بررسی اهمیت سامانههای کنترل دود در ساختمانها
- شناسه خبر: 17507
- تاریخ و زمان ارسال: 18 خرداد 1396 ساعت 9:37
مقاله آقای عباس شاملو
کارشناس مهندسی مکانیک
پژوهشگر حوزه حریق و دود
عضو گروه مطالعات سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی
Hamid.Shamloo@Gmail.com
در دهههای گذشته با توسعه شهرنشینی و گسترش بلند مرتبهسازی، استانداردها و ضوابط بینالمللی در حوزه حریق و ایمنی بیش از پیش بر روی حفاظت از جان انسانها و حفظ ایمنی آنها متمرکز شدهاند. بر اساس مطالعات برل و هالپین و هارلند و وولی، استنشاق دود عامل ۷۰ درصد تلفات انسانی در زمان حریق است. با وجود اینکه اسپرینکلرها نقش بسیار مهمی جهت ایمنی در برابر حریق را ایفا میکنند، اما باید توجه داشت که بر اساس اطلاعات سامانه گزارشدهی ملی حوادث حریق ایالات متحده، به صورت تقریبی سامانههای اسپرینکلر تر ۱۱ درصد و سامانههای خشک ۲۴ درصد احتمال شکست دارند. با توجه این موضوع، استانداردهای بینالمللی این حوزه در سالهای اخیر به نحو چشمگیری توسعه یافتهاند. به طوری که در اغلب کدهای ساختمانی به سامانه کنترل دود و ضوابط آن، به عنوان یکی از بخشهای الزامی سامانههای ایمنی ساختمانها پرداخته شده است.
همانطور که اشاره شد، دود به عنوان عامل اصلی تلفات در حوادث حریق شناخته میشود. دود اغلب در ساختمان حرکت کرده و از فضایی که در آن حریق رخ داده به قسمتها سرایت میکند. دود علاوه بر اموال افراد، زندگی آنها را نیز به خطر میاندازد. راهپلهها، چالههای آسانسور و سایر شفتهای عمودی ساختمان در صورت طراحی غیر اصولی، اغلب پر از دود شده و غیرقابل استفاده میشوند و این امر علاوه بر جلوگیری از تخلیه ساکنین مانع از اجرای مناسب عملیات نجات افراد و مهار حریق توسط آتشنشانان خواهد شد. چرا که با افزایش غلظت دود، میزان دید افراد به شدت کاهش یافته و به دنبال آن، حرکت آنها بسیار کند میشود. به همین دلیل کنترل و مدیریت دود در زمان حریق یکی از مهمترین مسائل مطرح در حوزه ایمنی ساختمان، به خصوص در ساختمانهای بلند مرتبه، بزرگ و پیچیده است. از این رو در دهههای گذشته با توسعه شهرنشینی و گسترش بلند مرتبهسازی، استانداردها و ضوابط بینالمللی در حوزه حریق و ایمنی بیش از پیش بر روی حفاظت از جان انسانها و حفظ آنها متمرکز شدهاند. با توجه به اهمیت و حساسیت موضوع دود، به عنوان عامل اصلی بروز تلفات در حوادث حریق،استانداردهای بینالمللی این حوزه در سالهای اخیر به نحو چشمگیری توسعه یافتهاند و این روند همچنان ادامه دارد. در حال حاضر در اغلب کدها و استانداردهای ساختمانی به سامانه کنترل دود و ضوابط آن، به عنوان یکی از بخشهای الزامی سامانههای ایمنی ساختمانها پرداخته شده است. مثالهای مختلفی در مورد مسدود شدن راهپلههای ساختمانها به وسیله دود وجود دارد. به عنوان مثال میتوان به حوادث حریق امجیام که توسط بست و دمرز مورد مطالعه قرار گرفت، ساختمان امپایر استیت[۱] که به وسیله هست بررسی شد، ساختمان تست حریق سیاتل، حریق و انفجارهای سازمان تجارت جهانی که توسط پاورز مطالعه گردید و وان مریدین پلازا[۲] اشاره کرد.
[auth]
مرجع اصلی ضوابط حوزه حریق و حفاظت ساختمانها در مقابل حریق در کشور، مبحث سوم مقررات ملی ساختمان است. در این ضوابط در زمینه کنترل دود، به موارد مختلفی از جمله ضوابط راههای خروج، پارکینگها، آتریومها، آسانسورها و فضاهای امن اشاره شده است، لیکن در برخی قسمتهای قوانین، ضعفها و ابهاماتی وجود داشته و برخی اصول به صورت کیفی مطرح شدهاند. در کنار مبحث سوم مقررات ملی، در تابستان سال ۱۳۹۴، به همت سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهر تهران، ضوابط ملاک عمل سامانههای تهویه، تخلیه و کنترل دود تدوین گردید. در این ضوابط صرفاً به موضوع سامانه فشار مثبت راهپله و کنترل دود و تهویه پارکینگهای اشاره شده است. این ضوابط به صورت کاربردی به بیان موارد مختلف پرداخته و دارای رویکردی عملگرایانه است. موضوعی که در این میان حائز اهمیت است، لزوم ارتقای سطح دانش جامعه مهندسی به عنوان یک پیشنیاز در راستای ارتقای سطح ضوابط حوزه ایمنی و کنترل دود میباشد. استانداردها و ضوابط سختگیرانه بدون فراهم شدن داشن فنی در جامعه مهندسی چندان اثربخش نخواهد بود. بنابراین به منظور ارتقای سطح ایمنی ساختمانها و سایر اماکن شهری در کنار ارتقای سطح استانداردها و ضوابط لازم است که سطح داشن جامعه مهندسی نیز ارتقا یابد.
کنترل دود توسط روشهای غیرعامل
به طور کلی کنترل دود درساختمانها به دو صورت غیرعامل[۳] و فشارسازی[۴] (ایجاد فشار مثبت) صورت میپذیرد. استفاده از سامانههای فشار مثبت مرسوم تر بوده و این روشها در انواع ساختمانها کاربرد دارند. معمولاً در کنار سیستمهای فشار مثبت، سامانههای غیرعامل نیز در نظر گرفته میشوند. البته به منظور ایجاد شرایط ایمن میتوان از سامانههای غیر عامل به صورت مستقل نیز استفاده نمود، لیکن باید توسط روشهای نوین، کارکردشان را مورد تحلیل قرار داد.
جداسازی و تقسیم بندی فضاها به عنوان یک روش جلوگیری از گسترش و سرایت حریق و دود سالهاست که شناخته شده و استفاده میشود. اگر درب اتاقی که در آن حریق رخ داده است بسته شود، مقدار جریان دود خروجی از اتاق به اندازه چشمگیری کاهش خواهد یافت، همچنین مقدار هوای در دسترس جهت ادامه احتراق نیز به شدت افت خواهد کرد. به منظور محدود کردن پخش حریق، ساختمان به وسیله موانع حریق[۵] به قسمتهای مختلفی تقسیم میگردد. موانع حریق جهت جلوگیری از انتقال دود در نظر گرفته نمیشوند. منظور از این موانع دیوارها، پارتیشنها، سقفها و غیره بوده که دارای سطحی از مقاومت در برابر حریق میباشند. در گذشته هدف استفاده از ساختارهای مقاوم در برابر حریق، حفاظت از اموال و خسارت مالی کمتر بوده است. در حالیکه کدها و استانداردهای فعلی بیشتر بر روی حفاظت از جان افراد تمرکز دارند. جهت مطالعه بیشتر در زمینه ساختارهای مقاوم در برابر حریق میتوان به برنت[۶] (۱۹۹۱)، بورینگ[۷] (۱۹۹۰)، بورینگ و همکاران[۸] (۱۹۸۱) و بوشو و همکاران[۹] (۱۹۷۸) رجوع نمود. از روشهای غیر عامل جهت کنترل دود میتوان به موانع دود[۱۰]، پردههای دود و دریچههای اگزاست و تخلیه طبیعی دود اشاره کرد.
سامانههای فشار مثبت راهپله
در زمان وقوع حریق، نیروهای محرک مختلفی دود ناشی از حریق را به سمت شفتهای عمودی ساختمان هدایت میکنند و به این ترتیب راهپلههای ساختمان پر از دود شده و امکان تخلیه ساکنین از بین میرود. از این رو باید تدابیر لازم جهت حفظ ایمنی راهپلهها و ایجاد مسیر خروج امن برای ساکنین اندیشیده شود. روشهای مختلفی جهت حفظ شرایط ایمنی راهپلهها وجود دارد. اما رایجترین روش، ایجاد فشار مثبت در راهپله به واسطه تزریق هوای تازه به فضای راهپله میباشد.
اغلب سامانههای کنترل دود با استفاده از فنهای مکانیکی و از طریق ایجاد فشار مثبت به کنترل دود میپردازند. روش فشارسازی یا فشار مثبت بدین صورت است که با تریق هوا و ایجاد فشار مثبت در یک سمت موانع، جریان هوا با سرعت بالا در درزهای مانع پدید آمده و اجازه عبور دود داده نمیشود. به این ترتیب کنترل حرکت دود حاصل گردیده و از سرایت آن به بخش فشار مثبت جلوگیری میشود.
روشهای مختلفی جهت طراحی سامانه فشارمثبت راه پله فرار وجود دارند که میتوان به روشهای استفاده از معادالت جبری، روش شبیهسازی چندناحیهای و روش شبیهساز ی عددی اشاره کرد. طراحی سامانه فشار مثبت با استفاده از روش استفاده از معادلات جبری و روش شبیهسازی چندناحیهای توسط شاملو و همکاران در مقالات جداگانهای ارائه شده است. با توجه به پیچیدگیهای تحلیل جریان هوا در ساختمانها، روشهای طراحی مختلف بعضاً نتایج متفاوتی در پی دارند. از این رو در مقاله دیگری نیز به مقایسه و ارزیابی دقت نتایج هر یک از روشهای فوق در طراحی سامانههای فشار مثبت راهپله پرداختهاند. در ضوابطی که جهت طراحی سامانه فشار مثبت راهپله، توسط سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهر تهران تدوین شده است، به منظور طراحی سامانه فشار مثبت و تخمین دبی هوای موردنیاز جهت تزریق به راهپله، از یک روش سرانگشتی بر مبنی تعداد طبقات راهپله استفاده شده است. در مطالعه دیگری دقت و نتایج این روش سرانگشتی در ساختمانهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته است. لازم به ذکر است که مقدار حداقل و حداکثر اختلاف فشار بین راهپله و فضای اطراف طبق استاندارد انافپیای ۹۲[۱۱] و انافپیای ۱۰۱[۱۲] براساس شرایط ساختمان تعیین میشود. عملکرد سامانه زمانی قابل قبول است که اختلاف فشار در دو سمت دربهای مابین راهپله و ساختمان در تمامی نقاط در بازه مشخص شده در استاندارد حفظ گردد.
سامانههای فشار مثبت چاله آسانسور
همانطور که پیشتر اشاره شد، در زمان بروز حریق، دود ناشی از آن به سمت شفتهای عمودی ساختمان حرکت کرده و از آنجا به سایر فضاها سرایت میکند. یکی از این شفتهای عمودی چالههای آساانسور هستند. معمولاً در حوادث حریق آسانسورها به طبقه خروج (همکف) فراخوانی شده و در آنجا متوقف میشوند. البته برخی از آسانسورها از این قاعده مستثنی بوده و پس از توقف در طبقه خروج و تخلیه نفرات کابین، وارد فاز دوم یا فاز آتشنشان میشوند و به ایفای نقش در عملیات تخلیه نفرات ناتوان و یا حمل و نقل تجهیزات آتشنشانان میپردازند. در هر دو نوع از آسانسورها خطر سرایت و انتشار دود از طریق چاله آسانسور به سایر طبقات وجود دارد و برای رفع آن باید تمهیدات لازم اندیشیده شود. استفاده از سامانه های ایجاد فشار مثبت در چاله آسانسور یکی از روشهای رایج ایمنسازی چالههای آسانسور میباشد. در طراحی سامانههای فشار مثبت چاله آسانسور، در کنار تمام نیروهای اثرگذار بر حرکت و انتقال دود لازم است که اثر پیستونی حرکت کابین آسانسور نیز مورد بررسی قرار گیرد.
سامانههای کنترل دود در آتریومها و فضاهای بزرگ
کنترل دود در فضاهای بزرگ مانند آتریومها جزو اولین مباحث مورد توجه مهندسین ایمنی در حوزه کنترل دود بوده است. از سال ۱۸۸۱ که حریق تئاتر شهر وین منجر به مرگ ۴۴۹ نفر شد تا امروز، میتوان مثالهای مختلفی از حریق در فضاهای بزرگ یافت که منجر به تلفات انسانی بسیار زیادی شدهاند. مطالعات و پژوهشهای جامعه مهندسین اتریش[۱۳] در این زمینه نشان میدهند که استفاده از اگزاست فنهای روی سقف میتواند دود ناشی از حریق را تخلیه کرده و از افراد محفاظت نماید. در حال حاضر چندین روش برای طراحی سامانههای کنترل دود فضاهای بزرگ توسعه یافته است. با توجه به اینکه افراد معمولاً با تراکم بالایی در این فضاها حضور دارند، فرآیند تخلیه ساکنین در این فضاها نسبتا طولانی است. از این رو باید تا مدت قابل توجهی ایمنی افراد و آتشنشانان در این فضاها تأمین گردد. روند رو به رشد و تعداد زیاد پروژههای تجاری بزرگ و مالهای در دست ساخت در شهر تهران اهمیت پیادهسازی سامانههای کنترل دود در این فضاها را دو چندان میکند.
سامانههای کنترل دود منطقهای
غیر فعال شدن سامانههای تهویه مطبوع در زمان حریق، دیدگاهی است که از گذشته در بین مهندسین جا افتاده است و همچنان همین دیدگاه در ساختمانها پیاده میشود. کنترل دود منطقهای بدین صورت است که دود ناشی از حریق در منطقه ای که حریق ایجاد شده است، به وسیله اگزاست فنها تخلیه شده و فضاهای مجاور آن فشارسازی میشوند. البته از روشهای غیرعامل نیز میتوان جهت تخلیه دود و حفاظت سایر مناطق استفاده نمود. در ساختمانهای معمولی و کوچک، معموال فضای حریق به وسیله یک یا چند پنجره به فضای بیرون ارتباط دارد، این موضوع سبب تخلیه غیرعامل دود در زمان حریق میشود. در زمان حریق پنجرهها به طور تقریبی در دمای ۲۰۰ درجه ساانتیگراد شکسته شده و دود به راحتی به بیرون تخلیه میشود. اما در ساختمانهای بزرگ یا بلند مرتبه، مناطق زیادی وجود دارند که دسترسی به هوای آزاد ندارند. در این ساختمانها بایستی سامانه اگزاست دود در مناطق مختلف تعبیه شود. طراحی این سامانه نیز اغلب به صورت کارا محور[۱۴] انجام میشود.
سامانههای کنترل دود در تونلها، پارکینگها و فضاهای زیرزمینی
در پارکینگها، تونلها و سایر فضاهای زیرزمینی دود و حرارت ناشی از حریق محبوس شده و به سرعت شرایط ایمنی فضا را از بین میبرد. این امر سبب جلوگیری از تخلیه مناسب نفرات و انجام عملیات توسط آتشنشانان میشود. در ضوابط تهویه سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران به موضوع ضوابط سامانههای تهویه و کنترل دود در پارکینگها پرداخته شده است. با توجه به بار حرارتی زیاد و محدودیتهای فراوان آتشنشانان جهت انجام عملیات در فضای پارکینگها و تونلهای زیرزمینی، لازم است که تدابیر بیشتری در این حوزه اندیشیده شود. در پارکینگهای بزرگ به دلیل حساسیت های بالا، لازم است که مدلسازی حریق با استفاده از روشهای عددی انجام شود و طراحی سامانه کنترل دود بر پایه اطلاعات خروجی آن صورت پذیرد.
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.
[۱] Empire State Building
[۲] One Meridian Plaza
[۳] Passive
[۴] Pressurization
[۵] Fire Barriers
[۶] Barnett
[۷] Boring
[۸] Boring et al.
[۹] Bushev et al.
[۱۰] Smoke Barriers
[۱۱] NFPA 92
[۱۲] NFPA 101 (Life Safety Code)
[۱۳] Austrian Society of Engineers
[۱۴] Performance Based
[/auth]
