استفاده از معادلات جبری در طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله فرار ساختمان‌ها
- شناسه خبر: 21838
- تاریخ و زمان ارسال: 27 خرداد 1397 ساعت 12:00
استفاده از معادلات جبری در طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله فرار ساختمان‌ها
که در آن دبی جرمی هوای خروجی از مسیرهای یکنواخت از راه‌پله به بیرون و مساحت مقاطع جریان یکنواخت از راه‌پله به بیرون است. مقدار دبی جرمی هوا از طریق مسیر مشخص i بین راه‌پله و بیرون (مانند درب پشت بام، یا درب طبقه همکف بین راه‌پله و بیرون) از رابطه ۱۴ بدست می‌آید.
که در آن دبی جرمی هوای خروجی از راه‌پله به بیرون در مسیر مشخص i ، مساحت مقطع جریان مسیر مشخص i بین راه‌پله و بیرون و اختلاف فشار در دو طرف مسیر مشخص i می‌باشد.
در نهایت دبی جرمی هوایی که باید توسط فن فشار مثبت به داخل فضای راه‌پله تزریق شود، از رابطه ۱۵ حاصل می‌گردد.
که در آن دبی جرمی فن فشار مثبت می‌باشد. دبی حجمی مورد نیاز نیز با استفاده از رابطه ۱۶ محاسبه می‌گردد.
که در آن PO چگالی هوای خارج VT دبی حجمی فن فشار مثبت است.
برای بعضی از راه‌پله‌های ساختمانهای بلند، فشارسازی قابل‌قبول به دلیل اختلافات دمایی بین هوای داخل و خارج امکان‌پذیر نیست. ارتفاع حد، که از رابطه ۱۷ محاسبه می‌گردد، ارتفاعی است که فشارسازی راه‌پله‌ای با ارتفاع بلندتر از آن برای ساختمان ایده‌آل امکان‌پذیر نیست [۳].که در آن Hm ارتفاع حد،حداکثر اختلاف فشار طراحی شده وحداقل اختلاف فشار طراحی شده می‌باشد.
-
مقادیر سطح مقطع نشتی سطوح و درزها
همانطور که در روابط فوق نیز ملاحظه گردید جهت محاسبه دبی و اختلاف فشارها لازم است که نرخ نشتی از درزهای دیوارها، کف‌ها، دربها و سایر موارد را مفروض داشت. متاسفانه این اطلاعات را به علت عدم انجام آزمایش‌های لازم، نمی‌توان برای هر درب یا پنجره خاص از سازنده درخواست کرد. بنابراین ناچارا بایستی به مراجع مختلف رجوع کرد. در جدول ۱ مقادیر نشتی برای جداره‌های مختلف از استانداردها و مراجع معتبر در زمینه کنترل دود مشخص شده است.
جدول ۱: مقادیر نشتی برای جداره‌مختلف در مراجع[۱][۲]
[۱] در جدول مقادیر نشتی مربوط به اگزاست‌ها، سیستم تهویه مطبوع و غیره لحاظ نشده است، و بایستی جداگانه آنها را در نظر گرفت.
[۲] جهت اطلاع از جزئیات دقیق اعداد میتوان به منابع ذکر شده مراجع کرد.
| ردیف | عنوان جداره یا مسیر نشتی | نرخ نشتی به ازای سطح واحد () |
| ۱ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی کم [۳] | ۰٫۰۰۰۰۱۴ |
| ۲ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی متوسط [۳] | ۰٫۰۰۰۱۱ |
| ۳ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی زیاد [۳] | ۰٫۰۰۰۳۵ |
| ۴ | دیوارهای ساختمان [۳] | ۰٫۰۰۰۳۵ |
| ۵ | سقف و کف [۳] | ۰٫۰۰۰۰۵۲ |
| ۶ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی کم [۱۴] | ۰٫۰۰۰۰۵ |
| ۷ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی متوسط [۱۴] | ۰٫۰۰۰۱۷ |
| ۸ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی زیاد [۱۴] | ۰٫۰۰۰۳۵ |
| ۹ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی خیلی زیاد [۱۴] | ۰٫۰۰۱۲ |
| ۱۰ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی کم [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۰۰۱۴ |
| ۱۱ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی متوسط [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۰۱۱ |
| ۱۲ | دیوار راه‌پله با نرخ نشتی زیاد [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۰۳۵ |
| ۱۳ | دیوارهای چاله آسانسور با نرخ نشتی کم [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۰۱۸ |
| ۱۴ | دیوارهای چاله آسانسور با نرخ نشتی متوسط [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۰۸۴ |
| ۱۵ | دیوارهای چاله آسانسور با نرخ نشتی زیاد [۳, ۱۴, ۱۵] | ۰٫۰۰۱۸ |
| ۱۶ | سقف و کف با نرخ نشتی کم [۱۴] | ۰٫۰۰۰۰۰۶۶ |
| ۱۷ | سقف و کف با نرخ نشتی متوسط [۱۴] | ۰٫۰۰۰۰۵۲ |
| ۱۸ | سقف و کف با نرخ نشتی زیاد [۱۴] | ۰٫۰۰۰۱۷ |
| ۱۹ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی کم [۱۵] | ۰٫۰۰۰۰۷ |
| ۲۰ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی متوسط [۱۵] | ۰٫۰۰۰۲۱ |
| ۲۱ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی زیاد [۱۵] | ۰٫۰۰۰۴۲ |
| ۲۲ | دیوارهای خارجی ساختمان (شامل درز دربها و پنجره‌ها) با نرخ نشتی خیلی زیاد [۱۵] | ۰٫۰۰۱۳ |
| ۲۳ | درب تک لنگه بسته با نرخ نشتی کم [۳] | ۰٫۰۰۷۴ |
| ۲۴ | درب تک لنگه بسته با نرخ نشتی متوسط [۳] | ۰٫۰۱۵ |
| ۲۵ | درب تک لنگه بسته با نرخ نشتی زیاد [۳] | ۰٫۰۲۲ |
| ۲۶ | درب دو لنگه بسته [۳] | ۰٫۰۳۲ |
| ۲۷ | درب آسانسور بسته [۳] | ۰٫۰۶ |
| ۲۸ | درب تک لنگه بسته (جهت باز شدن به سمت فضای فشارسازی شده) [۱۵] | ۰٫۰۱ |
| ۲۹ | درب تک لنگه بسته (جهت باز شدن به سمت فضای فشار منفی) [۱۵] | ۰٫۰۲ |
| ۳۰ | درب دو لنگه بسته [۱۵] | ۰٫۰۳ |
| ۳۱ | درب آسانسور بسته [۱۵] | ۰٫۰۶ |
۵٫حداقل اختلاف فشار مورد نیاز جهت عملکرد مناسب
مقادیر حداقل اختلاف فشار مورد نیاز در استانداردهای مختلف مشخص شده است. در ضوابط تدوین شده در سازمان آتشنشانی استان تهران، مقدار حداقل اختلاف فشار مطابق با استندارد ۹۲ انجمن ملی حفاظت از حریق ایالات متحده[۱]، برای ساختمانهای دارای شبکه بارنده کامل ۱۲٫۵ پاسکال و در سایر ساختمان‌ها (با ارتفاع طبقه حدود ۳ متر) ۲۵ پاسکال تعیین شده است [۱۶]. در استاندارد معتبر دیگری که در این حوزه مطرح است یعنی استاندارد ۶:۲۰۰۵-۱۲۱۰۱ بریتانیا و اروپا[۲] تحت عنوان سیستم‌های کنترل دود و حرارت، بخش ششم، مشخصات سیستم‌های فشارسازی به مقادیر مختلفی از اختلاف فشار در بازه ۱۰ تا ۵۰ پاسکال اشاره شده است [۱۵].
مقدار حداکثر اختلاف فشار اعمال شده به دربها نیز بر مبنای استاندارد انجمن ملی حفاظت از حریق ایالات متحده، بایستی به گونه‌ای باشد که نیروی مورد نیاز به دستگیره درب جهت باز کردن آن، بیش از ۱۳۳ نیوتون نباشد. در جدول دوم مقدار حداکثر اختلاف فشار مجاز بر همین مبنی مشخص شده است. همچنین بر مبنای استاندارد بریتانیا و اروپا حداکثر نیروی مورد نیاز جهت باز شدن درب بر روی دستگیره نباید بیش از ۱۰۰ نیوتون باشد.
جدول ۲: مقادیر حداکثر اختلاف فشار مجاز در دو طرف درب راه‌پله بر مبنای حداثر نیروی باز شدن ۱۳۳ نیوتن (پاسکال)[۱] National Fire Protection Association (NFPA)[۲] BS EN, 12101-6:2005, Smoke and Heat Control Systems
| نیروی وارد شده توسط خودبسته‌شو درب (نیوتون) | عرض درب (سانتی‌متر) | ||||
| ۸۱٫۳ | ۹۱٫۴ | ۱۰۱٫۶ | ۱۱۱٫۸ | ۱۲۱٫۹ | |
| ۲۶٫۴ | ۱۱۲٫۵ | ۱۰۰ | ۹۲٫۵ | ۸۵ | ۷۷٫۵ |
| ۳۵٫۲ | ۱۰۲٫۵ | ۹۲٫۵ | ۸۵ | ۷۷٫۵ | ۷۰ |
| ۴۴ | ۹۲٫۵ | ۸۵ | ۷۵ | ۷۰ | ۶۵ |
| ۵۲٫۸ | ۸۵ | ۷۵ | ۶۷٫۵ | ۶۲٫۵ | ۵۷٫۵ |
| ۶۱٫۶ | ۷۵ | ۶۷٫۵ | ۶۰ | ۵۵ | ۵۲٫۵ |
۶٫نتیجه‌گیری
یکی از رایج‌ترین روش‌های کنترل دود در ساختمان‌ها، کنترل دود به وسیله فشارسازی و ایجاد فشارمثبت جهت جلوگیری از نفوذ دود می‌باشد. یکی از مهمترین اجزا سامانه کنترل دود در ساختمان‌ها، ایجاد فشارمثبت در فضای راه‌پله نسبت به فضاهای مجاور می‌باشد. طراحی این سیستم‌ها روش‌های متنوعی دارد، اولین و رایج‌ترین روش طراحی سامانه کنترل دود، روش طراحی با استفاده از روابط جبری می‌باشد. این روش درکنار سادگی نسبی، محدودیت‌های فراوانی را نیز دارد که باید در استفاده از این روش با دقت عمل شود و فرضیات مبنایی روابط جبری بایستی با دقت مدنظر طراح قرار گرفته شود. در این مقاله، این روش به همراه محدودیت‌های آن کاملا تشریح شده و به موارد اشاره شده در استانداردهای بین‌المللی این حوزه نیز پرداخته شده است.
به منظور کسب اطلاعات بیشتر در خصوص سامانه‌های کنترل دود در زمان حریق به آدرس وبسایت www.CFD-Co.com رجوع نمایید. همچنین جهت ارتباط با نویسنده مقاله و ارائه نقطه نظرات خود می‌توانید با آدرس ایمیل Hamid.Shamloo@Gmail.com مکاتبه فرمایید.
-
مراجع
- Harland, W. and W. Woolley, Fire fatality study-University of Glasgow. 1979: Building Research Establishment.
- Halpin, B.M. and W. Berl, Human fatalities from unwanted fires. Report No. APL/JHU FPP TR, 1978. ۳۷: p. 10-12.
- Klote, J.H., et al., Handbook of smoke control engineering. 2012: American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- Best, R. and D. Demers, Investigation Report on the MGM Grand Hotel Fire-Las Vegas. Nevada, November, 1982. ۲۱: p. 1980.
- Hassett, B., Fire in the Empire State Building. Fire Engineering, 1990. ۱۴۳(۱۱): p. 12.
- Powers, W.R., One World Trade Center Fire. New York Board of Fire Underwriters, New York, 1975.
- KLEM, T., One Meridian Plaza, Philadelphia, PA, Three Fire Fighter Casualties, February 23, 1991. NFPA Fire Investigation Report, Quincy, MA, 1991.
- گروه تحقیق و مطالعات معاونت پیشگیری، ۱۳۹۴، ضوابط ملاک عمل سامانه‌های تهویه، تخلیه و کنترل دود (پارکینگ و دهلیز پلکان)، سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهر تهران.
- ویسی، فرزاد، مهدوی مقدم، رضا، ۱۳۸۹، طراحی سیستم های تهویه با فشار مثبت در ساختمانهای بلند مرتبه به منظور کنترل دود، مجموعه مقالات دومین همایش ملی تهویه و بهداشت صنعتی.
- ASHRAE, 2007. ASHRAE Handbook: HVAC applications. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- Klote, J.H., Tenability and Open Doors in Pressurized Stairwells. ASHRAE Transactions, 2004. ۱۱۰(۱).
- Mowrer, F.W., Driving forces for smoke movement and management. Fire technology, 2009. ۴۵(۲): p. 147-162.
- ASHRAE, 2015. ASHRAE Handbook: HVAC applications. American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.
- BS EN, 12101-6, Smoke and heat control systems, Part 6: Specification for pressure differential systems. 2005.
- NFPA, NFPA 92 Standard for Smoke Control Systems, in Design Fundamentals. 2012, National Fire Protection Association.
