ایمن اول
اسپرینکلر آتش نشانی
آشنایی با انواع اسپرینکلر آتش نشانی
سیستم اطفای حریق اسپرینکلر آتش نشانی یکی از موثرترین و کم هزینه‌ترین و پرکاربردترین سیستم‌های اطفای حریق است. با نصب سیستم اسپرینکلر آتش نشانی در واقع ما یک آتش نشان تمام وقت استخدام می‌کنیم تا از جان و دارایی ما در مقابل خطرات آتش سوزی محافظت کند. در این مطلب می‌خواهیم با انواع اسپرینکلر آشنا شویم.
اسپرینکلرهای اسپری کننده
پرکاربردترین نوع اسپرینکلرها هستند که متشکل از انواع اسپرینکلر بالازن، پایین زن و دیواری هستند. اسپرینکلرهای اسپری کننده از نظر نوع واکنش به آتش سوزی دو نوع هستند. اسپرینکلرهای واکنش استاندارد و واکنش سریع.
اسپرینکلرهای اسپری استاندارد برای اغلب کاربردها و شرایط مختلف امکان نصب و کاربرد دارند.
اسپرینکلر پایین زن
اسپرینکلری است که بصورت عمودی نصب شده اما دفلکتور آن به سمت پایین بوده و در هنگام فعال شدن، جریان آب بعد از خروج از اوریفیس مستقیما به سمت پایین حرکت می‌کند. بعد از برخورد به دفلکتور، بصورت پروفایل پاشش نیم کره بر روی آتش اسپری می‌گردد
اسپرینکلرهای پایین زن یکی از پرکاربردترین اسپرینکلرها در سیستم‌های کنترل و اطفای آتش سوزی است. این اسپرینکلرها نیز همانند سایر اسپرینکلرهای اسپری کننده، از نظر سرعت واکنش به حوادث آتش سوزی، به دو نوع واکنش استاندارد و واکنش سریع تقسیم می‌گردند.
نوع خاصی از اسپرینکلر پایین زن، اسپرینکلر مخفی (concealed) است. اسپرینکلر مخفی برای جاهایی کاربرد دارد که جنبه‌های زیبایی شناسی و معماری خاص بنا اجازه نمی‌دهد که اسپرینکلرها به طور واضح نمایان باشند. بناهای تاریخی، ساختمان‌های لوکس، هتل‌ها و فرودگاه‌ها از جمله این ساختمان‌ها هستند.
اسپرینکلر دیواری
براساس استاندارد NFPA13 اسپرینکلر دیواری اسپرینکلری با دفلکتور ویژه است. این دفلکتور به گونه‌ای طراحی شده است که بیشتر مقدار آب را دورتر از دیوار نزدیک به اسپرینکلر (نزدیک ترین دیوار به اسپرینکلر) تخلیه می‌کند. دیوار نزدیک در اسپرینکلرهای دیواری افقی، دیواری است که اسپرینکلر به صورت افقی بر روی آن نصب است. تولیدکنندگان حرفه ای اسپرینکلرهای دیواری در دنیا، ساختار این اسپرینکلرها را به گونه ای طراحی می کنند که علاوه بر پرتاب میزان بیشتری از آب به روبرو، مقداری از آب به دیوار پشت اسپرینکلر پاشیده شده و این دیوارها نیز خنک گردند
پروفایل پاشش در این نوع اسپرینکلر معمولا بصورت ربع کره است. اسپرینکلرهای دیواری دو نوع هستند. اسپرینکلرهای افقی (horizontal) و اسپرینکلرهای عمودی (vertical). از لحاظ حساسیت عملکرد و سرعت واکنش به حادثه حریق، اسپرینکلرهای دیواری نیز همانند سایر اسپرینکلرها به دو نوع واکنش سریع و واکنش استاندارد طبقه بندی می‌شوند.
اسپرینکلر بالازن
اسپرینکلری است که به صورت عمودی نصب شده و در هنگام فعال شدن، آب در جهت بالا از اوریفیس اسپرینکلر خارج شده و به دفلکتور برخورد می‌کند و بصورت پروفایل پاشش چتری به سمت پایین جریان پیدا می‌کند. برای محیط‌هایی که انسداد یا مانعی در جلوی جریان یافتن مناسب آب اسپری شده وجود دارد اغلب از اسپرینکلرهای بالازن استفاده می‌شود. این نوع اسپرینکلرها در هنگام نصب نیازی به قاب ندارند.
سپرینکلر بالازن نیز از نظر سرعت واکنش در دو نوع واکنش سریع و واکنش استاندارد تولید می‌گردد.
اسپرینکلر واکنش استاندارد و واکنش سریع
برخلاف باور عموم اسپرینکلرهای واکنش استاندارد به دلیل داشتن گواهی استاندارد به این نام معروف نشده‌اند. بلکه حساسیت آنها نسبت به اسپرینکلرهای واکنش سریع کمتر بوده و دیرتر فعال می شوند. یعنی همه اسپرینکلرها می‌توانند گواهی استاندارد داشته باشند اما “واکنش استاندارد” نباشند.
مبنای تشخیص اسپرینکلر ها واکنش استاندارد از واکنش سریع پارامتر Response Time Index یا RTI می باشد. این شاخص برای اسپرینکلرهای واکنش سریع کمتر از 50 و برای اسپرینکلرهای واکنش استاندارد بالای 80 قرار دارد. اگر عامل حساس به حرارت اسپرینکلر، حباب شیشه ای حاوی مایع منبسط شونده باشد، حباب شیشه ای واکنش سریع، باریکتر از واکنش استاندارد طراحی می شود. (معمولا 3 میلیمتر قطر برای واکنش سریع و 5 میلیمتر در حباب واکنش استاندارد)
براساس قوانین 13 NFPA، آیین نامه مقررات ملی ساختمان در ایران و قوانین سازمان آتش نشانی، در محیطهای کم خطر فقط باید از اسپرینکلر واکنش سریع و یا اسپرینکلر مسکونی استفاده گردد مگر برای اهدف توسعه ای در محیط هایی که از پیش در آنها اسپرینکلر واکنش استاندارد نصب شده است.
اسپرینکلرهای پوشش گسترده (Extended Coverage)
اسپرینکلرهای پوشش گسترده یکی از انواع اسپرینکلرهای اسپری استاندارد هستند که قابلیت پوشش دادن مساحت بیشتری دارند. گستردگی پوشش دهی هر اسپرینکلر می‌تواند باعث کاهش هزینه‌های نصب یک سیستم اسپرینکلر شود. زیرا اسپرینکلرهای اسپری کننده بالازن و پایین‌زن مثلا در محیط کم خطر و برای سازه غیر مسدود کننده و براساس روش محاسبات هیدرولیکی حدود 225 فوت مربع مساحت را پوشش می‌دهند.
این درحالی است که در شرایط یکسان اسپرینکلر پوشش گسترده تا 400 فوت مربع را پوشش می‌دهد. یعنی 43% پوشش دهی بیشتر و در نتیجه کاهش تعداد اسپرینکلرهای نصب شده و کاهش حجم لوله کشی سیستم آبرسانی اسپرینکلر.
البته کارخانه‌ها و شرکت‌های تولید کننده اسپرینکلر، قابلیت تولید اسپرینکلرهایی با پوشش دهی 500 یا 600 فوت مربع را نیز دارند. اما NFPA اجازه ساخت چنین اسپرینکلرهایی را نمی‌دهد. زیرا با توجه به حجم پوشش دهی بسیار زیاد این اسپرینکلر، در صورت بروز اشکال در هنگام تخلیه هر اسپرینکلر پوشش گسترده، مساحت زیادی بدون پوشش سیستم اسپرینکلر خواهد بود.
به همین دلیل محدودیت مساحت قابل پوشش اسپرینکلرهای پوشش گسترده در محیطهای کم خطر و معمولی برابر با 400 فوت مربع و در محیطهای پرخطر و اجناس توده بلند برابر با 196 فوت مربع تعیین شده است.
اسپرینکلرهای زود اطفا کننده واکنش سریع (ESFR)
اسپرینکلرها همیشه ابزاری برای کنترل آتش سوزی تا سر رسیدن نیروهای آتش نشانی یا اکیپ اطفای حریق بوده‌اند. یعنی انتظار ما از سیستم اسپرینکلر، اطفای کامل حریق نبوده بلکه کنترل حریق بوده است. اما اسپرینکلرهای “زود اطفا کننده واکنش سریع” هم سرعت واکنش و فعالسازی بالایی دارند و هم نرخ تخلیه بیشتری دارند. پس برای جلوگیری از آتش سوزی‌های بزرگ در انبارها نیز کاربرد دارند.
شاید تنها اسپرینکلری که می‌توان از آن انتظار خاموش کردن کامل آتش سوزی را داشت، همین اسپرینکلرهای ESFR باشد.
این اسپرینکلرها نیاز به سیستم لوله کشی و آبرسانی تَر دارند. یعنی آب باید همیشه در پشت اسپرینکلر و آماده تخلیه شدن باشد.
اسپرینکلرهای زود اطفا کننده واکنش سریع اغلب در محیطهای پرخطر با احتمال آتش سوزی‌های گسترده مورد استفاده هستند. خاموش کردن کامل آتش نیاز به حجم آب بیشتری نسبت به کنترل و جلوگیری از گسترش آن دارد. همچنین اسپرینکلرهای ESFR در محیطهای انباری و با خطر آتش سوزی‌های گسترده مورد استفاده هستند. بر این اساس این اسپرینکلرها نسبت به اسپرینکلرهای اسپری کننده، دارای نرخ تخلیه بالاتر و مساحت پوشش دهی کمتری هستند.
در سازه‌های غیر مسدود کننده، و در تصرف کم خطر اسپرینکلر اسپری کننده بالازن و پایین زن حداکثر 225 فوت مربع پوشش دهی دارند در حالی که اسپرینکلرهای ESFR با توجه به کاربرد آنها در حدود 100 فوت مربع را پوشش می‌دهند.
اسپرینکلرهای (CMSA)
طبیعت آتش به گونه‌ای است که بعد از شروع آتش سوزی به سرعت گسترش می‌یابد. در آتش سوزی‌های بزرگ، دمای محیط به حدی بالا می‌رود که حجم آب کم با قطرات ریز هیچ تاثیری روی آن ندارد. قطرات ریز آب قبل از رسیدن به مرکز آتش، بخار می‌شوند. در صورتی که درشت‌تر بودن قطرات آب شانس عبور از گرادیان حرارتی در بخش فوقانی آتش سوزی را افزایش داده و می‌توان به خاموش شدن و کنترل آتش سوزی امید داشت.
اسپرینکلرهای CMSA دقیقا به همین منظور طراحی و تولید شده‌اند. این اسپرینکلرها با مجهز بودن به یک دفلکتور (بخش پخش کننده جریان) ویژه، قابلیت پاشیدن قطرات درشت آب بر روی آتش سوزی را دارند.
این اسپرینکلرها نیز همانند اسپرینکلرهای ESFR در محیطهای پرخطر مانند انبارهایی که احتمال وقوع آتش سوزی‌های بزرگ وجود دارد، استفاده می‌شوند.
اسپرینکلرهای CMSA نیز همانند اسپرینکلرهای ESFR از مساحت پوشش دهی کمتری نسبت به اسپرینکلرهای اسپری کننده برخوردارند. به طوری که در تصرف کم خطر برای سازه‌های غیر مسدود کننده، حداکثر 130 فوت مربع را پوشش می‌دهند.
اسپرینکلرهای مسکونی
محیطهای مسکونی یکی از حادثه خیزترین محیطهای از نظر آتش سوزی هستند. هرساله حدود 80% از آتش سوزی‌ها در محیطهای مسکونی اتفاق افتاده و حدود 80% از مرگ و میر افراد در حوادث آتش سوزی در این محیط‌ها اتفاق می‌افتد.
مرگ افراد در اثر آتش سوزی به علت استنشاق گازهای سمی و حرارت بالا رخ می‌دهد. در محیطهای مسکونی به دلیل وجود مبلمان، پرده، فرش و… آتش به سرعت گسترش یافته و در حدود 5 دقیقه به مرحله flashover می‌رسد. در این مرحله هر چیز سوختنی بدون تماس با آتش نیز شعله ور شده و شروع به سوختن می‌کند. این درحالی است که متوسط زمان رسیدن تیم آتش نشانی به محل حادثه در کشورهای توسعه یافته حدود 6 دقیقه است. پس اسپرینکلرهای ویژه محیطهای مسکونی باید خیلی زود فعال شده و در مراحل اول آتش سوزی را کنترل کنند.
همچنین فولاد ساختمانی در دماهای بیش از 400 درجه به تدریج مقاومت خود را از دست می‌دهد. یعنی با گسترش آتش و نزدیک شدن به نقطه فلش اوور، هرلحظه امکان فروریختن ساختمان وجود دارد. در حقیقت یکی از دلایل اصلی فروریختن ساختمان‌های بلندمرتبه (چه سازه فلزی و چه بتنی) همین مورد است.
اهمیت ایمنی در برابر آتش سوزی در محیطهای مسکونی تا آنجاست که NFPA علاوه بر کد 13 دو کد دیگر در خصوص سیستم‌های اسپرینکلر مختص محیطهای مسکونی منتشر کرده است. NFPA13D و NFPA13R
براساس استاندارد NFPA اسپرینکلرهای مورد استفاده در محیطهای مسکونی باید یا اسپرینکلر مسکونی (residential) باشد یا از نوع واکنش سریع یا واکنش سریع پوشش گسترده باشد. پس می‌توان گفت، تمام انواع اسپرینکلرهای مسکونی، واکنش سریع هستند.
اسپرینکلرهای ویژه محیطهای مسکونی شکل پاشش آب متفاوتی نسبت به سایر اسپرینکلرها دارند. در هنگام حادثه آتش سوزی، با فعال شدن اسپرینکلرهای مسکونی نسبت به سایر اسپرینکلرها حجم بیشتری از آب را به دیوارها می‌پاشند. یعنی می‌توان گفت پروفایل پاشش بیضوی (به جای کروی) دارند.
به این دلیل که در آتش سوزی ساختمان‌های با کاربری مسکونی، خفگی بیشتر سوختن خطر عامل موثری در مرگ و میر افراد است. به همین دلیل اسپرینکلر مسکونی وارد عمل شده و با پاشیدن مناسب آب در تمام جهت‌ها کمک می‌کند تا کمی از حجم دود و گازهای سمی داخل ساختمان کاسته شود. بدین ترتیب ساکنان ساختمان، راحت‌تر بتوانند محل حادثه را ترک کنند.
در قرن اخیر، حجم دانش و فناوری بشر به طور متوسط هر 10 سال دو برابر می‌شود. بشر در زمینه‌های مختلف علمی و صنعتی در حال ابداع راه‌های جدید برای انجام کارهای قبلی یا بهبود و بهینه سازی راهکارهای کنونی است. شکوفایی ابزارهای مبتنی بر اینترنت اشیاء شاید دنیای سیستم‌های اعلام و اطفای حریق مانند اسپرینکلرهای آتش نشانی را نیز تغییر دهد
منابع مورد استفاده
هندبوک NFPA13- ورژن 2016
کتاب طراحی و محاسبه سیستم‌های اطفای حریق برپایه اسپرینکلر-مولف: مهندس حسام طاووسی- انتشارات صانعی 1397
Mark Bromann – The Design and Layout of Fire Sprinkler Systems, Second Edition-CRC Press -2001