دتکتور حرارتی خطی دو کاناله چیست؟

• ترجمه و تدوین : مرکز اطلاعات کامپیوتری شرکت اسپین الکتریک

  فصل 19 از NFPA-13

  فصل ۱۹: رویکردهای طراحی

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

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

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

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

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

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

  ۱۹.۲.۴ تقاضای آب:

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

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

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

  ۱۹.۲.۵ منابع تأمین آب:

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

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

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

  19.2.6 جریان مجاز شیلنگ آتش‌نشانی (Hose Allowance)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  19.2.7 – فن‌های HVLS

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

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

  19.3.1 کلیات

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

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

  19.3.1.2 طبقه‌بندی نوع اشغال:

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

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

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

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

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

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

  

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

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

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

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

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

  19.3.2.6 – فشار باقیمانده (Residual Pressure):

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

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

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

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

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

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

  19.3.3.1 کلیات

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

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

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

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

  19.3.3.1.4 محدودیت‌ها در روش‌های چگالی/مساحت و طراحی اتاق:

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

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

  

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

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

  

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

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

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

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

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

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

  (11) حفره‌ها درون فضاهای دیواری فاقد اسپرینکلر.

  19.3.3.2 روش چگالی/مساحت

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

  

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

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

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

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

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

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

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

  19.4.2 حفاظت در برابر مواجهه   (Exposure Protection)

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

  19.4.3 پرده‌های آبی (Water Curtains)

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

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

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

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

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

  19.4.4 شیشه محافظت‌شده با اسپرینکلر (Sprinkler-Protected Glazing)

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

  19.5 سامانه‌های دلوژ (Deluge Systems)

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

4. تکنیک‌های پیشرفته در آشکارسازهای بیم:

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

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

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

مزایای کلیدی:

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

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

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

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

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

بخش ۱ – اصول عملکرد
بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی شامل یک واحد فرستنده/گیرنده است که یک پرتو را به سمت ناحیه تحت حفاظت ارسال، پایش و دریافت می‌کند.

بیم دتکتور بر اساس اصل تضعیف نور کار می‌کند. عنصر حساس به نور در شرایط عادی، نوری که توسط واحد فرستنده/گیرنده تولید می‌شود را دریافت می‌کند. واحد فرستنده/گیرنده بر اساس درصدی از تضعیف کل نور، روی یک سطح حساسیت از پیش تعیین‌شده کالیبره می‌شود. این سطح حساسیت توسط سازنده و بر اساس طول پرتو و فاصله بین واحد فرستنده/گیرنده و رفلکتور تعیین می‌گردد. برای بیم دتکتورهای دارای تأییدیه UL، تنظیم حساسیت باید با استاندارد UL 268 «دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلام حریق» مطابقت داشته باشد.
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق بر اساس اصل تضعیف عمل می‌کنند. هنگامی که میدان دود تشکیل می‌شود، بیم دتکتور تضعیف تجمعی — درصد مسدود شدن نور ناشی از ترکیب غلظت دود و فاصله خطی میدان دود در طول پرتو — را تشخیص می‌دهد. آستانه معمولاً توسط سازنده و بر اساس شرایط نصب تعیین می‌شود.
انتخاب حساسیت مناسب، احتمال آلارم‌های مزاحم ناشی از انسداد پرتو به‌وسیله یک جسم جامد که به‌طور ناخواسته در مسیر قرار گرفته را به حداقل می‌رساند. از آنجا که انسداد ناگهانی و کامل پرتو نوری مشخصه معمول دود نیست، بیم دتکتور این حالت را به‌عنوان وضعیت خطا تشخیص می‌دهد نه آلارم.
همچنین تغییرات بسیار کوچک و آهسته در کیفیت منبع نور مشخصه معمول دود نیست. این تغییرات ممکن است به دلیل شرایط محیطی مانند تجمع گرد و غبار و آلودگی بر روی مجموعه اپتیکی واحد فرستنده/گیرنده یا سطح بازتابی رخ دهد.

وقتی بیم دتکتور برای اولین بار روشن و برنامه راه‌اندازی آن اجرا می‌شود، سطح سیگنال نوری آن لحظه را به‌عنوان نقطه مرجع شرایط عادی در نظر می‌گیرد. با کاهش کیفیت سیگنال نوری در طول زمان، کنترل خودکار بهره (AGC) این تغییر را جبران می‌کند. با این حال، سرعت جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که بیم دتکتور همچنان به آتش‌سوزی‌های تدریجی یا دودکردن حساس می‌ماند. هنگامی که AGC دیگر قادر به جبران کاهش سیگنال نباشد، مثلاً به علت تجمع بیش از حد گرد و غبار، بیم دتکتور وضعیت خطا را اعلام می‌کند.

لوازم جانبی
لوازم جانبی بیم دتکتور دودی اعلام حریق با پرتو بازتابی ممکن است شامل تابلوی اعلام از راه دور و ایستگاه‌های تست از راه دور باشد که امکان تست دوره‌ای الکترونیکی و/یا حساسیت بیم دتکتور را فراهم می‌کنند. سیستم‌های هوشمند اعلام حریق می‌توانند یک آدرس اختصاصی به بیم دتکتور بدهند تا مکان دقیق آتش بهتر مشخص شود.

سایر لوازم جانبی قابل استفاده شامل کیت نصب سطحی، کیت نصب چندحالته، و کیت برد بلند هستند. کیت نصب سطحی برای زمانی است که سیم‌کشی به‌صورت روکار انجام شود. کیت نصب چندحالته امکان نصب بیم دتکتور و رفلکتور را بر روی دیوار یا سقف فراهم می‌کند و برای نصب این کیت بر روی بیم دتکتور باید از کیت نصب سطحی نیز استفاده شود. کیت برد بلند امکان نصب بیم دتکتور را در فاصله‌های بیشتر از رفلکتور، معمولاً بین ۷۰ تا ۱۰۰ متر (۲۳۰ تا ۳۲۸ فوت) فراهم می‌کند.
هیترها باعث می‌شوند سطح اپتیکی بیم دتکتور و رفلکتور دمایی کمی بالاتر از دمای هوای اطراف داشته باشد، که به کاهش میعان در محیط‌هایی با تغییرات دمایی کمک می‌کند.

بخش ۲ – مقایسه بیم دتکتور دودی اعلام حریق با دتکتورهای نقطه‌ای دود
بیم دتکتورها تحت استاندارد UL و NFPA 72، 2013، بخش A.17.7.3.7 قرار دارند. لازم است طراحان این الزامات را به‌طور کامل در انتخاب و کاربرد بیم دتکتورها برای سیستم‌های اعلام حریق در نظر بگیرند.

پوشش‌دهی
بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق می‌توانند سطحی را پوشش دهند که نیازمند بیش از یک دوجین دتکتور نقطه‌ای باشد. تعداد کمتر دستگاه به معنی هزینه نصب و نگهداری کمتر است.
این دتکتورها معمولاً حداکثر برد ۱۰۰ متر (۳۳۰ فوت) و حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۸ متر (۶۰ فوت) دارند، که پوشش تئوریک ۱۸۳۹ مترمربع (۱۹,۸۰۰ فوت مربع) ایجاد می‌کند. توصیه‌های سازنده و عواملی مانند شکل اتاق ممکن است این مقدار را در عمل کاهش دهند.
دتکتورهای نقطه‌ای دود حداکثر پوشش ۸۳ مترمربع (۹۰۰ فوت مربع) دارند. حداکثر فاصله بین دو دتکتور ۱۲.۵ متر (۴۱ فوت) است، زمانی که عرض ناحیه تحت حفاظت بیش از ۳ متر (۱۰ فوت) نباشد، مانند یک راهرو.

ارتفاع سقف
اگرچه زمان پاسخ دتکتور نقطه‌ای دود معمولاً با افزایش فاصله آن از آتش/کف افزایش می‌یابد، این موضوع لزوماً در مورد بیم دتکتورهای دودی اعلام حریق صدق نمی‌کند، زیرا این دتکتورها برای سقف‌های بلند ایده‌آل هستند. با این حال، برخی سازندگان ممکن است با افزایش ارتفاع سقف، به دتکتورهای اضافی نیاز داشته باشند، که این امر به دلیل رفتار مورد انتظار ستون دود است.

آتش‌سوزی‌ها معمولاً در نزدیکی یا در سطح کف آغاز می‌شوند. هنگامی که این اتفاق می‌افتد، دود به سمت بالا یا نزدیک سقف حرکت می‌کند. به طور معمول، ستون دود در مسیر حرکت از نقطه شروع خود، شروع به گسترش کرده و به شکل یک مخروط وارونه در می‌آید.

تراکم میدان دود می‌تواند تحت تأثیر سرعت رشد آتش قرار گیرد. آتش‌های سریع تمایل دارند تراکم یکنواخت‌تری ایجاد کنند نسبت به آتش‌های کندسوز، که در آن ممکن است در بخش‌های بالایی میدان دود رقیق‌سازی رخ دهد. در برخی کاربردها، به ویژه جایی که سقف‌های بلند وجود دارد، بیم دتکتور دودی اعلام حریق ممکن است نسبت به آتش‌های کند یا دودزا واکنش‌پذیرتر از دتکتورهای نقطه‌ای باشند، زیرا آنها کل میدان دود را در طول پرتو بررسی می‌کنند. دتکتورهای نقطه‌ای تنها دود را در «نقطه» خاص خود نمونه‌برداری می‌کنند. دودی که وارد محفظه می‌شود ممکن است آن‌قدر رقیق باشد که به سطح لازم برای فعال کردن آلارم نرسد.

یکی از محدودیت‌های بیم دتکتور دودی اعلام حریق این است که به عنوان دستگاه‌های خط دید، در معرض تداخل هر جسم یا شخصی هستند که وارد مسیر پرتو شود. بنابراین، استفاده از آنها در بیشتر مناطق اشغال‌شده با ارتفاع سقف معمولی عملی نیست.

با این حال، بیم دتکتور دودی اعلام حریق اغلب انتخاب اصلی در مکان‌هایی با سقف بلند، مانند آتریوم‌ها، لابی‌ها، سالن‌های ورزشی، ورزشگاه‌ها، موزه‌ها، آشیانه‌های هواپیما و تالارهای کلیسا، همچنین کارخانه‌ها و انبارها هستند. بسیاری از این کاربردها مشکلات ویژه‌ای را برای نصب دتکتورهای نقطه‌ای و حتی مشکلات بیشتری را برای نگهداری صحیح آنها ایجاد می‌کنند. استفاده از بیم دتکتور دودی اعلام حریق در بسیاری از این مناطق ممکن است مشکلات را کاهش دهد، زیرا به دستگاه‌های کمتری نیاز است و این دستگاه‌ها می‌توانند روی دیوارها که دسترسی به آنها آسان‌تر از سقف‌هاست، نصب شوند.

کاربردها برای مناطق با سقف بلند در NFPA 92، راهنمای سیستم‌های کنترل دود توصیف شده‌اند. برای اطلاعات بیشتر به پیوست B این راهنما مراجعه کنید.
بیم دتکتور: ۱۹٬۸۰۰ فوت مربع (۳۳۰ فوت × ۶۰ فوت)
حداکثر پوشش تئوریک

سرعت بالای جریان هوا
مناطق با جریان هوای بالا مشکل ویژه‌ای برای دتکتورهای نقطه‌ای ایجاد می‌کنند، زیرا انتشار دود که در شرایط عادی رخ می‌دهد ممکن است اتفاق نیفتد. از آنجا که سرعت بالای هوا ممکن است دود را از محفظه تشخیص خارج کند، باید عملکرد دتکتور نقطه‌ای زمانی که سرعت هوا بیش از ۱٬۵۰۰ فوت در دقیقه یا زمانی که نرخ تعویض هوا در منطقه محافظت‌شده بیش از ۷٫۵ بار در ساعت است، به دقت بررسی شود. محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق می‌تواند به اندازه یک زمین فوتبال باشد (حداکثر محدوده پرتو معمولاً ۳۳۰ فوت است)، در مقایسه با ابعاد یک یا دو اینچی محفظه تشخیص دتکتور نقطه‌ای. بنابراین، احتمال اینکه دود از محدوده تشخیص بیم دتکتور دودی اعلام حریق خارج شود کمتر است. از آنجا که جریان هوای بالا تأثیر زیادی بر بیم دتکتور ندارد، معمولاً نیاز نیست که برای این نوع محیط‌ها فهرست‌شده باشند.

لایه‌بندی (Stratification)

لایه‌بندی زمانی رخ می‌دهد که دود حاصل از مواد دودزا یا در حال سوختن گرم شده و از هوای خنک‌تر اطراف خود کمتر متراکم شود. دود بالا می‌رود تا زمانی که دیگر تفاوت دمایی بین دود و هوای اطراف وجود نداشته باشد (به NFPA 2013، A.17.7.1.10 مراجعه کنید). بنابراین، لایه‌بندی ممکن است در مکان‌هایی رخ دهد که دمای هوا در سطح سقف بالا باشد، به ویژه جایی که تهویه وجود ندارد.

روی سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق عموماً باید در محدوده فاصله مشخص‌شده نصب شوند. در برخی موارد، محل و حساسیت دتکتورها باید نتیجه یک ارزیابی مهندسی باشد که شامل موارد زیر است:

• ویژگی‌های سازه‌ای
• اندازه و شکل اتاق‌ها و دهانه‌ها
• نوع استفاده و اشغال فضا
• ارتفاع سقف
• شکل سقف
• سطح و موانع
• تهویه
• شرایط محیطی
• ویژگی‌های سوختن مواد قابل احتراق موجود
• چیدمان محتویات منطقه تحت حفاظت

نتایج ارزیابی مهندسی ممکن است نیاز به نصب در فاصله بیشتری از سقف و در ارتفاع‌های متفاوت برای مقابله با اثرات لایه‌بندی یا موانع دیگر داشته باشد.

پیش‌لایه‌بندی / نرخ آزادسازی حرارت
پیش‌لایه‌بندی باید در نظر گرفته شود، زیرا این یک عامل غالب در آتریوم‌هایی با سقف شیشه‌ای است. در دوره‌های آفتابی، گرما می‌تواند در بالای آتریوم تجمع پیدا کند و پیش از آغاز آتش‌سوزی یک لایه لایه‌بندی‌شده در سطح سقف ایجاد کند. عمق این لایه هوای گرم بسته به دمای بیرون و شدت تابش خورشید بر سقف تغییر می‌کند. گرمای ناشی از آتش می‌تواند به این لایه هوای گرم اضافه شده و عمق آن را افزایش دهد (به شکل‌های ۵ تا ۷ مراجعه کنید).

نرخ آزادسازی حرارت یک آتش تعیین می‌کند که دود تا چه ارتفاعی در آتریوم بالا می‌رود. نرخ آزادسازی حرارت بسته به ماده در حال سوختن، جرم آن و متغیرهای دیگر متفاوت است.

هنگام تعیین ارتفاع نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق، باید سناریوهای مختلف آتش در نظر گرفته شوند. سناریوهای آتش باید نه تنها بر اساس اشیای معمول موجود در محل، بلکه بر اساس خطرات موقت مانند وسایل مورد استفاده در بازسازی یا در طول دوره جابه‌جایی مستأجران نیز باشند.

کاربردهای ویژه
یکی از مهم‌ترین محدودیت‌های دتکتورهای دودی نقطه‌ای، ناتوانی آنها در کارکرد در محیط‌های نامساعد مانند دماهای بسیار بالا یا پایین، آلودگی، رطوبت و گازهای خورنده است. هرچند بیم دتکتور دودی اعلام حریق نیز ممکن است در معرض برخی از این عوامل تضعیف‌کننده قرار گیرد، اما در بسیاری موارد یک جایگزین مناسب به شمار می‌رود، زیرا محدوده دمای کاری آنها ممکن است بسیار وسیع‌تر از دتکتورهای دودی نقطه‌ای باشد. کاربردهای احتمالی بیم دتکتور شامل فریزرها، انبارهای نگهداری مواد سرد، انبارهای حمل‌ونقل، پارکینگ‌های سرپوشیده، سالن‌های کنسرت و اصطبل‌ها می‌شود.

با این حال، بیم دتکتور نباید در محیط‌هایی نصب شود که فاقد کنترل دما هستند و احتمال تشکیل میعان یا یخ‌زدگی وجود دارد. اگر در این مکان‌ها رطوبت بالا و تغییرات سریع دما پیش‌بینی شود، احتمال تشکیل میعان وجود دارد و این شرایط برای کاربرد بیم دتکتور مناسب نیست. همچنین، بیم دتکتور نباید در محل‌هایی نصب شود که واحد فرستنده-گیرنده، رفلکتور یا مسیر نوری بین آنها ممکن است در معرض شرایط جوی بیرونی مانند باران، برف، تگرگ یا مه قرار گیرد. این شرایط عملکرد صحیح دتکتور را مختل می‌کند.

 

بخش ۳ – ملاحظات طراحی
عوامل زیادی بر عملکرد دتکتورهای دودی تأثیر می‌گذارند. نوع و مقدار مواد قابل احتراق، سرعت رشد آتش، فاصله دتکتور از آتش و عوامل تهویه همگی ملاحظات مهمی هستند. بیم دتکتور دودی اعلام حریق دارای تأییدیه UL تحت استاندارد UL 268 (دتکتورهای دود برای سیستم‌های اعلان حریق حفاظتی) هستند و باید طبق NFPA 72 (کد ملی اعلان حریق) و دستورالعمل سازنده نصب و نگهداری شوند.

حساسیت
هر سازنده مشخص می‌کند که حساسیت دتکتور باید با توجه به طول پرتو مورد استفاده در یک کاربرد خاص تنظیم شود. دتکتور باید در محدوده حداقل و حداکثر طول پرتو مجاز طبق دستورالعمل سازنده نصب شود، که این مقادیر توسط فهرست UL محدود شده‌اند.

محل و فاصله‌گذاری
پارامترهای محل نصب و فاصله‌گذاری توسط سازندگان توصیه می‌شود. به‌عنوان مثال، در سقف‌های صاف، فاصله افقی بین پرتوهای پیش‌بینی‌شده نباید بیش از ۶۰ فوت (۱۸٫۳ متر) باشد و فاصله بین پرتو و دیوار کناری (دیوار موازی مسیر پرتو) می‌تواند حداکثر نصف این مقدار باشد. هرچند این مثال حداکثر فاصله ۶۰ فوت را مجاز می‌داند، برخی سازندگان ممکن است محدودیت بیشتری اعمال کنند.

در سقف‌های صاف، بیم دتکتور دودی اعلام حریق باید حداقل ۱۲ اینچ (۰٫۳ متر) پایین‌تر از سطح سقف یا زیر موانع سازه‌ای مانند تیرها، خرپاها، کانال‌های هوا و غیره نصب شود. همچنین، بیم دتکتور باید حداقل ۱۰ فوت (۳٫۰ متر) بالاتر از کف نصب شود تا از موانع رایج ناشی از استفاده روزمره ساختمان دور باشد.

ملاحظات نصب بیم دتکتور بازتابی
برای عملکرد صحیح، بیم دتکتور به یک سطح نصب پایدار نیاز دارد. سطحی که حرکت کند، جابه‌جا شود، دچار لرزش یا تغییر شکل شود، باعث آلارم‌های کاذب یا بروز خطا خواهد شد. در فواصل طولانی، جابه‌جایی تنها ۰٫۵ درجه در فرستنده باعث می‌شود نقطه مرکزی پرتو تقریباً ۳ فوت (۰٫۹ متر) تغییر مکان دهد.

دتکتور باید روی سطوح نصب پایدار مانند آجر، بتن، دیوار باربر محکم، ستون نگهدارنده، تیر سازه‌ای یا سطح دیگری که انتظار نمی‌رود دچار لرزش یا جابه‌جایی شود، نصب شود. دتکتور نباید روی دیوار فلزی موج‌دار، دیوار فلزی نازک، پوشش خارجی ساختمان، نمای خارجی، سقف معلق، خرپای فلزی باز، تیرهای غیرباربر، الوار یا سطوح مشابه نصب شود. در مواردی که تنها یک سطح پایدار قابل استفاده است، واحد فرستنده-گیرنده باید روی سطح پایدار نصب شود و رفلکتور روی سطح کمتر پایدار قرار گیرد، زیرا رفلکتور نسبت به محل نصب ناپایدار تحمل بیشتری دارد.

از آنجا که بیم دتکتور دودی اعلام حریق دستگاه خط دید است و در صورت قطع کامل و ناگهانی سیگنال وارد وضعیت خطا می‌شود، باید همیشه از وجود هرگونه مانع مات در مسیر پرتو جلوگیری کرد.

«در برخی موارد، پروژکتور پرتو نوری (همان فرستنده/گیرنده) در یک دیوار انتهایی نصب می‌شود و گیرنده پرتو نوری (همان رفلکتور) در دیوار مقابل نصب می‌شود. با این حال، همچنین مجاز است که پروژکتور و گیرنده از سقف آویزان شوند، به شرطی که فاصله آنها از دیوارهای انتهایی بیش از یک‌چهارم فاصله انتخاب‌شده نباشد.» — NFPA 72-2013, A.17.7.3.7

همچنین باید نیاز به واکنش سریع به دلیل عوامل ایمنی جانی یا ارزش بالای دارایی‌های محافظت‌شده در نظر گرفته شود. در این شرایط، فاصله‌گذاری باید کاهش یابد، یا زمانی که آتش پیش‌بینی‌شده دود کمی به‌ویژه در مراحل اولیه تولید می‌کند. برای مثال، دتکتورهای نصب‌شده روی سقف یک آتریوم بسیار بلند در یک هتل ممکن است نیاز به تکمیل با دتکتورهای اضافی در ارتفاعات پایین‌تر داشته باشند.

در کاربردهایی که نیاز به کاهش فاصله‌گذاری است، باید دقت شود که دو پرتو موازی به حداقل فاصله از یکدیگر برسند تا گیرنده یک دتکتور نتواند منبع نور دتکتور دیگر را ببیند. در مواردی که دو یا چند دتکتور با پرتوهایی در زوایا نصب می‌شوند، باید اطمینان حاصل شود که گیرنده هر دتکتور تنها نور فرستنده خودش را تشخیص دهد. رعایت روش‌های آزمون ذکرشده در دفترچه راهنمای سازنده بسیار مهم است.

ملاحظات تکمیلی نصب برای بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی

باید یک خط دید شفاف و دائمی بین دتکتور و رفلکتور وجود داشته باشد. اجسام بازتابنده نباید در نزدیکی خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گیرند. اجسام بازتابنده‌ای که بیش از حد به خط دید نزدیک باشند می‌توانند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده منعکس کنند. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. اجسام بازتابنده باید حداقل ۱۵ اینچ (۳۸٫۱ سانتی‌متر) از خط دید بین دتکتور و رفلکتور فاصله داشته باشند.

منابع نوری با شدت بسیار زیاد، مانند نور خورشید و لامپ‌های هالوژن، اگر مستقیماً به سمت گیرنده هدایت شوند، می‌توانند تغییرات شدیدی در سیگنال ایجاد کرده و باعث بروز سیگنال خطا یا آلارم شوند. برای جلوگیری از این مشکل، باید از تابش مستقیم نور خورشید به واحد فرستنده-گیرنده اجتناب شود. حداقل زاویه ۱۰ درجه بین مسیر منبع نور (نور خورشید) و دتکتور، و خط دید بین دتکتور و رفلکتور باید رعایت شود.

باید از عملکرد دتکتور از طریق شیشه اجتناب شود. از آنجا که بیم دتکتور تک‌سَر بر اساس اصل بازتاب عمل می‌کند، یک شیشه که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور قرار گرفته باشد، می‌تواند پرتو نور را از فرستنده به گیرنده بازتاب دهد. اگر این اتفاق رخ دهد، دتکتور قادر به تشخیص این بازتاب‌ها از بازتاب‌های رفلکتور نخواهد بود و فضای تحت حفاظت دچار اختلال می‌شود. شیشه همچنین مقداری از نور را هنگام عبور جذب می‌کند. این جذب نور فاصله مجاز نصب بین دتکتور و رفلکتور را کاهش می‌دهد.

در مواردی که اجتناب از عبور پرتو از شیشه ممکن نیست، برخی شیوه‌های خاص نصب می‌توانند اثرات شیشه را به حداقل برسانند. این روش‌ها شامل خودداری از عبور پرتو از چندین لایه شیشه، قرار دادن شیشه به‌گونه‌ای که به‌طور عمود بر خط دید بین دتکتور و رفلکتور نباشد (حداقل ۱۰ درجه انحراف از حالت عمود توصیه می‌شود) و اطمینان از شفاف، صاف و محکم بودن شیشه است. آزمون مسدودسازی کامل رفلکتور می‌تواند برای تعیین قابل قبول بودن نصب استفاده شود.

در مکان‌هایی که ارتفاع سقف بیش از ۳۰ فوت (۹٫۱ متر) است، ممکن است نیاز به نصب بیم دتکتور دودی اعلام حریق اضافی در ارتفاع‌های مختلف برای تشخیص دود در سطوح پایین‌تر باشد. برای اطلاعات بیشتر به بخش لایه‌بندی در این راهنما مراجعه کنید.

پیوست A – واژه‌نامه اصطلاحات

پنل اعلان (Annunciator)
دستگاهی که وضعیت یا شرایطی مانند حالت عادی، خطا یا آلارم دتکتور دودی یا سیستم را به صورت دیداری یا شنیداری نمایش می‌دهد.

کنترل خودکار بهره (Automatic Gain Control – AGC)
قابلیت بیم دتکتور دودی اعلام حریق برای جبران افت سیگنال نوری ناشی از گردوغبار یا آلودگی. نرخ جبران محدود است تا اطمینان حاصل شود که دتکتور همچنان به آتش‌های کند و دودزا حساس باقی می‌ماند.

بیم دتکتور دودی اعلام حریق (بازتابی)
دستگاهی که با ارسال یک پرتو نور از واحد فرستنده-گیرنده به سمت یک رفلکتور که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند، وجود دود را تشخیص می‌دهد. ورود دود به مسیر پرتو باعث کاهش سیگنال نور شده و آلارم فعال می‌شود.

برد بیم (Beam Range)
فاصله بین فرستنده-گیرنده و رفلکتور.

پوشش دتکتور (Detector Coverage)
منطقه‌ای که یک دتکتور دود یا دتکتور حرارت قادر به تشخیص مؤثر دود و/یا حرارت است. این منطقه توسط فهرست‌ها و کدهای مربوطه محدود می‌شود.

لیست‌شده (Listed)
قرار گرفتن یک دستگاه در فهرست منتشرشده توسط یک سازمان آزمون معتبر که نشان می‌دهد دستگاه با موفقیت طبق استانداردهای پذیرفته‌شده آزمایش شده است.

تیرگی (انسداد تجمعی) (Obscuration / Cumulative Obscuration)
کاهش توانایی عبور نور از یک نقطه به نقطه دیگر به دلیل وجود مواد جامد، مایع، گاز یا ذرات معلق. انسداد تجمعی ترکیبی از چگالی این ذرات مانع نور به ازای هر فوت و فاصله خطی‌ای است که این ذرات اشغال می‌کنند، یعنی چگالی دود ضرب‌در فاصله خطی میدان دود. (معمولاً با واحدهایی مانند درصد بر فوت یا درصد بر متر بیان می‌شود).

رفلکتور (Reflector)
دستگاهی که سیگنال نوری را به واحد فرستنده-گیرنده بازمی‌گرداند.

حساسیت (Sensitivity)
توانایی یک دتکتور دود برای واکنش به یک سطح مشخص دود.

دود (Smoke)
محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق که در هوا معلق هستند.

رنگ دود (Smoke Color)
روشنی یا تیرگی نسبی دود که از نامرئی تا سفید، خاکستری و سیاه متغیر است.

چگالی دود (Smoke Density)
مقدار نسبی محصولات جامد و گازی حاصل از احتراق در یک حجم معین.

دتکتور نقطه‌ای (Spot-Type Detector)
دستگاهی که تنها در محل نصب خود دود و/یا حرارت را تشخیص می‌دهد. دتکتورهای نقطه‌ای دارای یک محدوده تعریف‌شده پوشش هستند.

لایه‌بندی (Stratification)
اثری که زمانی رخ می‌دهد که دود، که از هوای اطراف خود گرم‌تر است، بالا می‌رود تا به دمای برابر با هوای اطراف برسد و در نتیجه، از بالا رفتن بازمی‌ایستد.

فرستنده-گیرنده (Transceiver)
دستگاهی در یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق بازتابی که نور را به سمت فضای تحت حفاظت می‌تاباند و آن را پایش می‌کند.

صفحات شفاف (فیلترها) (Transparencies / Filters)
صفحه‌ای از شیشه یا پلاستیک با سطح مشخص تیرگی که می‌تواند برای آزمودن سطح حساسیت صحیح بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود.

وضعیت خطا (Trouble Condition)
وضعیتی از یک دستگاه یا سیستم که عملکرد صحیح آن را مختل می‌کند، مانند مدار باز در حلقه شروع‌کننده. اعلان وضعیت خطا که روی پنل کنترل یا پنل اعلان نمایش داده می‌شود یک «سیگنال خطا» است.

 

پیوست B – استاندارد NFPA 92 برای سیستم‌های کنترل دود (ویرایش ۲۰۱۲)

A.6.4.4.1.5(1)
هدف از استفاده از یک پرتو رو به بالا برای تشخیص لایه دود، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند پرتو باید با زاویه رو به بالا به گونه‌ای هدف‌گیری شوند که لایه دود را بدون توجه به سطح لایه‌بندی دود قطع کنند. باید از بیش از یک بیم دتکتور دودی اعلام حریق استفاده شود. هنگام استفاده از این دستگاه‌ها برای این کاربرد، باید توصیه‌های سازندگان بررسی شود. دستگاه‌هایی که به این روش نصب می‌شوند ممکن است نیازمند فعالیت نگهداری بیشتری باشند.

A.6.4.4.1.5(2)
هدف از استفاده از پرتوهای افقی برای تشخیص لایه دود در سطوح مختلف، شناسایی سریع تشکیل لایه دود در هر شرایط دمایی موجود است. یک یا چند بیم دتکتور در سقف نصب می‌شوند. دتکتورهای اضافی در سطوح پایین‌تر حجم فضا نصب می‌شوند. موقعیت دقیق پرتوها تابعی از طراحی خاص است، اما باید شامل پرتوهایی در پایین هر فضای بدون تهویه (هوای مرده) شناسایی‌شده و در محل یا نزدیک به ارتفاع طراحی لایه دود، به همراه موقعیت‌های میانی پرتوها در سایر سطوح باشد.

مقدمه

سامانه‌های شناسایی گاز به طور گسترده‌ای در صنعت فرایندی برای شناسایی و کاهش اثرات نشت گاز و کمینه‌سازی پیامدهای احتمالی آن‌ها به کار گرفته شده‌اند. مکانیسم‌های شناسایی با توجه به نوع مواد شیمیایی متفاوت هستند و باید با دقت فناوری مناسب برای هر کاربرد انتخاب شود؛ همراه با ملاحظات عملی مربوط به نصب، راه‌اندازی و نگهداری. بیشتر کاربردهای کنونی هشدارهایی برای اپراتور ایجاد می‌کنند که بر اساس قرائت‌های بالا از دتکتورهای گازی فعال می‌شوند. با این حال، با فشار صنعت برای ادغام دتکتورهای ایمنی گاز در سامانه‌های توقف اضطراری، نیاز به طراحی، کالیبراسیون و راه‌اندازی صحیح این دتکتورها برای کاهش آلارم‌های کاذب، به‌طور فزاینده‌ای اهمیت یافته است.

 

فناوری‌های شناسایی گاز

دو دسته کلی برای دتکتورهای گازی وجود دارد: دتکتورهای نقطه‌ای و دتکتورهای ناحیه‌ای.

• دتکتورهای گازی نقطه‌ای دارای یک محل واحد برای دتکتور هستند که در آن ابر گازی باید مستقیماً با دتکتور تماس پیدا کند. انواع دتکتورهای نقطه‌ای شامل دتکتورهای کاتالیتیکی، الکتروشیمیایی، حالت جامد و مادون‌قرمز (IR) هستند. دتکتورهای کاتالیتیکی و IR به‌طور گسترده‌ای در صنعت استفاده می‌شوند و در این مقاله به‌طور مفصل بررسی شده‌اند.
• دتکتورهای ناحیه‌ای قادرند بدون نیاز به تماس مستقیم ابر گازی با دتکتور، رهایش گاز را شناسایی کنند. انواع دتکتورهای ناحیه‌ای شامل مسیر باز (خط دید – LOS) و صوتی هستند.

 

دتکتورهای گازی نقطه‌ای

دتکتورهای گازی کاتالیتیکی

دتکتورهای کاتالیتیکی (شکل ۱) از نوع دتکتورهای نقطه‌ای هستند که از یک مقاومت پلاتینی داغ پوشیده‌شده با کاتالیست برای واکنش با گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. هنگامی‌که گاز قابل احتراق با این مقاومت تماس پیدا می‌کند، پوشش آن اکسید می‌شود و مقاومت پوشیده‌شده گرم می‌گردد. افزایش دما در این مقاومت در مقایسه با یک مقاومت کنترلی اندازه‌گیری می‌شود تا درصد حد پایین اشتعال (٪LFL) تعیین شود.

 

مزایا:

• عملکرد ساده
• مقاوم و آسان برای استفاده و کالیبراسیون
• دارای قابلیت اطمینان بالا
• به‌راحتی برای گازهای خاصی مانند هیدروژن کالیبره می‌شود

 

معایب:

• نیاز به کالیبراسیون مکرر به‌دلیل غیرفعال شدن یا آلودگی
• قرارگیری طولانی‌مدت در معرض گازهای قابل اشتعال باعث کاهش حساسیت می‌شود

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای کاتالیتیکی معمولاً برای شناسایی گازهایی مانند هیدروژن مفید هستند، در حالی‌که دیگر دتکتورهای نقطه‌ای واکنش‌پذیری کمتری دارند.
• دانه‌های دتکتور ممکن است نیاز به تعویض داشته باشند یا کالیبراسیون دتکتورها باید به‌صورت مکرر انجام شود تا قابلیت اطمینان بالا حفظ گردد.
• کیت‌های کالیبراسیون از فروشندگان مختلف در دسترس هستند تا امکان کالیبراسیون از راه دور را فراهم کنند، زیرا دتکتورها ممکن است در ارتفاعاتی نصب شوند که دسترسی به آن‌ها آسان نباشد.
• نیاز توان مصرفی دتکتورهای کاتالیتیکی بالا نیست و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۳ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۳۰ ثانیه است. این زمان، مدت‌زمانی است که دتکتور برای تشخیص غلظت صحیح گاز و تولید سیگنال پس از تماس گاز با دتکتور نیاز دارد.
• قابلیت عملکرد در بازه دمایی گسترده از ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس را دارد.
• قابلیت اطمینان بسیار بالا در محیط‌هایی با دمای شدید، رطوبت بالا و ارتعاشات

 

 

دتکتورهای گازی مادون‌قرمز (InfraRed – IR)

دتکتورهای مادون‌قرمز از جذب مادون‌قرمز توسط گازهای هیدروکربنی در طول موج ۳.۴ میکرومتر برای شناسایی حضور گازهای قابل احتراق استفاده می‌کنند. این دتکتورها از یک فرستنده نور مادون‌قرمز استفاده می‌کنند که در طول موج گاز هدف و نیز برای کنترل طول موج عمل می‌کند. الگوریتم‌های پیچیده‌ای برای محاسبه ٪LFL بر اساس عبور اندازه‌گیری‌شده نور به‌کار گرفته می‌شود.

 

مزایا:

• رایج‌ترین سامانه شناسایی گاز
• تنوع بالای تأمین‌کنندگان و رقابت قیمتی مناسب
• نصب و راه‌اندازی و کالیبراسیون آسان
• کالیبراسیون به دفعات کمتری نسبت به دتکتورهای کاتالیتیکی مورد نیاز است
• ایمنی در برابر نویز و آلودگی‌ها
• عملکرد مداوم در حضور گازهای قابل اشتعال بدون افت عملکرد

 

معایب:

• هزینه اولیه خرید و نصب بالا است
• گاز باید در ناحیه مادون‌قرمز فعال باشد؛ مانند گازهای هیدروکربنی

• در شرایط دمایی شدید، رطوبت بالا یا محیط‌های با ارتعاش زیاد عملکرد مؤثری ندارد
• برای کاربردهای چندگازه مناسب نیست

 

ملاحظات عملی:

• دتکتورهای IR معمولاً برای شناسایی گازهای هیدروکربنی مفید هستند.
• نیاز توان مصرفی این دتکتورها بین ۵ تا ۲۰ وات است و معمولاً با توان حلقه‌ای از کنترلر تغذیه می‌شوند.
• دقت اندازه‌گیری بین ۱ تا ۵ درصد است که بستگی به بازه ‌٪LFL دارد.
• زمان پاسخ معمول برای رسیدن به ۵۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه و برای رسیدن به ۹۰٪ LFL حدود ۱۰ ثانیه است.
• این دتکتورها می‌توانند در بازه دمایی وسیع بین ۴۰- درجه سلسیوس تا ۷۵+ درجه سلسیوس کار کنند.
• دتکتورهای IR برای گاز خاصی مانند متان یا پروپان کالیبره می‌شوند. اگر گازهای دیگر با همان دتکتور اندازه‌گیری شوند، فروشندگان باید منحنی‌های تصحیح برای تعیین غلظت ارائه دهند که دقت این اندازه‌گیری‌های تصحیح‌شده محدود خواهد بود.
• اگر دتکتور در اثر تماس با گاز «اشباع» شود، ممکن است مدت زمان زیادی برای بازگشت مقدار خوانده‌شده به سطح نرمال نیاز باشد. این مورد به‌ویژه در صورت استفاده از فیلتر آب‌گریز (hydrophobic) یا حفاظ هوا (weather baffle) صادق است.
• هرگونه انحراف در نصب دتکتور نسبت به زاویه توصیه‌شده توسط سازنده ممکن است منجر به خطاهای بزرگ در مقادیر غلظت اندازه‌گیری‌شده شود.

 

دتکتورهای ناحیه‌ای (Area Detectors)

دتکتورهای مسیر باز (Open Path)

دتکتورهای ناحیه‌ای مسیر باز به دو نوع تقسیم می‌شوند: مادون‌قرمز (IR) و طیف‌سنجی لیزری.
دتکتور مادون‌قرمز مسیر باز از همان فناوری دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز استفاده می‌کند. در این نوع، فاصله بین فرستنده و گیرنده مادون‌قرمز بسته به قابلیت دتکتور می‌تواند از ۱۵ فوت تا ۶۵۰ فوت متغیر باشد.
در نوع طیف‌سنجی لیزری، چندین طول موج مختلف برای شناسایی غلظت خاصی از گاز اندازه‌گیری می‌شود.
در این مقاله، تمرکز بر دتکتورهای مسیر باز مادون‌قرمز است، زیرا این نوع در صنعت به‌طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایا:

• به‌طور گسترده در سکوهای فراساحلی (Offshore) و تأسیسات خشکی (On-shore) برای شناسایی نشت گاز در یک ناحیه وسیع استفاده می‌شوند.
• هم به‌عنوان آژیر هشدار اولیه و هم برای فعال‌سازی فرآیند تخلیه (Evacuation) کاربرد دارند.
• در صورتی که هدف صرفاً تشخیص نشت گاز و نه اندازه‌گیری غلظت آن باشد، نسبت به دتکتورهای نقطه‌ای به تجهیزات نصب‌شده کمتری نیاز دارند.

 

معایب:

• دتکتورهای مسیر باز بسیار حساس به حفظ خط دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده هستند.
  این موضوع، راه‌اندازی اولیه (راه‌اندازی و کالیبراسیون) را بسیار دشوار و زمان‌بر می‌کند.
• نسبت به موانع موقتی مانند واگن‌های ریلی، داربست‌ها، تجهیزات یا وسایل نقلیه دیگر بسیار آسیب‌پذیر هستند.
• میزان هشدارهای اشتباه (False alarms) یا تریپ‌های ناخواسته در آن‌ها بسیار زیاد است و این ویژگی آن‌ها را بدنام کرده است.

 

معایب دتکتورهای مسیر باز:

• این دستگاه مقدار درصد حد انفجار پایین (LFL) را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-متر را نشان می‌دهد.
• هزینه اولیه خرید و نصب این تجهیزات به‌طور قابل توجهی از دتکتورهای نقطه‌ای IR بیشتر است.
• لرزش‌ها ممکن است باعث عدم‌ترازی بین فرستنده و گیرنده شوند.

 

ملاحظات کاربردی:

• سنسورهای مسیر باز عمدتاً برای تشخیص گازهای هیدروکربنی مفید هستند. با این حال، تعداد کمی دتکتور مسیر باز برای گازهای سمی در بازار موجود است.
• مصرف برق این دتکتورها بین ۲۰ تا ۵۰ وات متغیر است. برخی مدل‌ها در صورت عدم نیاز به تنظیمات دقیق برای حفظ خط دید، توان بالاتری مصرف می‌کنند تا به‌طور مداوم پرتو IR را در ناحیه گسترده‌تری ارسال کنند. در صورت عدم محدودیت در توان مصرفی، استفاده از این مدل‌ها می‌تواند زمان کالیبراسیون را کاهش دهد.
• دقت عملکرد حدود ۱٪ است، بسته به محدوده اندازه‌گیری LFL-m.
• زمان پاسخ به ۹۰٪ LFL در حدود ۵ ثانیه است.
• این دتکتورها در بازه دمایی ۵۰– تا ۵۰+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.
• این دتکتورها به یک گاز خاص کالیبره نمی‌شوند، بنابراین قادر به ارائه مقادیر LFL-m برای طیفی از گازهای هیدروکربنی هستند. اما در مدل‌های سمی، مانند تشخیص سولفید هیدروژن یا آمونیاک، فقط باید برای همان گاز طراحی‌شده استفاده شوند.
• ترازی دقیق بین منبع و گیرنده زمان‌بر و دشوار است، و ممکن است به دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته از بین برود.
• با وجود اینکه این دتکتورها نیازی به تماس مستقیم گاز با سنسور ندارند، قرارگیری صحیح آن‌ها برای عملکرد مؤثر بسیار حیاتی است. گاز باید با پرتو IR برخورد داشته باشد تا آلارم فعال شود.

 

دتکتورهای صوتی (Acoustic Gas Detectors)

دتکتورهای صوتی با تشخیص امواج فراصوت تولید شده توسط نشت گازهای فشرده عمل می‌کنند. زمانی که نشت در یک سامانه تحت فشار رخ می‌دهد، امواج صوتی تولیدی به محدوده مافوق‌صوت (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) وارد می‌شوند. شدت صدا به عواملی مانند فشار، دبی نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

مزایا:

• زمان پاسخ تقریباً صفر است.
• تشخیص مستقل از نوع گاز انجام می‌شود.
• بسیاری از دتکتورهای صوتی می‌توانند الگوهای نشت خاص را بر اساس داده‌های تاریخی یاد بگیرند و این امر به افزایش دقت کمک می‌کند.

معایب:

• در صورت تنظیم نادرست، به دلیل حساسیت به هر نوع نشت، ممکن است دچار آلارم‌ها یا تریپ‌های اشتباه (Nuisance Alarm/Trip) شود؛ مثلاً نشت نیتروژن یا هوای ابزار می‌تواند باعث فعال‌سازی هشدار شود.

 

ملاحظات کاربردی:

• فناوری صوتی در تشخیص نشت گاز طی سال‌های اخیر پیشرفت زیادی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهتر است از دتکتورهای صوتی به عنوان آلارم اولیه استفاده شود، در حالی که دتکتورهای نقطه‌ای یا مسیر باز برای فعال‌سازی فرمان‌های قطع استفاده شوند.
• اکثر این دتکتورها باتری‌خور و کم‌مصرف (۱ تا ۲ وات) هستند.
• نصب ساده و هزینه بسیار کمتر نسبت به دتکتورهای گازی دارند.
• جانمایی دقیق آن‌ها مانند دتکتورهای گازی حیاتی نیست، زیرا نیاز به تماس مستقیم با گاز ندارند.
• در بازه دمایی ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد قابل‌استفاده هستند.

 

جانمایی دتکتورهای گازی (Placement of Gas Detectors)

تاریخچه:

تشخیص گاز ابتدا با استفاده از قناری‌ها در معادن آغاز شد و با پیشرفت فناوری به وضعیت کنونی رسیده است.
در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) مستند API 2031 را منتشر کرد تا راهنمایی‌هایی برای جانمایی دتکتورهای گازی ارائه دهد، اما این مستند به دلیل نگرانی‌هایی به‌زودی از انتشار خارج شد.

در حال حاضر استاندارد مشخص و جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در نواحی فرایندی وجود ندارد، و بیشتر شرکت‌ها از استانداردهای داخلی خود استفاده می‌کنند.

مطالعات سنتی محل نصب دتکتورها بر پایه تجربه مهندسین انجام می‌شود. استفاده از مدل‌سازی CFD (دینامیک سیالات محاسباتی) نیز رایج است، اما بسیار پرهزینه است.
گزارش HSE بریتانیا از ۸ سال داده‌های سکوهای فراساحلی نشان داده که تنها ۶۰٪ از نشت‌های شناخته‌شده توسط دتکتورها شناسایی شده‌اند.

 

طراحی کمی تشخیص گاز (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage)

طبق استاندارد ISA84 TR7، پوشش جغرافیایی عبارت است از:

«بخشی از ناحیه هندسی (در یک ارتفاع مشخص از ناحیه تحت پایش) که اگر نشت در آن رخ دهد، توسط تجهیزات شناسایی گاز (با در نظر گرفتن آرایش رأی‌گیری سیستم) شناسایی خواهد شد.»

در این روش، دتکتورها دارای حجم مؤثر در ناحیه خطر تعریف‌شده هستند. سپس تحلیل‌هایی برای تعیین ضریب پوشش سناریویی (درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها پوشش داده می‌شود) انجام می‌شود.

معایب دتکتورهای مسیر باز (Open Path):

• این دستگاه مقدار درصد LFL را گزارش نمی‌دهد، بلکه مقدار LFL-m را ارائه می‌دهد.
• هزینه اولیه ابزار و نصب آن به‌طور قابل‌توجهی بیشتر از دتکتورهای نقطه‌ای مادون‌قرمز است.
• لرزش‌ها می‌توانند موجب برهم‌خوردن هم‌راستایی منبع و گیرنده شوند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• دتکتورهای دارای خط دید (Line of Sight) عمدتاً برای شناسایی هیدروکربن‌ها مفید هستند، اما نسخه‌های سمی این دتکتورها بسیار محدود هستند.
• مصرف توان حسگرهای IR مسیر باز بین ۲۰ تا ۵۰ وات است. برخی مدل‌ها که نیاز به تنظیم دقیق ندارند، مصرف توان بالاتری دارند زیرا پرتوهای مادون‌قرمز را به‌طور مداوم در ناحیه‌ای وسیع ارسال می‌کنند؛ اگر تأمین توان مشکلی نداشته باشد، این نوع از دتکتورها به دلیل کاهش زمان کالیبراسیون مناسب‌اند.
• دقت عملکرد این دتکتورها در حدود ۱٪ (وابسته به بازه LFL-m) است.
• زمان پاسخ معمول تا ۹۰٪ LFL حدود ۵ ثانیه است.
• بازه دمایی عملکرد این دتکتورها از ۵۰– درجه سانتی‌گراد تا ۵۰+ درجه است.
• دتکتورهای ناحیه‌ای به گاز خاصی کالیبره نمی‌شوند، لذا می‌توانند مقدار %LFL-m را برای طیفی از گازهای هیدروکربنی ارائه دهند. اما دتکتورهای سمی فقط باید برای گاز خاص کالیبره‌شده مانند سولفید هیدروژن یا آمونیاک استفاده شوند.
• تنظیم و تراز کردن فرستنده و گیرنده بسیار زمان‌بر است و ممکن است به‌دلیل لرزش، شرایط آب‌وهوایی یا برخوردهای ناخواسته، دچار عدم هم‌راستایی شوند.
• با اینکه گاز نیاز ندارد مستقیماً با حسگر تماس داشته باشد، اما محل نصب صحیح همچنان حیاتی است تا ابر گاز با پرتوی IR برخورد کند و هشدار فعال شود.

 

دتکتورهای آکوستیک (Acoustic Detectors):

دتکتورهای گاز آکوستیک امواج فراصوتی ناشی از نشت گاز تحت فشار را شناسایی می‌کنند. هنگامی‌که نشت تحت فشار رخ می‌دهد، صدای تولیدشده شامل فرکانس‌هایی فراتر از حد شنوایی انسان (بالاتر از ۲۰ کیلوهرتز) است.

به نقل از [Det-Tronics, 2014]، شدت صدای نشتی به عواملی مانند فشار، نرخ نشت، ویسکوزیته گاز و فاصله از منبع نشت بستگی دارد.

 

مزایا:

• زمان پاسخ بسیار ناچیز است.
• نسبت به نوع گاز مستقل است و می‌تواند هر نوع نشت گازی را شناسایی کند

• اغلب مدل‌ها قابلیت یادگیری الگوهای خاص نشتی گاز را با استفاده از داده‌های تاریخی دارند که باعث بهبود دقت اندازه‌گیری می‌شود.

 

معایب:

• اگر به‌درستی پیکربندی نشده باشد، هشدارها یا تریپ‌های ناخواسته ایجاد می‌کند؛ به‌عنوان مثال، نشت نیتروژن یا هوای ابزار نیز ممکن است آلارم فعال کند.

 

ملاحظات عملیاتی:

• فناوری آکوستیک در سال‌های اخیر پیشرفت قابل‌توجهی داشته، اما همچنان تحقیقات برای کاهش هشدارهای اشتباه ادامه دارد.
• بهترین کاربرد این دتکتورها به‌عنوان آلارم اولیه است، در حالی‌که دتکتورهای نقطه‌ای یا ناحیه‌ای برای توقف فرآیند به‌صورت خودکار یا توسط اپراتور استفاده می‌شوند
• .
• اغلب دتکتورهای آکوستیک با باتری کار می‌کنند و مصرف توان آن‌ها ۱ تا ۲ وات است.
• نصب آن‌ها بسیار ساده و کم‌هزینه‌تر از سایر دتکتورهاست. همچنین، محل نصب نسبت به دتکتورهای گاز حساسیت کمتری دارد.
• بازه دمایی عملکرد آن‌ها از ۵۰– تا ۷۵+ درجه سانتی‌گراد است.

 

جانمایی دتکتورهای گاز (Placement of Gas Detectors)

در گذشته، از قناری در قفس به‌عنوان سیستم هشدار نشت گاز استفاده می‌شد! با پیشرفت فناوری، صنعت پتروشیمی به‌تدریج از فناوری‌های نوین بهره‌مند شده است.

در سال ۱۹۹۱، مؤسسه نفت آمریکا (API) استاندارد API 2031 را منتشر کرد که مربوط به جانمایی دتکتورهای گاز بود، اما به‌زودی برای جلوگیری از مشکلات صنعتی از انتشار خارج شد

.

در حال حاضر هیچ استاندارد حاکم و رسمی جهانی برای محل نصب دتکتورهای گاز در مناطق فرآیندی وجود ندارد، ولی اکثر شرکت‌ها استاندارد داخلی برای این منظور دارند.

 

طراحی مبتنی بر پوشش کمی (Quantitative Detection Design)

پوشش جغرافیایی (Geographic Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
«پوشش جغرافیایی، درصدی از سطح هندسی یک ناحیه فرآیندی تعریف‌شده در یک ارتفاع خاص است که اگر نشتی گاز در آن ناحیه رخ دهد، توسط دتکتورها شناسایی می‌شود (با در نظر گرفتن طرح رأی‌گیری).»

در این روش:

• دتکتورها دارای حجم مؤثر در منطقه خطر تعریف‌شده هستند.
• با انجام تحلیل، درصد ناحیه‌ای که توسط دتکتورها تحت پوشش قرار گرفته محاسبه می‌شود

معایب این روش:

• نیازی به مدلسازی اضافی ندارد.
• اما اثربخشی دتکتورها باید فرض شود که این فرض برای دتکتورهای نقطه‌ای و مسیر باز ممکن است خوش‌بینانه (Non-conservative) باشد، زیرا ابر گاز باید حتماً با دتکتور تماس مستقیم داشته باشد تا تشخیص انجام شود.

 

پوشش سناریو (Scenario Coverage):

طبق ISA 84 TR7:
پوشش سناریو، درصدی از سناریوهای نشت است که ناشی از شکست در تجهیزات ناحیه فرآیندی تعریف‌شده بوده و می‌تواند توسط دتکتورها شناسایی شود (با در نظر گرفتن فراوانی و شدت نشت و طرح رأی‌گیری)

در این روش:

• از نرم‌افزارهای مدلسازی انتشار (Dispersion Modeling) برای پیش‌بینی پخش گاز استفاده می‌شود.
• خروجی تحلیل، درصد سناریوهای قابل شناسایی توسط دتکتورها خواهد بود.

 

مزایا:

• دتکتورها می‌توانند براساس شرایط واقعی فرآیند در تجهیزات و لوله‌کشی‌ها، به‌درستی جانمایی شوند.
• این روش از نصب دتکتورها در مناطق کم‌خطرتر جلوگیری می‌کند؛ چرا که به‌جای در نظر گرفتن صرفاً موقعیت فیزیکی، عوامل مؤثری مانند جهت باد، شرایط آب‌وهوایی، و تراکم تجهیزات فرآیندی در منطقه لحاظ می‌شود.

 

معایب:

• نیازمند تحلیل دقیق برای هر سناریوی نشت است؛ این فرآیند ممکن است پرهزینه و زمان‌بر باشد.
• با این حال، اکثر سایت‌هایی که تحت پوشش مدیریت ایمنی فرآیند (PSM) هستند، معمولاً یک مطالعه تعیین محل تجهیزات (Facility Siting Study) انجام داده‌اند که در آن سناریوهای محتملِ از دست رفتن ایزولاسیون (Loss of Containment) بررسی شده‌اند.
• بنابراین، اطلاعات این مطالعات می‌تواند مستقیماً برای محاسبه پوشش سناریویی استفاده شود و هزینه یا زمان اضافی زیادی نیاز ندارد.

 

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

NFPA12-ANNEX-D

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

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

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

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

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

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

جایی که:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

1 مقدمه: مواد ضمیمه زیر برای نشان دادن مثال‌های معمول از نحوه حفاظت در برابر انواع خطرات آتش‌سوزی با استفاده از سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن ثابت ارائه شده است. لازم به ذکر است که روش‌های توضیح داده‌شده به‌عنوان تنها روش‌های قابل استفاده در نظر گرفته نمی‌شوند. این روش‌ها فقط به منظور کمک به تفسیر و توضیح اهداف استاندارد در مواردی که ممکن است کاربرد صحیح آن‌ها مورد سوال باشد، به‌کار می‌روند.

B.2 پخت غذا در صنایع/تجاری (سرخ‌کن‌های روغن داغ): سرخ‌کن‌های بزرگ روغن داغ که برای پخت مداوم غذاهایی مانند گوشت، ماهی و تنقلات استفاده می‌شوند، خطرات آتش‌سوزی دارند که نیاز به توجه ویژه هنگام طراحی سیستم اطفاء حریق دی‌اکسید کربن برای حفاظت از آن‌ها دارد.
اگر روغن پخت بیش از حد گرم شود، پیش از آنکه به جوش بیاید، به دمای خودآتش‌زنی می‌رسد. بنابراین، آتش‌سوزی که شامل بخارات روغن پخت است، ممکن است پس از تخلیه اولیه دی‌اکسید کربن با دمای بالای روغن داغ در مخزن پخت دوباره شعله‌ور شود، مگر اینکه روغن تا زیر دمای آتش‌زنی خنک شود. طراحی بهینه و انرژی‌ساز مخازن پخت مدرن باعث می‌شود که فرایند خنک‌سازی کند باشد.
چیدمان تجهیزات برای محافظت از آن‌ها برای طراحی صحیح سیستم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.
اولاً، استفاده از سرخ‌کن ممکن است شامل گرم‌کردن خارجی روغن با چرخش مجدد روغن از طریق مخزن پخت باشد. این مورد را می‌توان به‌عنوان “قرار گرفتن در معرض متقابل” در نظر گرفت. (به 6.2.1 مراجعه کنید.)
ثانیاً، برخی از سرخ‌کن‌ها به‌گونه‌ای طراحی شده‌اند که هود بخار و نقاله توسط یک سیستم هیدرولیکی بالا و پایین می‌روند. مایعات هیدرولیکی قابل اشتعال و سازگار با غذا که برای این کار استفاده می‌شوند، ناحیه دیگری از حفاظت را به‌وجود می‌آورند و می‌توان آن‌ها را به‌عنوان “قرار گرفتن در معرض متقابل” در نظر گرفت. (به 6.2.1 مراجعه کنید.)
ثالثاً، نگرانی‌هایی وجود دارد که یک عملیات با تولید بالا ممکن است سیستم تهویه‌ای داشته باشد که شامل سیستم حذف بخار باشد. این نگرانی باید به‌عنوان بخشی از خطر در نظر گرفته شود. (به 6.2.1 مراجعه کنید.)
صفحه تخلیه، زمانی که در معرض چکه روغن در انتهای خروجی نقاله قرار دارد، باید پوشانده شود. (به 6.2.1 مراجعه کنید.)
در نهایت، مخزن بزرگ‌ترین مساحت برای محافظت و بیشترین نیاز به خنک‌سازی کافی را به‌وجود می‌آورد.

B.2.1 خلاصه‌ای از حفاظت: موارد زیر یک مرجع سریع برای معیارهای حفاظت در طراحی سیستم است.

B.2.1.1 مخزن: زمانی که مخزن دارای هود متحرک باشد، حفاظت از طریق سیل‌کردن کامل زیر هود طبق 5.1.2 مجاز نیست، مگر اینکه شرایط زیر رعایت شود: (1) هود نباید در حین عملیات پخت بالا برده شود که این به‌معنای موارد زیر است: (a) منبع انرژی یا سوخت به المنت‌های حرارتی به‌طور خودکار قطع می‌شود هنگامی که هود بالا می‌رود (مثلاً برای نگهداری یا تمیزکاری). (b) یک سوئیچ حد دمایی مکانیکی باید استفاده شود که هر زمان که دمای روغن بیشتر از حد دمای تنظیم‌شده به میزان بیش از 20 درصد (درجه فارنهایت یا درجه سلسیوس) از دمای حداکثر معمولی روغن افزایش یابد، عمل کند. این عمل باید موجب موارد زیر شود: i. قطع برق به سیستم گرم‌کننده روغن ii. جلوگیری از بالا بردن هودهای الکتریکی iii. فعال‌سازی آلارم‌های شنیداری و دیداری برای هشدار به عدم بالا بردن هود به‌صورت دستی (c) سوئیچ باید دارای یک دمای بازنشانی خودکار باشد که از 60°F (33.3°C) کمتر از دمای خودآتش‌زنی روغن پخت باشد.

(2) قبل از اینکه هود بالا برده شود (برای نگهداری و تمیزکاری)،باید یک شیر قطع کن نظارتی بسته شود تا از تخلیه سیستم دی‌اکسید کربن جلوگیری شود. بسته شدن شیر قطع کن باید باعث فعال شدن آلارم دوگانه نظارتی در واحد کنترل شود. (3) منبع انرژی یا سوخت به المنت‌های حرارتی به‌طور خودکار قبل از تخلیه سیستم یا همزمان با آن قطع می‌شود. (4) مقدار دی‌اکسید کربن و مدت زمان تخلیه باید کافی باشد تا یک جو بی‌اکسیژن در مخزن حفظ شود تا دمای روغن پخت کاهش یابد و از شعله‌ور شدن مجدد جلوگیری شود طبق 5.3.5.6. توصیه می‌شود که دما حداقل 60°F (33.3°C) پایین‌تر از دمای خودآتش‌زنی روغن باشد. (5) طراحی سیستم باید بر اساس آزمایش‌های تخلیه برای مدل خاص سرخ‌کن انجام شود تا نشان دهد که با بند B.2.1.1 (4) تطابق دارد. مستندات آزمایش باید در صورت درخواست مقامات ذی‌صلاح یا کاربر نهایی در دسترس باشد. (6) شناسایی حرارتی باید سیستم دی‌اکسید کربن را زمانی که دما برابر یا پایین‌تر از دمای خودآتش‌زنی روغن پخت باشد، فعال کند.

B.2.1.2 محفظه دائمی: سیستم کاربرد محلی باید به‌گونه‌ای طراحی شود که هود در موقعیت کامل بالا باشد.

B.2.1.3 تخته تخلیه: استفاده از سیستم کاربرد محلی با استفاده از روش نرخ بر اساس مساحت طبق بخش 6.4 مناسب است.

B.2.1.4 سیستم تهویه بخار و حذف بخار: سیل کردن کامل با استفاده از غلظت 65 درصد طبق 5.4.2.1 مناسب است.

B.2.1.5 گرم‌کن روغن خارجی: سیستم کاربرد محلی برای تجهیزات و فیلترهای چرخشی با استفاده از روش نرخ بر اساس مساحت (به بخش 6.4 مراجعه کنید) یا روش نرخ بر اساس حجم (به بخش 6.5 مراجعه کنید)، بسته به پیکربندی تجهیزات، مناسب است.

B.2.1.6 سیستم روغن هیدرولیک: سیستم کاربرد محلی با استفاده از روش نرخ بر اساس مساحت (به بخش 6.4 مراجعه کنید) یا روش نرخ بر اساس حجم (به بخش 6.5 مراجعه کنید)،بسته به پیکربندی تجهیزات، مناسب است.
زیرا مخزن به حداقل 3 دقیقه تخلیه مایع نیاز دارد (به 6.3.3.5.1 مراجعه کنید)، طراحی سیستم دی‌اکسید کربن می‌تواند شامل دو سیستم لوله‌کشی تخلیه باشد، یکی برای مخزن و دیگری برای خطرات متقابل دیگر.

B.2.1.7 خاموش کردن تجهیزات: (به بند 4.5.4.9 مراجعه کنید.) همچنین باید به ایمنی شخصی (به بخش 4.3 مراجعه کنید) در هنگام طراحی سیستم توجه شود.

B.3 هودهای اجاق رستوران، کانال‌های متصل و خطرات مرتبط: حفاظت از هودهای اجاق در آشپزخانه و کانال‌ها با ترکیبی از سیستم‌های سیل کردن کامل و سیستم‌های کاربرد محلی انجام می‌شود. کانال یا دودکش و منطقه پلومن بالای فیلترها می‌توانند با سیل کردن کامل محافظت شوند. سطح زیرین فیلترها و هرگونه خطر خاص مانند سرخ‌کن‌های روغن داغ می‌توانند با کاربرد محلی محافظت شوند. ممکن است لازم باشد که حفاظت کاربرد محلی به سطوح زیر هود و سطوح اجاق گسترش یابد اگر خطر تجمع چربی یا چکه کردن از هود یا کانال در شرایط آتش‌سوزی وجود داشته باشد.
در حفاظت از کانال با استفاده از ضریب سیل کردن توصیه‌شده 1 پوند/8 فوت مکعب (2 کیلوگرم/متر مکعب) حجم کانال، در نظر گرفتن یک دمپر در بالای یا پایین کانال ضروری است، با فراهم آوردن شرایط برای بسته شدن خودکار دمپر در ابتدای تخلیه دی‌اکسید کربن. برای کانال‌هایی که ارتفاع آن‌ها بیشتر از 20 فوت (6.1 متر) یا مسیر افقی آن‌ها بیشتر از 50 فوت (15.3 متر) است، گاز در نقاط میانه معرفی می‌شود تا توزیع مناسب آن تضمین شود. با یک دمپر در بالای دودکش، باید یک نازل درست زیر آن نصب شود و نازل‌های اضافی در بالای آن نصب شوند اگر مسیر کانال از دمپر عبور کند. معمولاً یک نازل در منطقه پلومن مورد نیاز است.

نازل‌ها باید برای پوشش سطح زیرین فیلترها و تخلیه به مدت 30 ثانیه با نرخ سطح پوشش مشخص‌شده در 6.4.3.5 فراهم شوند. در غیر این صورت، مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز و نرخ‌های کاربردی می‌توانند با استفاده از نازل‌ها یا روش‌های ویژه‌ای که برای این منظور تأیید یا فهرست شده‌اند، تعیین شوند. اگر سطح زیرین هود عمدتاً با یک جداکننده یا سینی چکه‌ای بسته شده باشد، حفاظت می‌تواند با سیل کردن کامل به‌وسیله ضریب 1 پوند/8 فوت مکعب (2 کیلوگرم/متر مکعب) انجام شود و مساحت محیط باز جبران گردد. (به 5.3.5 مراجعه کنید.)

مقادیر مورد نیاز برای حفاظت از سرخ‌کن‌های روغن داغ یا سایر خطرات آتش‌سوزی خاص، یا هر دو، زیر هود باید علاوه بر الزامات قبلی باشد. تمام خطرات در حال تهویه از طریق یک کانال مشترک باید به‌طور همزمان محافظت شوند.

شناسایی آتش‌سوزی به‌طور خودکار و فعال‌سازی سیستم برای فضاهای پنهان بالای فیلتر و در سیستم کانال الزامی است. همچنین باید در زیر فیلترها بر روی هر سرخ‌کن روغن داغ، تشخیص‌دهنده‌هایی قرار داده شوند.

شناسایی آتش‌سوزی قابل مشاهده و فعال‌سازی دستی (به بند 4.5.4.5 مراجعه کنید) می‌تواند برای بخش‌های نمایان خطر قابل قبول باشد؛ با این حال، فعال‌سازی از طریق هر یک از روش‌های خودکار یا دستی باید موجب تخلیه کامل سیستم شود. توجه ویژه باید به انتخاب حسگرهای حرارتی صورت گیرد، با در نظر گرفتن سطح دمای عملیاتی عادی و شرایط افزایش دما در تجهیزات اجاق.

فعال‌سازی سیستم باید به‌طور خودکار دمپرها را ببندد، فن‌های تهویه اجباری را خاموش کند، و شیر اصلی سوخت یا کلید برق را برای تمام تجهیزات پخت مرتبط با هود قطع کند. این دستگاه‌ها باید از نوعی باشند که نیاز به بازنشانی دستی دارند. (به بند 4.5.4.9 مراجعه کنید.)

علاوه بر نگهداری معمول سیستم، باید مراقبت ویژه‌ای برای تمیز نگه داشتن حسگرهای حرارتی و نازل‌های تخلیه از تجمع چربی صورت گیرد. به‌طور کلی، مهر و موم‌ها یا درپوش‌های نازل برای جلوگیری از انسداد روزنه‌های نازل مورد نیاز هستند.

برای اطلاعات بیشتر، به NFPA 96 مراجعه کنید.

B.4 دستگاه‌های چاپ روزنامه و دستگاه‌های چاپ روتوگراور: دستگاه‌های چاپ روزنامه، روتوگراور و مشابه آن‌ها خطرات زیادی ایجاد می‌کنند به‌دلیل استفاده از حلال‌های بسیار قابل اشتعال در جوهرها، حضور کاغذ خردشده یا غبار اشباع‌شده با جوهر، روان‌کننده‌ها و غیره. علاوه بر واحدهای چاپ، ممکن است کانال‌های تخلیه، تجهیزات ترکیب جوهر و خطرات الکتریکی مرتبط نیز وجود داشته باشند که نیاز به حفاظت دارند. دستگاه‌های چاپ روتوگراور جوهرهای قابل اشتعال‌تری نسبت به دستگاه‌های چاپ روزنامه استفاده می‌کنند و به همراه درام‌های خشک‌کن حرارتی یا دیگر وسایل خشک‌کن طراحی شده‌اند و خطر بیشتری ایجاد می‌کنند. با این حال، روش حفاظت اصلی برای هر دو دستگاه چاپ روتوگراور و روزنامه مشابه است.

دستگاه‌های چاپ معمولاً به‌صورت ردیفی (خطی) با پوشه‌هایی که به‌طور متناوب قرار می‌گیرند، مرتب شده‌اند. کاغذ می‌تواند از هر دو طرف پوشه‌ها از واحدهای چاپ عبور کند. جرقه‌های الکتریسیته ساکن یک منبع رایج برای ایجاد آتش‌سوزی هستند. گسترش شعله می‌تواند از واحدهای چاپ به سمت پوشه‌ها یا از پوشه‌ها به سمت واحدهای چاپ باشد.

دستگاه‌های چاپ “باز” یا “بسته” هستند، بسته به اینکه آیا از محافظت‌کننده‌های مه یا پوشش‌ها استفاده می‌شود. در دستگاه‌های چاپ باز، معمولاً یک سیستم تهویه برای حذف مه جوهر از دستگاه مورد نیاز است و این سیستم تهویه نیاز به حفاظت همزمان دارد.

اتاق‌های چاپ می‌توانند توسط سیستم‌های سیل کامل محافظت شوند؛ با این حال، سیستم‌های نوع کاربرد محلی معمولاً استفاده می‌شوند. اگرچه خط‌های چاپ و واحدهای چاپ فردی یک سری خطرات در معرض هم هستند، تقسیم‌بندی به‌صورت خط‌ها یا گروه‌بندی مناسب درون خطوط برای دلایل اقتصادی معمول است. کانال‌های تهویه، اتاق‌های ذخیره‌سازی جوهر و اتاق‌های کنترل معمولاً با روش‌های سیل کامل مدیریت می‌شوند.

تمام خطوط چاپ می‌توانند با روش‌های کاربرد محلی محافظت شوند. یک خط چاپ می‌تواند به گروه‌ها تقسیم شود. در همه موارد، سیستم‌ها باید قادر باشند حفاظت خودکار همزمان و مستقل را برای گروه‌های مجاور از خطوط دیگر و همچنین گروه‌های درون‌خطی که ممکن است آتش به آن‌ها گسترش یابد، ارائه دهند. حفاظت باید به‌گونه‌ای طراحی شود که در صورت وقوع آتش نزدیک به محل اتصال گروه‌های مجاور، سیستم‌های محافظت‌کننده هر دو گروه به‌طور همزمان تخلیه شوند.

در گروه‌های چاپ فردی، نرخ کاربرد دی‌اکسید کربن می‌تواند بر اساس روش نرخ بر مساحت یا نرخ بر حجم باشد. (به بخش‌های 6.4 و 6.5 مراجعه کنید.)

اگر از روش نرخ بر مساحت برای دستگاه‌های چاپ استفاده شود، مساحت بر اساس طول کامل رول‌ها، شامل فریم‌های انتهایی، و ارتفاع کامل انبار رول‌ها، شامل مخزن جوهر، محاسبه می‌شود. هر دو طرف انبار رول‌ها باید در نظر گرفته شود. دسته‌های رنگی باید به‌طور مشابه محاسبه شوند. در صورتی که از مخازن جوهر خارجی استفاده شود، حفاظت بر اساس مساحت افقی مخزن است. مساحت کف زیر دستگاه چاپ نیز باید محافظت شود.

در دستگاه‌های چاپ روتوگراور، خشک‌کن‌ها و کانال‌های اتصال با سیل کردن به میزان 1 پوند/8 فوت مکعب (2 کیلوگرم/متر مکعب) که در 30 ثانیه تخلیه می‌شوند، محافظت می‌شوند. هنگامی که از روش نرخ بر مساحت برای تعیین مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای پوشه‌ها استفاده می‌شود، دی‌اکسید کربن باید از هر دو طرف درایو و طرف عملیاتی در دو سطح اعمال شود. هر نازل باید مساحتی به عرض 4 فوت (1.2 متر) و ارتفاع 4 فوت (1.2 متر) را پوشش دهد.

هنگامی که از روش نرخ بر حجم استفاده می‌شود، کل گروه دستگاه‌های چاپی که باید به‌عنوان یک بخش محافظت شوند، می‌تواند به‌عنوان یک حجم در نظر گرفته شود. نیازی به افزودن 2 فوت (0.6 متر) به طرفین هر دستگاه چاپ نیست زمانی که فریم به‌عنوان مانع طبیعی عمل می‌کند. یک پوشه منفرد می‌تواند در این حجم گنجانده شود؛ اما یک پوشه دوطبقه نیاز به یک بلوک حجم اضافی برای گنجاندن طبقه بالایی دارد.

نازل‌ها باید به‌گونه‌ای قرار داده شوند که سطوح پوشش داده شده را پوشش دهند؛ با این حال، ممکن است قرار دادن دقیق آن‌ها مطابق با فهرست‌ها یا تأییدها امکان‌پذیر نباشد. نازل‌ها باید به‌گونه‌ای قرار داده شوند که از هر دو انتهای رول‌های چاپ تخلیه شوند تا دی‌اکسید کربن را در داخل حجم دستگاه چاپ حفظ کنند. این موضوع در مورد پوشه‌ها نیز صدق می‌کند.

حفاظت باید به‌گونه‌ای تنظیم شود که زمانی که محافظت‌کننده‌های مه در محل یا خارج از محل قرار دارند، مؤثر باشد.

مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز برای یک گروه واحد بر اساس تخلیه با نرخ محاسبه‌شده به مدت 30 ثانیه است. ذخیره‌سازی اضافی باید حداقل به اندازه کافی باشد تا از تمام گروه‌های مجاور که ممکن است درگیر شوند محافظت کند، شامل ذخیره‌ای برای گروهی که آتش در آن شروع می‌شود. در سیستم‌های فشار بالا، یک بانک ذخیره واحد می‌تواند به‌عنوان ذخیره برای چندین بانک اصلی استفاده شود؛ با این حال، بانک اصلی برای یک گروه نمی‌تواند به‌عنوان ذخیره برای گروه دیگر استفاده شود، مگر اینکه به‌طور خاص توسط مرجع صلاحیت تأیید شده باشد.

تمام سیستم‌ها باید به‌گونه‌ای تنظیم شوند که قابلیت فعال‌سازی خودکار را داشته باشند و وسیله‌ای برای فعال‌سازی دستی کمکی فراهم باشد. حداقل یک حسگر حرارتی باید در هر واحد چاپ و پوشه قرار گیرد، بسته به طراحی واحد خاص.

به‌دلیل ارتعاشات ذاتی مرتبط با دستگاه‌های چاپ، توجه ویژه‌ای باید به وسایل نصب داده شود تا از آسیب‌های ارتعاشی به لوله‌کشی یا سیم‌کشی سیستم شناسایی جلوگیری شود.

تشخیص فوری به‌ویژه در حفاظت گروهی اهمیت دارد تا از گسترش آتش به سایر گروه‌ها جلوگیری شود. به‌دلیل نیاز به تشخیص سریع برای جلوگیری از گسترش آتش به گروه‌های مجاور یا فعال‌سازی حسگرهای مجاور، یا هر دو، سیستم تشخیص باید از حسگرهای سریع‌العمل با نرخ افزایش، نرخ جبران‌شده یا معادل آن‌ها استفاده کند. خاموشی کامل دستگاه‌های چاپ، تهویه، پمپ‌ها و منابع حرارتی باید همزمان با عملکرد سیستم انجام شود.

آلارم‌های صوتی در اتاق چاپ و در هر زیرزمین، چاه یا سطوح پایین‌تری که دی‌اکسید کربن ممکن است در آن‌ها جریان پیدا کند، باید همزمان با عملکرد سیستم به صدا درآید. (به بخش A.4.3 مراجعه کنید.)

علاوه بر نگهداری معمول سیستم، توجه ویژه‌ای باید به اطمینان از ادامه موقعیت و هم‌راستایی صحیح اسپرینکلرها در طول فرآیندهای نگهداری معمول دستگاه‌های چاپ داشته باشیم. توجه ویژه‌ای نیز باید به تأثیرات ارتعاش دستگاه‌های چاپ بر روی فعال‌کننده‌های حرارتی و لوله‌کشی یا سیم‌کشی‌های متصل به آن‌ها داشت.

B.5 چاه‌های باز:
چاه‌های باز با عمق تا 4 فوت (1.2 متر) یا عمق برابر با یک‌چهارم عرض چاه، هرکدام که بیشتر باشد، باید بر اساس کاربرد محلی محافظت شوند. مساحت مورد نظر برای تعیین مقدار دی‌اکسید کربن، مساحت کل کف چاه است به‌جز هر مساحتی که توسط تانک یا تجهیزات دیگری که به‌طور همزمان محافظت می‌شوند و برای آن‌ها مقدار جداگانه محاسبه شده، پوشش داده شده است. اسپرینکلرها باید به‌گونه‌ای قرار داده شوند که پوشش مناسب برای منطقه محافظت‌شده فراهم کنند، طبق داده‌های فهرست یا تأییدیه‌ها. بنابراین، ممکن است لازم باشد اسپرینکلرهای اضافی در مرکز چاه قرار داده شوند.

چاه‌های باز که عمق آن‌ها از 4 فوت (1.2 متر) بیشتر است یا عمقی برابر با یک‌چهارم عرض چاه، هرکدام که بیشتر باشد، می‌توانند بر اساس مساحت با استفاده از نرخ تخلیه 4 پوند/دقیقه-فوت مربع (19.5 کیلوگرم/دقیقه-متر مربع) از مساحت کف و زمان تخلیه 30 ثانیه محافظت شوند. اسپرینکلرها باید در اطراف چاه قرار داده شوند تا دی‌اکسید کربن به‌طور یکنواخت از تمام طرف‌ها اعمال شود. باید دقت شود که تعداد مناسبی از اسپرینکلرها با پرتاب کافی برای رسیدن به نواحی مرکزی چاه‌های بزرگ استفاده شود. به‌طور جایگزین، ممکن است بهتر باشد برخی از اسپرینکلرها به‌گونه‌ای قرار داده شوند که مستقیماً در داخل چاه روی تجهیزات نیازمند حفاظت، مانند پمپ‌ها، موتورها یا سایر تجهیزات حیاتی تخلیه شوند.

تانک‌های غوطه‌وری با دهانه باز باید به‌طور جداگانه توسط کاربرد محلی محافظت شوند، به‌ویژه زمانی که سطح مایع کمتر از 4 فوت (1.2 متر) یا یک‌چهارم عرض چاه از دهانه باز چاه باشد. نواحی چنین تانک‌هایی که به‌طور جداگانه در داخل چاه محافظت می‌شوند، می‌توانند از مساحت چاه کسر شوند. اشیاءی که از دهانه چاه بالا می‌روند باید با استفاده از مساحت سطح یا روش‌های محصورسازی فرضی محافظت شوند.

اگر دهانه چاه به‌طور جزئی پوشانده شود به‌طوری که مساحت باز کمتر از 3 درصد حجم مکعبی به‌صورت فوت مربع باشد، مقدار دی‌اکسید کربن مورد نیاز می‌تواند بر اساس روش سیل کامل تعیین شود، با استفاده از مقدار اضافی گاز برای جبران نشت برابر با 1 پوند/فوت مربع (5 کیلوگرم/متر مربع) از مساحت باز.

برای چاه‌های عمیق‌تر از حداقل عمق مشخص‌شده، اسپرینکلرها باید در سطح دو‌سوم از کف قرار داده شوند، مشروط بر اینکه عامل نرخ تخلیه در برابر فاصله از حد مجاز تجاوز نکند، به‌طوری که خطر پاشش مایعاتی که ممکن است موجود باشند، وجود نداشته باشد. در هر صورت، بهتر است اسپرینکلرها زیر دهانه باز قرار گیرند تا از ورود هوای اضافی به داخل چاه جلوگیری شود. اگر عمق چاه از 20 فوت (6.1 متر) بیشتر باشد، مطلوب است که اسپرینکلرها کمی بالاتر از سطح دو‌سوم از کف قرار گیرند تا از اختلاط مناسب در چاه اطمینان حاصل شود.

زمانی که مقدار دی‌اکسید کربن بر اساس روش‌های سیل کامل معمول محاسبه می‌شود، اسپرینکلر باید سرعت و اثرات آشفتگی کافی تولید کند تا حجم چاه به‌طور کامل با جو دی‌اکسید کربن و هوا به‌طور کامل پر شود.

B.6 زیر کف‌های بلند
استفاده از سیستم‌های اطفاء حریق دی‌اکسید کربن به روش سیل کامل برای حفاظت از فضاهای زیرکف که معمولاً در اتاق‌های کامپیوتر و مراکز مشابه الکترونیکی یافت می‌شود، سال‌هاست که به‌طور رایج مورد استفاده قرار می‌گیرد. تجربیات نشان داده است که یک مشکل احتمالی در این نوع حفاظت، نشت بیش‌ازحد مرتبط با فضای زیرکف وجود دارد که می‌تواند به‌دلیل ترکیب کاشی‌های کف سوراخ‌دار و آشفتگی ناشی از تخلیه گاز باشد. بنابراین، مهم است که سیستم به‌گونه‌ای طراحی شود که نشت را جبران کند و تخلیه‌ای نرم برای کاهش آشفتگی فراهم آورد. برای راهنمایی دقیق، باید از تولیدکننده سیستم مشاوره گرفته شود.

دی‌اکسید کربن، به‌دلیل سنگین‌تر بودن از هوا، تمایل دارد که در فضا باقی بماند و می‌تواند خطراتی برای پرسنلی که برای انجام تعمیرات پس از آتش‌سوزی وارد فضای زیرکف می‌شوند، ایجاد کند. پس از تخلیه سیستم، لازم است که دی‌اکسید کربن به‌طور کامل از فضای زیرکف تخلیه شود پس از آنکه آتش خاموش شد.

علاوه بر این، اگر هرگونه خدمات یا نگهداری در فضای زیرکف انجام شود، سیستم دی‌اکسید کربن باید قفل شود تا از تخلیه گاز جلوگیری شود.