تجهیزات اسپرینکلر (آب افشان)
- شناسه خبر: 20568
- تاریخ و زمان ارسال: 16 دی 1396 ساعت 16:00
حسین مجدفر، کارشناس اتوماسیون
majdfar@gmail.com
آب افشان چیست؟
از سال ۱۸۷۴میلادی که اسپرینکلر (آبفشان) به دست «هنری پارملی» اختراع شد، این وسیله نسبتاً ساده که گروهی از صاحب‌نظران آن را به‌عنوان بهترین و کارآمدترین وسیله ایمنی ساخته شده تا به امروز می‌دانند، با استفاده از تجهیزات رایج در شبکه‌های لوله‌کشی مانند شیرآلات، لوله و اتصالات مربوطه با هدف حفظ جان و مال افراد در برابر حریق به‌کار گرفته شده است. جالب است بدانیم هیچ ساختمان مجهز به سیستم اسپرینکلری دچار خسارت سنگین نشده و تاکنون مرگ ناشی از حریق در خانه‌های دارای اسپرینکلر در انگلستان گزارش نشده است. در سال ۱۸۹۶میلادی پس از کسب مقبولیت و محبوبیت سیستم‌های اسپرینکلر در ایالات متحده آمریکا، برای هماهنگ نمودن و یکپارچه‌سازی طراحی، کارخانجات تولیدکننده اسپرینکلر، شرکتهای بیمه و سازمانهای آتش‌نشانی، نهادی به نام سازمان ملی حفاظت از حریق یا National Fire Protection Association NFPAرا تشکیل دادند که نخستین مجموعه تهیه شده در این سازمان با کد ۱۳به سیستم‌های اسپرینکلر اختصاص یافت. امروزه NFPA نزدیک به ۳۰۰ کد در زمینه‌های مختلف ایمنی منتشر نموده است.
دسته‌بندی مخاطرات
دسته‌بندی میزان خطر آتش‌سوزی ساختمان‌ها بر اساس مقدار مخاطره از استاندارد ۱۳-۱۸۹۳ سازمان NFPA به شرح زیر است:
الف- کاربری‌های کم‌مخاطره (light hazard):
مکانهای غیر صنعتی هستند که میزان و یا قابلیت اشتعال محتویاتشان اندک است و هنگام آتش‌سوزی حرارت کمی تولید می‌کنند؛ مانند: ساختمانهای مسکونی، دفاتر و ادارات، قسمت صرف غذا در رستوران‌ها، تالارهای سخنرانی به جز صحنه نمایش، مؤسسات آموزشی، بیمارستانها، موزه‌ها، مساجد، کلوپها وکتابخانه‌های کوچک
ب- کاربری‌های با مخاطره معمولی (ordinary hazard):
مکان‌هایی تجاری صنعتی هستند که میزان و یا قابلیت اشتعال محتویاتشان متوسط است و هنگام آتش‌سوزی حرارت متوسطی تولید و بر حسب قابلیت اشتعال محتویاتشان به سه گروه تقسیم می شوند؛
گروه ۱: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال کم محتویات که ارتفاع مواد اشتعال‌پذیر انبار شده در آنها از ۱٫۰ متر تجاوز نمی‌کند مانند: پارکینگ خودروها، نانوایی‌ها، کارخانجات تولیدی محصولات لبنی و نوشابه‌سازی و صنایع الکترونیکی و شیشه‌سازی، آشپزخانه رستوران‌ها، رختشویخانهها.
گروه ۲: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال متوسط محتویات که ارتفاع مواد اشتعال‌پذیر انبار شده در آنها از ۳٫۰ متر تجاوز نمی‌کند مانند: فروشگاه ماشین‌آلات، انبارهای بزرگ کتاب، سردخانه‌ها، تأسیسات شیمیایی، آسیابهای گندم و غلات، چاپخانه‌ها، کارخانجات صنایع چوب و چرم و تولید توتون و نساجی، عصاره‌گیری و تقطیرسازی.
گروه ۳: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال بالای محتویات که ارتفاع مواد اشتعال‌پذیر انبار شده در آنها زیاد بوده، در هنگام آتش‌سوزی، حرارت زیادی تولید می‌کنند مانند: کارخانجات کاغذسازی، آسیابهای کاغذ و نیشکر، پارکینگ تعمیرگاه‌های خودرو، کارخانه تولید لاستیک، انبار کاغذ، رنگ و مواد الکلی.
ج- کاربری های پر مخاطره (extra hazard): مکان‌هایی تجاری و صنعتی هستند که قابلیت اشتعال محتویاتشان بسیار بالاست مثل باروت یا مایعات قابل اشتعال و هنگام آتش‌سوزی، حرارت زیادی تولید می‌کنند. مانند کارخانه فیبر و نئوپان‌سازی، کارخانه لاستیک اسفنجی، چاپخانه‌هایی که جوهرهای با دمای اشتعال کمتر از ۳۸ درجه سانتیگراد استفاده می‌کنند.
پیشنهاد سازمان NFPA برای مساحت تحت پوشش و حداکثر فاصله آبپاشها و دبی حداقل هر آب‌پاش مطابق جدول زیر است:
تصویر Sprinkler 01
برای محلهای کم مخاطره ۱/۰ گالن در دقیقه و برای محلهای با مخاطره معمولی ۱۵/۰ گالن در دقیقه و برای پر مخاطره ۵/۰ گالن در دقیقه است.
انتخاب قطر نازل آبپاشها
مقدار دبی و قطر نازل آب پاشها و فشار آب پشت هر اسپرینکلر ها تابع رابطه زیر است:
Q= K √P
Q = دبی آب بر حسب Gpm ، P = فشار آب بر حسب Psi و K = ضریب نوع اسپرینکلرها که به قطر نازل بستگی دارد.
فشار مورد نیاز پشت هر اسپرینکلر psi 30 یا ۲۰ متر آب در نظر گرفته می‌شود.
تصویر Sprinkler 02
انتخاب حباب حساس سر آبپاشها: کمترین دمای عملکرد حباب حساس باید ۳۰ درجه سانتیگراد بیشتر از دمای محیط (حداکثر دمای معمولی محیط) محل نصب باشد.
تصویر Sprinkler 03
قطر لوله‌کشی در سیستم اسپرینکلرها: کمترین قطر لوله‌ها در سیستم آب‌پاش برای لولههای فولادی یک اینچ و از لولههای فولادی بدون درز با اتصالات جوشی خواهد بود و می‌باید تحمل فشار ۱۲ بار را داشته باشد.
تصویر Sprinkler 04
بوستر پمپ (تقویت‌کننده)
دبی: بوستر پمپ باید ۰۴% دبی مورد نیاز آب مورد نیاز کل اسپرینکلرها را تأمین کند.
هد: فشار مورد نیاز پشت اسپرینکلر + فشار ناشی از ارتفاع ساختمان + فشار ناشی از افت مسیر و اتصالات
حجم آب مخزن: حجم آب ذخیره شده در سیستم اسپرینکلرها باید دبی مورد نیاز ۵۰% کل آبپاشها را برای مدت ۱۵ دقیقه تأمین نماید.
تبصره: در صورتی که در ساختمانی از هر دو سیستم آتش‌نشانیِ تر و اسپرینکلر استفاده گردد، حجم مخزن ذخیره انتخابی بر مبنای بزرگترین مخزن طراحی از دو سیستم خواهد بود ودر صورتی که هد و دبی پمپ‌های دو سیستم نیز قابلیت پوشش مشخصات فنی همدیگر را داشته باشند برای هر دو سیستم استفاده از یک پمپ مانعی ندارد؛ در غیر این صورت از دو پمپ استفاده گردد .
انواع سیستم افشانه آب
انواع سیستم‌های اطفاء حریق اسپرینکلر شامل: اسپرینکلر پایین‌زن(Pendent)، بالازن(Upright)، دوحالته(Conventional)، دیواری (Sidewall) اسپرینکلرهای واکنش عادی (Standard Response) ، واکنش سریع (Quick Response)، اسپرینکلرهای با سطح پوشش زیاد (Extended Coverage)، سیستم‌های اسپرینکلر Wet، Dry، Deluge، Pre-action هستند که در اینجا طبق استاندارد NFPAموارد زیر به دلیل کاربردی‌تر بودن، شرح داده می‌شوند:
- سیستم تر
- سیستم خشک
- سیستم جریان آزاد
- سیستم نیمه آزاد
سیستم تر:
این سیستم دارای فشار لازم به صورت دائمی است و افشانه‌های خودکارش در هنگام حریق، مسیر را برای پاشش، باز می‌نمایند. در دهانه افشانه‌ها در این شبکه، یک حباب شیشه‌ای وجود دارد که هنگام بالا رفتن دما در اطراف آن، بیش از حد تحمل حباب، می‌شکند و باعث آزاد شدن مسیر جریان آب می‌شود.
سیستم خشک:
در این سیستم در حالت عادی، شیر جریان آب به کمک فشار هوا، با نیتروژن بسته است و عملکردن یک یا چند افشانه خودکار که به دما حساسند باعث باز شدن شیر آب می‌شود. در صورتی که فشار منبع آب به صورت گرانشی تأمین نشود، باید در سیستم، یک کلید خودکار حساس به فشار در مسیر تعبیه شده باشد تا در هنگام لازم، پمپ‌های آب را روشن نماید. در مواقعی که احتمال افت فشار آب شبکه نیز وجود دارد وجود کلید خودکار و پمپ کمکی لازم است.
سیستم جریان آزاد:
این سیستم از یک سری افشانه‌های با دهانه آزاد (باز) تشکیل شده است که شیر اصلی در هنگام نیاز با سیستم کاشف یا به صورت دستی باز شده، جریان برقرار می‌شود. به این روش راه‌اندازی، نیمه‌خودکار می‌گویند.
سیستم نیمه آزاد:
در این سیستم که شبیه نوع جریان آزاد است ولی از افشانه‌های خودکار استفاده شده است پشت افشانه‌ها، مقدار محدودی فشار نیز وجود دارد و هنگامی که سیستم کشف حریق، شیر اصلی جریان را باز می‌کند فقط افشانه‌هایی عمل می‌کنند که قبلاً با گرما فعال باشند. در طراحی سیستم افشانه، میزان آب و فشار لازم باید برای زمانی پیش‌بینی شود که تمام افشانه‌ها در حال عمل باشند. در این باره دبی، فشار و حجم مورد نیاز آب باید در شبکه وجود داشته باشد.
اصول طراحی شبکه‌های اسپرینکلر
در طراحی سیستم‌های اسپرینکلر دو وظیفه اصلی وجود دارد که طراح باید آنها را مورد نظر قرار دهد:
الف- تهیه نقشه‌های مقدماتی و تفصیلی اجرایی دقیق، روشن و بدون نقص بر اساس الزامات ملی و بین‌المللی
ب- به حداقل رساندن هزینه‌های تجهیزات و نصب سیستم
توجه: تغییر در طراحی هنگام نصب سیستم‌ها به مراتب هزینه‌های بیشتری خواهد داشت .
مراحل طراحی سیستم‌ها
– تشخیص نوع خطر
– بررسی سازه ساختمان
– بررسی منابع آب مورد نیاز سیستم
– تشخیص و انتخاب نوع سیستم اسپرینکلر
– تعیین اسپرینکلر مورد نیاز
– انتخاب لوله مناسب
– انتخاب بست و آویزها و گیره‌ها برای نصب لوله
– تعیین تجهیزات جانبی مورد نیاز
– انجام محاسبات هیدرولیکی
– تهیه نقشه با ذکر جزئیات و نکات بارز
اطلاعات اولیه طراحی شبکه آب افشان خودکار
کمترین فشار خروجی نازل‌ها باید ۲/۲ اتمسفر پیش‌بینی گردد. بیشترین فضای قابل پوشش هر پاشنده با ارتفاع سه متر حدوداً هجده متر مربع خواهد بود. به‌علت این که سر لوله پاشنده‌ها با دمای بیشتری در تماس باشد، لازم است فاصله آنها تا سقف به حداقل ممکن کاهش یابد، این فاصله می‌تواند حداکثر ۳۰ سانتیمتر باشد. پاشنده‌ها در زیر سقف باید به‌گونه‌ای نصب شوند که هیچ مانعی در مقابل پاشش آب به اطراف وجود نداشته باشد. برای آزمودن عملکرد درست سیستم، لازم است در هر منطقه یک عدد شیر تخلیه هم اندازه با انشعاب پاشنده به همراه فشارسنج پیش‌بینی شود.
محاسبات شبکه بر اساس چگالی پاشش آب
هر افشانه در هنگام عمل پاشش آب، محدوده‌ای به صورت چتری در زیر خود را آب‌پاشی خواهد نمود. هرچه ارتفاع افشانه بالاتر باشد، قاعده این محدوده بزرگتر و چگالی پاشش آب، کمتر می‌گردد. شکل محدوده حفاظتی یک افشانه را نشان می‌دهد.
برای حفظ کارایی افشانه‌ها محدوده ۱۸۰ فوت مربع تعیین شده است. این معیار، یک عدد کلی است و با توجه به ویژگی‌های محیطی و نوع مواد آتش‌گیر می‌تواند تغییر کند، لذا از معیار دقیق‌تری می‌توان استفاده نمود و آن هم ترکیب درجه خطر و مساحت است.
کدرنگ‌های آب افشان‌ها
آب افشانه‌ها بر اساس دمای عملیاتی، به کدهای زیر درجه‌بندی گردیده‌اند. دسته‌بندی نرخ عملکرد و دمای آب افشانه‌ها و رنگ تیوپ‌های آن (کد ۱۳ از استاندارد NFPA)
آب افشان‌ها به تنهایی یک سیستم مستقل و قابل قبول بوده، به نگهداری خیلی مختصری نیاز دارند. با توجه به این که در سیستم‌های آب افشان‌تر، در داخل لوله‌ها آب است لذا تنها باید در ساختمان‌هایی که در معرض خطر آتش‌سوزی هستند، به‌کار برده شوند و دمای ساختمان‌ها باید در حد فاصل ۴۰ درجه فارنهایت (۴درجه سانتیگراد) یا بالاتر حفظ گردد. در مواقعی که لازم است تعدادی از آب‌افشان‌ها در محیط‌هایی با دمای پایین‌تر نصب گردند می‌توان از مواد ضد یخ استفاده نمود. آن بخش از لولههای آب‌افشان در سیستم تر که در معرض دمای زیر صفر باشند، باید با محلول ضد یخ پر گردند.
UL و اهمیت استاندارد بودن آب افشان
UL 203 – Standard for Pipe Hanger Equipment for Fire Protection Service
استحکام یک سیستم اسپرینکلر، یکی از پارامترهای مهم در طراحی و نصب و راه‌اندازی آن است. استفاده از وسایل مناسب برای محکم‌کردن آب‌پاش برای کارایی مؤثرتر و پایدارتر آن ضروری است. یکی از روش‌های حصول اطمینان استفاده از استاندارد UL برای آویزانکنندهها و بست‌هاست.
فصل نهم استاندارد نصب و راه‌اندازی سیستم آب‌پاش NFPA 13 می‌گوید: «همه مؤلفه‌های سیستم آویزان‌کننده که مستقیماً به لوله آب‌پاش وصل می‌شوند، باید لیست شوند یعنی تحت استاندارد باشند». البته تعدادی استثنا هم وجود دارد که در بخش‌های دیگر NFPA 13 به آن اشاره شده است. UL لیستی به کاربر ارائه می‌دهد تا بداند تولیدکننده، یک محصول را بعد از فرایند تولیدش به صورت موفق ارزیابی ارائه کرده است؟ و محصول ارائه‌شده تحت شرایط مندرج در گواهینامه UL قرار دارد؟
یک مثال، محصول ارائه شده تحت استاندارد ANSI/UL 203 است. این محصول آویزان‌کننده لوله در سیستم اطفای حریق است. لیست UL 203 عملکرد آویزان‌کننده لوله برای پشتیبانی لوله در سیستم‌های اسپرینکلر، سیستم‌های افشاندن آب و سیستم‌های لوله‌کشی استفاده شده در سازوکار اطفای خودکار حریق را پوشش می‌دهد. این لیست اطلاعاتی شامل محصولاتی مانند: انواع مختلف آویزان‌کننده (حلقه، باند، کلیپس،…)، انواع سبد، بست‌های فلنج و بست‌های C شکل، کوپلینگ‌ها، لنگرهای انبساط و رابطهای اتصال-سریع است. ارزیابی تحمل میزان بار برای آویزان‌کننده‌های موجود در UL 203 مطابق با استاندارد NFPA 13 است.
آزمون UL 203
برای ارزیابی محصولات ارائه‌شده، ابتدا حالت میدانی آن شبیه‌سازی شده، سپس ارزیابی انجام شود. به‌عنوان مثال، آویزان‌کننده در یک ماکت شبیه‌سازی شده که به لوله تحت پشتیبانی آویزان‌کننده بار اعمال می‌شود، مورد آزمون و ارزیابی قرار می‌گیرد و یک لنگر انبساط برای آزمون، درون بلوکهای بتنی نصب می‌شود. آویزانکنندهها و سایر وسیله‌های تحت پوشش UL 203 که برای پشتیبانی لوله‌ها استفاده می‌شوند، بسته به نوع محصول، مطابق موارد زیر، مورد آزمون‌های زیر قرار می‌گیرند:
- آزمون ضخامت پوشش فلزی: به‌عنوان پوشش برای محافظت از خوردگی بسته به نوع محصول طراحی می‌شود.
- آزمون کشش: برای آویزان‌کننده استفاده می‌شود و برای ارزیابی قدرت محصولات در برابر گسیختگی و شکست هنگامی که تحت بار کششی قرار می‌گیرند.
- آزمون پشتیبانی برای لولههای فلزی: با بار دست‌کم ۷۵۰ پوند برای لولههای ۲ اینچی و کوچک‌تر مورد آزمون قرار می‌گیرند.
- وسیله پشتیبانی برای لولههای ترموپلاستیک: با بار دست‌کم ۳۴۰ پوند برای لولههای ۲ اینچی و کوچک‌تر، مورد آزمون قرار می‌گیرند. برای آزمون، قطعات رزوه‌ای نصب شده و با اعمال گشتاورهای معین سفت می‌شوند. الحاق‌های بتن، لنگرها/ لولههای انبساط و بست‌ها برای آزمون درون بلوکهای بتن نصب می‌شوند.
- آزمون لرزش: قابل کاربرد برای لنگرهای انبساط، بست‌های پودری، گل‌میخ‌های جوش‌شده، بست‌های C شکل بدون مهره و سایر آویزان‌کننده‌هاست که تحت لرزش استفاده می‌شوند. برای انجام این آزمون، وسیله مورد آزمایش برای ۱۰۰ ساعت در معرض لرزش قرار می‌گیرد.
- آزمون رانش به سمت بالا: این آزمون برای محصولاتی که به‌منظور جلوگیری از حرکت قائم لوله استفاده می‌شوند، قابل کاربرد است. باید ۳۴۰ پوند وزن تحمل کند و میزان جابه‌جایی آن کمتر از یک هشتم اینچ باشد.
نتیجه
پشتیبانی واقعی تجهیزات اطفای خودکار حریق، موضوعی مهم و اساسی در راه‌اندازی موفق یک سیستم اسپرینکلر است. تولید‌کننده‌های سیستم‌های مذکور از یک طرف و فعالان مجرب حوزه ایمنی حریق از طرف دیگر، لیست UL را برای تجهیزات اعلام و اطفای حریق، ارزشمند می‌دانند. چون UL یک واحد مستقل برای ارزیابی محصولات، باتوجه به ملزومات استانداردهاست. متخصصان صاحب نظر، کاربران نهایی و نصابان سیستم‌های ایمنی با دیدن علامت UL متوجه می‌شوند که محصولات، طبق استانداردهای سخت‌گیرانه بین‌المللی ساخته شده‌اند. این امر باعث می‌شود تا فرایند ارزیابی آن دسته از محصولات که با ملزومات استاندارد نمی‌خواند، مشخص گردد.
سازمان UL بر تولید محصولات دارای این نشان، نظارت دقیق و دائم دارد تا محصولاتی که تولید می‌شود، در تطابق با محصولی باشد که مورد ارزیابی قرار گرفته است. این موارد استاندارد UL را به‌عنوان پارامتری مهم و اثرگذار در موفقیت نصب و راه‌اندازی مؤثر سیستم‌های اسپرینکلر مطرح می‌کند. علاقه‌مندان برای دریافت اطلاعات تکمیلی می‌توانند به نشانی www.ul.com مراجعه نمایند.
