بررسی اهمیت سامانه‌های کنترل دود در ساختمان‌ها و معرفی کتاب مهندسی کنترل دود

 

عباس شاملو^۱، سعید شریف‌زاده^۲، محمود قدیری^۳

 

^۱ کارشناسی ارشد مهندسی مکانیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران مرکزی؛ Hamid.Shamloo@Gmail.com

^۲ مدیرعامل سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران

^۳ معاون پیشگیری و حفاظت از حریق سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران

 

چکیده

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.
[auth]
در ایران نیز با در نظر گرفتن روند رو به رشد بلند مرتبه‌سازی، فقدان مقررات و قوانین جامع در حوزه مهندسی کنترل دود از یک سو و از سوی دیگر عدم توجه به دانش طراحی سامانه‌های کنترل دود و اهمیت آنها در زمان حریق، منجر به عدم پیاده‌سازی سامانه‌های کنترل دود در ساختمان‌های بلندمرتبه، بزرگ و پیچیده شده است. در همین راستا در سال ۱۳۹۲ تلاش‌هایی جهت تدوین ضوابط حوزه مهندسی کنترل دود و به طور خاص سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله در سازمان آتش‌نشانی شهر تهران آغاز گردید و بخشی از نتایج آن نیز تدوین ضوابط ملاک عمل سامانه‌های تهویه، تخلیه و کنترل دود در سال ۱۳۹۴ بوده است. جهت ادامه مسیر و ارتقای سطح ضوابط قبلی، افزایش سطح دانش جامعه مهندسی در زمینه سامانه‌های کنترل دود، بیش از هر زمان دیگری به عنوان یک پیش‌نیاز حائز اهمیت گردید. بنابراین تلاش شد تا با ترجمه و ارائه کتاب مهندسی کنترل دود، که در حال حاضر به عنوان اصلی‌ترین مرجع این حوزه در سطح بین‌المللی مطرح است، گامی در راستای افزایش سطح دانش فنی جامعه مهندسی کشور برداشته شود. در این مقاله در کنار بررسی سامانه‌های کنترل دود به تشریح و معرفی بخش‌های مختلف این کتاب نیز پرداخته شده است. این کتاب به واسطه نحوه بیان مطالب و ارائه مثال در هر بخش می‌تواند برای اساتید دانشگاه، دانشجویان و پژوهشگران، متخصصین حوزه کنترل دود، مهندسین و طراحان ساختمان، آتش‌نشانان و سایر عزیزان شاغل در حوزه ایمنی و حفاظت در برابر حریق مفید باشد.

 

مقدمه

دود به عنوان قاتل اصالی در زمان حریق شناخته می‌شود [۱ و ۲]. دود اغلب در ساختمان حرکت کرده و از فضایی که در آن حریق رخ داده به قسمتهای دیگر 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 [۳]. 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 ذر 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 [۴]، ساختمان امپایر استیت[۱] که به وسیله هست بررسی شد [۵]، ساختمان تست حریق سیاتل، حریق و انفجارهای سازمان تجارت جهانی که توسط پاورز مطالعه گردید [۶] و وان مریدین پلازا[۲][۷] اشاره کرد.

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.

در این مقاله در کنار بررسی سامانه‌های کنترل دود به تشریح و معرفی بخش‌های مختلف کتاب مهندسی کنترل دود [۳] تألیف کلوت و همکاران[۳] نیز پرداخته شده است. این کتاب که در حال حاضر به زبان فارسی ترجمه شده و جلد اول آن نیز منتشر شده است، به واسطه نحوه بیان مطالب و ارائه مثال در هر بخش می‌تواند برای اساتید دانشگاه، دانشجویان و پژوهشگران، متخصصین حوزه کنترل دود، مهندسین و طراحان ساختمان، آتش‌نشانان و سایر عزیزان شاغل در حوزه ایمنی و حفاظت در برابر حریق مفید واقع گردد. باید توجه داشت که در بحث کنترل دود به علت پیچیدگی‌های روابط مکانیک سیالات و انتقال حرارت، در برخی از استانداردهای بین‌المللی نیز ابهامات و مغایرت‌هایی را می‌توان یافت. از این رو انجام مطالعه و پژوهش‌های بومی در رفع ابهامات مختلف و دست یافتن به استانداردهای قابل قبول و ارتقاب سطح ایمنی ساختمان‌ها نقش مهمی را ایفا می‌کند.

 

کنترل دود توسط روش‌های غیرعامل

به طور کلی کنترل دود درساختمان‌ها به دو صورت غیرعامل^[۴] و فشارسازی^[۵] (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^[۶] 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^[۷] (۱۹۹۱)، بورینگ^[۸] (۱۹۹۰)، بورینگ و همکاران^[۹] (۱۹۸۱) و بوشو و همکاران^[۱۰] (۱۹۷۸) رجوع نمود. از روش‌های غیر عامل جهت کنترل دود می‌توان به موانع دود^[۱۱]، 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 [۸ و ۹]. با توجه به پیچیدگی‌های تحلیل جریان هوا در ساختمان‌ها، روشهای طراحی مختلف بعضاً نتایج متفاوتی در پی دارند. از این رو در مقاله دیگری شاملو و همکاران به مقایسه و ارزیابی دقت نتایج هر یک از روشهای فوق در طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله پرداخته‌اند [۱۰]. در ضوابطی که جهت طراحی سامانه فشار مثبت راه‌پله، توسط سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهر تهران تدوین شده است، به منظور طراحی ساامانه فشار مثبت و تخمین دبی هوای موردنیاز جهت تزریق به راه‌پله، از یک روش سرانگشتی بر مبنی تعداد طبقات راه‌پله استفاده شده است[۱۱]. در مطالعه دیگری دقت و نتایج این روش سرانگشتی در ساختمان‌های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است [۱۲]. لازم به ذکر است که مقدار حداقل و حداکثر اختلاف فشار بین راه‌پله و فضای اطراف طبق استاندارد ان‌اف‌پی‌ای ۹۲[۱۲] و  ان‌اف‌پی‌ای ۱۰۱[۱۳] 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 [۱۳ و ۱۴].

 

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[۱۴] 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[۱۵] 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.

 

کتاب مهندسی کنترل دود

کتاب مهندسی کنترل دود توسط جان اچ کلوت، جیمز ال میلک، پائول جی ترنبول، احمد کاشف و مایکل جی فریرا به نگارش درآمده است و توسط انجمن مهندسین سرمایش، گرمایش و تهویه مطبوع ایالات متحده[۱۶]، انجمن کدهای بین‌المللی[۱۷]، انجمن مهندسین حفاظت در برابر حریق[۱۸] و انجمن ملی محافظت در برابر حریق ایالات متحده[۱۹] حمایت شده است. در این کتاب به تمامی مسائل مختلف در حوزه کنترل دود پرداخته شده است و مطالب به نحوی ارائه شده است که کلیه اطلاعات مورد نیاز در این حوزه را در بر میگیرد. این کتاب که در حال حاضر به زبان فارسی ترجمه شده و جلد اول آن نیز منتشر شده است، به واسطه نحوه بیان مطالب و ارائه مثال در هر بخش، می‌تواند برای اساتید دانشگاه، دانشجویان و پژوهشگران، متخصصین حوزه کنترل دود، مهندسین و طراحان ساختمان، آتشنشانان و سایر عزیزان شاغل در حوزه ایمنی و حفاظت در برابر حریق مفید واقع گردد.

سرفصل‌ها و مطالب کتاب مهندسی کنترل دود

جلد اول کتاب مهندسی کنترل دود از دوازده فصل تشکیل شده است. در فصل اول به واحدهای دو سامانه انگلیسی و سامانه بین‌المللی واحدها و همچنین خواص فیزیکی مواد پرداخته شده است. اطلاعات و جداول مربوط به مشخصات مواد مختلف در شرایط مختلف که در فصول بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرند نیز در این فصل ارائه شده است.

به منظور طراحی و تحلیل سامانه‌های کنترل دود لازم است که اطلاعات آب و هوایی و شرایط اقلیمی در دسترس باشند. به همین منظور در فصل دوم مشخصات اقلیمی، مانند دمای هوای خارج، سرعت و جهت وزش باد، فشار محلی و ارتفاع از سطح دریای شهرهای ایران جمع‌آوری و ارائه شده است. در این فصل علاوه بر ارائه این اطلاعات به روابط حاکم بر آنها و پیشینه علمی و آماری آنها نیز پرداخته شده است.

رفتار دود ناشی از حریق را، به عنوان یک سیال باید با استفاده از روابط و قوانین مکانیک سیالات مورد بررسی و تحلیل قرار داد. مکانیک سیالات، یکی از علوم پیچیده و پرکاربرد در حوزه طراحی و تحلیل سامانه‌های کنترل دود در ساختمان‌ها است. در فصل سوم، با توجه به گستردگی و تنوع مطالب این علم صرفاً به بخشی از مباحث که در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرند، با دیدگاهی کاربردی پرداخته شده است. در حریق‌های ساختمانی، دود اغلب از طریق مسیرها و شفت‌های عمودی از موقعیت تشکیل حریق به سایر فضاها سرایت کرده و علاوه بر اینکه سلامتی افراد را به مخاطره می‌اندازد سبب بروز خسارت نیز می‌شود. در فصل سوم به بررسی جریان دود و هوا، سطح مؤثر جریان، تقارن ساختمان و نیروهای مؤثر بر حرکت دود پرداخته شده است.

بعضی از سامانه‌های کنترل و مدیریت دود صرفاً جهت حفظ ایمنی در مدت زمانی که برای تخلیه افراد از ساختمان نیاز است، طراحی می‌شوند. از این رو در مورد این سامانه‌ها، جهت مشخص شدن زمان مورد نیاز برای خروج افراد، باید تحلیل‌های زمان‌بندی تخلیه افراد و متصرفین از ساختمان صورت پذیرد. در فصل چهارم به ملاحظات کلی جهت تحلیل زمان‌بندی تخلیه افراد با توجه به محدودیت‌ها و امکانات روش‌های محاسباتی پرداخته شده است. با استفاده از نتایج تحلیل‌های زمان‌بندی تخلیه افراد مشخص می‌گردد که آیا افراد در زمان خروج به صورت جزئی با دود مواجه می‌شوند یا خیر و اگر افراد در معرض دود قرار می‌گیرند، تا چه میزان ایمنی و سلامت آنها به خطر می‌افتد.

در تحلیل یک سامانه کنترل دود، طراحی حریق بخش مهمی از طراحی هر سناریو حریق می‌باشد. نرخ حرارت آزاد شده  مهمترین پارامتر طراحی حریق است. تحلیل طراحی حریق نیازمند درک دقیقی از مراحل توسعه و رشد حریق، اثر اسپرینکلرها روی نرخ حرارت آزاد شده، مقدار نرخ حرارت آزاد شده از حریق وسایل و مواد مختلف و اشتعال تابشی می‌باشد. در فصل پنجم کتاب به تمامی موارد فوق پرداخته شده است.

هارلند و وولی^[۲۰] در سال ۱۹۷۹ و برل و هالپین^[۲۱] در سال ۱۹۸۰ در مطالعات خود دود را به عنوان عامل اصلی تلفات و مرگ و میر در حوادث حریق معرفی کردند. دود عبارت است از ذرات جامد و مایع به همراه گازهایی که در طول فرآیند سوختن مواد و یا واکنش متصاعد می‌شوند، در کنار مقادیری هوا که ممکن است با آنها کاملاً مخلوط شده باشد. گازهای سمی، حرارت و نرخ گرمای تشعشعی همگی مخاطرات مستقیم شعله‌های حریق و دود ناشی از آن است که سلامتی انسان‌ها را تهدید می‌کند. زمانی که غلظت دود زیاد شود، توانایی بینایی افراد به شدت کاهش یافته و حرکت افراد به آرامی انجام می‌شود. اگر افراد به مدت طولانی در معرض دود قرار بگیرند ممکن است دچار موقعیت‌نا‌آگاهی^[۲۲] نیز بشوند. سقوط از ارتفاع و بالکن‌ها یکی دیگر از حوادث شایعی است که در اثر کاهش دید افراد را تهدید می‌کند. در اکثر موارد خطرات اصلی که افراد را تهدید می‌کنند، ناشی از کاهش قدرت بینایی آنها می‌باشد؛ با این حال لازم است که سایر تهدیدات را نیز در نظر گرفت. در فصل ششم به بررسی این تهدیدات از منظر کنترل دود پرداخته شده است.

در زمان بروز حریق عموماً سامانه‌های تهویه مطبوع در ساختمان‌ها، به منظور جلوگیری از انتقال دود خاموش می‌شوند. لیکن در سامانه‌های تهویه مطبوع پیشرفته و یا اماکن حساس، سامانه‌های تهویه مطبوع از حالت عادی به حالت کنترل دود تغییر وضعیت می‌دهند. در فصل هفتم پیش‌زمینه‌ای از سامانه‌های کنترل دود و کاربرد تجهیزات مختلف این حوزه ارائه شده است. اطلاعات این فصل برای افرادی که تخصص آنها سیستم‌های تهویه مطبوع نیست، کمک کننده و راه‌گشا است.

در ساختمان‌ها سامانه‌های مختلفی مانند سامانه‌های اعلام حریق، اسپرینکلرها، تهویه مطبوع، مدیریت انرژی، سامانه‌های امنیتی و غیره وجود دارند. در زمان حریق برخی از این سامانه‌ها به منظور ارتقای سطح ایمنی افراد، لازم است که به حالتی غیر از شرایط معمولی کارکرد خود وارد شوند. جهت درک کامل اهمیت وجود یکپارچگی بین سامانه‌های مختلف ساختمان سناریو زیر را در نظر بگیرید. زمانی که حریق در ساختمان رخ می‌دهد، ابتدا سامانه اعلام حریق بنا به وظیفه اصلی‌اش که بدان منظور طراحی شده وارد عمل می‌شود و پس از کشف حریق، شروع به آژیر کشیدن و هشدار دادن به افراد در معرض حریق می‌کند. سامانه تهویه مطبوع با تشخیص افزایش دما در ناحیه‌ای که در آن حریق رخ داده با تصور افزایش بارهای برودتی در آن ناحیه به ایفای نقش عادی خود پرداخته و نسبت به تزریق هوای سرد بیشتر به آن ناحیه اقدام می‌ورزد. این هوای اضافه تزریق شده منجر به رسیدن هوای تازه بیشتر به حریق و رشد سریع‌تر حریق، ایجاد فشار مثبت بیشتر در ناحیه حریق و در نتیجه انتشار سریع دود به نواحی مجاور می‌گردد. در این سناریو هر دو سامانه دقیقاً به وظایف خود عمل نموده‌اند، اما واکنش سامانه تهویه مطبوع در شرایط حریق، نامناسب و نادرست است. اگر سامانه تهویه مطبوع به نوعی نسبت به بروز حریق آگاهی پیدا می‌کرد در آن صورت می‌توانست واکنش مناسب‌تری نسبت به شرایط موجود از خود نشان دهد.^[۲۳] در فصل هشتم کتاب به سامانه‌های کنترلی و استراتژی‌های هماهنگ کردن سامانه‌های مستقل در یک ساختمان به منظور ایجاد یکپارچگی کامل و ارائه واکنش مناسب در زمان حریق پرداخته شده است.

همانطور که در بخش‌های قبلی نیز اشاره شد، دود به عنوان عامل اصلی تلفات و مرگ و میر در حریق‌های ساختمانی شناخته می‌شود. سامانه‌های کنترل دود به طور کلی بر مبنای حفاظت غیرعامل و فشارسازی یا ایجاد فشار مثبت عمل می‌کنند. استفاده از سامانه‌هایی که بر مبنای روش‌های ایجاد فشار مثبت عمل می‌کنند، امری رایج است و معمولاً از این روش‌ها در انواع ساختمان‌ها استفاده می‌شود. لیکن از سامانه‌های حفاظت غیرعامل معمولاً در کنار سامانه‌های فشار مثبت استفاده می‌شود. در فصل نهم کتاب به اصول بنیادین این سامانه‌ها پرداخته شده است.

سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله را معمولاً می‌توان با استفاده از معادلات جبری و مدل‌های شبکه‌ای مورد تحلیل قرار داد. مدل‌های شبکه‌ای (چندناحیهای) به صورت گسترده‌ای در تحلیل سامانه‌های کنترل دود با استفاده از ایجاد فشار مثبت مورد استفاده قرار می‌گیرد و در واقع به استانداردی در این حوزه تبدیل شده‌اند. در فصل دهم کتاب نحوه طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله با استفاده از روابط جبری ارائه شده است.

در فصل یازدهم به سامانه فشار مثبت چاله آسانسور پرداخته شده است. هدف این سامانه‌ها جلوگیری از ورود و انتقال دود به واسطه چاله آسانسور از طبقه مورد حریق واقع شده به سایر طبقات، که سلامتی ساکنین در طبقات دیگر را به خطر می‌اندازد، می‌باشد. مطالب این بخش بر مبنای  تجربیات طراحی و طرز کار سامانه‌های فشار مثبت چاله آسانسور توسط کلوت و ترنبول^[۲۴] در سال ۲۰۱۰ و کلوت و فریرا^[۲۵] در سال ۲۰۱۱ در سمینارهای کنترل دود جامعه مهندسین حفاظت در برابر حریق^[۲۶] می‌باشد. تحلیل‌ها و بررسی‌های لازم بر روی سامانه‌های فشار مثبت چاله آسانسور را می‌توان با استفاده از نرم‌افزارهای مدلسازی شبکه‌ای انجام داد. معمولاً سامانه‌های فشار مثبت آسانسور در ساختمان‌هایی که به سامانه فشار مثبت راه‌پله مجهز هستند استفاده می‌شود و به همین علت تمرکز این فصل بیشتر بر روی کارکرد همزمان این دو سامانه در کنار یکدیگر است.

در سراسر جهان، در کنار آسانسورها علائم هشدار دهنده‌ای در خصوص عدم استفاده از آسانسور در زمان بروز حوادث حریق، نصب شده است. این آسانسورها جزو راه‌های خروج از ساختمان در زمان حریق نیستند و از آنها نبایستی جهت تخلیه ساختمان استفاده کرد. در اکثر سازمان‌های آتش‌نشانی در طول انجام عملیات اطفاء حریق، از آسانسورها جهت نقل و انتقال در ساختمان و نجات افراد استفاده می‌شود. بعد از حوادث برج‌های تجارت جهانی، ایده استفاده از آسانسورها به منظور افزایش سرعت تخلیه ساختمان در مواقع اضطراری به خصوص در ساختمان‌های بلند مرتبه مورد توجه بسیاری قرار گرفته است و پژوهشگران بسیاری مانند باکوفسکی^[۲۷]، تابس و میکام^[۲۸] و کولیگوفسکی و باکوفسکی^[۲۹] در این خصوص به مطالعه پرداخته‌اند. برای افرادی که دارای ناتوانی و یا معلولیت جسمی هستند و نمی‌توانند از راه‌پله ساختمان استفاده کنند، خارج شدن از ساختمان در زمان حریق چالش بزرگی محسوب می‌شود و استفاده از آسانسورها می‌تواند امکان خوبی را برای این افراد جهت تخلیه از ساختمان فراهم کند. در فصل دوازدهم به مفاهیم اصلی سامانه تخلیه ساختمان با استفاده از آسانسور و سامانه‌های کنترل دود آن پرداخته شده است.

 

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

دود همواره به عنوان عامل اصلی مرگ و میر و تلفات انسانی در حوادث حریق در ساختمان‌ها مطرح است. در حال حاضر مبحث دود و کنترل دود در جامعه مهندسی کشور مغفول مانده است و در اغلب پروژه‌های ساختمانی ضعف‌هایی در این حوزه به چشم می‌خورد. در مبحث سوم مقررات ملی ساختمان (حفاظت ساختمان‌ها در مقابل حریق) و ضوابط ملاک عمل سامانه‌های تهویه، تخلیه و کنترل دود سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران، به بیان الزامات و ضوابط کنترل دود در ساختمان‌ها پرداخته شده است. با تقدیر از تمامی تلاش‌های صورت پذیرفته، در برخی موارد نواقصی نیز وجود دارد. برخی از این نواقص را با مطالعه استانداردهای بین‌المللی و مراجع این حوزه می‌توان مرتفع نمود. اما برخی از ابهامات و نواقص در استانداردها و مراجع بین‌المللی هم وجود دارند که انجام پژوهش‌هایی در این زمینه‌ها می‌تواند علاوه بر استفاده‌های داخلی، در استاندارهای بین‌المللی هم به کار برده شوند. باید در نظر داشت که استانداردها و ضوابط سخت‌گیرانه، بدون فراهم شدن دانش فنی در جامعه مهندسی، چندان اثربخش نیست. از این رو در راستای آشنایی بیشتر مهندسین شاغل در صنعت ساختمان، اساتید و دانشجویان، آتش‌نشانان و متخصصین حوزه ایمنی و سایر افراد مرتبط حوزه ایمنی با مبحث کنترل دود و در نتیجه ارتقای سطح ایمنی ساختمان‌ها و سایر اماکن شهری، معتبرترین مرجع حوزه کنترل و مدیریت دود به فارسی ترجمه شده و در اختیار تمامی افراد قرار گرفته است.

 

تشکر و قدردانی

بر خود لازم می‌دانم از حمایت‌های مدیرعامل سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران جناب آقای مهندس سعید شریف‌زاده، معاونت حفاظت و پیشگیری، جناب آقای مهندس محمود قدیری، معاونت آموزش و تربیت بدنی، جناب آقای دکتر مجید آرون و سایر عزیزان در سازمان آتش‌نشانی از جمله مهندس اشکان نیکبخت قدردانی نمایم. همچنین باید از زحمات و حمایت‌های مسئولین شرکت دروازه ملل جهان در راستای چاپ و توزیع کتاب مذکور تقدیر کنم. به طور قطع نام بردن از تمامی اساتید، همکاران و صاحب نظران عزیز که از اینجانب حمایت کرده‌اند تا اثر فوق منتشر گردد، در این مقال نمی‌گنجد، لذا از همگی تقاضا دارم که قدردانی اینجانب را پذیرا باشند.

 

مراجع

[۱] Harland, W. and W. Woolley, Fire fatality study-University of Glasgow. 1979: Building Research Establishment.

[۲] Halpin, B.M. and W. Berl, Human fatalities from unwanted fires. Report No. APL/JHU FPP TR, 1978. 37: p. 10-12.

[۳] Klote, J.H., et al., Handbook of smoke control engineering. 2012, American Society of Heating Refrigerating and Air-Conditioning Engineers.

[۴] Best, R., Demers, D., 1982, Investigation Report on the MGM Grand Hotel Fire-Las Vegas., Nevada,

[۵] Hassett, B., 1990, Fire in the Empire State Building. Fire Engineering, 143(11), p. 12

[۶] Powers, W.R., One World Trade Center Fire, 1975, New York Board of Fire Underwriters, New York.

[۷] Klem, T., 1991, One Meridian Plaza, Philadelphia, Three Fire Fighter Casualties, NFPA Fire Investigation Report, Quincy, MA.

[۸] شاملو، عباس، افتخاری یزدی، محمد، آدامیان، آرمن، “طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله فرار ساختمان‌ها با استفاده از معادلات جبری”، اولین همایش ملی آتش نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران ، تهران، دانشیاه شهید بهشتی، ۱۹۳۲٫

[۹] شاملو، عباس، افتخاری یزدی، محمد، آدامیان، آرمن، “طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله فرار ساختمان‌ها با استفاده از مدلسازی شبکه‌ای”، اولین همایش ملی آتش نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران ، تهران، دانشیاه شهید بهشتی، ۱۹۳۲٫

[۱۰] شاملو، عباس، افتخاری یزدی، محمد، آدامیان، آرمن، “مقایسه نتایج روش‌های طراحی سامانه فشار مثبت برای چهار ساختمان نمونه”، کنفرانس ملی محافظت ساختمانها و تأسیسات حمل و نقل در برابر آتش، تهران، مرکز تحقیقات راه، مسکن و شهرسازی، ۱۹۳۵٫

[۱۱] گروه تحقیق و مطالعات معاونت پیشگیری، ضوابط ملاک عمل سامانه‌های تهویه، تخلیه و کنترل دود (پارکینگ و دهلیز پلکان)، سازمان آتشنشانی و خدمات ایمنی شهر تهران، ۱۳۹۴٫

[۱۲] شاملو، عباس، افتخاری یزدی، محمد، آدامیان، آرمن، “بررسی روش طراحی سامانه فشارمثبت راه‌پله ارائه شده در ضوابط سازمان آتشنشانی شهر تهران”، بیست و چهارمین همایش سالانه بین‌المللی مهندسی مکانیک ایران، یزد، دانشگاه یزد، ۱۳۹۵

[۱۳] NFPA, 2012. NFPA 92 Standard for Smoke Control Systems, in Design Fundamentals, National Fire Protection Association.

[۱۴] NFPA, 2012. NFPA 101 Life Safety Code, National Fire Protection Association.

[۱] Empire State Building

[۲] One Meridian Plaza

[۳] Smoke Control Engineering, Klote et al.

[۴] Passive

[۵] Pressurization

[۶] Fire Barriers

[۷] Barnett

[۸] Boring

[۹] Boring et al.

[۱۰] Bushev et al.

[۱۱] Smoke Barriers

[۱۲] NFPA 92

[۱۳] NFPA 101 (Life Safety Code)

[۱۴] Austrian Society of Engineers

[۱۵] Performance Based

[۱۶] American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers (ASHRAE)

[۱۷] International Code Council (ICC)

[۱۸] Society of Fire Protection Engineers (SFPE)

[۱۹] National Fire Protection Association (NFPA)

[۲۰] Harlan and Woolley (1979)

[۲۱] Berl and Halpin (1980)

[۲۲] Disorientation

[۲۳] Turnbull (2005)

[۲۴] Klote and Turnbull (2010)

[۲۵] Klote and Ferreira (2011)

[۲۶] Society of Fire Protection Engineers (SFPE)

[۲۷] Bukowski (2009)

[۲۸] Tubbs and Meacham (2009)

[۲۹] Kuligowski and Bukowski (2004)
[/auth]