2. خطرات گاز

به طور کلی، خطرات گاز به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:

 

گازهای قابل اشتعال

گازهایی که در صورت ترکیب با هوا، محدوده انفجاری (محدوده اشتعال) دارند.

بر اساس سیستم جهانی هماهنگ طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی (GHS*)، این مواد در حالت گازی در فشار استاندارد اتمسفر (101.3 کیلوپاسکال) و دمای 20 درجه سانتی‌گراد تعریف می‌شوند.

* GHS: سیستم جهانی هماهنگ طبقه‌بندی و برچسب‌گذاری مواد شیمیایی

 

گازهای سمی

گازهایی که عملکرد بیولوژیکی انسان را مختل می‌کنند.

گازهای سمی بر اساس مقادیر آستانه‌ای تنظیم می‌شوند که برای محافظت از اثرات مضر سلامتی کارگرانی که در محل کار روزانه 8 ساعت و هفته‌ای 40 ساعت در معرض این مواد قرار می‌گیرند، تعیین شده‌اند.

 

کمبود اکسیژن

بدن انسان می‌تواند در غلظت اکسیژن جو حدود 21% به طور طبیعی عمل کند.

اگر اکسیژن مصرف شود و غلظت آن کاهش یابد (مثلاً در اثر اکسیداسیون فلزات یا فعالیت میکروارگانیسم‌ها) یا اگر اکسیژن توسط گازهای دیگر (مانند N₂ و Ar) جایگزین شود، اثرات آن بر بدن انسان زمانی آشکار می‌شود که غلظت اکسیژن به زیر حدود 18% برسد. در غلظت‌های 6% تا 8% خطر مرگ وجود دارد.

3. خطرات گازهای قابل اشتعال

3-1. سه عنصر لازم برای احتراق

 

احتراق به طور کلی به واکنش اکسیداسیونی گفته می‌شود (که در آن مواد با اکسیژن ترکیب می‌شوند) که همراه با تولید گرما و نور است.

ماده سوختنی

گاز حامی احتراق

منبع اشتعال

در صورت نبود هر یک از این عناصر، احتراق امکان‌پذیر نیست. برای جلوگیری از احتراق گاز، ضروری است که غلظت گاز را زیر حدی که بتواند مشتعل شود تنظیم و حفظ کرد (با فرض وجود گاز حامی احتراق و منبع اشتعال).

3-2. محدوده انفجاری

اگر یک گاز قابل اشتعال یا بخار ناشی از یک مایع قابل اشتعال با هوا یا اکسیژن مخلوط شود، در صورت وجود منبع احتراق و قرار گرفتن غلظت در محدوده خاصی، منفجر خواهد شد. این محدوده غلظت، محدوده انفجاری نامیده می‌شود. حد پایینی غلظت، حد انفجاری پایین (LEL) و حد بالایی غلظت، حد انفجاری بالا (UEL) نام دارد.

مثال: هیدروژن

حد انفجاری پایین مقداری است که به صورت تجربی تعیین می‌شود، اما نتایج به‌دست‌آمده ممکن است بسته به شرایط و روش‌های آزمایش متفاوت باشد. بنابراین احتیاط لازم است و مقادیر ذکرشده ممکن است بسته به منبع مرجع متغیر باشند.

 

رایج است که آشکارسازهای گاز، غلظت گاز را بر اساس حد انفجاری پایین پایش می‌کنند. دلیل این امر آن است که حتی اگر غلظت گاز از حد انفجاری بالا بیشتر باشد، در صورت نشت گاز به اتمسفر، گاز بلافاصله رقیق شده و پخش می‌شود و غلظت آن به محدوده انفجاری می‌رسد. واحد %LEL معمولاً برای بیان غلظت نسبت به حد انفجاری پایین استفاده می‌شود (100%LEL).

 

3-3. بخار قابل اشتعال

اگرچه هر دو در حالت گازی هستند، اما گاز و بخار به طور کلی به دو چیز متفاوت اشاره دارند. بخار به ماده‌ای گفته می‌شود که در دمای معمولی به حالت مایع (یا جامد) وجود دارد، اما تحت شرایط خاصی از فاز مایع به فاز گازی تبخیر می‌شود. ویژگی‌های فیزیکی زیر، که بر اساس تغییرات دما تعیین می‌شوند، مشخص می‌کنند که آیا بخار قابل اشتعال می‌تواند به یک خطر تبدیل شود یا خیر.

 

1. فشار بخار اشباع

این فشار به فشاری اشاره دارد که در آن یک ماده در دمای خاصی از مایع به گاز تبخیر می‌شود. فشار بخار معمولاً با افزایش دما بالا می‌رود. دمایی که در آن فشار برابر با فشار اتمسفر (101.3 کیلوپاسکال ≈ 760 میلی‌متر جیوه) می‌شود، نقطه جوش نامیده می‌شود. غلظت (غلظت حجمی) گازی که در دمای خاصی تبخیر می‌شود را می‌توان با محاسبه درصد فشار بخار نسبت به فشار اتمسفر تعیین کرد.

شکل بالا، منحنی‌های فشار بخار اشباع برای اتانول و آب را نشان می‌دهد. از آنجا که نقطه جوش آب ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است، مشاهده می‌شود که منحنی فشار بخار در فشار ۱۰۱.۳ کیلوپاسکال، دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد را نشان می‌دهد. به عبارت دیگر، غلظت بخار آب اشباع در این نقطه ۱۰۰ درصد حجمی است.

 

از طرف دیگر، اتانول مایعی فرّارتر از آب است (یعنی فشار بخار بالاتری دارد)، همانطور که هر کسی که قبل از تزریق در بیمارستان با اتانول ضدعفونی شده باشد، به راحتی درک می‌کند. در عمل، نقطه جوش اتانول ۷۸ درجه سانتی‌گراد است. این داده نیز نشان می‌دهد که اتانول فرّارتر از آب است.

 

می‌توانیم غلظت گاز اتانول را در دمای خاصی بر اساس فشار بخار آن دما محاسبه کنیم. به عنوان مثال، از منحنی فشار بخار اشباع می‌توان دریافت که فشار بخار اتانول در ۲۰ درجه سانتی‌گراد تقریباً ۵.۸ کیلوپاسکال است. این مقدار را می‌توان در معادله زیر قرار داد تا غلظت گاز محاسبه شود:

 

=غلظت گاز (درصد حجمی) = (فشار بخار در دمای مشخص) ÷ (فشار اتمسفر) × ۱۰۰

= ۵.۸ (kPa) ÷ ۱۰۱.۳ (kPa) × ۱۰۰

= ۵.۷ درصد حجمی

 

این محاسبه ارزش به خاطر سپردن دارد. حتی اگر منحنی فشار بخار مانند شکل بالا در دسترس نباشد، معمولاً برگه اطلاعات ایمنی (SDS) ارائه‌شده توسط تولیدکننده مواد شیمیایی، داده‌های فشار بخار را برای دماهای معمولی (۲۰ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد) شامل می‌شود که می‌توان از آنها برای محاسبه غلظت گاز استفاده کرد.

 

۲. نقطه اشتعال (Flash Point)

نقطه اشتعال به کمترین دمایی اشاره دارد که در آن، غلظت بخار یک ماده در هوا به حدی می‌رسد که در صورت وجود منبع احتراق، قابلیت اشتعال پیدا می‌کند. این دما را می‌توان به عنوان دمایی تفسیر کرد که در آن، غلظت بخار قابل اشتعال به حد انفجاری پایین (LEL) می‌رسد. اگر نقطه اشتعال مایعی که بخار قابل اشتعال تولید می‌کند، پایین‌تر از دمای محیطی باشد که مایع در آن استفاده می‌شود، به دلیل خطر بالای آتش‌سوزی و انفجار، احتیاط زیادی در ارزیابی خطر اشتعال لازم است.

 

۳. نقطه خودسوزی (Ignition Point)

این دما به کمترین دمایی اشاره دارد که یک ماده قابل اشتعال در هوا، به دلیل افزایش دمای خود ماده (و نه تماس موضعی با یک جسم داغ مانند جرقه الکتریکی، شعله یا سیم فلزی گداخته) به صورت خودبه‌خود مشتعل می‌شود. تولیدکنندگان تجهیزات الکتریکی ضد انفجار باید دستگاه‌ها را به گونه‌ای طراحی و تولید کنند که دمای سطحی تجهیزات که احتمال تماس با گاز یا بخار قابل اشتعال را دارد، از نقطه خودسوزی گاز یا بخار مربوطه تجاوز نکند.

۴-۱. خطرات گازهای سمی

گازهای مورد استفاده یا تولیدشده به عنوان گازهای فرآیندی در صنایع مختلف، شامل گازهای سمی هستند که حتی در غلظت‌های بسیار کم می‌توانند آسیب‌های جدی به سلامت انسان وارد کنند یا حتی منجر به مرگ شوند.

 

برخی گازها مانند **سولفید هیدروژن (H₂S)** و **آمونیاک (NH₃)** بوی مشخصی دارند که انسان می‌تواند حضور آن‌ها را تشخیص دهد. با این حال، حس بویایی انسان قادر نیست تعیین کند که آیا غلظت این گازها به سطوح خطرناک رسیده است یا خیر (به عنوان مثال، حد آستانه مجاز مواجهه شغلی برای H₂S موسوم به **TLV-TWA: 1 ppm** طبق استاندارد ACGIH 2018).

 

**۱ ppm** معادل غلظتی است که با اضافه کردن تنها **یک قطره (۱ میلی‌لیتر = ۱ گرم یا ۱ سی‌سی)** از یک مایع سمی به یک مخزن بزرگ **۱۰۰۰ لیتری (۱ تن یا ۱ مترمکعب)** آب و مخلوط کردن کامل آن به دست می‌آید. فرض کنید این یک قطره (۱ ppm) سس سویا باشد. نه تنها تشخیص آن پس از مخلوط شدن به صورت بصری غیرممکن است، بلکه حتی با چشیدن نیز قابل تشخیص نخواهد بود. هرچند گازها با مایعات متفاوت هستند، بسیاری از گازهای سمی هم **بی‌رنگ** و هم **بی‌بو** هستند.

 

یک نمونه از چنین گاز سمی، **مونوکسید کربن (CO)** است که گازی بالقوه کشنده بوده و می‌تواند در اثر احتراق ناقص بخاری‌های گازی در منازل تولید شود. این گاز گاهی اوقات به عنوان **قاتل خاموش** شناخته می‌شود، زیرا می‌تواند بدون آنکه تشخیص داده شود، باعث مسمومیت یا مرگ شود.

### **۵-۱. خطرات کمبود اکسیژن**

 

اکسیژن ماده‌ای ضروری برای حفظ عملکرد بیولوژیکی انسان است. **کمبود اکسیژن (هیپوکسی)** تأثیرات جدی بر بدن، به‌ویژه مغز، می‌گذارد و وضعیتی بسیار خطرناک با نرخ مرگ‌ومیر بالا در محیط‌های کاری محسوب می‌شود.

بررسی حوادث صنعتی مرتبط با کمبود اکسیژن در ژاپن نشان می‌دهد که بیشتر این موارد در بخش‌های **تولیدی و ساختمانی** رخ داده و سالانه منجر به تلفات متعددی می‌شود.

 

**طبق آیین‌نامه پیشگیری از کمبود اکسیژن در قانون ایمنی و بهداشت صنعتی ژاپن:**

– **شرایط کمبود اکسیژن** زمانی است که غلظت اکسیژن در هوا کمتر از ۱۸٪ باشد.

– از دتکتورهای گاز برای اطمینان از حفظ غلظت اکسیژن بالاتر از ۱۸٪ استفاده می‌شود.

 

### **علائم کمبود اکسیژن:**

– **۱۸٪ – ۱۶٪ اکسیژن:** افزایش تنفس، ضربان قلب سریع‌تر، اختلال در قضاوت و هماهنگی حرکتی.

– **۱۶٪ – ۱۲٪ اکسیژن:** تنفس سنگین، گیجی، سردرد، خواب‌آلودگی، کاهش قدرت تفکر و حرکت.

– **۱۲٪ – ۱۰٪ اکسیژن:** حالت تهوع، استفراغ، بیهوشی جزئی، کبودی لب‌ها و پوست.

– **زیر ۱۰٪ اکسیژن:** بیهوشی، تشنج، آسیب مغزی، ایست تنفسی و مرگ در مدت‌زمان کوتاه.

 

**هشدار:** در محیط‌های بسته یا فضاهای محدود (مانند مخازن، تونل‌ها، چاه‌ها) احتمال کاهش اکسیژن به‌دلیل واکنش‌های شیمیایی، جابجایی با گازهای دیگر یا مصرف اکسیژن وجود دارد. نظارت مستمر با دستگاه‌های سنجش اکسیژن و استفاده از تجهیزات تنفسی مناسب الزامی است.**

البته، در ادامه ترجمه‌ی دقیق و روان متن موردنظر بدون هیچگونه افزودنی ارائه شده است:

 

5-2. سه علت اصلی کمبود اکسیژن

1. مصرف اکسیژن موجود در هوا
   علل اصلی مصرف اکسیژن:
   اکسیداسیون آهن و فلزات دیگر (ماسه آهن، لوله‌های فلزی، مخازن فلزی)،
   اکسیداسیون رنگ، مصرف زیستی اکسیژن (تنفس انسان‌ها و میکروارگانیسم‌ها)
2. تخلیه یا ورود هوای کم‌اکسیژن
   هوای کم‌اکسیژن که به دلایل مختلفی ایجاد می‌شود، در صورتی که به‌دلیل شرایط کاری، روش‌های ساخت‌وساز یا شرایط آب‌وهوایی، تخلیه یا وارد مکان‌هایی با کمبود اکسیژن شود، می‌تواند موجب بی‌اکسیژنی گردد.
3. تولید متان یا ورود گاز بی‌اثر
   کمبود اکسیژن می‌تواند ناشی از انتشار متان (که در طبیعت وجود دارد) یا نشت گازهای بی‌اثر (مانند نیتروژن، دی‌اکسید کربن، آرگون) از مخازن یا لوله‌ها در صنایع تولیدی باشد.

 

5-3. اکسیژن بیش‌ازحد
اگرچه اکسیژن برای عملکرد زیستی انسان ضروری است، اما قرارگیری مداوم در معرض غلظت‌ها یا فشارهای جزئی بالای اکسیژن می‌تواند منجر به مسمومیت با اکسیژن شود.
مسمومیت با اکسیژن باعث تشنج عمومی و از دست دادن هوشیاری می‌شود و در بدترین حالت، منجر به مرگ می‌گردد.
در محیط‌هایی که امکان بروز اکسیژن بیش‌ازحد وجود دارد، باید غلظت گازها نه‌فقط برای کمبود اکسیژن (کمتر از ۱۸٪)، بلکه برای جلوگیری از غلظت‌های بیش‌ازحد نیز پایش شود.

البته، در ادامه ترجمه‌ی دقیق و روان متن خواسته‌شده بدون هیچ‌گونه افزودنی آورده شده است:

 

مناطق معمولی که نیاز به تشخیص گاز دارند
6-1. بازار دستگاه‌های گازسنج
بازار دستگاه‌های گازسنج شامل تمامی بازارهایی است که در آن‌ها از گاز استفاده می‌شود.

1. آزمایشگاه‌ها، دانشگاه‌ها، بیمارستان‌ها
   مراکز تحقیقاتی که از طیف گسترده‌ای از گازها، از جمله گازهای قابل اشتعال و سمی استفاده می‌کنند، تدابیری برای ایمنی کارکنان تحقیقاتی اتخاذ می‌کنند؛ مانند تشخیص سریع نشت گاز از طریق پایش محیط با استفاده از گازسنج‌های ثابت شرکت Riken Keiki.
   علاوه بر گازسنج‌ها، سیستم‌های تحلیلی که قادر به انجام هم‌زمان تحلیل پراش اشعه ایکس (XRD) و فلورسانس اشعه ایکس (XRF) در محل هستند نیز برای کاربردهایی مانند تحقیقات روی آثار فرهنگی غیرقابل‌انتقال مورد استفاده قرار می‌گیرند.
2. صنعت الکترونیک
   کارخانه‌های تولید نیمه‌رساناها و پنل‌های LCD از گازهایی موسوم به گازهای مواد ویژه (گازهای بسیار سمی و قابل اشتعال) مانند سیلان، آرسین و فسفین استفاده می‌کنند.
   در مورد این گازها، نشت در غلظت‌های بسیار پایین (چند ppm تا چند ده ppm) نیز غیرقابل‌قبول است.
   کارخانه‌های تولید نیمه‌رساناها و پنل‌های LCD ممکن است صدها تا هزاران دستگاه گازسنج Riken Keiki برای محافظت از کارکنان در برابر نشت گاز نصب کرده باشند.
   این دستگاه‌ها مجهز به حسگرهای روش الکترولیز پتانسیواستاتیکی هستند که قادر به تشخیص نشت گاز در حد چند ppm می‌باشند.

 

3. صنعت فولاد
   گازهایی که به‌عنوان محصولات جانبی در فرآیندهای تولید فولاد (گاز کک، گاز کوره بلند، گاز مبدل) تولید می‌شوند، دارای مقادیر زیادی هیدروژن و مونوکسید کربن هستند.
   این گازها به‌عنوان سوخت برای تولید برق در کارخانه‌های فولاد مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرند.
   گازسنج‌های قابل‌حمل Riken Keiki کارکنان داخل کارخانه‌های فولاد را در برابر خطرات انفجار و مسمومیت محافظت می‌کنند.

 

4. صنعت پالایش نفت و پتروشیمی
   صنعت پالایش نفت و پتروشیمی در فرآیندهای تولید خود با طیف گسترده‌ای از گازهای قابل اشتعال و سمی سروکار دارد.
   گازسنج‌های ثابت و قابل‌حمل Riken Keiki در کاربردهایی مانند تشخیص نشت گازهای سمی و قابل اشتعال از تجهیزات و لوله‌ها، مدیریت فرآیند و اندازه‌گیری محیط کار مورد استفاده قرار می‌گیرند.
   پایشگرهای ثابت گازهای سمی برای مدیریت گازهای سمی در مرزهای کارخانه نیز به‌طور فزاینده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند
5. مناطق آتشفشانی و چشمه‌های آب گرم
   گازهای آتشفشانی در نزدیکی دهانه‌های آتشفشان و در مناطقی که چشمه‌های آب گرم تخلیه می‌شوند، تولید می‌گردند.
   این گازهای آتشفشانی حاوی گازهای سمی مانند دی‌اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن هستند که در صورت استنشاق برای انسان مضرند.
   غلظت این گازها به‌طور مداوم به‌دلیل فعالیت‌های آتشفشانی و عوامل دیگر تغییر می‌کند.
   دستگاه‌های گازسنج تخصصی برای پایش شبانه‌روزی غلظت دی‌اکسید گوگرد و سولفید هیدروژن به کار می‌روند تا از کارکنان و گردشگران محافظت شود.

 

6. صنعت مواد غذایی
   در صنعت مواد غذایی، نیتروژن و دی‌اکسید کربن در فرآیند بسته‌بندی برای جلوگیری از اکسید شدن غذا مورد استفاده قرار می‌گیرند.
   از آنجا که این گازها خفه‌کننده هستند، گازسنج‌های اکسیژن تخصصی در کارخانه‌های مواد غذایی نصب می‌شوند تا از کارکنان در برابر بی‌اکسیژنی محافظت کنند.

 

7. صنعت ساخت‌وساز
   کار در حفاری‌های زیرزمینی برای ساخت تونل‌ها و همچنین کار درون منهول‌ها می‌تواند کارکنان را در معرض تولید سولفید هیدروژن و شرایط کمبود اکسیژن قرار دهد؛ این وضعیت ناشی از باکتری‌های مصرف‌کننده اکسیژن موجود در لایه‌های زیرزمینی است.
   گازسنج‌های قابل‌حمل اکسیژن و سولفید هیدروژن از کارکنان در برابر خطرات ناشی از کمبود اکسیژن و مسمومیت با سولفید هیدروژن محافظت می‌کنند.
8. آتش‌نشانی و امداد و نجات
   صحنه‌های آتش‌سوزی و حوادث، کارکنان را در معرض خطرات مختلفی قرار می‌دهند؛ از جمله انفجار ناشی از گازهای قابل اشتعال، کمبود اکسیژن، مسمومیت با مونوکسید کربن در اثر احتراق ناقص، و گازهای سمی مانند سولفید هیدروژن.
   گازسنج‌های شخصی چهارگازه برای پایش هم‌زمان چهار گاز مختلف استفاده می‌شوند. این دستگاه‌ها برای موقعیت‌هایی که نوع دقیق گازهای خطرناک ناشناخته است، بسیار مناسب هستند.

 

9. حمل‌ونقل دریایی و کشتی‌سازی
   کشتی‌هایی که مقادیر زیادی نفت خام، LNG یا LPG حمل می‌کنند، با خطر نشت گازهای قابل اشتعال از مخازن بار مواجه هستند.
   گازسنج‌های ثابت تخصصی برای پایش نشت گاز در این کشتی‌ها به‌کار می‌روند. این دستگاه‌ها امکان شناسایی سریع نشت‌ها را فراهم کرده و از وقوع انفجار و آلودگی دریایی جلوگیری می‌کنند.
   همچنین، گازسنج‌های قابل‌حمل توسط کارکنان در حین انجام عملیات ساخت‌وساز پوشیده می‌شوند تا آن‌ها را در برابر کمبود خطرناک اکسیژن و مسمومیت با گازهای سمی محافظت کنند.

 

10. هوافضا
    سوخت موشک‌ها حاوی هیدروژن (گاز قابل اشتعال و بسیار انفجاری) و هیدرازین (گاز سمی برای انسان) است.
    پایش این گازها برای ایمنی کاملاً ضروری است.
    گازسنج‌های ضدانفجار در مکان‌هایی که خطر انفجار بالا وجود دارد، مانند مناطقی که سوخت موشک با آن‌ها سروکار دارد، برای اطمینان از ایمنی استفاده می‌شوند.

فناوری‌های تشخیص گاز
7-1. فناوری‌های حسگر گاز
برای مواجهه با محیط‌ها و انواع گازهای متنوع در طیف گسترده‌ای از صنایع، فناوری‌های مختلف حسگر گاز توسعه یافته‌اند.
در این بخش، ۱۳ نوع از رایج‌ترین فناوری‌هایی که معمولاً در صنعت استفاده می‌شوند معرفی می‌گردند:

1. روش احتراق کاتالیستی
2. روش جدید کاتالیستی سرامیکی
3. روش نیمه‌رسانا
4. روش نیمه‌رسانای سیم داغ
5. روش رسانش گرمایی
6. روش الکترولیز پتانسیواستاتیکی
7. روش الکترود با غشای جداکننده
8. روش سلول گالوانیکی با غشای نفوذپذیر
9. روش مادون قرمز غیرپراکنشی (NDIR)
10. روش تداخل‌سنجی
11. روش نوار شیمیایی
12. آشکارساز یونش نوری (PID)
13. روش آشکارسازی ذرات ناشی از پیرولیز

7-2. روش احتراق کاتالیستی

1. توضیح مختصر

این حسگر بر پایه گرمای تولیدشده از سوزاندن گاز قابل اشتعال روی کاتالیست اکسیداسیون، گاز را شناسایی می‌کند. این حسگر رایج‌ترین حسگر گاز است که به‌طور خاص برای گازهای قابل اشتعال طراحی شده است.

2. ساختار و اصول عملکرد

[ساختار]
این حسگر از یک المان آشکارساز و یک المان جبرانی تشکیل شده است.
المان آشکارساز شامل سیم پیچ فلز گران‌بها (مانند پلاتین) و کاتالیست اکسیدکننده – ماده‌ای فعال در برابر گاز قابل اشتعال – است که همراه با یک پایه آلومینا روی سیم پخته (سینتر) شده‌اند. این المان در واکنش با هر گاز قابل شناسایی می‌سوزد.
المان جبرانی شامل سیم پیچ فلز گران‌بها و شیشه – ماده‌ای غیرفعال در برابر گاز قابل اشتعال – است که همراه با پایه آلومینا روی سیم پخته شده‌اند. این المان اثرات محیط را تصحیح می‌کند.

[اصول عملکرد]
سیم پیچ فلز گران‌بها، المان آشکارساز را تا دمای ۳۰۰ تا ۴۵۰ درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. سپس گاز قابل اشتعال روی سطح المان آشکارساز می‌سوزد و دمای آن افزایش می‌یابد.
با تغییر دما، مقاومت سیم پیچ فلز گران‌بها – که بخشی از المان است – تغییر می‌کند. این تغییر مقاومت تقریباً متناسب با غلظت گاز است.
مدار پل نشان‌داده‌شده در شکل سمت راست به حسگر اجازه می‌دهد تغییر مقاومت را به ولتاژ تبدیل کرده و از آن برای تعیین غلظت گاز استفاده کند.

حسگر ثابت –
دسته: حالت جامد
گاز قابل شناسایی: گازهای قابل اشتعال

 

 

ویژگی‌ها

O ویژگی‌های خروجی:
سیم پیچ فلز گران‌بها که منبع حرارت است، ضریب مقاومت وابسته به دما را به‌صورت خطی تغییر می‌دهد.
در محدوده غلظت کمتر از حد انفجار (LEL)، واکنش احتراقی متناسب با غلظت گاز است.
در این محدوده، خروجی حسگر به‌آرامی متناسب با تغییرات غلظت گاز تغییر می‌کند.

پاسخ‌دهی:
گرمای احتراق تولیدشده روی سطح المان آشکارساز به سیم پیچ فلز گران‌بها منتقل شده و مقاومت مدار پل را تغییر می‌دهد و سپس به سیگنال تبدیل می‌گردد.

با نرخ واکنش بالا، این حسگر در پاسخ‌دهی، دقت و قابلیت تکرار عملکرد بسیار خوبی دارد.

O ویژگی‌های دما و رطوبت:
مواد به‌کاررفته در اجزای حسگر دارای مقاومت الکتریکی بالا هستند و کمتر تحت تأثیر دما و رطوبت محیط استفاده قرار می‌گیرند، بنابراین قرائت‌ها تقریباً ثابت باقی می‌مانند.

توسعه کاتالیست:
المان آشکارساز از کاتالیستی استفاده می‌کند که واکنش احتراقی را تسهیل می‌کند.
این کاتالیست به‌طور اختصاصی برای حسگرهای گاز توسعه یافته و با بهره‌گیری از دانش فنی خاص طراحی شده است، که پایداری بلندمدت را فراهم می‌کند.

 

۷–۴. تشخیص گاز با دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

حسگر ثابت

**۱. شرح مختصر دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

این حسگر از یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی استفاده می‌کند که مقاومت آن در تماس با گاز قابل تشخیص تغییر می‌کند. حسگر این تغییر مقاومت را به‌عنوان غلظت گاز تشخیص می‌دهد. این یک حسگر همه‌کاره است که انواع گازها از گازهای سمی تا گازهای قابل اشتعال را شناسایی می‌کند. 

 

**۲. ساختار و اصول کار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

حسگر شامل یک سیم گرم‌کن و یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی         تشکیل‌شده روی یک لوله آلومینا است. دو الکترود طلا        در دو انتهای لوله برای اندازه‌گیری مقاومت نیمه‌رسانا تعبیه شده‌اند

**[ساختار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

حسگر شامل یک سیم گرم‌کن و یک نیمه‌رسانای اکسید فلزی (SnO₂) تشکیل‌شده روی یک لوله آلومینا است. دو الکترود طلا (Au) در دو انتهای لوله برای اندازه‌گیری مقاومت نیمه‌رسانا تعبیه شده‌اند. 

 

**[اصول کار دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

سیم گرم‌کن، سطح نیمه‌رسانای اکسید فلزی را تا ۴۰۰–۳۵۰°C گرم می‌کند. با جذب اکسیژن هوا روی این سطح به‌صورت O و O₂، نیمه‌رسانا مقاومت ثابتی حفظ می‌کند. سپس، گاز متان یا مشابه آن با سطح تماس یافته و جذب شیمیایی می‌شود. این گاز توسط یون‌های O اکسید شده و تجزیه می‌شود. واکنش روی سطح حسگر به‌صورت زیر است: 

 

CH₄ + ۴O⁻ → CO₂ + ۲H₂O + ۸e⁻ 

به‌طور خلاصه، گاز متان روی سطح حسگر جذب شده و اکسیژن جذب‌شده را جدا می‌کند. این امر الکترون‌های آزاد درون حسگر را افزایش داده و مقاومت را کاهش می‌دهد. حسگر با اندازه‌گیری تغییر مقاومت، غلظت گاز را تعیین می‌کند. 

 

**۳. ویژگی‌های دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا 

**ویژگی‌های خروجی دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

حسگر تغییرات مقاومت نیمه‌رسانا را تشخیص می‌دهد، یعنی حتی غلظت‌های کم (در سطح ppm) که توسط حسگرهای سرامیکی جدید قابل تشخیص نیستند را نیز شناسایی می‌کند. این حسگر برای غلظت‌های کم بسیار حساس بوده و سطح خروجی بالایی دارد. 

**تشخیص گازهای سمی در دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

از آنجا که در اصل، مقاومت با تغییر تعداد الکترون‌ها و تحرک آن‌ها تغییر می‌کند، این حسگر طیف وسیعی از گازها از جمله گازهای سمی که گرمای احتراق کمتری تولید می‌کنند را تشخیص می‌دهد. 

 

**ویژگی‌های پیری دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

حسگر در بلندمدت پایداری خود را حفظ کرده و عمر طولانی دارد. در مقایسه با حسگرهای مبتنی بر احتراق کاتالیستی، این نوع حسگر مقاومت بالایی در برابر سمیت و شرایط سخت جوی دارد. 

 

**انتخاب‌پذیری گاز در دتکتورهای گاز نیمه‌رسانا

با افزودن ناخالصی به ماده نیمه‌رسانا، اثر تداخل تغییر می‌کند. این ویژگی به حسگر اجازه می‌دهد تا برخی گازها را به‌صورت انتخابی تشخیص دهد.

 

 

 

۷-۵.تشخیص گاز از طریق روش نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

سنسور ثابت

سنسور قابل حمل نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

۱. شرح مختصر از دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

این سنسور از یک نیمه‌هادی اکسید فلزی استفاده می‌کند که مقاومت آن در تماس با گاز قابل تشخیص تغییر می‌کند. سنسور این تغییر مقاومت را به عنوان غلظت گاز تشخیص می‌دهد. این یک سنسور گاز با حساسیت بالا برای غلظت‌های کم است.

 

۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

[ساختار]

سنسور از یک المان تشخیصی تشکیل شده است که شامل یک سیم پیچ از جنس فلز گران‌بها (مثلاً پلاتین) و یک نیمه‌هادی اکسید فلزی پخته شده روی سیم پیچ است، و یک المان جبرانی که ماده‌ای غیرفعال در برابر گازهای قابل تشخیص روی آن پخته شده است.

[اصول  عملکرد دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

مقاومت (R) المان تشخیصی، ترکیبی از مقاومت (RS) نیمه‌هادی و مقاومت (RH) سیم پیچ فلز گران‌بها است. المان تشخیصی توسط سیم پیچ فلز گران‌بها تا ۳۰۰°C تا ۴۰۰°C گرم می‌شود و مقاومت ثابتی را حفظ می‌کند. سپس، گاز متان یا مشابه با المان تشخیصی تماس پیدا می‌کند و اکسیژن جذب شده روی سطح نیمه‌هادی اکسید فلزی را جدا می‌کند. این امر تعداد الکترون‌های آزاد در داخل نیمه‌هادی را افزایش داده و مقاومت نیمه‌هادی را کاهش می‌دهد. در نتیجه مقاومت کل المان تشخیصی کاهش می‌یابد. با تشخیص تغییر مقاومت توسط مدار پل، سنسور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

 

رده جامد

گاز قابل تشخیص

 

۳. ویژگی‌های دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

سنسور تغییرات مقاومت نیمه‌هادی را تشخیص می‌دهد، یعنی حتی غلظت‌های کم (سطح ppm) که توسط سنسورهای سرامیکی جدید قابل تشخیص نیستند را نیز تشخیص می‌دهد.

 

 

 

کوچک‌سازی و صرفه‌جویی در انرژی  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

سیم پیچ فلز گران‌بها برای گرم‌کن را می‌توان کوچک‌تر کرد تا سنسوری کوچکتر با مصرف انرژی کمتر فراهم شود.

 

ویژگی‌های پیری  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

سنسور در بلندمدت پایداری خود را حفظ می‌کند و عمر طولانی دارد. در مقایسه با سنسورهای مبتنی بر احتراق کاتالیستی، این نوع سنسور مقاومت بالایی در برابر سمیت و جو شدید دارد.

 

انتخاب‌پذیری گاز  در دتکتور گاز نیمه‌هادی نوع سیم داغ

 

با افزودن یک ناخالصی به نیمه‌هادی اکسید فلزی، اثر تداخل تغییر می‌کند. این ویژگی به سنسور اجازه می‌دهد تا برخی گازها را به صورت انتخابی تشخیص دهد.

 

 

دتکتور گاز رسانائی گرمائی

1. توضیح مختصر دتکتور گاز رسانائی گرمائی

 

این دتکتور با تشخیص تفاوت در رسانایی گرمایی، غلظت گاز را تعیین می‌کند. این یک دتکتور اثبات‌شده برای گازهای قابل اشتعال است که به‌طور مؤثر گازهای با غلظت بالا را تشخیص می‌دهد.

 

2. ساختار و اصول دتکتور گاز رسانائی گرمائی

[ساختار  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

این دتکتور از یک المان تشخیص و یک المان جبران تشکیل شده است. المان‌های تشخیص و جبران در دو نوع موجود هستند: یکی شامل یک سیم‌پیچ پلاتین و مخلوطی از شیشه (یک ماده غیرفعال در برابر گاز قابل اشتعال) و یک پایه آلومینا است که روی سیم‌پیچ پخته شده است، و دیگری شامل یک سیم‌پیچ و یک فلز غیرفعال یا مشابه است که روی سیم‌پیچ پوشش داده شده است. المان تشخیص به گونه‌ای طراحی شده است که گازهای قابل تشخیص با آن تماس پیدا کنند. المان جبران محصور شده است تا هیچ گاز قابل تشخیصی با آن تماس نداشته باشد.

 

[اصول دتکتور گاز رسانائی گرمائی

سیم‌پیچ پلاتین، المان تشخیص را تا 200 تا 500 درجه سانتی‌گراد گرم می‌کند. سپس، یک گاز قابل تشخیص با المان تشخیص تماس پیدا می‌کند و به دلیل رسانایی گرمایی خاص گاز، شرایط اتلاف گرما را تغییر می‌دهد و دمای المان تشخیص را افزایش می‌دهد. با این تغییر دما، مقاومت سیم‌پیچ پلاتین، که بخشی از المان است، تغییر می‌کند. تغییر مقاومت تقریباً متناسب با غلظت گاز است.

 

با تشخیص تغییر مقاومت توسط مدار پل، دتکتور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

 

3. ویژگی‌های دتکتور گاز رسانائی گرمائی

 

ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

 

از آنجا که دتکتور تغییرات مقاومت سیم‌پیچ پلاتین را تشخیص می‌دهد، خروجی تا رسیدن به صد درصد حجمی تقریباً متناسب با غلظت است. این دتکتور برای تشخیص گازهای با غلظت بالا مناسب است.

تشخیص در شرایط بی‌اکسیژن  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

از آنجا که دتکتور تغییرات رسانایی گرمایی را تشخیص می‌دهد، می‌تواند گازها را حتی در جو بی‌اکسیژن نیز تشخیص دهد. اما گازهایی با تفاوت کوچک در رسانایی گرمایی با گاز مرجع را تشخیص نمی‌دهد.

 

دتکتور به‌صورت فیزیکی تغییرات رسانایی گرمایی گاز را تشخیص می‌دهد و شامل واکنش شیمیایی مانند واکنش احتراق نیست. این بدان معناست که با تخریب یا مسمومیت کاتالیزور ارتباطی ندارد و پایداری بلندمدت را فراهم می‌کند.

 

تشخیص گازهای غیرقابل اشتعال  دتکتور گاز رسانائی گرمائی

 

از آنجا که دتکتور از رسانایی گرمایی خاص گاز استفاده می‌کند، حتی گازهای غیرقابل اشتعال با تفاوت زیاد در رسانایی گرمایی، مانند آرگون، نیتروژن و دی‌اکسید کربن با غلظت بالا را نیز تشخیص می‌دهد.

 

 

 

 

 

۷-۷. روش الکترولیز پتانسیواستاتیک

 

 

۱. شرح مختصر دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

این دتکتور گاز قابل تشخیص را با استفاده از یک الکترود در پتانسیل ثابت الکترولیز می‌کند تا جریان ایجاد شود و سپس با اندازه‌گیری جریان، غلظت گاز را تعیین می‌نماید. این دتکتور گاز برای تشخیص گازهای سمی بسیار مناسب است. می‌توان پتانسیل خاصی را برای تشخیص گاز خاصی تنظیم کرد.

 

۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

[ساختار دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

دتکتور از یک الکترود (الکترود عمل) همراه با یک غشاء نفوذپذیر گاز و کاتالیزور (مثل طلا یا پلاتین)، الکترود مرجع و الکترود مقابل تشکیل شده که درون محفظه‌ای پلاستیکی پر از محلول الکترولیت قرار گرفته‌اند.

 

[اصول عملکرد دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

دتکتور از یک مدار پتانسیواستاتیک برای ثابت نگه داشتن پتانسیل بین الکترود عمل و الکترود مرجع استفاده می‌کند. الکترود عمل گاز قابل تشخیص را مستقیماً الکترولیز می‌کند. اگر گاز قابل تشخیص H2S باشد، واکنش‌های زیر رخ می‌دهد:

الکترود عمل: H2S + 4H2O → H2SO4 + 8H+ + 8e

الکترود مقابل: 2O2 + 8H+ + 8e → 4H2O

جریان تولیدشده متناسب با غلظت گاز است. با اندازه‌گیری جریان بین الکترود عمل و الکترود مقابل، دتکتور غلظت گاز را تعیین می‌کند.

 

۳. ویژگی‌های دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

غلظت گاز متناسب با مقدار جریان است. دتکتور مقدار جریان را بدون تغییر خروجی می‌دهد و بنابراین غلظت گاز متناسب با خروجی دتکتور است.

 

واکنش‌دهی  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

منحنی پاسخ همانطور که در شکل سمت راست نشان داده شده است. دتکتور با استفاده از واکنش کاتالیزوری گاز را به جریان تبدیل می‌کند. از آنجا که H2S کاتالیزور الکترود را تغییر نمی‌دهد، دتکتور از دقت و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.

 

ویژگی‌های پیری  دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

تقریباً تا دو سال، حساسیت دتکتور در سطح حدود ۸۰٪ حساسیت اولیه باقی می‌ماند. از آنجا که رطوبت تأثیر جزئی بر حساسیت دارد، ممکن است خوانش بسته به فصل تغییر کند.

 

ویژگی‌های دمای دتکتور گاز الکترولیز پتانسیواستاتیک

با خوانش تقریباً پایدار در دماهای بالا، حساسیت دتکتور با کاهش دما ممکن است کاهش یابد. حتی در ۰°C، حساسیت دتکتور کمتر از ۸۰٪ نخواهد شد. با انجام تصحیح دما، نوسانات خوانش به حداقل می‌رسد.

۷-۸. روش تشخیص گاز با دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

۱. شرح مختصر  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

بر اساس اصول دتکتور پایه‌گذاری شده بر الکترولیز پتانسیواستاتیک، این دتکتور با یک فیلم نفوذپذیر گاز (غشای جداکننده) و یک الکترود عمل کاملاً جدا از هم ساختار یافته است. این یک دتکتور گاز سمی با انتخاب‌پذیری عالی است.

. ساختار و اصول  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

[ساختار دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

دتکتور با یک الکترود عمل – یک الکترود فلزی با یک فیلم نفوذپذیر گاز که روی آن قرار گرفته – همراه با الکترودهای مرجع و مقابل ساختار یافته است. این الکترودها در یک محفظه پلاستیکی پر از محلول الکترولیت قرار دارند. بین الکترود عمل و فیلم، یک لایه بسیار نازک از محلول الکترولیت وجود دارد.

 

[اصول دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

یک گاز قابل تشخیص از طریق فیلم نفوذپذیر گاز عبور کرده و با یون‌های موجود در محلول الکترولیت واکنش می‌دهد که هالوژن تولید می‌کند. اگر گاز قابل تشخیص Cl باشد، واکنش زیر رخ می‌دهد:

Cl2 + 2I- → 2Cl- + I2

I2 تولید شده توسط این واکنش در الکترود عمل کاهش می‌یابد، باعث می‌شود جریانی از مدار عبور کند. از آنجا که این جریان متناسب با غلظت گاز است، دتکتور مقدار جریان را برای تعیین غلظت گاز اندازه می‌گیرد. گاز قابل تشخیص قبل از واکنش با الکترود عمل با محلول الکترولیت واکنش می‌دهد و بنابراین هیچ تداخلی با گازهایی که با محلول الکترولیت واکنش نمی‌دهند رخ نمی‌دهد. این ویژگی به دتکتور انتخاب‌پذیری عالی می‌بخشد.

 

 

۳. ویژگی‌ها ی دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

غلظت گاز متناسب با مقدار جریان است. دتکتور مقدار جریان را بدون هیچ تغییری خروجی می‌دهد و بنابراین غلظت گاز متناسب با خروجی دتکتور است.

پاسخ‌دهی  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

دتکتور به سرعت پاسخ می‌دهد. از آنجا که الکترودها یا محلول الکترولیت به ندرت توسط گاز کلر خورده می‌شوند، دتکتور از دقت و تکرارپذیری عالی برخوردار است.

ویژگی‌های پیری  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

عملکرد دتکتور با گذشت زمان کاهش نمی‌یابد و تقریباً هیچ تغییری در خروجی مشاهده نمی‌شود. با این حال، اگر فیلم نفوذپذیر گاز به دلیل چسبیدن ذرات خارجی، نفوذپذیری گاز را از دست بدهد، این ممکن است منجر به کاهش خروجی شود.

 

ویژگی‌های دما و رطوبت  دتکتور گاز با الکترود با غشای جداکننده

دماهای بالا تقریباً هیچ تأثیری بر خروجی ندارند در حالی که دماهای پایین احتمالاً خروجی را کاهش می‌دهند. حتی در دمای ۰ درجه سانتی‌گراد، دتکتور حساسیت خود را در سطحی نه کمتر از ۸۰٪ حفظ می‌کند. با انجام تصحیحات دما، نوسانات قرائت به حداقل می‌رسد. خروجی تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد.

 

۷-۹. روش تشخیص گاز با دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

 

۱. شرح مختصر  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

 

 

این دتکتور ساده و سنتی بر اساس اصول سلول‌ها عمل می‌کند. این دتکتور بدون نیاز به منبع تغذیه خارجی، پایداری بلندمدت دارد.

 

۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

 

 

[ساختار دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

دتکتور از یک کاتد (فلز گران‌بها) و آند (سرب) قرارگرفته در یک محلول الکترولیتی تشکیل شده است. یک غشای جداساز به سطح خارجی کاتد چسبیده است. با اتصال کاتد و آند از طریق یک مقاومت ثابت، مقدار ولتاژ خروجی تولید می‌شود.

 

[اصول دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

 

 

اکسیژن از غشای جداساز عبور کرده و در کاتد کاهش می‌یابد. همزمان در آند، سرب در محلول الکترولیتی حل می‌شود (اکسید می‌شود). واکنش‌های زیر در الکترودها رخ می‌دهد:

کاتد: O2 + 2H2O + 4e → 4OH

آند: 2Pb → 2Pb2+ + 4e

 

جریان ناشی از واکنش کاهش، توسط مقاومت به ولتاژ تبدیل شده و از ترمینال خروجی خارج می‌شود. خروجی دتکتور متناسب با غلظت اکسیژن (فشار جزئی) است.

 

۳. ویژگی‌های دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

 

 

ویژگی‌های خروجی  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

غلظت اکسیژن با مقدار جریان متناسب است. دتکتور مقدار جریان را به ولتاژ تبدیل کرده و سپس آن را خروجی می‌دهد. بنابراین، خروجی دتکتور در محدوده ۰ تا ۱۰۰٪ با غلظت اکسیژن متناسب است.

 

سرعت پاسخ  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

با سرعت پاسخ بالا، این دتکتور از دقت و تکرارپذیری بالایی برخوردار است.

 

 

 

ویژگی‌های پیری

با عمر طولانی، این دتکتور می‌تواند به مدت دو تا سه سال مورد استفاده قرار گیرد.

 

ویژگی‌های دما و رطوبت  دتکتور گاز با سلول گالوانیک غشایی

دتکتور از یک ترمیستور داخلی برای جبران دمایی استفاده می‌کند، بنابراین خوانش تقریباً به دما وابسته نیست.

۷-۱۰.تشخیص گاز به  روش مادون قرمز غیرپاشنده

۱. شرح مختصر  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

بر اساس این واقعیت که بسیاری از گازها اشعه مادون قرمز را جذب می‌کنند، این دتکتور نور مادون قرمز را به سلول اندازه‌گیری اعمال می‌کند تا تغییرات نور مادون قرمز ناشی از جذب گاز قابل تشخیص را شناسایی کند. این روش تمام نور مادون قرمز در محدوده طول‌موج خاصی را بدون تفکیک (پاشش) نور مادون قرمز بر اساس طول‌موج، به‌صورت یکپارچه تشخیص می‌دهد.

. ساختار و اصول  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

[ساختار دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

این دتکتور از یک منبع نور مادون قرمز و یک سنسور مادون قرمز تشکیل شده است که بین آن‌ها یک سلول اندازه‌گیری و یک فیلتر نوری قرار گرفته است. منبع نور مادون قرمز، نور را ساطع می‌کند که از طریق سلول اندازه‌گیری و فیلتر نوری عبور کرده و توسط سنسور مادون قرمز تشخیص داده می‌شود. فیلتر نوری به طول‌موج‌های مادون قرمز که توسط گاز قابل تشخیص جذب می‌شوند، اجازه عبور انتخابی می‌دهد.

 

[اصول عملکرد دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

یک گاز قابل تشخیص وارد سلول اندازه‌گیری شده و نور مادون قرمز را جذب می‌کند. این امر باعث کاهش مقدار نور مادون قرمز تشخیص‌داده شده توسط سنسور مادون قرمز می‌شود. برخی از گازهای قابل تشخیص با غلظت‌های شناخته شده وارد می‌شوند تا رابطه (منحنی کالیبراسیون) بین کاهش مقدار نور مادون قرمز و غلظت هر گاز قابل تشخیص تعیین شود. هنگامی که یک گاز قابل تشخیص با غلظت ناشناخته وارد می‌شود، دتکتور از منحنی کالیبراسیون بر اساس کاهش اندازه‌گیری‌شده مقدار نور مادون قرمز برای تعیین غلظت گاز استفاده می‌کند.

. ویژگی‌های دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

ویژگی‌های خروجی  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

غلظت گاز و خروجی دتکتور رابطه متناسب ندارند، بلکه رابطه آن‌ها مطابق منحنی نشان‌داده شده در شکل پائین است. (i-C4H10: ایزوبوتان)

 

ویژگی‌های پاسخ‌دهی  دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

هنگامی که گاز با دبی ثابت به دتکتور گاز تغذیه می‌شود، دتکتور پاسخ‌های قابل تکرار و دقیقی ارائه می‌دهد.

ویژگی‌های پیری  در دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

در محیطی با تغییرات دمایی کم، دتکتور پایدار باقی می‌ماند و بدون کاهش دقت خوانش در طول زمان عمل می‌کند. بسته به محیط، ممکن است دتکتور با گذشت زمان به‌طور قابل توجهی تخریب شود. در این صورت، می‌توان با انجام کالیبراسیون گاز هر شش ماه یکبار، تخریب را به حداقل رساند.

 

ویژگی‌های دما و رطوبت  در دتکتور مادون قرمز غیرپاشنده

با انجام تصحیحات دمایی، می‌توان وابستگی خوانش‌ها به دما را در محدوده دمایی مشخص‌شده به حداقل رساند.

در صورت عدم تشکیل میعان (%LEL) در داخل سلول گاز، دتکتور تقریباً تحت تأثیر رطوبت قرار نمی‌گیرد.

. روش تشخیص گاز با تداخل سنجی

۱. شرح کلی  دتکتور گاز تداخل سنجی

این دتکتور گاز، که یکی از قدیمیترین حسگرهای گاز ماست، تغییرات در ضریب شکست گاز را تشخیص میدهد. با دقت بالا، پایداری بلندمدت را حفظ میکند. در گذشته، داخل معادن زغالسنگ برای اندازهگیری غلظت متان استفاده میشد و در سالهای اخیر، بهطور گسترده برای اندازهگیری غلظت حلالها یا مقادیر حرارتی گازهای سوختی مانند گاز طبیعی کاربرد دارد.

۲. ساختار و اصول  دتکتور گاز تداخل سنجی

[ساختار دتکتور گاز تداخل سنجی

منبع نور، نور را ساطع میکند که توسط آینه تخت موازی به دو پرتو نور (A و B) تقسیم و توسط منشور بازتاب میشود. پرتو A یک سفر رفت و برگشت در محفظه گاز D، که گاز قابل تشخیص جریان دارد، انجام میدهد و پرتو B یک سفر رفت و برگشت در محفظه گاز E، که گاز مرجع جریان دارد، انجام میدهد. دو پرتو نور A و B در نقطه C آینه تخت موازی به هم میرسند و یک الگوی تداخلی روی سنسور تصویر از طریق آینه و لنز تشکیل میدهند.

 

[اصول عملکرد دتکتور گاز تداخل سنجی

یک الگوی تداخلی به نسبت تفاوت در ضریب شکست بین گاز قابل تشخیص و گاز مرجع حرکت میکند. حسگر مبتنی بر تداخلسنج نوری، مسافت حرکت الگوی تداخلی را اندازهگیری میکند تا ضریب شکست گاز قابل تشخیص را تعیین و آن را به غلظت گاز یا مقدار حرارتی تبدیل کند.

 

۳. ویژگی های دتکتور گاز تداخل سنجی

مسافت حرکت الگوی تداخلی AB که توسط این حسگر اندازهگیری میشود، با معادله زیر نشان داده میشود:

ویژگیهای خروجی  دتکتور گاز تداخل سنجی

الگوی تداخلی

از آنجا که تغییر در ضریب شکست متناسب با تغییر در غلظت گاز است، حسگر خطیبودن بسیار بالایی ارائه میدهد.

 

پاسخدهی  دتکتور گاز تداخل سنجی

حسگر اندازهگیری را با تکمیل جایگزینی در محفظه گاز با حجم ۰.۵ تا ۵ میلیلیتر به پایان میرساند. برخی مدلها اندازهگیری را در ۵ تا ۱۰ ثانیه با پاسخ ۹۰٪ تکمیل میکنند.

 

ویژگیهای پیری  دتکتور گاز تداخل سنجی

بارزترین ویژگی این حسگر این است که حساسیت آن کاهش نمییابد. حساسیت حسگر فقط به طول محفظه گاز L و طول موج منبع نور λ بستگی دارد. از آنجا که هر دو این پارامترها ثابت هستند، حسگر حساسیت پایدار بلندمدت ارائه میدهد. حتی اگر عنصر نوری کثیف شود، تأثیری بر مسافت حرکت الگوی تداخلی ندارد؛ بنابراین، حسگر تا زمانی که بتواند الگو را تشخیص دهد، حساسیت آن کاهش نمییابد.

 

ویژگیهای فشار و دما در دتکتور گاز تداخل سنجی

اگرچه ضریب شکست گاز بسته به دما T و فشار P تغییر میکند، حسگر دما و فشار را اندازهگیری میکند تا آنها را تصحیح کند و بنابراین تحت تأثیر آنها قرار نمیگیرد.

 

 

 

 

 

 

7-12.تشخیص گاز به روش نوار شیمیایی

1. شرح کلی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

این حسگر از نوار سلولزی آغشته به ماده رنگزا استفاده می‌کند. با عبور یا نفوذ گاز قابل تشخیص به داخل این نوار، واکنشی شیمیایی رخ داده و رنگ نوار تغییر می‌کند. حسگر با اندازه‌گیری نور بازتاب‌شده از رنگ ایجادشده بر اثر واکنش بین ماده رنگزا و گاز، غلظت بسیار کم گازهای سمی را به صورت کمی تشخیص می‌دهد.

 

2. ساختار و اصول دتکتور گاز با نوار شیمیائی

[ساختار دتکتور گاز با نوار شیمیائی

حسگر دارای محفظه‌ای است که گاز قابل تشخیص وارد آن می‌شود. این محفظه یک ظرف ضد نور است که داخل آن منبع نور و بخش گیرنده نور برای تشخیص رنگ نوار قرار گرفته‌اند. حسگر شامل این محفظه گاز و اجزای دیگری مانند مکانیسم قرقره برای جمع‌آوری نوار پس از هر اندازه‌گیری است.

[اصول دتکتور گاز با نوار شیمیائی

وقتی گاز قابل تشخیص با نوار آغشته به ماده رنگزا تماس پیدا می‌کند، واکنش شیمیایی رخ داده و نوار رنگ می‌گیرد. به عنوان مثال، اگر فسفین (PH3) با نوار تماس پیدا کند، کلوئید نقره طبق فرمول زیر تولید می‌شود و یک لکه رنگی روی نوار سفید ظاهر می‌شود:

PH3 + AgCIO → Ag + H3PO4 + 1/2 Cl2

 

حسگر نور را به نقطه رنگی‌شده نوار تابانده و تغییر شدت نور بازتاب‌شده قبل و بعد از ورود گاز را اندازه‌گیری می‌کند؛ بنابراین غلظت گاز را به دقت محاسبه می‌کند.

 

3. ویژگی‌ها ی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز با نوار شیمیائی

وقتی گاز قابل تشخیص وارد بخش تشخیص می‌شود، نوار شروع به رنگ‌گرفتن می‌کند و خروجی به تدریج افزایش می‌یابد. از آنجا که حسگر تغییرات رنگ را اندازه‌گیری می‌کند، خروجی به صورت منحنی نمایش داده می‌شود.

 

 

ویژگی‌های دما و رطوبت در دتکتور گاز با نوار شیمیائی

برای فسفین (PH3)، حسگرهای نوار‌ای وابسته به دما نیستند. همچنین بدون وابستگی زیاد به رطوبت، این حسگر در محدوده دمایی و رطوبتی عملیاتی، قرائت دقیقی ارائه می‌دهد.

 

ویژگی‌های پیری در دتکتور گاز با نوار شیمیائی

آزمایش‌های مداوم روی حسگر نشان می‌دهد که بدون کاهش حساسیت به گاز، اندازه‌گیری پایدار انجام می‌دهد.

 

ویژگی‌های دتکتور گاز با نوار شیمیائی

– حساسیت بسیار بالا با انتخاب‌پذیری عالی

– استفاده از نوار کاست که تعویض آن آسان است

– تغذیه نوار برای هر اندازه‌گیری، که هیچ هیسترزیسی ایجاد نمی‌کند

– رنگ‌گرفتن نوار بر اثر گاز قابل تشخیص تجمع می‌یابد، که امکان تشخیص غلظت‌های بسیار کم گاز را فراهم می‌کند.

 

 

 

 

 

 

 

 

7-13. دتکتور یونیزاسیون نوری

1. شرح کلی دتکتور یونیزاسیون نوری

این حسگر گاز با اعمال نور فرابنفش به گاز قابل تشخیص، باعث یونیزه شدن آن می‌شود. این عمل جریان یونی ایجاد می‌کند. حسگر این جریان را اندازه‌گیری کرده و غلظت گاز را تعیین می‌نماید. این حسگر محدوده وسیعی از گازها را بدون توجه به آلی یا معدنی بودن آنها تشخیص می‌دهد. معمولاً برای اندازه‌گیری غلظت ترکیبات آلی فرار (VOCs) در محدوده ppb تا ppm استفاده می‌شود.

 

2. ساختار و اصول دتکتور یونیزاسیون نوری

[ساختار دتکتور یونیزاسیون نوری

حسگر از یک محفظه یونیزاسیون برای ورود گاز قابل تشخیص، یک لامپ فرابنفش برای تابش نور و الکترودهای مثبت و منفی برای تشخیص جریان یونی تشکیل شده است.

 

[اصول عملکرد دتکتور یونیزاسیون نوری

گاز قابل تشخیص وارد محفظه یونیزاسیون شده و در معرض نور فرابنفش از منبع نور (لامپ فرابنفش) قرار می‌گیرد. این عمل باعث آزاد شدن الکترون‌ها و تولید کاتیون می‌شود. کاتیون‌ها و الکترون‌های تولید شده توسط الکترودهای مثبت و منفی جذب شده و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. از آنجا که این جریان متناسب با غلظت گاز است، حسگر با اندازه‌گیری مقدار جریان، غلظت گاز قابل تشخیص را تعیین می‌کند.

برای یونیزه کردن یک گاز، نیاز به اعمال انرژی فوتونی بیشتر از انرژی یونیزاسیون خاص آن گاز است. انرژی فوتون با واحد الکترون ولت (eV) بیان می‌شود. این حسگر از لامپ‌هایی با انرژی فوتونی 10.6 eV و 11.7 eV استفاده می‌کند. هرچه انرژی فوتون بیشتر باشد، مقدار بیشتری از گاز قابل تشخیص یونیزه می‌شود.

 

3. ویژگی‌های دتکتور یونیزاسیون نوری

ویژگی‌های خروجی دتکتور یونیزاسیون نوری

برای گازهایی با غلظت پایین (چند صد ppm)، خروجی حسگر تقریباً متناسب با غلظت گاز بوده و به صورت خطی با افزایش غلظت گاز، افزایش می‌یابد.

برای گازهایی با غلظت پایین خروجی حسگر تقریباً متناسب با غلظت گاز بوده و به صورت خطی با افزایش غلظت گاز، افزایش می‌یابد

لامپ فرابنفش:

انرژی فوتونی (eV) لامپ فرابنفش توسط ترکیب گاز موجود در لامپ و جنس پنجره لامپ تعیین می‌شود.

 

 

انرژی یونیزاسیون مواد معمول:

با اعمال انرژی فوتونی بیشتر از انرژی یونیزاسیون خاص هر گاز، حسگر گاز را یونیزه کرده و غلظت آن را تعیین می‌کند. این حسگر معمولاً از لامپ‌های 10.6 eV یا 11.7 eV استفاده می‌کند.

 

جدول انرژی فوتونی:

گاز داخل لامپ | جنس پنجره | انرژی فوتونی (eV)

زنون | یاقوت کبود | 8.4

کریپتون | فلورید منیزیم | 10.6

آرگون | فلورید لیتیم | 11.7

 

 

 

7-14. روش تشخیص گاز با ذرات پیرولیز شده

1. شرح کلی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

این حسگر گاز، گاز قابل تشخیص را حرارت داده تا اکسید تولید کند و سپس ذرات اکسید را با استفاده از یک حسگر ذره سنجی می‌کند. این حسگر پایداری بلندمدت داشته و مقاومت عالی در برابر تداخل و پاسخگویی سریع دارد. حسگر ذره بر اساس اصول مشابه حسگرهای دود یونیزاسیونی که از پرتوها استفاده می‌کنند، کار می‌کند.

 

2. ساختار و اصول دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

[ساختار دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

این حسگر معمولاً ترکیبی از یک تجزیه‌گر حرارتی و حسگر ذره است. در مرکز تجزیه‌گر حرارتی یک لوله کوارتزی پیچیده شده با عنصر گرمایشی قرار دارد.

حسگر ذره شامل یک محفظه اندازه‌گیری (که به طور مداوم با استفاده از پرتوهای آلفا جریان یون تولید می‌کند) و یک محفظه جبران است. گاز قابل تشخیص فقط وارد محفظه اندازه‌گیری می‌شود، در حالی که محفظه جبران به اتمسفر باز است.

 

[اصول دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

بسیاری از گازهای آلی فلزی مانند TEOS در اثر حرارت، اکسید ذره‌ای تولید می‌کنند. گاز قابل تشخیص از طریق تجزیه‌گر حرارتی اکسید شده و وارد حسگر ذره می‌شود.

در محفظه اندازه‌گیری حسگر ذره، از یک منبع پرتو آلفا برای یونیزه کردن هوا استفاده می‌شود که باعث جریان یونی می‌شود. ذرات وارد محفظه اندازه‌گیری شده و یون‌ها را جذب می‌کنند؛ این امر جریان یونی را کاهش داده و در نتیجه خروجی حسگر کم می‌شود. بر اساس میزان کاهش خروجی، غلظت گاز تعیین می‌شود. محفظه جبران، نوسانات خروجی حسگر ناشی از دما، رطوبت و/یا فشار را جبران می‌کند.

 

 

3. ویژگی‌های دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

ویژگی‌های خروجی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

خروجی حسگر به غلظت ذرات تولید شده از طریق تجزیه حرارتی بستگی دارد. حسگر از یک منحنی کالیبراسیون استفاده می‌کند تا غلظت گاز نسبت به قرائت خطی باشد.

 

پاسخگویی دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

از آنجا که گاز وارد شده به بخش تشخیص بلافاصله در تجزیه‌گر حرارتی اکسید می‌شود، حسگر از سرعت پاسخ بالا و تکرارپذیری عالی برخوردار است.

 

ویژگی‌های پیری در دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

حسگر از Am-241 به عنوان منبع پرتو استفاده می‌کند که نیمه عمر بسیار طولانی (حدود 400 سال) دارد و در نتیجه عملکرد حسگر به مرور زمان به سختی کاهش می‌یابد.

 

ویژگی‌های دمایی در دتکتور گاز با ذرات پیرولیز شده

حسگر از محفظه جبران برای جبران اثرات دما استفاده می‌کند و بنابراین ویژگی‌های دمایی عالی از خود نشان می‌دهد.

 

A.17.8.2 اصول عملکرد دتکتورهای شعله

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

که در آن:

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

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

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

هدف اصلی استاندارد NFPA 86 کاهش خطرات ناشی از آتش‌سوزی، انفجار و سایر حوادث مرتبط با کوره‌ها و اجاق‌های صنعتی است. این استاندارد برای مهندسان، اپراتورها و مدیران ایمنی در صنایعی مانند متالورژی، سرامیک و شیمیایی ضروری است.

A.8.10.1
بخش‌های فرعی ۸.۲.۲ و ۸.۲.۵ الزام می‌کنند که دتکتور شعله (Flame Detector) و سیستم ایمنی احتراق (Combustion Safeguard) مطابق با دستورالعمل‌های سازنده نصب و به کار گرفته شوند. در مواردی که دتکتورهای شعله (اسکنرها) همراه با سیستم‌های ایمنی احتراق به طور مداوم و بدون خاموشی بیش از حداکثر بازه زمانی توصیه شده توسط دستورالعمل‌های سازنده سیستم ایمنی احتراق و دتکتور شعله کار می‌کنند، چنین عملکرد مداوم بدون خاموشی و بررسی ایمنی شروع به کار (Safe-Start Check) مطابق با استاندارد نخواهد بود.

توضیحات:

این متن تأکید می‌کند که دتکتورهای شعله و سیستم‌های ایمنی احتراق باید طبق دستورالعمل‌های سازنده نصب و استفاده شوند و در صورت کارکرد مداوم بدون خاموشی و بررسی ایمنی، ممکن است با استانداردها مطابقت نداشته باشند.

سنسورهای فرابنفش (UV) ممکن است به گونه‌ای خراب شوند که از دست رفتن شعله تشخیص داده نشود. در مواردی که این سنسورها به طور مداوم استفاده می‌شوند، خرابی‌ها می‌توانند توسط یک دتکتور فرابنفش خودبررسی‌کننده (Self-Checking) یا با آزمایش دوره‌ای دتکتور برای اطمینان از عملکرد صحیح، تشخیص داده شوند.

A.8.10.3
شکل A.8.10.3 (بدون مقیاس) نموداری است که توالی رویدادهای لازم برای دستیابی به زمان بسته شدن شیر قطع ایمنی (SSOV) در مدت حداکثر ۵ثانیه پس از از دست رفتن شعله را نشان می‌دهد. شیرهای قطع ایمنی معمولی (SSOV) حداکثر زمان بسته شدن ۱ ثانیه دارند؛ با این حال، برخی شیرهای تأیید شده یا لیست‌شده ممکن است زمان‌های طولانی‌تری داشته باشند.

N A.8.10.5(1)
در مواردی که از سنسورهای شعله مستقل برای تشخیص شعله پایلوت(Pilot) و شعله اصلی (Main Flame) استفاده می‌شود، اطمینان حاصل کنید که شعله پایلوت و شعله اصلی به طور مستقل تشخیص داده می‌شوند. به دلیل دشواری تشخیص مستقل شعله پایلوت و شعله اصلی با دو اسکنر فرابنفش (UV)، تشخیص شعله پایلوت توسط میله شعله (Flame Rod) و شعله اصلی توسط اسکنر فرابنفش (UV Scanner) قابل قبول است.

توضیحات کلیدی:

شعله‌هایی که تا ۳ فوت (۱ متر) یا کمتر گسترش می‌یابند، تنها نیاز به یک سنسور شعله برای تشخیص شعله پایلوت و شعله اصلی دارند. یک مشعل خطی (Line Burner)، مشعل لوله‌ای (Pipe Burner) یا مشعل تابشی (Radiant Burner) با شعله‌هایی که تا ۳ فوت (۱ متر) یا بیشتر گسترش می‌یابند، نیاز به دو سنسور شعله دارند: یکی برای تشخیص شعله پایلوت و دیگری برای تشخیص شعله مشعل اصلی در انتهای مجموعه که دورترین نقطه از منبع اشتعال است. دو مثال از آرایش‌های مشعل که به عنوان یک مشعل واحد با یک سیستم ایمنی شعله نصب‌شده در انتهای مجموعه در نظر گرفته می‌شوند، در شکل‌های A.8.10.6(a) وA.8.10.6(b) نشان داده شده‌اند.

A.8.12
در هر جایی که دمای سوخت روغن می‌تواند به زیر سطح ایمن برسد، افزایش ویسکوزیته (گرانروی) از اتمیزه شدن مناسب جلوگیری می‌کند. سوخت‌های روغن شماره ۲ و شماره ۴ می‌توانند در صورت کاهش دما به زیر نقطه ریزش(Pour Point) منجمد شوند، چه از پیش‌گرم‌کننده‌ها استفاده شود و چه نشود. در هر جایی که دمای سوخت روغن به بالاتر از سطح ایمن برسد، تبخیر روغن قبل از اتمیزه شدن اتفاق می‌افتد و باعث کاهش حجم سوخت به اندازه‌ای می‌شود که خاموش‌شدن قابل توجه شعله را ایجاد می‌کند.

A.8.13.1
این واقعیت که روغن یا گاز به عنوان سوخت ذخیره (Standby Fuel) در نظر گرفته می‌شود، نباید الزامات ایمنی مربوط به آن سوخت را کاهش دهد.

A.8.16
نقطه تنظیم دمای اضافی (Excess Temperature Set Point) باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.16.6
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۶.۵ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند ارزیابی کنند.

توضیحات کلیدی:

A.8.16.7
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

A.8.16.8
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.16.9
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

A.8.17.3
نمایش بصری امکان تشخیص خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، را فراهم می‌کند که ممکن است منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۷.۲ نشود. اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) را با مشاهده نشانگر دما ارزیابی کنند. همچنین، قابل قبول است که خروجی ترموکوپل قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) به یک PLC یا ابزار دیگر به صورت موازی با قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) وارد شود، به شرطی که دقت قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) کاهش نیابد. PLC یا ابزار دیگر می‌تواند برای نظارت، روندیابی و هشدار خروجی ترموکوپل قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) با مقایسه آن با اندازه‌گیری دمای مستقل، مانند قفل ایمنی دمای عملیاتی، استفاده شود.

A.8.17.4
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

Δ A.8.17.8
یک کنتاکت کمکی در دستگاه قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند به عنوان قفل ایمنی بای‌پس ۱۴۰۰ درجه فارنهایت (۷۶۰ درجه سانتی‌گراد) استفاده شود، به شرطی که الزامات بخش ۸.۱۷.۲ برآورده شوند.

توضیحات کلیدی:

قطع برق خودکار یا دستی مدارهای تحت تأثیر به شرح زیر است:
(۱) خرابی سیستم (اتصال کوتاه) که توسط حفاظت معمول مدار شاخه‌ای برطرف نشده است (به NFPA 70 مراجعه شود).
(۲) دمای اضافی در بخشی از کوره که توسط دستگاه‌های کنترل دمای معمول کاهش نیافته است.
(۳) خرابی هر یک از کنترل‌های عملیاتی معمول که چنین خرابی می‌تواند به شرایط ناایمن منجر شود.
(۴) از دست رفتن برق که می‌تواند به شرایط ناایمن منجر شود.

A.8.18.1.5
الزامات بخش ۸.۱۸.۱.۵ ممکن است نیاز به کاهش ظرفیت (دریفت) برخی از اجزای لیست‌شده توسط سازندگان داشته باشد، مانند استفاده برای انواع دیگر خدمات صنعتی، کنترل موتور و همان‌طور که در جدول A.8.18.1.5 نشان داده شده است.

A.8.18.2
نقطه تنظیم دمای اضافی باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.18.2.5
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۸.۲.۴ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند نشانگر دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی را ارزیابی کنند.

A.8.18.2.6
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

توضیحات کلیدی:

A.8.18.2.7
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.18.2.8
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

A.8.19
نقطه تنظیم دمای اضافی باید حداکثر در دمایی تنظیم شود که توسط سازنده مشخص شده است. اگر مواد قابل اشتعال یا سوختنی در یک کوره یا خشک‌کن پردازش می‌شوند، نقطه تنظیم باید دمایی باشد که اجازه ندهد مواد به دمای خوداشتعالی (Auto-Ignition Temperature) برسند. محدودیت‌های نقطه تنظیم بر اساس دمای خوداشتعالی برای کوره‌های با اتمسفر خاص و سوزاننده‌های بخار اعمال نمی‌شود. اگر به دلایل فرآیندی، کار باید از رسیدن به دمای بالا که کمتر از نقطه تنظیم دمای اضافی کوره است محافظت شود، می‌توان از یک قفل ایمنی اضافی محدودیت دما استفاده کرد، یا کنترل‌کننده دمای عملیاتی می‌تواند به‌طور مناسب قفل یا هشدار داده شود.

برای یک فن تخلیه با سرعت ثابت، با افزایش دمای کوره، جریان تخلیه کوره بر حسب فوت مکعب استاندارد در دقیقه کاهش می‌یابد. افزایش بیش از حد دما، تهویه ایمنی را کاهش می‌دهد و می‌تواند باعث انفجار بخار قابل اشتعال در کوره‌ها و خشک‌کن‌های مجهز به تهویه ایمنی شود.

A.8.19.2
قطع جریان سیال انتقال حرارت به کوره می‌تواند با خاموش‌کردن سیستم مرکزی گرمایش سیال یا با بستن شیرهای قطع ایمنی سیال انتقال حرارت در خطوط تأمین و بازگشت کوره انجام شود. اگر از شیرهای قطع ایمنی سیال انتقال حرارت استفاده می‌شود، سیستم مرکزی گرمایش سیال ممکن است نیاز به یک حلقه اضطراری خودکار داشته باشد تا یک بار خنک‌کننده مصنوعی فراهم کند و جریان سیال را از طریق گرم‌کن حفظ کند.

Δ جدول
این بخش احتمالاً به یک جدول اشاره دارد که در ادامه متن آمده است

توضیحات کلیدی:

A.8.19.6
برای تشخیص سایر خرابی‌های سنسور، مانند اتصال کوتاه ترموکوپل، که منجر به اقدامات مورد نیاز در بخش ۸.۱۹.۵ نمی‌شود، اپراتور یا پرسنل نگهداری می‌توانند نشانگر دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی را ارزیابی کنند.

A.8.19.7
اجزای حسگر دما، مانند ترموکوپل و سیم‌های گسترش، که برای محیط مورد نظر رتبه‌بندی نشده‌اند، در معرض خطر بیشتری برای اتصال کوتاه هستند.

A.8.19.8
عنصر حسگر باید در جایی قرار گیرد که تفاوت بین سنسور کنترل دما و سنسور محدودیت دمای اضافی به حداقل برسد. عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی باید در جایی قرار گیرد که بتواند شرایط دمای اضافی را تشخیص دهد، شرایطی که باعث اولین آسیب به کوره یا کار می‌شود، زمانی که دما در کوره از حداکثر نقطه تنظیم عملیاتی فراتر می‌رود و برای ایمنی عملیات بسیار حیاتی است.

A.8.19.9
عنصر حسگر دما در قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی می‌تواند توسط سایر ابزارهای اندازه‌گیری نظارت شود، به شرطی که دقت خوانش دمای قفل ایمنی محدودیت دمای اضافی کاهش نیابد.

توضیحات کلیدی:

ترجمه و تدوین توسط مرکز اطلاعات کامپیوتری شرکت اسپین الکتریک

فصل 9 –الزامات محل نصب اسپرینکلر

9.1 الزامات پایه‌ای

9.1.1 الزامات مربوط به فاصله‌گذاری، محل قرارگیری و موقعیت اسپرینکلرها باید بر اساس اصول زیر باشد:

9.2 محل‌های مجاز برای حذف اسپرینکلر

9.2.1 فضاهای پنهان که نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند

9.2.1.1 فضاهای پنهان ساخته‌شده با مصالح غیرقابل احتراق یا کم‌احتراق و دارای بار سوختی (combustible loading) اندک، که دسترسی به آن‌ها وجود ندارد، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.1.1 این فضا حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در سیستم پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شود.

9.2.1.1.2 بازشوهای کوچک با هر دو شرط زیر مجاز هستند:

9.2.1.2 فضاهای پنهان با ساختار غیرقابل احتراق یا کم‌احتراق، که دسترسی محدود داشته و اجازه حضور یا نگهداری مواد قابل احتراق را نمی‌دهند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.2.1 این فضاها حتی با وجود بازشوهای کوچک مانند آن‌هایی که برای بازگشت هوا در سیستم پلنوم استفاده می‌شوند، به‌عنوان فضای پنهان در نظر گرفته می‌شوند.

9.2.1.3 فضاهای پنهانی که توسط استدها یا تیرک‌های چوبی تشکیل شده‌اند و فاصله بین لبه‌های داخلی یا نزدیک این اجزا کمتر از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) باشد، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند. (به شکل 10.2.6.1.5.1 مراجعه شود.)

9.2.1.4 فضاهای پنهانی که توسط تیرک‌های فلزی شبکه‌ای (bar joists) تشکیل شده‌اند و فاصله بین عرشه سقف یا کف با سقف زیر آن کمتر از ۶ اینچ (۱۵۰میلی‌متر) باشد، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.5 فضاهای پنهانی که توسط سقف‌هایی تشکیل شده‌اند که مستقیماً به تیرک‌های چوبی یا سازه‌های مشابه متصل شده‌اند یا در فاصله‌ای کمتر از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) از آن‌ها قرار دارند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.6 فضاهای پنهانی که توسط سقف‌هایی تشکیل شده‌اند که به تیرهای مرکب چوبی (composite wood joist) متصل شده‌اند، خواه به‌صورت مستقیم یا با استفاده از کانال‌های فلزی که عمق آن‌ها از ۱ اینچ (۲۵میلی‌متر) تجاوز نمی‌کند، در صورتی که کانال‌های بین تیرها از بالای عایق پتویی (batt insulation) به حجم‌هایی تقسیم شده باشند که هیچ‌کدام از آن‌ها بیش از ۱۶۰ فوت مکعب (۴٫۵ متر مکعب) نباشد، و حداقل ۳٫۵اینچ (۹۰ میلی‌متر) عایق پتویی در پایین کانال‌ها (در صورت استفاده از کانال فلزی) نصب شده باشد، نیازی به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.7 فضاهای پنهانی که با عایق غیرقابل احتراق پر شده‌اند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.7.1 وجود یک فاصله هوایی حداکثر ۲ اینچ (۵۰میلی‌متر) در بالای فضا مجاز است.

9.2.1.8 فضاهای پنهانی در سازه‌های تیر چوبی که در آن‌ها فضای بین سقف و لبه پایینی تیر تا عرشه سقف یا کف با عایق غیرقابل احتراق پر شده باشد، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.9 فضاهای پنهانی در سازه‌های تیر مرکب چوبی که در آن‌ها فضای بین سقف و لبه پایینی تیر تا عرشه سقف یا کف با عایق غیرقابل احتراق پر شده باشد، و کانال‌های بین تیرها به حجم‌هایی با حداکثر ۱۶۰ فوت مکعب (۴٫۵ متر مکعب) در عمق کامل تیر با موادی معادل با ساختار شبکه‌ای (web construction) تقسیم شده باشند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.10 فضاهای پنهانی بالای فضاهای کوچک مجزا که مساحت آن‌ها از ۵۵ فوت مربع (۵٫۱ متر مربع) تجاوز نمی‌کند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.11 فضاهای پنهانی که در آن‌ها از مواد سخت(rigid materials) استفاده شده و سطوح در معرض دید آن‌ها در حالت نصب‌شده با یکی از شرایط زیر مطابقت دارند، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند:

9.2.1.12 فضاهای پنهانی که تمام سطوح در معرض دید آن‌ها به‌طور کامل از چوب تیمار‌شده مقاوم در برابر آتش ساخته شده‌اند (مطابق با تعریف NFPA 703)، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.13 فضاهای پنهان غیرقابل احتراق که دارای عایق قابل احتراق در معرض دید هستند، در صورتی که محتوای حرارتی سطح و زیرلایه عایق بیش از ۱۰۰۰Btu/ft² (۱۱,۴۰۰ kJ/m²) نباشد، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.14 فضاهای پنهانی که در آن‌ها عایق به‌طور مستقیم روی تیرهای چوبی یا تیرهای مرکب چوبی که به‌عنوان تیرهای سقف استفاده شده‌اند قرار دارد و سقف نیز مستقیماً به پایین تیرها متصل است (در فضایی که در غیر این صورت با اسپرینکلر محافظت شده است)، نیاز به حفاظت با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.15 در چاه‌های عمودی لوله‌کشی با مساحت کمتر از ۱۰ فوت مربع (۰٫۹ متر مربع)، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.1.15.1 چاه‌های لوله‌کشی مطابق با بند 9.2.1.15 نباید دارای منبع اشتعال باشند.

9.2.1.15.2 در ساختمان‌هایی با بیش از یک طبقه، محل عبور لوله‌ها از هر طبقه باید با استفاده از موادی معادل با ساختار کف، دارای درزبندی مقاوم در برابر حریق(firestopping) باشد.

9.2.1.16 ستون‌های بیرونی با مساحت کمتر از ۱۰ فوت مربع (۰٫۹ متر مربع) که توسط تیرهای چوبی یا چوبی مرکب برای نگه‌داری سایبان‌های بیرونی تشکیل شده‌اند و این سایبان‌ها به‌طور کامل با سیستم اسپرینکلر محافظت شده‌اند، نیازی به حفاظت مجزا با اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.17* فضاهای پنهانی که توسط سقف‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود تشکیل شده‌اند و از زیر تیرهای چوبی، تیرهای چوبی مرکب، تیرهای شبکه‌ای چوبی یا خرپاهای چوبی آویزان شده‌اند، در صورتی که عایق تمام فواصل بین پایین‌ترین قسمت این عناصر را پر کرده باشد، و اسپرینکلرها در فضای بالای عایق (داخل تیرها یا خرپاها) نصب شده باشند، نیاز به اسپرینکلر مجزا ندارند.

9.2.1.17.1 محتوای حرارتی روکش، زیرلایه و نگهدارنده مواد عایق نباید بیش از ۱۰۰۰ Btu/ft² (۱۱,۴۰۰ kJ/m²) باشد.

9.2.1.18* فضاهای پنهانی که توسط سقف‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود تشکیل شده‌اند و از زیر تیرهای چوبی یا تیرهای مرکب چوبی (با حداکثر عرض اسمی بند پایین برابر با ۲ اینچ یا ۵۰ میلی‌متر) آویزان شده‌اند، در صورتی که فضاهای بین تیرها به‌طور کامل با عایق پتویی غیرقابل احتراق پر شده باشند و یک فاصله هوایی حداکثر ۲ اینچ (۵۰ میلی‌متر) بین پوشش سقف و بالای عایق وجود داشته باشد، نیاز به اسپرینکلر ندارند.

9.2.1.18.1 در صورتی که سطح زیرین بند پایین تیرها با روکشی از مواد غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود پوشیده شده و مطابق با دستورالعمل سازنده در محل ثابت شده باشد، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.1.19 پیش‌آمدگی‌های خارجی شامل: سقف‌های زیرین بیرونی (soffits)، پیش‌آمدگی‌های سقف (eaves)، سقف‌های جلو آمده (overhangs)، و اجزای تزئینی قاب.

9.2.1.19.1 نصب اسپرینکلر در داخل این اجزای قابل احتراق، در صورتی که با شرایط 9.2.1.19.2 تا 9.2.1.19.5 مطابقت داشته باشند، الزامی نیست.

9.2.1.19.2 عرض پیش‌آمدگی‌های قابل احتراق نباید بیش از ۴ فوت (۱٫۲ متر) باشد.

9.2.1.19.3 این پیش‌آمدگی‌ها باید با استفاده از موادی معادل با خود پیش‌آمدگی، دارای تقسیم‌بندی ضد گسترش دود و حرارت (draftstopping) باشند، به‌طوری‌که هیچ حجمی بیش از ۱۶۰ فوت مکعب (۴٫۵ متر مکعب) نباشد.

9.2.1.19.4 این پیش‌آمدگی‌ها باید از فضای داخلی ساختمان توسط دیوارها یا سقف‌هایی با ساختار غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود جدا شده باشند.

9.2.1.19.5 این پیش‌آمدگی‌ها نباید دارای هیچگونه بازشو یا نفوذ بدون محافظت مستقیم به داخل ساختمان باشند.

9.2.2 فضاهای زیر طبقات هم‌سطح زمین، اسکله‌ها و سکوهای بیرونی:
در صورتی که همه شرایط زیر برقرار باشد، نصب اسپرینکلر در این فضاها الزامی نیست:

9.2.2 فضاهای زیر طبقات هم‌سطح زمین، اسکله‌ها و سکوهای بیرونی

در صورتی که تمامی شرایط زیر برقرار باشند، نصب اسپرینکلر در این فضاها الزامی نیست:

9.2.3 پیش‌آمدگی‌های خارجی*

بیشتر بخوانید: رفع خطای سیستم اعلام حریق

9.2.3.1 مگر در صورتی که شرایط بندهای 9.2.3.2، 9.2.3.3، یا 9.2.3.4 برقرار باشند، نصب اسپرینکلر در زیر پیش‌آمدگی‌های خارجی با عرض بیش از ۴ فوت (۱٫۲متر) الزامی است.

9.2.3.2* حذف اسپرینکلر مجاز است در صورتی که سایبان‌ها، بام‌ها، ورودی‌های سرپوشیده، بالکن‌ها، تراس‌ها و پیش‌آمدگی‌های مشابه، از مصالح غیرقابل احتراق، با قابلیت احتراق محدود، یا چوب مقاوم‌شده در برابر آتش (طبق تعریف NFPA 703) ساخته شده باشند؛ یا در صورتی که با استفاده از چهارچوبی از مصالح غیرقابل احتراق، با قابلیت احتراق محدود، یا چوب مقاوم‌شده در برابر آتش به همراه روکشی از پارچه ذاتاً مقاوم در برابر شعله (با اثبات از طریق روش آزمون 2 طبق NFPA 701) ساخته شده باشند.

9.2.3.3 حذف اسپرینکلر از زیر پیش‌آمدگی‌های خارجی از نوع مصالح قابل احتراق، در صورتی مجاز است که مصالح نهایی نمای بیرونی از نوع غیرقابل احتراق، با قابلیت احتراق محدود، یا چوب مقاوم‌شده در برابر آتش طبق NFPA 703 باشد، و پیش‌آمدگی فقط دارای فضاهای پنهان دارای اسپرینکلر یا یکی از فضاهای پنهان قابل احتراق بدون اسپرینکلر زیر باشد:

9.2.3.4 حذف اسپرینکلر از یک راهروی خروجی بیرونی مجاز است در صورتی که دیوار بیرونی راهرو حداقل ۵۰٪باز باشد و کل ساختار راهرو از مصالح غیرقابل احتراق ساخته شده باشد.

9.2.3.5 نصب اسپرینکلر در زیر تمامی پیش‌آمدگی‌های خارجی با عرض بیش از ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) که مواد قابل احتراق در آن‌ها ذخیره می‌شود، الزامی است.

9.2.4 واحدهای مسکونی

9.2.4.1 حمام‌ها

9.2.4.1.1* مگر در صورتی که بندهای 9.2.4.1.2 یا 9.2.4.1.3 نصب اسپرینکلر را الزامی کرده باشند، اسپرینکلر در حمام‌هایی که:

نیاز نیست.

9.2.4.1.2 در حمام‌های تأسیسات مراقبت محدود و خانه‌های سالمندان (مطابق با تعریف در NFPA 101)، نصب اسپرینکلر الزامی است.

9.2.4.1.3

در حمام‌هایی که مستقیماً به راهروهای عمومی یا مسیرهای خروج باز می‌شوند، نصب اسپرینکلر الزامی است.

9.2.4.2 کمدها و انبارهای کوچک*

در هتل‌ها و متل‌ها، نصب اسپرینکلر در کمدهای لباس، کمدهای ملحفه، و انبارهای کوچک داخل واحدهای مسکونی الزامی نیست، به شرط آنکه:

9.2.5 کمدهای لباس در بیمارستان‌ها*

در اتاق‌های خواب بیماران در بیمارستان‌ها، نصب اسپرینکلر در کمدهای لباس الزامی نیست، به شرط آنکه:

9.2.6 اتاق‌های تجهیزات الکتریکی*

در صورتی که تمامی شرایط زیر برقرار باشد، نصب اسپرینکلر در اتاق‌های تجهیزات الکتریکی الزامی نیست:

9.2.7 سقف‌های ابری (Cloud Ceilings)

9.2.7.1*

در صورتی که تمام شرایط زیر برقرار باشد، نصب اسپرینکلر در بالای سقف‌های ابری الزامی نیست:

9.2.7.2

زمانی که نصب اسپرینکلر در بالای سقف ابری مطابق بند 9.2.7.1 حذف شده باشد، الزامات این بخش باید رعایت شود:

9.2.7.2.3.1

در صورت استفاده از اسپرینکلرهای پوشش گسترده(Extended Coverage)، حداکثر فاصله بین اسپرینکلرها نباید از ۱۶ فوت (۴٫۹ متر) بیشتر باشد.

9.2.7.2.4

سقف‌های ابری باید از نوع سقف صاف باشند.

9.2.7.2.5*

در مورد سقف‌های ابری با شکل نامنظم (غیر مستطیلی)، حداقل عرض ابری باید برابر با کمترین عرض آن باشد، و در مورد فاصله بین ابرها یا دیوارهای مجاور، بیشترین فاصله موجود لحاظ شود.

9.2.8 محفظه‌های درب گردان

نصب اسپرینکلر در داخل محفظه‌های درب گردان الزامی نیست.

9.2.9

نصب اسپرینکلر در مبلمان‌هایی مانند کمدهای قابل حمل، کابینت‌ها، ویترین‌ها و وسایل مشابهی که برای اقامت یا حضور انسان طراحی نشده‌اند، الزامی نیست. این نوع وسایل می‌توانند به سازه نهایی متصل باشند.

9.2.10 محفظه‌های تجهیزات*

نصب اسپرینکلر در داخل تجهیزات الکتریکی، مکانیکی یا واحدهای تهویه مطبوعی که برای اقامت انسان طراحی نشده‌اند، الزامی نیست.

9.2.11 شفت‌های عمودی غیرقابل احتراق

در بالای شفت‌های عمودی غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود که غیرقابل دسترس هستند (مانند شفت‌های برق، مکانیکی یا کانال‌ها)، در صورتی که با بندهای 9.3.3.1.1 و 9.3.3.1.2 مطابقت داشته باشند، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.12 راه‌پله‌های غیرقابل احتراق

9.2.13 چاه آسانسور و اتاق‌های دستگاه

در محل‌هایی که با بندهای 9.3.6.4، 9.3.6.5 یا 9.3.6.6 مطابقت دارند، نصب اسپرینکلر در چاه آسانسور یا اتاق دستگاه الزامی نیست.

9.2.14 محافظت از کانال‌ها

در رایزرهای عمودی کانال‌ها که با بند 9.3.9.1.2 مطابقت دارند، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.15 سقف‌های شبکه باز (Open-Grid)

در زیر سقف‌های شبکه‌باز که با بند 9.3.10 مطابقت دارند، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.16 سقف‌های Drop-Out

در زیر سقف‌های Drop-Out که با بند 9.3.11 مطابقت دارند، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.17 نورگیرها (Skylights)

در نورگیرهایی که با بند 9.3.16 مطابقت دارند، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.2.17.1

در نورگیرهایی که امکان تهویه (غیر از تهویه دود و حرارت مطابق با بند 12.1.1) دارند، باید اسپرینکلر در داخل نورگیر نصب شود.

9.3 شرایط ویژه

9.3.1 دستگاه‌های تولید حرارت در ساختار تیر چوبی مرکب

در مواردی که دستگاه‌های تولید حرارت مانند کوره‌ها یا تجهیزات فرآیندی در کانال تیرها (Joist Channels) و بالای سقفی که مستقیماً به زیر تیرهای چوبی مرکب متصل است نصب شده‌اند ـ در حالی که این فضاها معمولاً نیازی به اسپرینکلر ندارند ـ باید در هر کانال تیر در دو طرف دستگاه گرمایشی اسپرینکلر نصب گردد.

استفاده در فضاهای پنهان افقی قابل احتراق

در فضاهای پنهان افقی قابل احتراق (با شیب بیش از ۲در ۱۲ مجاز نیست)، که دارای ساختار خرپای چوبی، تیر چوبی، یا تیر مشبک فلزی با سطح بالایی قابل احتراق هستند و عمق فضا از کف تا کف، یا از کف تا سقف، کمتر از ۳۶ اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) است، یا در ساختار دوبل تیر چوبی با حداکثر فاصله ۳۶ اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) بین بالای تیر پایینی و پایین تیر بالایی، باید از اسپرینکلرهایی استفاده شود که به طور خاص برای این کاربرد فهرست شده باشند (دارای گواهی‌نامه معتبر باشند).

9.3.2.1

اسپرینکلرهایی که به‌طور خاص برای محافظت از فضاهای پنهان قابل احتراق تعریف‌شده در بند 9.3.2 فهرست شده‌اند، در صورتی که عمق فضا کمتر از ۱۲اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) از کف تا کف یا از کف تا سقف باشد، می‌توانند طبق بند 9.4.1.2 استفاده شوند.

9.3.2.2

اگر بخشی از فضا عمقی بیش از ۳۶ اینچ (۹۰۰میلی‌متر) داشته باشد، اسپرینکلرهای مخصوص فضاهای پنهان قابل احتراق مطابق با بند 9.4.1.2 می‌توانند در کل آن فضا استفاده شوند.

9.3.2.3

اسپرینکلرهایی که به‌طور خاص برای محافظت از فضاهای پنهان قابل احتراق فهرست شده‌اند، می‌توانند برای محافظت از ساختار تیر چوبی مرکب (Composite Wood Joist) مطابق با بند 9.4.1.2 به‌کار روند.

9.3.3 شفت‌های عمودی

9.3.3.1 کلیات

مگر اینکه الزامات بندهای 9.3.3.1.1 یا 9.3.3.1.2 رعایت شوند، باید یک اسپرینکلر در بالای شفت‌ها نصب گردد.

9.3.3.1.1

شفت‌های کانال عمودی غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود که غیرقابل دسترس هستند، نیاز به اسپرینکلر ندارند.

9.3.3.1.2

شفت‌های عمودی برق یا مکانیکی غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود که غیرقابل دسترس هستند، نیاز به اسپرینکلر ندارند.

9.3.3.2 شفت‌هایی با سطوح قابل احتراق*

9.3.3.2.1

در شفت‌های عمودی که دارای سطوح قابل احتراق هستند، باید در هر طبقه‌ی متناوب، یک اسپرینکلر نصب شود.

9.3.3.2.2

اگر شفت دارای سطوح قابل احتراق دارای ناحیه‌های بسته (Trapped Sections) باشد، باید در بالای هر بخش بسته یک اسپرینکلر اضافی نصب گردد.

9.3.3.3 شفت‌های قابل دسترس با سطوح غیرقابل احتراق

در شفت‌های عمودی قابل دسترسی که سطوح آن‌ها غیرقابل احتراق است، باید یک اسپرینکلر در نزدیکی پایین شفت نصب شود.

9.3.4 راه‌پله‌ها

9.3.4.1 ساختار قابل احتراق

در تمام راه‌پله‌هایی که ساختار آن‌ها قابل احتراق است، باید در زیر پله‌ها اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.4.1.1

در بالای شفت راه‌پله‌های قابل احتراق، باید اسپرینکلر نصب شود.

9.3.4.1.2*

در زیر پاگردها (Landing) در هر طبقه باید اسپرینکلر نصب شود.

9.3.4.1.3

در زیر پایین‌ترین پاگرد میانی، باید اسپرینکلر نصب شود.

9.3.4.2 ساختار غیرقابل احتراق

9.3.4.2.1

در شفت‌های پله غیرقابل احتراق که دارای پله‌های غیرقابل احتراق با سطوح داخلی غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود هستند، باید یک اسپرینکلر در بالای شفت و یکی در زیر اولین پاگرد قابل دسترس بالای پایین‌ترین بخش شفت نصب شود.

9.3.4.2.1

در چاه‌های راه‌پله با مصالح غیرقابل احتراق که دارای پلکان غیرقابل احتراق با روکش‌های غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود هستند، اسپرینکلر باید در بالای چاه و زیر اولین پاگرد قابل دسترس بالای پایین‌ترین نقطه‌ی چاه نصب شود.

9.3.4.2.2

چنانچه چاه‌های راه‌پله‌ی غیرقابل احتراق به‌وسیله‌ی دیوار یا در تقسیم شده باشند، باید در هر دو سمت این جداسازی اسپرینکلر نصب شود.

9.3.4.2.3

در زیر پاگردها یا راه‌پله‌ها، در صورتی که فضای زیر آن‌ها برای انبار کردن استفاده شود، اسپرینکلر باید نصب گردد.

9.3.4.2.3.1

می‌توان نصب اسپرینکلر در پایین چاهک راه‌پله را حذف کرد، مشروط بر اینکه فضای زیر پله‌ها در پایین چاهک به‌گونه‌ای مسدود شده باشد که امکان انبار کردن در آن وجود نداشته باشد.

9.3.4.2.4

در برجک‌های پلکان خارجی، زمانی که دیوارهای خارجی برجک حداقل ۵۰ درصد باز باشند و تمامی اجزای برجک از مصالح غیرقابل احتراق ساخته شده باشند، می‌توان از نصب اسپرینکلر صرف‌نظر کرد.

9.3.4.3* پله‌هایی که به دو یا چند بخش متصل می‌شوند

وقتی پله‌ها در دو طرف یک دیوار آتش باز می‌شوند، باید در چاه پله، در هر پاگردی که دارای چندین بازشو است، اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.5 بازشوهای عمودی*

9.3.5.1 کلیات*

مگر اینکه شرایط بند 9.3.5.4 برآورده شود، در مواردی که پله‌های متحرک، راه‌پله‌ها یا بازشوهای مشابه در کف، بدون پوشش (unenclosed) باشند و حفاظت با اسپرینکلر به عنوان جایگزینی برای محصور کردن بازشوی عمودی در نظر گرفته شده باشد، این بازشوهای کف باید با اسپرینکلرهای نزدیک به هم در ترکیب با موانع هدایت دود (draft stops) مطابق بندهای 9.3.5.2 و 9.3.5.3 محافظت شوند.

9.3.5.2 موانع هدایت دود (Draft Stops)

موانع هدایت دود باید دارای شرایط زیر باشند:

9.3.5.3 اسپرینکلرها

9.3.5.3.1

اسپرینکلرها باید با فاصله‌ای بیش از ۶ فوت (۱.۸ متر) از یکدیگر نصب نشوند و در فاصله‌ای بین ۶ تا ۱۲ اینچ (۱۵۰ تا ۳۰۰ میلی‌متر) از مانع هدایت دود، در سمت دور از بازشو قرار گیرند.

9.3.5.3.2

اگر فاصله‌ی اسپرینکلرها از یکدیگر کمتر از ۶ فوت (۱.۸متر) باشد، باید بافل‌های عرضی (cross baffles)طبق بند 10.2.5.4.2 نصب شوند.

9.3.5.4 بازشوهای بزرگ

در اطراف بازشوهای بزرگ مانند آن‌هایی که در مراکز خرید، ساختمان‌های آتریوم و سازه‌های مشابه یافت می‌شوند، در صورتی که کلیه طبقات و فضاهای مجاور مطابق این استاندارد توسط اسپرینکلر اتوماتیک محافظت شوند و بازشوها دارای ابعاد افقی حداقل ۲۰ فوت (۶.۱متر) بین لبه‌های مقابل و حداقل مساحت ۱۰۰۰ فوت مربع (۹۳ متر مربع) باشند، نیازی به نصب اسپرینکلرهای نزدیک به هم و موانع هدایت دود نیست.

9.3.6 چاه آسانسور و اتاق‌های تجهیزات آسانسور

9.3.6.1*

اسپرینکلرهای دیواری باید در پایین هر چاه آسانسور و در ارتفاعی حداکثر تا ۲ فوت (۶۰۰ میلی‌متر) از کف چاه نصب شوند.

9.3.6.2

اسپرینکلر ذکرشده در بند 9.3.6.1 برای چاه‌های بسته، غیرقابل احتراق آسانسور که فاقد مایعات هیدرولیک قابل احتراق هستند، مورد نیاز نمی‌باشد.

9.3.6.3

نصب اسپرینکلرهای اتوماتیک در اتاق‌های ماشین‌آلات آسانسور، فضاهای ماشین‌آلات آسانسور، فضاهای کنترل، یا چاه‌های آسانسور کششی که مطابق با مقررات مربوطه در NFPA 101 یا کد ساختمانی مربوطه نصب شده‌اند، الزامی نیست، مشروط بر اینکه تمامی شرایط زیر رعایت شده باشند:

9.3.6.4*

اسپرینکلرهای اتوماتیک نصب‌شده در اتاق ماشین‌آلات آسانسور یا در بالای چاه آسانسور باید دارای درجه حرارتی معمولی یا میانی باشند.

9.3.6.5*

اسپرینکلرهای اسپری قائم، آویخته (pendent) یا دیواری(sidewall) باید در بالای چاه آسانسور نصب شوند.

9.3.6.6

اسپرینکلر الزامی در بند 9.3.6.5 نیازی به نصب ندارد، در صورتی که:

9.3.6.7 استفاده از تعلیق قابل احتراق در آسانسورها

9.3.6.7.1

در آسانسورهایی که از وسایل تعلیق قابل احتراقمانند تسمه‌های فولادی با روکش الاستومری یا پلی‌یورتانی غیرمدور استفاده می‌کنند، باید اسپرینکلرها در بالا و پایین چاه آسانسور نصب شوند.

9.3.6.7.2

در صورتی که این وسایل تعلیق دارای درجه‌ی حداقلFT-1 طبق آزمون سوختن عمودی استاندارد UL 62 وUL 1581 باشند، نیازی به نصب اسپرینکلر در چاه آسانسور نمی‌باشد.

9.3.7* فضاهای کتابخانه و ذخیره‌سازی اسناد

در جایی که کتاب‌ها یا اسناد در قفسه‌های باز ثابت نگهداری می‌شوند، اسپرینکلرها باید مطابق با یکی از موارد زیر نصب شوند:

9.3.8* کوره‌ها و فرهای صنعتی

(این بند دارای محتوای گسترده‌تری است که در ادامه یا منبع اصلی باید بررسی شود.)

9.3.9 محافظت از کانال‌ها (Duct Protection)

در جایی که توسط مرجع ذی‌صلاح یا کد یا استاندارد مرجع مربوطه مورد نیاز باشد، محافظت از کانال‌ها باید با الزامات بند 9.3.8 مطابقت داشته باشد.

9.3.9.1 محل نصب اسپرینکلرها

9.3.9.1.1

مگر اینکه الزامات بندهای 9.3.9.1.2 یا 9.3.9.1.3 رعایت شده باشند، در بالای هر رایزر عمودی و در نقطه‌ی میانی هر انحراف (offset) از کانال‌ها، باید یک اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.9.1.2

در صورتی که رایزر عمودی در خارج از ساختمان قرار داشته باشد و در معرض مواد قابل احتراق نباشد یا در صورتی که فاصله‌ی افقی بین خروجی هود و رایزر عمودی حداقل ۲۵ فوت (۷٫۶ متر) باشد، نصب اسپرینکلر الزامی نیست.

9.3.9.1.3

در کانال‌های افقی خروجی دود (exhaust ducts)، اسپرینکلرها باید با فاصله‌های ۱۰ فوت (۳ متر)نصب شوند و نخستین اسپرینکلر حداکثر در فاصله‌ی ۵ فوت (۱٫۵ متر) از ورودی کانال قرار گیرد.

9.3.9.2 محافظت در برابر یخ‌زدگی

اسپرینکلرهایی که در کانال‌های خروجی قرار دارند و در معرض خطر یخ‌زدگی هستند، باید به‌درستی در برابر یخ‌زدگی محافظت شوند. (رجوع شود به بند 16.4.1)

9.3.9.3 دسترسی به اسپرینکلرها

باید امکان دسترسی برای بازرسی، آزمایش و نگهداری تمامی اسپرینکلرها فراهم باشد.

9.3.9.4 فیلتر خطی (Strainers)

در سیستم‌هایی که از اسپرینکلرهایی با ضریب K کمتر از K-2.8 (40) استفاده می‌شود، باید یک صافی خطی فهرست‌شده (listed line strainer) در مسیر اصلی آب تغذیه نصب شود.

9.3.10 سقف‌های مشبک (Open-Grid Ceilings)

سقف‌های مشبک فقط در صورتی می‌توانند در زیر اسپرینکلرها نصب شوند که یکی از شرایط زیر برقرار باشد:

(1)

سقف‌های مشبکی که:

در این صورت، فواصل نصب اسپرینکلرها مطابق موارد زیر باید رعایت شود:

(a) در فضاهای با خطر کم (light hazard):

(b) در فضاهای با خطر معمولی (ordinary hazard):

(2)

سایر انواع سقف‌های مشبک نیز در صورتی مجاز به نصب در زیر اسپرینکلرها هستند که برای این منظور فهرست شده باشند (listed) و مطابق با دستورالعمل‌های درج‌شده در بسته‌بندی سقف نصب شوند.

9.3.11 سقف‌ها و مصالح سقفی رهاشونده(Drop-Out Ceilings and Ceiling Materials)

9.3.11.1*

نصب سقف‌ها و مصالح سقفی رهاشونده در زیر اسپرینکلرها مجاز است، مشروط بر اینکه این پنل‌ها یا مصالح برای این کاربرد فهرست‌شده باشند و مطابق با مشخصات مندرج در فهرست خود نصب شوند.

9.3.11.2

سقف‌ها و مصالح سقفی رهاشونده که با معیارهای بند 9.3.11.1 مطابقت دارند، نباید در زیر اسپرینکلرهای واکنش سریع (quick-response) یا با پوشش گسترده (extended coverage) نصب شوند، مگر اینکه به‌طور خاص برای این کاربرد فهرست شده باشند.

9.3.11.3

سقف‌ها و مصالح سقفی رهاشونده که با معیارهای بند 9.3.11.1 مطابقت دارند، در چارچوب این استاندارد به عنوان سقف محسوب نمی‌شوند.

9.3.11.4*

لوله‌کشی‌هایی که در بالای سقف‌های رهاشونده مطابق با بند 9.3.11.1 نصب شده‌اند، به‌عنوان لوله‌کشی پنهان (concealed piping) در نظر گرفته نمی‌شوند.

9.3.11.5*

نصب اسپرینکلر در زیر سقف‌های رهاشونده یا مصالح سقفی مطابق با بند 9.3.11.1 مجاز نیست.

9.3.12*

در خزانه‌های نگهداری پوست خز (fur storage vaults)، باید از اسپرینکلرهای قدیمی (old-style sprinklers) استفاده شود.

9.3.13 صحنه‌ی نمایش (Stages)

9.3.13.1

در مکان‌های زیر باید اسپرینکلر نصب گردد:

9.3.13.2

در مواردی که محافظت از بازشوی پروسنیوم(proscenium opening) مورد نیاز باشد، باید یک سیستم دلوژ (deluge system) با اسپرینکلرهای باز(open sprinklers) فراهم شود که:

9.3.14 فضاهای بالای سقف‌ها

9.3.14.1

در فضاهایی که سقف آن‌ها از ارتفاع باقی‌مانده‌ی ناحیه پایین‌تر است، فضای بالای این سقف باید دارای اسپرینکلر باشد، مگر اینکه با الزامات بند 9.2.1 مربوط به فضاهای پنهان مجاز بدون اسپرینکلر مطابقت داشته باشد.

9.3.14.2

در صورتی که فضای بالای سقف کاذب دارای اسپرینکلر باشد، سیستم اسپرینکلر باید با الزامات بند 19.2.2 و بخش 20.10 مطابقت داشته باشد.

9.3.14.3*

در حالتی که یک فضای غیرقابل احتراق در بالای سقف کاذب غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدودقرار داشته باشد و:

در این صورت، سیستم اسپرینکلر می‌تواند فقط تا فاصله‌ای برابر با ۰٫۶ برابر ریشه‌ی مربع مساحت طراحی سیستم در فضای مجاور، در آن فضا امتداد یابد.

9.3.14.3.1

سیستم اسپرینکلر باید حداقل تا فاصله ۲۴ فوت (۷٫۳ متر) در فضای بالای سقف امتداد یابد.

9.3.15 شیشه‌های محافظت‌شده با اسپرینکلر(Sprinkler-Protected Glazing)*

در مواردی که از اسپرینکلر به همراه شیشه به عنوان جایگزینی برای دیوار یا پنجره‌ی دارای درجه‌ی مقاومت حریق استفاده می‌شود، مجموعه‌ی شیشه-اسپرینکلر باید با موارد زیر مطابقت داشته باشد:

(1)

اسپرینکلرها باید برای کاربرد خاص روی پنجره‌ها فهرست شده باشند، مگر اینکه استفاده از اسپرینکلرهای استاندارد اسپری به‌طور خاص توسط کد ساختمانی مجاز شده باشد.

(2)

اسپرینکلرها باید از طریق یک سیستم لوله‌کشی تر(wet pipe system) تغذیه شوند.

(3)

شیشه باید از نوع گرما-مقاوم، سکوریت‌شده(tempered)، یا سرامیک شیشه‌ای (glass ceramic) باشد و به صورت ثابت نصب گردد.

9.3.15 (4)

در مواردی که مجموعه‌ی شیشه‌ای نیاز به محافظت از هر دو طرف دارد، باید در هر دو سمت شیشه اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.15 (5)

استفاده از شیشه‌ی محافظت‌شده با اسپرینکلر محدود به دیوارهای غیر باربر (non-load-bearing walls)است.

9.3.15 (6)

مجموعه‌ی شیشه‌ای نباید دارای اعضای افقی باشدکه باعث اختلال در پخش یکنواخت آب بر سطح شیشه گردد، و همچنین نباید هیچ مانعی بین اسپرینکلر و شیشه وجود داشته باشد که پخش آب را مختل کند.

9.3.15 (7)

مدت زمان تأمین آب برای ناحیه‌ی طراحی که اسپرینکلرهای پنجره را شامل می‌شود، نباید کمتر از درجه‌بندی الزامی مجموعه‌ی شیشه‌ای باشد.

9.3.16 نورگیرها (Skylights)

9.3.16.1

در مورد نورگیرهایی که مساحت آن‌ها بیش از ۳۲فوت مربع (۳٫۰ متر مربع) نیست، صرف‌نظر از طبقه‌بندی خطر (hazard classification)، در صورتی که حداقل ۱۰ فوت (۳٫۰ متر) به‌صورت افقی از هر نورگیر محافظت‌نشده یا تورفتگی سقفی بدون محافظت جدا شده باشند، می‌توان از نصب اسپرینکلر در آن‌ها صرف‌نظر کرد.

9.3.16.1.1

هنگامی که اسپرینکلری مستقیماً در زیر نورگیری با مساحت حداکثر ۳۲ فوت مربع (۳٫۰ متر مربع)نصب شده باشد، فاصله تا سقف باید به‌گونه‌ای اندازه‌گیری شود که گویی نورگیر وجود ندارد و به صفحه‌ی سقف فرضی نسبت داده شود.

9.3.16.2

نورگیرهایی با مساحت حداکثر ۳۲ فوت مربع (۳٫۰ متر مربع) می‌توانند دارای پوشش پلاستیکی باشند.

9.3.17 فضاهای پنهان (Concealed Spaces)

9.3.17.1 فضاهای پنهانی که نیاز به محافظت با اسپرینکلر دارند

فضاهای پنهان دارای ساختار قابل احتراق نمایان(exposed combustible construction)، باید با اسپرینکلر محافظت شوند، مگر در مواردی که بر اساس بندهای 9.2.1.1 تا 9.2.1.19 و 9.2.2 نصب اسپرینکلر الزامی نباشد.

9.3.17.1.1*

الزامات طراحی برای فضاهای پنهان
اسپرینکلرها در فضاهای پنهانی که برای ذخیره‌سازی یا استفاده دیگر قابل دسترسی نیستند، باید مطابق با الزامات نواحی کم‌خطر (light hazard occupancy) نصب شوند.

9.3.17.1.2 حفاظت موضعی از مصالح قابل احتراق نمایان یا مواد قابل احتراق نمایان

در صورتی که فضاهای پنهان با ساختار غیرقابل احتراق یا با قابلیت احتراق محدود که در حالت عادی نیاز به اسپرینکلر ندارند، دارای نواحی موضعی از مصالح یا مواد قابل احتراق نمایان باشند، این نواحی قابل احتراق می‌توانند طبق موارد زیر به‌صورت موضعی محافظت شوند:

(1)

اگر مواد قابل احتراق نمایان در پارتیشن‌ها یا دیوارهای عمودی اطراف تمام یا بخشی از فضاقرار داشته باشند، می‌توان از یک ردیف اسپرینکلر با فاصله حداکثر ۱۲ فوت (۳٫۷ متر) از یکدیگر و حداکثر ۶ فوت (۱٫۸ متر) از سطح داخلی پارتیشن‌ها برای محافظت از سطح استفاده کرد.
اولین و آخرین اسپرینکلر در این ردیف نباید بیش از ۵ فوت (۱٫۵ متر) از انتهای پارتیشن فاصله داشته باشند.

(2)

اگر مواد قابل احتراق نمایان در صفحه‌ی افقی قرار داشته باشند، ناحیه‌ی مورد نظر می‌تواند با اسپرینکلرهایی با فواصل مربوط به مناطق کم‌خطر محافظت شود.
اسپرینکلرهای اضافی باید حداکثر در فاصله‌ی ۶فوت (۱٫۸ متر) بیرون از محدوده‌ی مواد قابل احتراق و با فواصل حداکثر ۱۲ فوت (۳٫۷ متر) در طول مرز اطراف آن نصب شوند.
هنگامی که مرز به دیوار یا مانع دیگری ختم شود، آخرین اسپرینکلر نباید بیش از ۶ فوت (۱٫۸ متر) از دیوار یا مانع فاصله داشته باشد.

9.3.18 فضاهای زیر کف‌های زمینی، سکوها و باراندازهای بیرونی

9.3.18.1

مگر اینکه الزامات بند 9.2.2 رعایت شده باشند، در تمام فضاهای زیر کف‌های زمینی قابل احتراق و زیر سکوها و باراندازهای بیرونی قابل احتراق باید اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.19 پیش‌آمدگی‌های بیرونی (Exterior Projections)

9.3.19.1*

مگر اینکه الزامات بندهای 9.2.3.2، 9.2.3.3، یا 9.2.3.4 رعایت شده باشند، زیر تمام پیش‌آمدگی‌های بیرونی که عرض آن‌ها بیش از ۴ فوت (۱٫۲ متر) باشد باید اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.19.2*

در زیر تمام پیش‌آمدگی‌های بیرونی با عرض بیش از ۴ فوت (۱٫۲ متر) که در آن‌ها مواد قابل احتراق ذخیره می‌شود، باید اسپرینکلر نصب گردد.

9.3.20 تجهیزات الکتریکی

9.3.20.1*

مگر اینکه الزامات بند 9.2.6 رعایت شده باشند، نصب سیستم اسپرینکلر در اتاق‌های تجهیزات الکتریکی الزامی است.

9.4 استفاده از اسپرینکلرها (Use of Sprinklers)

9.4.1 کلیات

9.4.1.1*

اسپرینکلرها باید مطابق با مشخصات درج‌شده در فهرست آن‌ها (listing) نصب شوند.

9.4.1.2

در مواردی که هیچ اسپرینکلری به‌طور خاص برای ویژگی‌های خاص سازه یا موقعیت‌های ویژه‌ای که نیاز به توزیع غیرمعمول آب دارند فهرست نشده باشد، الزامات بند 9.4.1.1 اعمال نمی‌شود، و استفاده از اسپرینکلرهای فهرست‌شده در موقعیت‌هایی غیر از آنچه در فهرست‌شان پیش‌بینی شده مجاز است، به شرطی که نتیجه‌ی خاصی مدنظر باشد.

9.4.1.3*

اسپرینکلرهای عمودی (Upright sprinklers) باید به گونه‌ای نصب شوند که بازوهای قاب (frame arms) آن‌ها موازی با خط انشعاب (branch line) باشد، مگر اینکه مشخصاً برای جهت‌گیری دیگر فهرست شده باشند.

9.4.1.4

در مواردی که از چسب حلالی (solvent cement)برای اتصال لوله‌ها و اتصالات استفاده می‌شود، اسپرینکلر نباید پیش از چسب‌کاری در اتصالات نصب شود.

9.4.1.5 درپوش‌ها و تسمه‌های محافظ(Protective Caps and Straps)

9.4.1.5.1*

درپوش‌ها و تسمه‌های محافظ باید با روشی برداشته شوند که با دستورالعمل نصب تولیدکننده مطابقت داشته باشد.

9.4.1.5.2*

تمام درپوش‌ها و تسمه‌های محافظ باید پیش از زمان راه‌اندازی سیستم اسپرینکلر از روی اسپرینکلرها برداشته شوند.

9.4.1.5.3

درپوش‌ها و تسمه‌های محافظ مربوط به اسپرینکلرهای عمودی یا اسپرینکلرهایی که در ارتفاع بیش از ۱۰ فوت (۳٫۰ متر) از کف نصب می‌شوند، می‌توانند بلافاصله پس از نصب اسپرینکلر برداشته شوند.

9.4.2 درجه‌بندی دمایی (Temperature Ratings)

9.4.2.1*

مگر اینکه الزامات بندهای 9.4.2.2، 9.4.2.3، 9.4.2.4 یا 9.4.2.5 رعایت شده باشند، در سراسر ساختمان باید از اسپرینکلرهای با دمای معمولی(Ordinary) یا میانی (Intermediate) استفاده شود.

9.4.2.2

در مواردی که بیشینه دمای سقف از 100 درجه فارنهایت (38 درجه سلسیوس) بیشتر باشد، باید اسپرینکلرهایی با درجه‌بندی دمایی متناسب با دمای سقف طبق جدول 7.2.4.1 استفاده شود.

9.4.2.3

استفاده از اسپرینکلرهای با درجه حرارت بالا(high-temperature) در سرتاسر اشغال‌های با خطر معمولی (Ordinary)، خطر زیاد (Extra Hazard)، اشغال‌های انباری (Storage) و همچنین در موارد مجاز در این استاندارد و سایر استانداردها و کدهای NFPA مجاز است.

9.4.2.4

اسپرینکلرهای با طبقه‌بندی دمایی میانی(Intermediate) و بالا (High) باید در مکان‌هایی خاص طبق الزامات بند 9.4.2.5 نصب شوند.

9.4.2.5*

برای انتخاب اسپرینکلرهایی با طبقه‌بندی دمایی غیر از معمولی (Ordinary)، مگر اینکه دمای دیگری مشخص شده باشد یا اسپرینکلرهای با دمای بالا در تمام محل استفاده شوند، باید رویه‌های زیر رعایت شود. انتخاب دما باید مطابق با جداول 9.4.2.5(a)، 9.4.2.5(b)، 9.4.2.5(c) و شکل 9.4.2.5 انجام شود:

9.4.2.6

در صورت تغییر کاربری که منجر به تغییر دما می‌شود، نوع اسپرینکلرها نیز باید متناسب با آن تغییر یابند.

9.4.2.7*

حداقل دمای اسمی اسپرینکلرهای سقفی در انبارهای عمومی، انبارهای قفسه‌ای، انبار لاستیک خودرو، انبار رول کاغذ، و انبار پنبه‌ی فشرده باید برابر با 150 درجه فارنهایت (66 درجه سلسیوس) باشد.

9.4.3 حساسیت حرارتی (Thermal Sensitivity)

9.4.3.1*

اسپرینکلرهای مورد استفاده در اشغال‌های با خطر سبک (Light Hazard) باید یکی از انواع زیر باشند:

9.4.3.2

در مواردی که اسپرینکلر واکنش سریع نصب شده، تمام اسپرینکلرهای درون یک فضای بسته(compartment) باید از نوع واکنش سریع باشند، مگر در موارد مجاز در بندهای 9.4.3.3، 9.4.3.4، یا 9.4.3.5.

9.4.3.3

در صورت نبود اسپرینکلر واکنش سریع در بازه دمایی مورد نیاز، استفاده از اسپرینکلر واکنش استاندارد مجاز است.

9.4.3.4

الزامات بند 9.4.3.2 در مورد اسپرینکلرهای داخل قفسه‌ای (in-rack sprinklers) اعمال نمی‌شود.

9.4.3.5

در اشغال‌هایی به‌جز خطر سبک، چنانچه یک اسپرینکلر دارای فهرست برای هر دو نوع واکنش سریع و واکنش استاندارد باشد (با نواحی پوشش متفاوت)، می‌توان آن را در یک فضا با هر دو نوع فاصله‌گذاری نصب کرد، بدون نیاز به جداسازی نواحی پوشش.

9.4.3.6

زمانی که یک سیستم موجود برای اشغال‌های با خطر سبک به اسپرینکلرهای واکنش سریع یا مسکونی تغییر می‌کند، باید تمام اسپرینکلرهای داخل یک فضا تعویض شوند.

9.4.4 اسپرینکلرهایی با K-فاکتور کمتر از K-5.6 (80)

9.4.4.1

مگر در موارد مجاز طبق بند 9.4.4، اسپرینکلرها باید حداقل K-فاکتور اسمی برابر با 5.6 (80) داشته باشند.

9.4.4.2

در اشغال‌های با خطر سبک، استفاده از اسپرینکلرهایی با K-فاکتور کمتر از 5.6 (80) مجاز است، به شرط رعایت موارد زیر:

9.4.4.3

نصب اسپرینکلرهای با K-فاکتور کمتر از 5.6 (80) طبق بند 19.4.2 برای حفاظت در برابر آتش‌سوزی‌های ناشی از منابع خارجی (Exposure Fires) مجاز است.

9.4.4.4

اسپرینکلرهایی با K-فاکتور اسمی K-4.2 (57) می‌توانند در سیستم‌های خشک (Dry Pipe) و واکنش تأخیری (Preaction) برای اشغال‌های با خطر سبک، به شرطی که لوله‌کشی مقاوم به خوردگی یا گالوانیزه داخلی باشد، استفاده شوند.

9.4.5 محدودیت‌های اندازه رزوه

اسپرینکلرهایی با K-فاکتور بیشتر از 5.6 (80) که دارای رزوه NPT با قطر 1/2 اینچ (15 میلی‌متر)هستند، نباید در سیستم‌های جدید نصب شوند.

9.5 موقعیت، مکان، فاصله‌گذاری، و کاربرد اسپرینکلرها

9.5.1 کلیات

9.5.1.1

اسپرینکلرها باید مطابق با الزامات بخش 9.5، در مکان مناسب قرار گیرند، فاصله‌گذاری شوند، و در موقعیت صحیح نصب گردند.

9.5.1.2

اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای موقعیت‌دهی شوند که حفاظت از منطقه را متناسب با اهداف کلی این استاندارد تأمین کنند، از طریق کنترل موقعیت نصب و مساحت مجاز پوشش برای هر اسپرینکلر.

9.5.1.3

الزامات بندهای 9.5.2 تا 9.5.6 باید برای تمام انواع اسپرینکلرها اعمال شود، مگر اینکه قوانین سخت‌گیرانه‌تری در فصل‌های 10 تا 15 ارائه شده باشد.

9.5.2 مساحت‌های حفاظت‌شده توسط هر اسپرینکلر

9.5.2.1 تعیین مساحت پوشش حفاظتی(Protection Area of Coverage)

9.5.2.1.1

مساحت پوشش حفاظتی هر اسپرینکلر (As) باید به‌صورت زیر تعیین شود:

(a) فاصله بین اسپرینکلرها (یا تا دیوار یا مانع، در مورد اسپرینکلر انتهایی در خط شاخه) را در دو جهت بالا دست و پایین دست اندازه‌گیری کنید.

(b) بزرگ‌ترِ دو مقدار زیر را انتخاب کنید:

(c) این بُعد را به عنوان S تعریف کنید.

(a) فاصله عمود تا اسپرینکلر روی خط شاخه مجاور (یا تا دیوار یا مانع، در مورد آخرین خط شاخه‌ای) را از هر طرف خط شاخه‌ای که اسپرینکلر مدنظر روی آن نصب شده، اندازه‌گیری کنید.

(b) بزرگ‌ترِ دو مقدار زیر را انتخاب کنید:

(c) این بُعد را به عنوان L تعریف کنید.

۹.۵.۲.۱.۲ مساحت پوشش حفاظتی اسپرینکلر باید با ضرب بُعد S در بُعد L تعیین شود، به‌صورت زیر:

۹.۵.۲.۲ حداکثر مساحت پوشش حفاظتی
۹.۵.۲.۲.۱ حداکثر مساحت مجاز پوشش حفاظتی برای هر اسپرینکلر (As) باید مطابق با مقدار مشخص‌شده در بخش مربوط به هر نوع یا سبک اسپرینکلر باشد.
۹.۵.۲.۲.۲ حداکثر مساحت پوشش هر اسپرینکلر نباید از ۴۰۰ فوت مربع (۳۷ متر مربع) تجاوز کند.

۹.۵.۳ فاصله‌گذاری اسپرینکلر
۹.۵.۳.۱ حداکثر فاصله بین اسپرینکلرها
۹.۵.۳.۱.۱ حداکثر فاصله مجاز بین اسپرینکلرها باید بر اساس فاصله مرکز به مرکز اسپرینکلرهای مجاور باشد.
۹.۵.۳.۱.۲ این فاصله باید در امتداد شیب سقف اندازه‌گیری شود.
۹.۵.۳.۱.۳ این فاصله باید با مقدار مشخص‌شده در بخش مربوط به هر نوع یا سبک اسپرینکلر مطابقت داشته باشد.

۹.۵.۳.۲ حداکثر فاصله از دیوارها
۹.۵.۳.۲.۱ فاصله اسپرینکلرها از دیوار نباید از نصف فاصله مجاز بین اسپرینکلرها بیشتر باشد.
۹.۵.۳.۲.۲ این فاصله باید تا دیواری که پشت مبلمانی مانند کمد، کابینت یا ویترین قرار دارد اندازه‌گیری شود.
۹.۵.۳.۲.۳ زمانی که اسپرینکلرها در نزدیکی پنجره‌ها نصب می‌شوند و فضای کف اضافی ایجاد نمی‌شود، فاصله باید تا دیوار اندازه‌گیری شود.

۹.۵.۳.۳ حداقل فاصله از دیوارها
۹.۵.۳.۳.۱ حداقل فاصله مجاز بین اسپرینکلر و دیوار باید مطابق با مقدار مشخص‌شده در بخش مربوط به هر نوع یا سبک اسپرینکلر باشد.
۹.۵.۳.۳.۲ این فاصله باید به‌صورت عمود بر دیوار اندازه‌گیری شود.

۹.۵.۳.۴ حداقل فاصله بین اسپرینکلرها
۹.۵.۳.۴.۱ باید حداقل فاصله‌ای بین اسپرینکلرها حفظ شود تا از خیس شدن اسپرینکلرهای مجاور توسط اسپرینکلر فعال‌شده و از عدم فعال شدن آنها جلوگیری شود.
۹.۵.۳.۴.۲ حداقل فاصله مجاز باید با مقدار مشخص‌شده در بخش مربوط به هر نوع یا سبک اسپرینکلر مطابقت داشته باشد.

۹.۵.۴ موقعیت پخش‌کننده (دفلکتور)
۹.۵.۴.۱ فاصله از سقف
۹.۵.۴.۱.۱ فاصله بین دفلکتور اسپرینکلر و سقف باید بر اساس نوع اسپرینکلر و نوع سازه انتخاب شود.
۹.۵.۴.۱.۲ سقف‌های فلزی موج‌دار:
۹.۵.۴.۱.۲.۱ برای سقف‌هایی با موج‌هایی به عمق حداکثر ۳ اینچ (۷۵ میلی‌متر)، فاصله باید از پایین‌ترین نقطه موج اندازه‌گیری شود.
۹.۵.۴.۱.۲.۲ برای سقف‌هایی با عمق بیش از ۳ اینچ، فاصله باید از بالاترین نقطه موج اندازه‌گیری شود.
۹.۵.۴.۱.۳ در سقف‌هایی که عایق مستقیماً زیر سقف یا سازه نصب شده، فاصله دفلکتور باید از پایین عایق اندازه‌گیری شود و با الزامات ۹.۵.۴.۱.۳.۱ تا ۹.۵.۴.۱.۳.۳ مطابقت داشته باشد.
۹.۵.۴.۱.۳.۱ عایق مورد استفاده باید از نوع پشمی یا مقاوم در برابر نیروی مکش ۳ پوند بر فوت مربع (۰.۱۳کیلوگرم بر متر مربع) باشد.
۹.۵.۴.۱.۳.۲ اگر عایق به‌صورت صاف و موازی با سقف نصب شده باشد، فاصله دفلکتور از زیر عایق اندازه‌گیری می‌شود.
۹.۵.۴.۱.۳.۳ اگر عایق دچار افتادگی شود، فاصله دفلکتور باید از وسط اختلاف ارتفاع نقطه بالا و پایین عایق اندازه‌گیری شود.
(A) اگر افتادگی عایق بیش از ۶ اینچ (۱۵۰ میلی‌متر) باشد، فاصله باید از نقطه بالای عایق اندازه‌گیری شود.
(B) دفلکتور نباید بالاتر از پایین‌ترین نقطه عایق قرار گیرد.
۹.۵.۴.۱.۴ استفاده از جمع‌کننده حرارتی برای کمک به فعال‌سازی اسپرینکلر مجاز نیست.

۹.۵.۴.۲ جهت‌گیری دفلکتور
دفلکتور اسپرینکلرها باید موازی با سقف، بام یا شیب راه‌پله قرار گیرد.

۹.۵.۵ موانع در برابر پاشش اسپرینکلر
۹.۵.۵.۱ هدف عملکردی
اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای نصب شوند که موانع پاشش را به حداقل برسانند، مطابق با تعریف در ۹.۵.۵.۲ و ۹.۵.۵.۳، یا اسپرینکلرهای اضافی جهت اطمینان از پوشش مناسب خطر نصب شوند.
(به شکل A.9.5.5.1 مراجعه شود.)

۹.۵.۵.۲ موانع توسعه الگوی پاشش
۹.۵.۵.۲.۱ موانع پیوسته یا ناپیوسته که در فاصله‌ای کمتر یا مساوی ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دفلکتور قرار دارند و از توسعه کامل الگوی پاشش جلوگیری می‌کنند، باید مطابق با ۹.۵.۵.۲ باشند.
۹.۵.۵.۲.۲ اسپرینکلرها باید در فاصله‌ای مناسب از موانعی مانند خرپا، لوله‌ها، ستون‌ها و وسایل نصب شوند، مطابق با بخش‌های ۱۰.۲ تا ۱۴.۲.

۹.۵.۵.۳ موانعی که از رسیدن آب به خطر جلوگیری می‌کنند
موانع پیوسته یا ناپیوسته‌ای که در صفحه افقی، بیش از ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دفلکتور قرار دارند و باعث اختلال در رسیدن جریان آب به ناحیه حفاظت‌شده می‌شوند، باید مطابق با ۹.۵.۵.۳ باشند

۹.۵.۵.۳.۱* اسپرینکلرها باید زیر موانع ثابت با عرض بیش از ۴ فوت (۱.۲ متر) نصب شوند.
۹.۵.۵.۳.۱.۱* کف‌پوش‌های مشبک باز با عرض بیش از ۴فوت (۱.۲ متر) نیاز به حفاظت اسپرینکلری در زیر مشبک دارند.
۹.۵.۵.۳.۱.۲* اسپرینکلرهای قرارگرفته زیر موانع باید با یکی از موارد زیر مطابقت داشته باشند:
(۱) زیر مانع نصب شوند
(۲) در کنار مانع نصب شوند، به شرطی که فاصله آن‌ها از لبه بیرونی مانع بیش از ۳ اینچ (۷۵ میلی‌متر) نباشد
۹.۵.۵.۳.۱.۳ چنانچه اسپرینکلرها در کنار مانع نصب شوند، باید از نوع طبقه میانی قفسه‌ای باشند.
۹.۵.۵.۳.۱.۴ دفلکتور اسپرینکلرهای خودکار نصب‌شده زیر موانع ثابت نباید بیش از ۱۲ اینچ (۳۰۰ میلی‌متر) پایین‌تر از کف مانع قرار گیرد.
۹.۵.۵.۳.۱.۵ نصب اسپرینکلر زیر موانع غیرقابل‌احتراق با عرض بیش از ۴ فوت (۱.۲ متر) در صورتی که کف مانع حداکثر ۲۴ اینچ (۶۰۰ میلی‌متر) بالاتر از کف یا دک باشد، الزامی نیست.

۹.۵.۵.۳.۲* نصب اسپرینکلر زیر موانعی که ثابت نیستند، مانند میزهای کنفرانس، الزامی نیست.
۹.۵.۵.۳.۳ اسپرینکلرهای نصب‌شده زیر موانع باید از همان نوع (اسپری، CMSA، ESFR، مسکونی) باشند که در سقف نصب شده‌اند، مگر طبق بند ۹.۵.۵.۳.۳.۱.
۹.۵.۵.۳.۳.۱ استفاده از اسپرینکلرهای اسپری زیر درب‌های بالابر مجاز است.
۹.۵.۵.۳.۴* اسپرینکلرهای نصب‌شده زیر کف‌پوش‌های مشبک باید از نوع طبقه میانی/قفسه‌ای باشند یا به نحوی محافظت شوند که از پاشش اسپرینکلرهای سقفی در امان باشند.

۹.۵.۵.۴ کمدها
در تمام کمدها و محفظه‌ها، از جمله کمدهایی که تجهیزات مکانیکی در آن‌ها قرار دارند و حجم آن‌ها بیشتر از ۴۰۰فوت مکعب (۱۱ متر مکعب) نیست، یک اسپرینکلر در بالاترین سطح سقف کافی است، بدون توجه به موانع یا حداقل فاصله از دیوار.

۹.۵.۶ فاصله بین دفلکتور و ذخیره‌سازی
۹.۵.۶.۱* مگر اینکه الزامات بندهای ۹.۵.۶.۲، ۹.۵.۶.۳، ۹.۵.۶.۴ یا ۹.۵.۶.۵ رعایت شده باشند، فاصله بین دفلکتور اسپرینکلر و بالاترین نقطه ذخیره‌سازی یا محتویات اتاق باید حداقل ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) باشد.
۹.۵.۶.۲ در مواردی که استانداردهای دیگر حداقل فاصله بیشتری را برای ذخیره‌سازی مشخص کرده باشند، باید همان‌ها رعایت شوند.
۹.۵.۶.۳ برای اسپرینکلرهای خاص، فاصله حداقل ۳۶اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) تا ذخیره‌سازی مجاز است.
۹.۵.۶.۴ فاصله‌ای کمتر از ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) بین بالای ذخیره‌سازی و دفلکتور اسپرینکلر سقفی، در صورتی مجاز است که از طریق آزمون‌های آتش‌سوزی بزرگ‌مقیاس موفق برای خطر خاص، اثبات شده باشد.
۹.۵.۶.۵ در مواردی که تایرهای لاستیکی ذخیره شده‌اند، فاصله بین بالای ذخیره‌سازی و دفلکتور اسپرینکلر نباید کمتر از ۳۶ اینچ (۹۰۰ میلی‌متر) باشد.
۹.۵.۶.۶ مقدار ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) نباید ارتفاع قفسه‌ها روی دیوار یا در برابر دیوار را مطابق با بندهای ۱۰.۲.۸، ۱۰.۳.۷، ۱۱.۲.۶، و بخش‌های ۱۱.۳ و ۱۲.۱محدود کند.
۹.۵.۶.۶.۱ در مواردی که قفسه‌ها بر روی دیوار نصب شده‌اند و مستقیماً زیر اسپرینکلر نیستند، قفسه‌ها و اقلام ذخیره‌شده روی آن‌ها می‌توانند از سطحی که در ارتفاع ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دفلکتور اسپرینکلر سقفی قرار دارد، فراتر روند.
۹.۵.۶.۶.۲ قفسه‌ها و هر نوع ذخیره‌سازی روی آن‌ها که مستقیماً زیر اسپرینکلرها قرار دارند، نباید از سطحی که در ارتفاع ۱۸ اینچ (۴۵۰ میلی‌متر) زیر دفلکتور اسپرینکلر سقفی قرار دارد، بالاتر روند.

نصب
این بخش اصول اولیه نصب شبکه لوله‌کشی سیستم اسپیراتینگ را ارائه می‌دهد. سیستم اسپیراتینگ باید مطابق با استاندارد EN 54-20 و همچنین BS 5839، BS 6266 و/یا «کد عملیاتی FIA برای طراحی، نصب، راه‌اندازی و نگهداری سیستم‌های دتکتور دودی اسپیراتینگ» نصب شود. پیش از آغاز نصب، نصاب باید به خاطر داشته باشد که هر سیستم ویژگی‌ها و تفاوت‌های خاص خود را برای تطبیق با لوله‌کشی سیستم اسپیراتینگ و تضمین عملکرد صحیح سیستم دارد.

لوله‌های سیستم اسپیراتینگ می‌توانند از جنس پلاستیک یا فلزات غیرآهنی مانند مس باشند. رایج‌ترین لوله در صنعت، لوله‌ای با قطر خارجی ۲۵ میلی‌متر (۰.۷۵ اینچ) از جنس CPVC، PVC، ABS یا UPVC است. با این حال، قطر داخلی لوله می‌تواند بسته به نیاز طراحی سیستم و مقررات و کدهای محلی، بین ۱۵ میلی‌متر تا ۲۱ میلی‌متر (۰.۵۹۱ اینچ تا ۰.۸۲۷ اینچ) متغیر باشد. در اروپا رایج‌ترین لوله، ABS و در ایالات متحده، CPVC است. رایج‌ترین مواد نصب، اتصالات، پایه‌های نگهدارنده، آویزها و روش‌های نصب در بخش‌های بعدی شرح داده شده‌اند.

الزامات لوله‌کشی
برای رعایت استاندارد EN 54-20، باید از لوله ABS قرمز مطابق با استاندارد EN 61386 (فشار مکانیکی ۱، ضربه ۱، دما ۳۱) با قطر خارجی اسمی ۲۵ میلی‌متر (قطر داخلی ۲۱ میلی‌متر) استفاده شود. مقاطع لوله باید با چسب مناسب ABS به یکدیگر چسبانده شوند تا از جدا شدن یا نشتی جلوگیری شود. اگر احتمال داده می‌شود که در آینده نیاز به جدا کردن بخشی از لوله باشد، باید از اتصال‌های قابل باز شدن استفاده شود.

مهم:
اطمینان حاصل کنید که هیچ سوراخی در فاصله کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر از یک خم یا اتصال T قرار نداشته باشد.
هیچ‌گاه لوله‌ها را به خودِ واحد دتکتور دودی اسپیراتینگ نچسبانید.

اتصالات
اتصالات برای اتصال بخش‌های مختلف لوله به‌منظور ایجاد شبکه‌های طولانی‌تر استفاده می‌شوند؛ این اتصالات از همان جنس لوله ساخته می‌شوند. انواع مختلفی از اتصالات وجود دارند تا امکان ایجاد خم‌ها، مسیرهای مستقیم، شاخه‌ها و اتصال‌ها فراهم شود. در این صفحه اتصالات رایج توضیح داده شده‌اند.

کوپلینگ‌ها و یونیت‌ها
کوپلینگ‌ها و یونیت‌ها برای اتصال دو بخش از لوله در یک خط مستقیم استفاده می‌شوند. کوپلینگ زمانی به کار می‌رود که قرار نیست بخش مربوطه جدا شود. یونیت این امکان را می‌دهد که دو بخش لوله به صورت پیچی به یکدیگر متصل شوند تا در آینده بتوان به آن دسترسی داشت؛ این ویژگی برای بخش‌هایی از شبکه لوله‌کشی که باید به‌طور دوره‌ای برای نگهداری یا تمیزکاری باز شوند، مفید است. از یونیت‌ها همچنین می‌توان برای تراز دقیق سوراخ‌های نمونه‌گیری در بخش خاصی از شبکه لوله‌کشی، مانند بالای دریچه‌های برگشت هوا، استفاده کرد. شکل ۱ در پایین، یک نمونه رایج از یونیت و کوپلینگ پلاستیکی را نشان می‌دهد.

خم‌ها/الگ‌ها
خم‌ها/الگ‌ها برای تغییر جهت شبکه لوله‌کشی استفاده می‌شوند. خم‌های ۴۵° و ۹۰° هر دو قابل استفاده هستند. یک خم معمولی در شکل ۲ پایین نشان داده شده و اتصالات خم پلاستیکی معمولی در شکل ۳ پایین آمده است.
خم‌ها می‌توانند ۴۵° یا ۹۰° باشند. برای خم‌های ۹۰°، بسیار مهم است که از شعاع‌های کم‌شیب استفاده شود و از خم‌های تیز خودداری گردد، زیرا خم‌های تیز موجب وارد شدن افت فشار غیرضروری شده و زمان پاسخ‌دهی از سوراخ‌هایی که پس از خم قرار دارند را افزایش می‌دهد. اطمینان حاصل کنید که هیچ سوراخی در فاصله کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر از یک خم قرار نداشته باشد.

سه‌راهی و درپوش‌ها
از سه‌راهی می‌توان برای ایجاد شاخه‌های چندگانه در لوله‌ها استفاده کرد. مهم است که طراحی شاخه‌ها متعادل باشد – یعنی تقریباً از نظر طول و تعداد/اندازه سوراخ‌ها برابر باشند. اطمینان حاصل شود که هیچ سوراخی در فاصله کمتر از ۱۰۰ میلی‌متر از سه‌راهی قرار نداشته باشد. از سه‌راهی‌ها برای اتصال لوله‌های عمودی یا لوله‌های نمونه‌برداری در شبکه استفاده می‌شود. از سه‌راهی‌های خاص می‌توان برای اتصال لوله موئین و یک نقطه نمونه‌برداری استفاده کرد، همان‌طور که در شکل ۴ نشان داده شده است.

انتهای لوله باید با درپوشی که دارای سوراخ مرکزی برای کنترل جریان هوا است، بسته شود. اگر از درپوش استفاده نشود، در عمل هیچ هوایی از طریق سوراخ‌های جانبی کشیده نخواهد شد. بدون وجود سوراخ در درپوش، میزان جریان هوا از سوراخ‌های جانبی به‌شدت نامتعادل خواهد بود. برای لوله‌هایی با تعداد کم سوراخ نمونه‌برداری، سوراخ درپوش معمولاً هم‌اندازه با سوراخ‌های نمونه‌برداری در طول لوله است. هنگامی که تعداد سوراخ‌های نمونه‌برداری بیش از پنج عدد باشد، سوراخ درپوش ممکن است بزرگ‌تر از سوراخ‌های دیگر در طول لوله باشد. در صورت نیاز، می‌توان درپوش را به‌عنوان یک نقطه نمونه‌برداری در نظر گرفت.

ممکن است درپوش دارای سوراخ نمونه‌برداری باشد: وجود و اندازه این سوراخ توسط نرم‌افزار طراحی سیستم – PipeIQ – تعیین می‌شود. لطفاً به شکل ۴ زیر مراجعه کنید.