مروری بر کنترل دود (۱)

رضا امین قاضیانی، کارشناس ارشد آتش‌نشانی رشت

amingh_reza@yahoo.com

مروری بر کنترل دود (۱)

دود از عمده موارد خطرزایی است که در هنگام بروز آتش‌سوزی ایجاد می‌شود. دود ناشی از آتش چه در مکانی که حریق در آن صورت پذیرفته و چه در مکان‌های مجاور حریق و یا حتی در مکان‌های دور از آن، جان و مال افراد را تهدید می‌کند. به طور کلی اهداف فرآیند «کنترل دود» شامل موارد ذیل است:

۱) کاهش خطر در اطراف مسیرهای فرار

۲) کاهش فرآیند جابجایی دود به سایر قسمت‌های ساختمان

۳) کاهش صدمات و خسارات جانی و مالی

۴) فراهم‌آوردن شرایطی که به ارائه خدمات آتش‌نشانان کمک کند.

۵) کمک به تخلیه دود پس از آتش‌سوزی

 

دود حاصل از آتش‌سوزی‎ ترکیبی است از ذرات معلق جامد، مایع و گازهای حاصل از فرآیند احتراق و هوایی که حاوی این ذرات و گازها می‌باشد.

باتوجه به مقدمه‌ای که بدان اشاره شد،

عناوین مورد بحث در این مقاله به شرح ذیل ارائه می‌گردد:

• روش‌های «کنترل دود»
• کاربرد روش‌های «کنترل دود»
• فرآیند کشف دود و فعال‌شدن سیستم‌های «کنترل دود»
• طراحی روش‌های منجر به «کنترل دود»
• الزامات و ملاحظات طراحی برای سیستم «کنترل دود»

 

تئوری‌های مطرح در کنترل دود

طراحان سیستم‌های «کنترل دود» از ۵ روش به منظور کنترل دود ناشی از حریق بهره می‌برند. طراحان ممکن است این روش‌ها را با در نظرگرفتن قابلیت‌های آنان به صورت مجزا یا ترکیبی مورد استفاده قرار دهند. البته هر یک از این روش‌ها با استفاده از استانداردهای موجود و تست‌های معتبر مورد سنجش قرار گرفته‌اند. روش‌های «کنترل دود» عبارتند از: تقسیم‌کردن فضاها (محدود‌سازی)، رقیق‌سازی دود، اعمال فشار (تنظیم فشار)، جریان هوا و خاصیت شناوری است که به ترتیب به شرح روش‌های مذکور می‌پردازیم.

 

۱) تقسیم‌کردن فضاها (محدودسازی)

روش تقسیم‌کردن به صورت یک اقدام غیرفعال باعث حفاظت از فضاهای دور از نقطه حریق در برابر دود می‌شود. در این روش از دیوارها، پارتیشن‌ها، کف‌ها، سقف‌ها، درها، موانع و دمپرهای دود و سایر موانع ثابت و مکانیکی استفاده می‌گردد. در واقع تقسیم‌بندی ساختمان به مناطق بازدارنده دود، ضمن اینکه از گسترش آن جلوگیری می‌نماید، برای خروج از بنا وقت بیشتری در اختیار متصرفان قرار می‌دهد. طراحان اغلب این روش را در ترکیب با روش اعمال فشار بکار می‌برند.

 

۲) رقیق‌سازی دود

در این روش، دود از فضاهای دور از منطقه آتش پاک­سازی می‌شود. بدین منظور از هوای تازه­ بیرون بنا که از طریق سیستم تهویه مطبوع HVAC  وارد فضای مورد نظر می‌شود، در جهت رقیق‌سازی دود استفاده می‌شود. بهره‌گیری از این روش، به شکل مناسبی به حفاظت در برابر گاز و ذرات غلیظ دود کمک می‌کند. به طوری که باعث می‌شود تا دود از فضاهای دچار حریق شده به فضاهای مجاور آن نفوذ نکند. همچنین آتش‌نشانان می‌توانند از روش رقیق‌سازی به منظور پاک‌سازی دود، پس از عملیات اطفای حریق بهره‌برداری نمایند. از این روش با عناوین دیگری همچون پاک‌سازی دود، حذف دود و یا خروج دود نام برده می‌شود.

 

۳) روش اعمال فشار

این روش به منظور حفاظت و تامین ایمنی لازم در فضاهای امن، پناهگاه‌ها و مسیر خروج استفاده می‌شود. این روش با بهره‌گیری از اختلاف فشار بین جداره‌های ساختمان از حرکت دود جلوگیری می‌نماید. (شکل ۱)

شکل (۱) : روش اعمال فشار

سمت پرفشار منطقه، فضای امن یا مسیرهای خروج می‌باشد و سمت کم‌فشار، در معرض دود ناشی از حریق قرار دارد. باتوجه به معادلات فشار، جریان هوا از سمت پرفشار به سمت کم‌فشار، مانع از نفوذ دود (ازطریق شکاف‌های بنا و درزهای اطراف درب‌ها) می‌گردد. علاوه بر این، فراهم‌نمودن مسیری برای خروج توده دود از طرف کم‌فشار به خارج از فضای دچار حریق شده، تضمین می‌کند که فشار ناشی از انبساط گاز مشکلی ایجاد نمی‌کند. این موضوع را با تعبیه یک فن تخلیه و یا حتی با ایجاد یک تهویه در بالای شفت آسانسور می‌توان تأمین کرد.

 

جدول شماره (۱) حداقل فشار مابین سمت پرفشار و کم‌فشار را براساس استاندارد NFPA ارائه می‌نماید.

جدول (۱): حداقل فشار برمبنای استاندارد NFPA

مینیمم فشار ارائه شده در این جدول، با در نظر گرفتن نیروی شناوری دمای دود بالای حریق ارائه گردیده است. این فشار مینیمم در هر حالت با صرفنظر از حرکت دودکشی دود و اثر جریان باد خارج از ساختمان باید تامین گردد.

 

جدول شماره (۲) ماکزیمم اختلاف فشار پیشنهادی استاندارد NFPA باتوجه به نیروی بسته‌شدن در و عرض در را ارائه می‌نماید.

جدول (۲): حداکثر فشار برمبنای استاندارد NFPA

۴) جریان هوا

این روش به منظور کنترل دود در فضاهایی که شامل یک یا چند دهانه و خروجی بزرگ می‌باشند، استفاده می‌شود. عمده استفاده این روش در تونل‌های طولانی  مانند تونل‌های بزرگراه، مترو و راه‌آهن است. در این روش از سرعت (جریان) هوا در میان و یا سراسر جداره‌ها به منظور کنترل دود استفاده می‌گردد. اصلی‌ترین مشکل این روش آن است که ایجاد جریان هوا منجر به رسیدن اکسیژن بیشتر و در نهایت گسترش حریق می‌شود. بنابراین از این روش باید با احتیاط کامل بهره جست. به عنوان مثال جریان هوایی که برای کنترل دود ناشی از حریق یک سطل زباله­­ حاوی کاغذ باطله موردنیاز می‌باشد، از اکسیژن کافی برای پوشش یک حریق تا ۷۰ برابر بزرگتر از آن برخوردار است. بنابراین بهترین زمان بهره‌بردن از این روش، پس از فرونشاندن آتش و یا در ساختمان‌هایی با سوخت محدود می‌باشد.

شکل (۲)

۵) خاصیت شناوری دود

از روش شناوری، به منظور حذف دود از فضاهایی با حجم بزرگ و دارای سقف‌های بلند می‌توان بهره برد. در این روش باتوجه به اینکه گازهای داغ حاصل از حریق، غالباً به سمت بالا حرکت می‌کنند، خروجی‌هایی در بالاترین قسمت یک فضا تعبیه می‌شود تا زمینه تخلیه دود فراهم آید. این تخلیه هم به صورت طبیعی و هم با استفاده از سیستم تخلیه دود خودکار امکان‌پذیر است.

 

کاربرد روش‌های کنترل دود

به کارگیری روش‌های کنترل دود در فضاهای داخل یک ساختمان، تکمیل‌کننده سیستم کنترل دود در آن سازه می‌باشد. روش‌های کنترل دود غالباً در فضاها و قسمت‌های مختلف ساختمان (یک بخش یا منطقه، راه‌پله، شفت آسانسور و دهلیزهای عمودی) برای کنترل دود کاربرد دارد.

 

کنترل دود منطقه‌بندی‌شده (زون‌بندی‌شده)

برای کنترل دود منطقه‌بندی‌شده از دو روش تقسیم‌بندی و اعمال فشار به منظور محدودکردن جابجایی دود در داخل ساختمان استفاده می‌شود. به طور معمول هر ساختمان و سازه از چندین منطقه (زون) تشکیل شده است. مرز این زون‌بندی‌ها توسط درها، دیوارها، پارتیشن‌ها، سقف‌ها و کف‌ها از یکدیگر متمایز می‌شود. هر طبقه از یک ساختمان به طور معمول به عنوان یک منطقه (زون) در نظر گرفته می‌شود. باید توجه داشت این امکان وجود دارد که هر زون شامل چند طبقه و یا هر طبقه شامل چند زون باشد.

شکل (۳)

زون یا منطقه‌ای که در آن دود توسط کشف‌کننده‌ها (دتکتورها) شناسایی می‌شود، زون «کنترل دود» و زون‌های دیگر که در مجاورت منطقه «کنترل دود» هستند، زون‌های مجاور نام دارند و زون‌هایی که در مجاورت منطقه «کنترل دود» قرار ندارند، زون‌های فاقد تاثیر نامیده می‌شوند.

این سیستم می‌تواند فشار هوای داخل زون‌های مجاور در ساختمان را تحت فشار قرار داده و زون‌های فاقد تاثیر را در بدون تغییر حفظ نماید. (شکل a3,c3) اعمال فشار در زون‌های مجاور باعث می‌شود تا فشار آنها بر فشار منطقه دچارحریق شده (منطقه کنترل دود) غالب شود. همچنین ممکن است علاوه بر تحت فشار قرار گرفتن زون‌های مجاور، تعدادی از زون‌های بدون تأثیر نیز تحت اثر تغییر فشار قرار گیرند. (شکل b3) در هر صورت سیستمی که به منظور تخلیه دود تعبیه می‌شود، باعث می‌گردد که منطقه «کنترل دود» نسبت به مناطق مجاور آن، دارای فشار منفی باشد.

باید توجه داشت که کنترل دود منطقه‌ای نمی‌تواند از پخش‌شدن دود در منطقه ای که فرآیند «کنترل دود» اعمال می‌شود، جلوگیری کند. در نتیجه متصرفانی که در این منطقه قرار دارند، باید در اسرع وقت پس از هشدار دتکتورهای دودی، منطقه «کنترل دود» را ترک نمایند.

زمانی که یک سیستم تهویه مطبوع (HVAC) تامین‌کننده­ هوای چندین طبقه از یک ساختمان باشد و هر طبقه یک منطقه (زون) جداگانه در نظر گرفته شود، به منظور اجرای سیستم «کنترل دود» موارد ذیل باید به ترتیب در نظر گرفته شوند:

• در منطقه کنترل دود، دمپر دود در کانال رفت، به صورت بسته و در کانال برگشت، به صورت باز باشد.
• در زون‌های مجاور و زون‌های فاقد تاثیر، دمپر دود در کانال رفت، باز و در کانال برگشت، به صورت بسته قرار گیرد.
• اگر سیستم تهویه مطبوع دارای دمپر هوای برگشت باشد، باید در طول عملکرد سیستم کنترل دود، در حالت بسته قرار گیرد.
• فن‌های رفت و برگشت فعال گردد.

شکل (۴): عملکرد سیستم تهویه مطبوع در سیستم کنترل دود

زمانی که سیستم تهویه مطبوع (HVAC) بکار رفته در ساختمان، تنها یک زون «کنترل دود» را مورد پوشش قرار دهد، تمهیدات ذیل باید مورد توجه قرار گیرد:

• در زون «کنترل دود» فن برگشت و تخلیه به صورت فعال عمل نموده و فن هوای رفت، در حالت غیرفعال قرار گیرد.
• دمپر هوای برگشت، بسته و دمپر تخلیه، به صورت باز باشد. (بسته‌بودن دمپر هوای خارج، اختیاری است)
• در زون‌هایی غیر از زون «کنترل دود» فن هوای رفت فعال گردیده و فن‌های هوای برگشت و تخلیه غیرفعال در نظر گرفته می‌شود.
• دمپر هوای برگشت بسته و دمپر هوای تازه (خارجی) باز در نظر گرفته می‌شود. (بسته‌بودن دمپر تخلیه اختیاری است.)