سامانه مه آب پر فشار روشی کارا و بی خطر در اطفا حریق

سامانه های اطفا حریق بخش مهمی از تجهیزات ایمنی هستند که از بروز خسارت های مالی و جانی ناشی از آتش سوزی جلوگیری می کنند. معمولاً آتش بسته به نوع ماده ی سوختنی و نوع شکل گیری به پنج دسته تقسیم بندی می شود. سامانه اطفا حریق مه آب از مهم ترین سامانه های اطفا حریق است.

مواد خاموش کننده آتش

آب، پودر، کف و دی اکسیدکربن از جمله مهمترین موادی هستند که امروزه به عنوان خاموش کننده های آتش استفاده می شوند. این در حالی است که با توجه به مسائل زیست محیطی، محدودیت های اقتصادی و همچنین سمی بودن، میزان استفاده از برخی خاموش کننده های دیگر مثل هیدروکربن های هالوژنه و پودرهای شیمیایی روبه کاهش است.

اغلب این خاموش کننده ها تنها توانایی اطفاء یک یا دو نوع آتش را دارند، لذا تحقیقات و مطالعات درباره خاموش کننده هایی که توانایی اطفاء انواع بیشتری از آتش را داشته باشند همچنان ادامه دارد. مهمترین ویژگی هایی که یک خاموش کننده باید دارا باشد عبارت است از:

1. غیر سمی بودن
2. در دسترس بودن
3. ضریب اثر بخشی بالا
4. مقرون به صرفه بودن

• آب موثر ترین ماده خاموش کننده آتش و سامانه مه آب بهترین روش اطفا حریق

بنابراین استفاده از آب به عنوان یک خاموش کننده، یکی از ساده ترین و مؤثرترین موادی است که طی دهه های اخیر، مطالعات بسیاری برای افزایش کارایی آن انجام شده است. سامانه ی افشانه ی آب به صورت سامانه ی اسپرینکلر از جمله ساده ترین روش هایی است که امکان استفاده از آب را به عنوان ماده ی اطفا کننده ی حریق فراهم می آورد.

چارلز بویل، در سال ۱۸۷۳ میلادی، نخستین اقدام جدی برای استفاده از این سامانه را در آمریکا انجام داد. با توجه به مصرف بالای آب و آثار بدی که سامانه ی اسپرینکلر می توانست بر محیط و تجهیزات داخلی ساختمان ها داشته باشد، با پیشرفت سامانه های افشانه آب در ده هه ی اخیر، سامانه ی مه آب مورد توجه بیشتری قرار گرفته است.

در سال ۱۹۵۰ میلادی، برایدچ و همکاران قوانین اصلی کنترل حریق ناشی از سوخت های مایع و جامد توسط سامانه مه آب را مطالعه کردند. با توجه به غیر سمی بودن، مصرف آب بسیار کم و سازگاری زیاد سامانه مه آب با محیط زیست، با وجود گذشت ۶۰ سال از پیدایش سامانه های افشانه آب، همچنان بسیاری از جنبه های کاربردی آن تازگی داشته.

به طوریکه در سال های اخیربه موضوع مناسبی برای پژوهش مبدل شده است. در این مقاله سعی شده علاوه بر معرفی سامانه مه آب و نحوه عملکرد آن، نقاط قوت و ضعف آن در مقایسه با سایر روش های اطفا حریق بررسی شود.

مثلث حریق

• هرگاه سه عامل حرارت، سوخت و هوا (کسیژن) به نسبت های معین کنار هم قرا بگیرند، آتش ایجاد می شود.
• این سه عامل را به صورت سه ضلع مثلث در نظر می گیرند و آن را مثلث حریق می نامند.
• برای ایجاد شعله ابتدا باید جسم سوختنی مقداری حرارت جذب و بخاری قابل اشتعال متصاعد کند.
• سپس این بخار به نسبت های معین با هوا ترکیب شده تا نهایتاً در اثر حرارت کافی مشتعل شود.

هرم آتش

• گاهی به جای در نظر گرفتن مثلث آتش، از هرم آتش استفاده می شود.
• در این صورت علاوه بر سه عنصر مثلث آتش، عنصر چهارم؛ یعنی تولید رادیکال های هیدروکسید نیز اهمیت می یابد.
• این عامل در اثر شکستن مولکول های سوخت ایجاد احتراق می کند که
• زمان لازم برای تولید رادیکال های هیدروکسید اغلب کمتر از یک هزارم ثانیه است.
• مولکول های سوخت به بخش های کوچک تری به نام رادیکال تبدیل می شوند.
• طی فرآیند احتراق، این ذرات کوچک با اکسیژن اتمسفر ترکیب می شوند و انرژی آزاد می کنند.
• این انرژی به مولکول های مجاور منتقل می شود، لذا این واکنش زنجیره پیوسته ای دارد.
• بر اساس مدل هرم آتش، به منظور خاموش کردن آتش باید یکی از چهار عامل ایجاد آتش حذف شود.

روش اطفا حریق

با توجه به نکات مذکور می توان روش های اطفاء حریق را به چهاردسته تقسیم نمود.

• روش سرد کردن (قطع ضلع گرما)

در این روش با گرفتن حرارت از جسم یا ماده سوختنی دمای آن به زیر نقطه اشتعال کاهش می یابد.

• روش خفه کردن (قطع ضلع هوا)

در این روش درصد هوا اکسیژن موجود در محیط تا اندازه ای پایین آورده میشود که نسبت هوا به سوخت لازم برای ادامه حریق موجود نباشد.

• روش قطع سوخت (جداسازی)

در این روش با توجه به نوع حریق از روش های گوناگونی برای جلوگیری از رسیدن سوخت به حریق استفاده می شود.

• توقف واکنش شیمیایی

در این روش توانایی واکنش دهی مواد سوختنی در فرآیند احتراق مختل می شود. خاموش کننده های مرسوم در کنترل آتش تمامی روش های به کار رفته در اطفاء حریق بر هرم آتش استوارند. هدف استفاده از این خاموش کننده ها نیز این است که یک یا چند مورد از عوامل ایجاد آتش حذف شوند.

• دی اکسیدکربن

دی اکسیدکربن یک خاموش کننده ی گازی است که تحت فشار زیاد به صورت مایع درمی آید و در همان وضعیت نگهداری می شود. این ماده دارای خصوصیات مطلوبی در اطفاء حریق است، مثلاً قابل اشتعال نیست و چون در فاز گاز قراردارد، می تواند در تمامی جهات در حریق نفوذ کند و منتشر شود. ساز و کار خاموش کنندگی این ماده حذف اکسیژن از فرآیند احتراق است. مهمترین نقطه ضعف آن نیز ایجاد محیط عاری از اکسیژن است که این موضوع خود می تواند خطری جدی تر از حریق را برای ساکنان به همراه داشته باشد.

• پودر خشک شیمیایی

دانه های ریزی است که از چندین ترکیب شیمیایی تولید می شود. این پودر زنجیره واکنش شیمیایی را قطع می کند و مانع انتقال انرژی به مولکول های مجاور می شود. ازجمله رایج ترین پودرهای شیمیایی خشک سدیم بیکربنات و مونوآمونیوم فسفات هستند.

• هیدروکربن های هالوژنه

معمولاً به آن ها هالون نیز گفته می شود، گروهی از خاموش کننده های گازی هستند که در کنترل حریق مؤثرند. دو نوع از این گروه که به طور معمول در کنترل حریق به کار می روند عبارتند از: هالون ۱۲۱۱ و هالون ۱۳۰۱.

اساس خاموش کردن حریق توسط هیدروکربن های هالوژنه بر مبنای ایجاد اختلال در واکنش های زنجیره ای احتراق است از جمله بارز ترین نقاط ضعف هیدروکربن های هالوژنه قیمت بالا و آثار مضر زیست محیطی آنها است. لازم به ذکر است که استفاده از هیدروکربن های هالوژنه می تواند باعث تخریب لایه اُزن نیز بشود.

• کف

گروهی از خاموش کننده هستند که در گستره وسیعی استفاده می شود. دو نوع اصلی کف ها عبارت است از کف مکانیکی و کف شیمیایی. کف شیمیایی درنتیجه واکنش های شیمیایی تولید و به ندرت استفاده می شود؛ اما کف مکانیکی درنتیجه اختلاط کف تغلیظ شده با آب به نسبت مشخص تولید می شود.

کف ها به چندین روش باعث اطفاء آتش می شوند. چون درصد زیادی از کف را آب تشکیل می دهد، استفاده از آن سبب سرد شدن آتش می شود. همچنین کف ها به گونه ای طراحی می شوند که روی سطح مایعات قابل اشتعال شناور بمانند و مانع رسیدن اکسیژن به آتش بشوند.

• آب

معمول ترین و قابل دسترس ترین ماده خاموش کننده است. به طوری که سایر مواد خاموش کننده ازنظر سهولت دسترسی و مقرون به صرفه بودن رتبه پایین تری نسبت به آن دارند. در ادامه درباره این خاموش کننده توضیحات بیشتری داده خواهد شد و با سامانه اطفا حریق مه آب آشنا خواهیم شد.

طبقه بندی حریق

یکی از ملاحظات مهم در انتخاب خاموش کننده، نوع ماده سوختنی است که سبب ایجاد حریق شده است. بر اساس استاندارد NFPA ، حریق ها به چهار گروه A، B، C، D تقسیم می شوند. نوع دیگر تقسیم بندی مربوط به کشورهای اروپایی است که حریق ها را به پنج دسته D،C،B،A و E تقسیم بندی می کنند. در کشور ما نیز نوع حریق بر اساس تقسیم بندی اروپایی مشخص می شود. این تقسیم بندی به شرح زیر است:

• دسته A

شامل موادی است که پس از سوختن خاکستر به جا می گذارد. مثل مقوا، چوب و نظیر آن. در صورت بروز چنین آتش هایی باید از آب و یا هرگونه خاموش کننده مرتبط با آب برای کنترل حریق استفاده کرد.

• دسته B

حریق ناشی از تمامی مایعات قابل اشتعال مثل بنزین و نفت است. برای کنترل چنین آتش هایی باید از خاموش کننده های حاوی کف، دی اکسیدکربن و یا پودر خشک استفاده کرد. هرگز نباید از آب برای اطفاء چنین آتش هایی استفاده کرد. چون آب با مایعات سوختنی به شدت واکنش می دهد و احتمال ایجاد انفجار و پاشش سوخت وجود دارد.

• دسته C

این نوع حریق در اثر سوختن گازهای قابل اشتعال و یا مایعاتی که به سرعت به گاز تبدیل می شوند به وجود می آید. بهترین ماده خاموش کننده برای مقابله با چنین حریق هایی پودر خشک، هیدروکربن های هالوژنه، کف یا دی اکسیدکربن است.

• دسته D

این نوع حریق ها در اثر سوختن برخی فلزات قابل اشتعال همچون منیزیم، فسفات سدیم و نظایر آن به وجود می آیند. هرگز از آب برای اطفاء آتش های دسته D استفاده نمی شود، زیرا احتمال انفجار وجود دارد. برای اطفاء این گونه حریق ها از پودرهایی با فرمول خاص و یا از خاک و شن خشک استفاده می شود.

• دسته E

حریق های ناشی از جریان الکتریسیته در این دسته قرار می گیرند. برای مقابله با این دسته از حریق ها از خاموش کننده های حاوی دی اکسیدکربن و پودر خشک استفاده می شود.

آب در اطفا حریق

رایج ترین روش برای خاموش کردن آتش، خنک کاری یا حذف عامل گرما است. معمولاً این کار به وسیله آب انجام می شود. استفاده از آب برای کنترل حریق یکی از ساده ترین و در عین حال مؤثرترین روش هایی است که به راحتی انجام می شود.

البته لازم به ذکر است به همان اندازه که آب می تواند در اطفاء حریق مؤثر باشد، استفاده نابجا از آن نیز می تواند مخرب باشد و سبب گسترش حریق شود. به طور کلی مزایا و معایب آب به عنوان یک خاموش کننده آتش را می توان بدین قرار برشمرد:

مزایای اطفا حریق با آب

• فراوان و ارزان است. برای اطفاء حریق، تصفیه آن لازم نیست.
• لز جت کمی دارد و انتقال آن آسان است. در مجاری فلزی، لاستیکی و برزنتی به راحتی جاری می شود.
• دارای ظرفیت گرمایی ویژه بالایی است.
• ظرفیت گرمایی بالای آب آن را به عنوان یک سرد کننده ی مطلوب مطرح می کند.
• ظرفیت گرمایی ویژه آب ۵ برابر آلومینیوم و ۱۰ برابر روی و مس است.
• مهمتر اینکه گرمای نهان تبخیر آب بسیار بالاست، لذا گرمای زیادی را به هنگام تبخیر جذب می کند.
• در اثر حرارت غیرقابل تجزیه است، حتی در دمای بالا نیز تجزیه نمی شود.
• چنانچه در دمای ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد تنها یک دهم مولکول های آن تجزیه می شود.
• توان خنک کنندگی بالایی دارد، به طور یکه در حجم مساوی ۶/ ۵ برابر سرد کننده تر از دی اکسیدکربن است. هر لیتر آب می تواند هنگام تبخیر حدود ۵۵۰ کیلوکالری گرما جذب کند و هر متر مکعب آن با افزایش دمایی به اندازه ۱۰ درجه سانتیگراد گرمایی معادل ۱۰ هزار کیلو کالری جذب می کند.

معایب اطفا حریق با آب

– وزن زیادی دارد؛ لذا حمل ونقل آن در سامانه های اطفاء متحرک مشکل است.

– هادی جریان الکتریسیته است، لذا در اماکنی که جریان الکتریسیته وجود دارد، خطر برق گرفتگی را افزایش می دهد.

– هنگام برخورد با سطوح، خصوصاً با مومنتوم زیاد، قدرت تخریب آب قابل توجه است.

– به سبب افزایش حجم بخار نسبت به آب در هنگام تبخیر، در صورت استفاده روی مایعات قابل اشتعال، همچون نفت یا روغن، موجب پاشش و پرتاب انفجاری مایعات شده، احتمال گسترش حریق را افزایش می دهد.

سامانه اطفا حریق آب

استفاده از آب معمولاً توسط سامانه افشانه آب انجام می شود. این سامانه آب را به ذرات ریزی تبدیل و در محل حریق پخش می کند. هدف اصلی چنین سامانه ای نیز این است که آب در حجم زیاد به گونه ای روی آتش پاشیده شود که مقدار گرمای جذب شده به وسیله آن بیشتر از مقدار گرمای تولید شده توسط آتش باشد. از جمله مرسوم ترین سامانه های افشانه آب، سامانه های اسپرینکلر و مه آب است که تفاوت آن ها در اندازه قطرات آب تولیدی توسط نازل های گوناگون است.

اسپرینکلر سامانه ای است که به هنگام فعال شدن، آب را به صورت قطرات نسبتاً درشت اسپری می کند. در این سامانه آب در راستای قائم تخلیه می شود و وزن سنگین قطرات، اصلی ترین عامل انتقال و پاشش آب است. سامانه اسپری این امکان را می دهد که آب در سطحی وسیع پخش شود. قطر متوسط قطرات در حدود یک میلی متر است و امکان تبخیر تمامی قطرات وجود ندارد.

سامانه اطفا حریق مه آب

اما مه آب سامانه ای است که از آب خالص تبدیل شده به قطراتبسیار ریز مه پرفشار استفاده می کند. این سامانه ۱۰۰ درصد سازگار با محیط زیست بوده، نسبت به سایر روش های اطفاء حریق، ازجمله پاشش قطرات آب توسط اسپرینکلر یا استفاده از گازهای خاموش کننده، بسیار مؤثرتر است.

اساس کار سامانه مه آب بر مبنای تولید قطرات بسیار ریز آب است، به طوری که استفاده از قطرات بسیار ریز، سامانه مه آب را بسیار مؤثرتر کرده و مصرف آب مورد نیاز را به مقدار قابل توجهی کاهش دادهاست.

بیشترین کارایی این سامانه هنگامی است که تمامی قطرات توانایی تبخیر را داشته باشند. در این حالت هر قطره توانایی جذب سریع گرما از آتش را خواهد داشت. برای قطرات کوچک نیروی آیرو دینامیکی اهمیت خاصی دارد. نتیجه تأثیر این نیرو پخش مه قطرات ریز آب به صورت معلق در محیط بسته است.

درنتیجه حجم وسیعی از محیط تحت پوشش مه قرار میگیرد. توزیع مناسب اندازه قطرات، همچنین راهنمای نصب و استفاده از سامانه مه آب در استاندارد NFPA 750 بیان شده است. این استاندارد برای سامانه های اطفاء حریق به روش مه آب است که به عنوان جامع ترین استاندارد موجود در آمریکا شناخته شده است و امروزه بسیاری از کشورها نیز از آن استفاده می کنند.

سامانه اطفا حریق مه آب

این سامانه اطفا حریق به دو دسته سامانه مه آب کم فشار و سامانه مه آب پرفشار تقسیم می شود. در سامانه اطفا حریق مه آب کم فشار قطر متوسط قطرات در حدود ۵۰۰ میکرومتر و فشار آن در حدود ۱۲ بار است.

بنابراین کارایی بهتری نسبت به سامانه اسپرینکلر دارد، اما عیوب سامانه اسپرینکلر را به طور کامل رفع نمی کند. قطر متوسط قطرات در سامانه مه آب پرفشار در حدود ۵۰ میکرومتر است که این به معنای بالا بودن سطح قطره نسبت به حجم آن و به عبارت دیگر ظرفیت تبخیر بالای این روش است.

• فشار سامانه مه آب پرفشار بالاتر از ۵/ ۳۴ بار است.
• فشار سامانه مه آب در برخی کاربردها به ۲۰۰ بار هم می رسد.
• شاخص اصلی سامانه مه آب پرفشار توانایی هم زمان آن در خنک کاری و جلوگیری از ورود اکسیژن به محیط آتش است.
• این توانایی به دلیل حجم بالای بخار آب تولید شده است.
• در واقع این سامانه با کاهش حرارت و قطع اکسیژن، کارایی بالاتری نسبت به روش های مرسوم اطفاء حریق دارد.

امروزه شرکت های معدودی در سطح دنیا فناوری ساخت نازل های مناسب برای کار در سامانه اطفا حریق مه آب پرفشار را در اختیار دارند که از آن جمله می توان به شرکت FOGTEC آلمان اشاره کرد که فشار آب مورد استفاده در آن در مقایسه با سایر شرکت ها بیشتر است.

اثر خنک کاری سامانه اطفا حریق مه آب

• درنتیجه پاشش آب در فشار بالا، سطح مؤثر قطرات موجود برای سرد کردن آتش نسبت به روش فشار پایین بسیار افزایش می یابد.
• این بدان معناست که سامانه مه آب انرژی گرما را بسیار سریع تر و مؤثرتر از آتش استخراج می کند.
• این اثر قوی سرد کنندگی نه تنها برای مقابله با آتش، بلکه برای محافظت افراد و تجهیزات موجود درمحل آتش سوزی در مقابل آثار تشعشعی نیز مؤثر است.
• این سامانه همچنین از تجهیزات ساختمانی همچون دیوارها، راهروها و نظایر آن به خوبی محافظت می کند.
• سطح مؤثر تبخیری قطرات در روش مه آب ۱۰۰ برابر بیشتر ازسامانه های فشار پایین در یک حجم مشخص آب است که این نشان از برتری این روش در خنک کنندگی است.

اثر خفه کردن سامانه اطفا حریق مه آب

• در اثر پاشش قطرات ریز روی آتش، این قطرات به سرعت تبخیر می شوند.
• تبخیر در محلی که دمای بالاتری دارد اتفاق می افتد و در نقاطی با دمای پایین بخار تولید نمی شود.
• این بخار حجمی معادل ۱۶۴۰ برابر حجم آب اولیه را دارد.
• این بخار اکسیژن موجود در محل آتش را کاهش می دهد.
• در محل آتش، این بخار نقش گازهای خاموش کننده را ایفا می کنند. اما تفاوتی بین آن ها وحود دارد.
• هنگام استفاده از گازهای خاموش کننده برای تأثیر گذاری بیشتر بایستی اکسیژن موجود در هوا در تمام محیط کاهش یابد.
• این کاهش اکسیژن خطرات بسیاری برای ساکنان به همراه خواهد داشت.
• قطرات بزرگ تولید شده توسط روش مه آب کم فشار و اسپرینکلر، با نرخ بسیار آرام تری به بخار تبدیل می شوند.
• حتی در این میان قطراتی وجود خواهند داشت که اصلاً تبخیر نمی شوند.
• درنتیجه کاهش اکسیژن در محل آتش در سامانه مه آب که در فشار بالایی اسپری می شود.

سامانه اطفا حریق مه آب پرفشار

مزایای استفاده از این سامانه در فشار بالا را می توان بدین قرار برشمرد:

1. تأثیر زیاد خنک کنندگی
2. کاهش آثار تشعشعی
3. صرفه جویی در مصرف آب به میزان قابل توجه نسبت به روش هایمعمولی
4. سازگاری با محیط زیست و لایه ازن
5. حداقل میزان تخریب
6.  بی خطر برای افراد و عدم نیاز به زنگ خطر قبل از فعال سازی
7. عدم نیاز به تخلیه هوای محیط پس از اطفاء حریق
8. کاهش موضعی اکسیژن فقط در ناحیه آتش

• کاهش موضعی اکسیژن فقط در ناحیه آتش در سامانه اطفا حریق مه آب پرفشار

1. مزیت دیگر روش مه آب پر فشار نسبت به سایر روش ها، کاهش موضعی اکسیژن فقط در ناحیه آتش است.
2. برخلاف سایر روش ها خطری برای ساکنان در پی نخواهد داشت.
3. به دلیل ریز بودن قطرات آب میزان تخریب نسبت به روش اسپرینکلر و مه آب کم فشار کاهش یافته است.
4. علاوه بر میزان مصرف آب و ارتفاع آب جمع شده روی زمین نیز به مقدار قابل توجهی کاهش یافته است.
5. آثار خوردگی در این روش ناچیز است.
6. نیازی به تجهیزات جانبی به منظور جبران خطرات ناشی از کمبود اکسیژن ندارد.

در گذشته استفاده از آب برای اطفاء آتش سوزی های ناشی ازسوخت های مایع توصیه نمی شد؛ اما:

نتایج تحقیقات جدید نشان داده است در صورت استفاده از سامانه مه آب پرفشار، استفاده از آب باعث ایجاد انفجار نخواهد شد. این امر به دلیل نرخ بسیار زیاد خنک کنندگی در روش مه آب پرفشار و تبدیل آن به بخار قبل از مجاورت با سوخت مایع است که یکی از مزایای مهم آن نیز به شمار می رود.

نتیجه گیری سامانه مه آب

روش های متداول استفاده از آب در اطفاء حریق به دلیل تولید قطرات آب با قطر نسبتاً زیاد و جمع شدن و شناوری آن ها روی زمین و تجهیزات موجود در محل قبل از تبخیر کامل، محدودیت هایی را برای استفاده از آب در اطفاء حریق به همراه دارد.

اما سامانه مه آب پرفشار با پاشش آب تحت فشار بالای ۸۰ تا ۲۰۰ اتمسفر باعث تولید قطرات بسیار ریز آب مه در محیط آتش شده، بدین ترتیب با جذب تشعشع و خنک کنندگی زیاد، همچنین کاهش اکسیژن در محل آتش، سبب کنترل هرچه بهتر و مؤثرتر آتش می شود.

از دیگر مزایای این سامانه میزان تخریب پایین و بی خطر بودن آن برای افراد است. همچنین بسیاری از مشکلات و محدودیت های استفاده از آب برای اطفاء برخی آتش سوزی ها همچون حریق های ناشی از سوخت های مایع، توسط این سامانه بهبود یافته است.

بدین ترتیب استفاده از این سامانه در فضایی با تعداد ساکنان یا مسافران زیاد و همچنین در موزه هایی با تجهیزات ارزشمند و یا درکتابخانه ها و حتی در محیط هایی با تجهیزات برقی ولتاژ بالا توصیه می شود.

ویدئو های مرتبط با اطفا حریق

اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب

اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب

اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب | اطفا حریق مه آب