تجهیزات و اجزاء سیستم اسپرینکلر

NFPA 13 در اکثر موارد، باستثناء تجهیزاتی که تاثیر اصلی و حیاتی روی سیستم ندارند(مانند لوله های تخلیه آب (Drain Piping) ، شیرهای تخلیه آب (Drain Valves) و علائم)  فقط استفاده از "تجهیزات فهرست شده یا Listed" را در سیستم های اطفاء حریق مجاز می داند،اما منظور از تجهیزات فهرست شده چیست؟

بطور ساده و خلاصه :

  1. تجهیزاتی که در فهرستهای منتشر شده توسط شرکتهای آزمون معتبر نظیر UL و FM درج شده باشند.
  2. شرکتها و آزمایشگاه های معتبر، کارخانه تولید کننده این تجهیزات را بطور دائمی مورد بازرسی قرار دهند.
  3. تجهیزاتی که براساس استانداردهای معتبر ساخته شوند یا آزمایش هایی را جهت اثبات قابلیت بکارگیری در سیستم های اطفاء حریق گذرانده باشند.

در این قسمت به بررسی مختلف سیستم اسپرینکلر و تجهیزات بکار رفته در هر بخش می پردازیم:

بخش اول – منابع آب

نقطه ابتدائی و شروع تمامی سیستم های اسپرینکلر منبع  آب است.منبع باید بصورت اتوماتیک بوده تا آب ، قابلیت حرکت در لوله ها و خروج از اسپرینکلر باز شده را داشته باشد، منابع قابل استفاده در سیستم های اسپرینکلر عبارتند از :

  1. لوله کشی شهری یا شبکه آب اختصاصی سایت
  2. مخزن آب و پمپ
  3. مخزن تحت فشار (Pressure Tank)
  4. مخزن هوایی (Elevated Tank)

بخش دوم – لوله های سیستم

الف لوله های زیر زمینی :

در اغلب موارد ، منابع آب از طریق لوله کشی های زیر زمینی به سیستم های اطفاء داخل ساختمان متصل می شوند.لوله های مورد نیاز باید براساس استاندارد AWWA  یا    ASTM ساخته شوند.

و تحمل فشار کم (Working Pressure) برابر با  150 PSI را داشته باشند.در جدول 1 استانداردهای مربوط به انواع لوله های زیر زمینی از NFPA 13  نمایش داده شده است.

استانداردهای مربوط به انواع لوله های زیر زمینی

جدول 1 استاندارد های مربوط به انواع لوله های زیر زمینی

ب لوله های روی زمین:

لوله های استفاده شده بر روی زمین باید مطابق استاندارد های معتبر نظیر  AWWA  و  ASTM تولید شده و دارای فشار کار  175 psi باشند.

موارد و استانداردهای مور د تایید NFPA 13  مربوط به لوله های استفاده روی زمین در جدول 2 درج شده است.

استانداردهای مور د تایید NFPA 13 مربوط به لوله های استفاده روی زمین

جدول 2 استانداردهای مربوط به انواع لوله های قابل استفاده برروی زمین

بخش سوم – شیرها و اتصالات سیستم اسپرینکلر :

به طور کلی شیرهای مورد استفاده در سیستم اسپرینکلر به سه  گروه تقسیم می شوند :

1- شیر های کنترل (Control Valves)  

از شیرهای کنترل جهت باز و بسته کردن مسیر آب ورودی به سیستم اسپرینکلر استفاده می شود و برای جلوگیری از "ضربه قوچ" (Water Hammer) ، این شیرها نباید در مدت زمان کمتر از 5 ثانیه بسته شوند. در شکل 1 نمونه هایی از شیرهای کنترل رایج در سیستم های اطفاء حریق نمایش داده شده اند.

شیرهای کنترل رایج در سیستم های اطفاء حریق

شکل 1 انواع شیرهای کنترل

بر روی هر سیستم اسپرینکلر باید حداقل یک شیر کنترل فهرست شده نصب شود.در مواردی که از یک رایزر مشترک برای سیستم اسپرینکلر و شبکه آب شیلنگهای آتش نشانی (سیستم هایی نتشکل از شبکه لوله کشی و اتصالات مربوط به شیلنگهای آتش نشانی که برای اطفاء دستی بکار می روند) استفاده شود، برای هر طبقه نیز، یک شیر کنترل نصب می گردد تا در هنگام تعمیرات سیستم اسپرینکلر خللی بر عملکرد شبکه آب آتش نشانی وارد نشود.(شکل 2)

 نصب شیر کنترل مجزا در هر طبقه

شکل 2 تصویری از نصب شیر کنترل مجزا در هر طبقه

شیرهای کنترل توسط تجهیزات الکتریکی یا مکانیکی تحت نظارت باشند تا در صورت بسته شدن،پرسنل مربوطه را مطلع کنند.

2- شیرهای یک طرفه (Check Valves) :

این شیرها عبور جریان تنها از یک جهت را میسر می کنند.هر سیستم برای جداسازی اسپرینکلرها از منبع آب، به شیر یک طرفه نیاز دارد که اغلب روی رایزر نصب می شوند.از آنجاییکه از شیرهای یک طرفه جهت جداسازی منابع آب از سایر قسمتهای سیستم اسپرینکلر استفاده می شود، در صورت استفاده از دو یا چند منبع آب در سیستم ، باید از شیرهای کنترل در هر دو سمت شیر یک طرفه استفاده نمود تا تعمیر یا آزمایش شیر یک طرفه ها خللی بر عملکرد سیستم وارد نکند.

در شکل 3 نمونه ای از شیر یک طرفه لولایی (Swing Check Valve) نمایش داده شده است، این نوع شیر مکانیزم بسیار ساده ای دارد و با نیروی جاذبه کار می کنند.متاسفانه مقدار کمی از آب در جهت عکس مسیر مجاز، حرکت می کند و این مسئله باعث شده تا در چند سال اخیر ، این شیر کمتر مورد استفاده قرار گیرد.

شیر یک طرفه لولایی

شکل 3 نمونه ای از شیر یک طرفه لولایی

شکل 4 نمونه ای از "شیر یک طرفه تحت بار داخلی " (Internally loaded Valve)"  را نمایش می دهد، این نوع از شیرهای یک طرفه بدلیل احتمال خطای بسیار کم، کاربرد بیشتری در سیستم های اطفاء حریق دارند.فنر بکار گرفته شده در حالت جریان بدون فشار یا کم فشار باعث بسته شدن مسیر آب می شود.معایب شیر یک طرفه تحت بار داخلی نسبت به شیر یک طرفه لولایی عبارتند از :

  • از دست رفتن خاصیت ارتجاعی فنر به مرور  زمان
  • احتمال خرابی بیشتر بدلیل وجود اجزاء بیشتر
  • نیاز به فشار آب بالاتر جهت عقب راندن فنر
  • افت فشار بیشتر در سیستم و تاثیر بر روی محاسبات هیدرولیکی
  • هزینه بالاتر

شیر یک طرفه تحت بار داخلی

شکل 4 شیر یک طرفه تحت بار داخلی

دو نوع دیگر از شیرهای یک طرفه مورد تایید NFPA 13 عبارتند از :

  1. شیر یک طرفه هشدار دهنده (Alarm Check Valve)
  2. جلوگیری کننده از جریان برگشتی (Backflow Preventer)

"شیر یک طرفه هشدار دهنده " شیری است که در هنگام باز شدن و حرکت آب به سمت سیستم اسپرینکلر، سیگنالی جهت آگاه کردن افراد ساختمان از فعال شدن سیستم اسپرینکلر ارسال می کند.از انواع دیگر شیرهای یک طرفه می توان به " جلوگیری کننده از جریان برگشتی " اشاره  کرد.

3-شیر آزمایش و اتصالات جانبی

الف- انشعاب بازرسی (Inspector's Test Connection)    

این انشعاب جهت آزمایش عملکرد هشدار دهنده های جریان (Water Flow Alarm) در کلیه سیستم های تر، خشک و پیش عملگر(در صورت استفاده از هوای فشرده) نصب می گردد.سایز لوله این انشعاب برابر با "1 بوده  و اریفیسی معادل کوچکترین اسپرینکلر سیستم دارد.

محل نصب انشعاب بازرسی در سیستم های تر می تواند در هر نقطه از سیستم بعد از هشدار دهنده جریان باشد.

در سیستم های خشک که این انشعاب با نام " انشعاب آزمون اشتباه "  (Trip Test Connection) نیز شناخته می شود،در مجاورت دورترین اسپرینکلر واقع در بالاترین طبقه نصب می شود. نکته مهم در انتخاب محل نصب انشعاب بازرسی توجه به امکان جمع آوری و هدایت آب خروجی از آن است.

انشعاب بازرسی

شکل 5 انشعاب بازرسی

ب انشعاب آتش نشانی (Fire Department Connection):

این انشعاب با دو هدف در سیستم های اسپرینکلر مورد استفاده قرار می گیرد:

  1. تامین آب مورد نیاز اسپرینکلرها در صورت بروز اشکال در منابع آب سیستم
  2. تامین آ ب مورد نیاز شبکه شیلنگهای آتش نشانی جهت استفاده آتش نشانها در داخل ساختمان و مهار حریق

Fire Department Connections که به اختصار FDC  نامیده می شود بعنوان ورودی سیستم اسپرینکلر یا شبکه رایزر بکار گرفته شده و در هنگام حریق با اتصال به خودرو سازمان آتش نشانی آب مورد نیاز سیستم را تامین می کند.محل نصب انشعاب آتش نشانی باید بگونه ای انتخاب شود که خودروی آتش نشانی بتواند به سادگی به آن دسترسی داشته باشد.

انشعاب آتش نشانی باید به درپوش مجهز باشد تا از ورود اشیاء به داخل آن جلوگیری شود،ضمنا درپوشها باید براحتی توسط پرسنل سازمان آتش نشانی جداشوند.

اگر سایز رایزر اسپرینکلر، 3 اینچ یا کمتر باشد،می توان از انشعاب آتش نشانی " تک ورودی " استفاده نمود.

انشعاب آتش نشانی مجهز به درپوش

شکل 6 انشعاب آتش نشانی مجهز به درپوش – " دو ورودی " (سمت راست) و " تک ورودی " (سمت چپ)

نوع اتصال (Connection) انشعاب آتش نشانی با توجه به قوانین محلی تعیین می گردد،در ایران اغلب از اتصال Storz  استفاده می شود.

اتصال Storz

شکل 7 اتصال Storz

NFPA 13 نصب انشعاب آتش نشانی را در تمامی سیستم های اسپرینکلر لازم دانسته باستثناء شرایط زیر:

  • واقع شدن ساختمان در محلهای دور و خارج از پوشش سازمان های آتش نشانی.
  • سیستم های سیلابی که فشار آبی بیش از ظرفیت پمپ خودروی آتش نشانی نیاز داشته باشد.
  • ساختما نهای یک طبقه که مساحتی کمتر از  (186 m2) 2000 ft2 داشته باشند.(در این ساختمان های کوچک،آتش نشانان توانایی حمله به حریق از خارج ساختمان را دارند.

براساس NFPA 13،باید علائم و تابلوهایی با ارتفاع فونت یک اینچ در کنار انشعاب آتش نشانی نصب شود و اطلاعاتی نظیر فشار آب مورد نیاز سیستم بر روی آن مندرج گردد.

شیر یک طرفه باید بر روی لوله"اتشعاب آتش نشانی" و قبل از اتصال به لوله سیستم اسپرینکلر نصب شود تا از خروج آب سیستم اسپرینکلر از " انشعاب آتش نشانی " جلوگیری کنند.ضمنا این شیر باید بعد از شیر یک طرفه سیستم اسپرینکلر نصب گردد تا از حرکت آب پمپ شده توسط خودرو آتش نشانی به سمت منبع سیستم نیز جلوگیری شود.

نباید شیر کنترل بر روی " انشعاب آتش نشانی " نصب شود تا مسیر عبور آب به سمت سیستم اسپرینکلر همیشه باز باشد ،ضمنا نباید " انشعاب آتش نشانی " در قسمت مکش پمپ نصب گردد زیرا در اینصورت فشار آب ورودی که حدود 150 psi  می باشد پس از ورود به پمپ ،به فشاری بیش از حد مجاز خواهد رسید که ممکن است به لوله ها یا سایر تجهیزات سیستم آسیب برساند.

محل نصب لوله " انشعاب آتش نشانی " به سیستم اسپرینکلر خشک در شکل 8 و سیستم های پیش عملگر در شکل 9 مشخص شده است.

نصب لوله انشعاب آتش نشانی به سیستم اسپرینکلر خشک

شکل 8 نصب لوله " انشعاب آتش نشانی " به سیستم اسپرینکلر خشک

نصب لوله انشعاب آتش نشانی به سیستم اسپرینکلر پیش عملگر

شکل 9 نصب لوله " انشعاب آتش نشانی " به سیستم اسپرینکلر پیش عملگر

بخش چهارم  - هشدار دهنده ها

آلارم های ویژه جریان (Water Flow Alarms)  :

از این تجهیزات جهت آگاه ساختن افراد درون ساختمان از فعال شدن سیستم اسپرینکلر استفاده می شود و براساس NFPA باید :

  • فهرست شده باشند.
  • قابلیت تشخیص جریانی معادل با خروجی از یک اسپرینکلر (با کوچکترین اریفیس) را داشته باشند.
  • ظرف مدت 5 دقیقه پس از شروع جریان بصدا در آیند.

آلارم ها به دو صورت مکانیکی و الکتریکی عمل می کنند .در نوع مکانیکی که به " زنگ موتور آبی " (Water Motor Gong) معروفند جریان آب پس از برخورد وبه حرکت در آوردن چرخهای کوچک پارویی شکل ، باعث حرکت آن و بصدا در آمدن زنگ می شود

زنگ موتور آبی

شکل 10 زنگ موتور آبی

در نوع الکتریکی ،جریان آب توسط کلید فشاری (Pressure switch)  یا کلید جریانی پارویی (Paddle type flow switch)  تشخیص داده شده و مدار الکتریکی آژیر را تکمیل می کند. نمونه هایی از تجهیزات بکار رفته در این سیستم در شکل 11 نمایش داده شده است.

آلارمهای مکانیکی و الکتریکی

شکل 11 آلارمهای مکانیکی و الکتریکی

هشدار دهنده های جریان باید در سیستم های پیش عملگر و سیلابی نیز نصب شوند تا مستقل از سیستم اعلام حریق ،عبور و حرکت جریان آب را اطلاع دهند.

در ساختمان های بلند مرتبه (High rise building)  که ارتفاعی بیش از 23 متر دارند،باید به ازاء هر طبقه ،یک عدد شیر کنترل ،درجه فشارسنج،فلوسوئیچ و انشعاب بازرسی نصب شود.

بخش پنجم – اسپرینکلرها :

اسپرینکلرهای مدرن به سه طریق بالا زن،پایین زن و دیواری قابل نصب هستند،تمامی آب خروجی از این اسپرینکلرها به سمت زمین تخلیه می شوند.

پاشش اسپرینکلرها مدرن

شکل  12  پاشش اسپرینکلرهای مدرن 100% آب را به سمت کف اتاق تخلیه می کنند.

نوع قدیمی اسپرینکلرها دارای سوراخ های بر روی دفلکتور بودند که این مسئله موجب تخلیه بخشی از آب (حدود 40%) به سمت سقف و مابقی به سمت کف اتاق می شد.با توجه به تخلیه رو به سقف،مساحت پوشش این اسپرینکلرها کمتر از نوع مدرن بوده و به همین سبب در فواصل نزدیکتری به هم نصب می شدند.

پاشش اسپرینکلرهای قدیمی

شکل 13 پاشش اسپرینکلرهای قدیمی که 40% آب را به سمت سقف و 60% را به سمت کف اتاق تخلیه می کنند

برخی از عوامل تاثیرگذار بر انتخاب جهت نصب اسپرینکلرها عبارتند از :

ویژگیهای معماری ،نوع سقف ،نوع لوله و اتصالات استفاده شده،نوع سیستم اسپرینکلر انتخاب شده و فاصله اسپرینکلر با تجهیزات ساختمان

انتخاب اسپرینکلر از نظر دما :

عامل دیگری که در انتخاب اسپرینکلرها در نظر گرفته می شود،دمای فعال شدن اسپرینکلراست.این دما باید از حداکثر دمای اتاق در نزدیکی سقف،بالاتر باشد تا عوامل طبیعی منجر به باز شدن اسپرینکلرها نشوند.در عین حال باید توجه داشت که هر چه دمای فعال شدن اسپرینکلرها بالاتر انتخاب شود،سرعت عکس العمل سیستم کاهش می یابد.

رنگ مایع درون حباب اسپرینکلرهای شیشه ای و رنگ بدنه اسپرینکلرهای اتصال حرارتی،نشانگر میزان دمایی اسپرینکلرها می باشند.

با استفاده از جدول 3 ، برگرفته از NFPA 13  ،می توان اسپرینکلرها را از نظر میزان دمایی انتخاب نمود،بعنوان مثال اگر بیشترین دمای نزدیک به سقف برابر با 150 ° F  (یا 66 ° C) باشد،میزان دمایی اسپرینکلر  باید بین 175 تا 225 درجه فارنهایت انتخاب شود که این دما در تقسیم بندی دمایی در کلاس متوسط قرار میگیرد،رنگ بدنه اسپرینکلرهای اتصال زودگداز،سفید و رنگ حباب اسپرینکلرهای شیشه ای این کلاس زرد یا سبز می باشند.

در شرایط عادی ،در اغلب سیستم ها از اسپرینکلرهای کلاس دمایی معمولی استفاده می شود.

انتخاب اسپرینکلر براساس بیشترین دمای محیط

جدول 3 انتخاب اسپرینکلر براساس بیشترین دمای محیط

فاصله نصب اسپرینکلرها از منابع حرارتی :

هنگام نصب اسپرینکلرها در اطراف منابع حرارتی، توجه به دمای سقف در آن محدوده ضروریست.در شکل 14 ،برگرفته از NFPA 13  ،کلاس دمایی اسپرینکلر مورد نیاز،در صورت نصب در نزدیکی منبع حرارتی مشخص شده است.بعنوان مثال، اسپرینکلرهای نصب شده در فاصله 7 فوتی از منبع حرارتی (بدون توجه به جهت جریان هوا)، باید از " کلاس دمایی زیاد " انتخاب شوند. در صورت نصب اسپرینکلر در مسیر جریان هوا و در فاصله بین 7 تا 20 فوتی ،باید از اسپرینکلرهای " کلاس دمایی متوسط " استفاده شود.

کلاس دمایی اسپرینکلرها براساس فاصله از منبع حرارتی

شکل 14 انتخاب کلاس دمایی اسپرینکلرها براساس فاصله از منبع حرارتی

بخش ششم – بست و آویز (Hanger) :

برای اتصال لوله های سیستم اسپرینکلر به ساختمان از آویز استفاده می شود،این تجهیزات باید بگونه ای انتخاب شوند که قابلیت تحمل پنج برابر وزن لوله پر از آب به اضافه 250 پوند (114 kg) را داشته باشند که 250 پوند بعنوان ضریب ایمنی و معادل با وزن تقریبی لوله کش سیستم است،هنگامی که تعادل خود را از دست داده و به لوله آویزان می شود.به طور کلی ، آویزها باید آهنی باشند تا در برابر حرارت ناشی از حریق، مقاومت بیشتری داشته باشند.در صورت استفاده از موارد دیگر ، باید آزمونهای مربوطه را در برابر حریق گذرانده باشند.

در شکل 15 نمونه هایی از بست های رایج نمایش داده شده است.

بست های رایج لوله های اسپرینکلر

فاصله بین آویزها :

بیشترین فاصله بین آویزها به جنس و سایز لوله بستگی دارد،در جدول 4 فاصله بین آویزها بر اساس جنس و سایز لوله تعیین شده است.بعنوان مثال اگر قطر لوله مسی 2 اینچ باشد،آویزها باید حداکثر در فاصله 12 فوتی از یکدیگر نصب شوند.

فاصله بین آویزها (برحسب فوت) براساس جنس و قطر لوله

جدول 4 بیشترین فاصله بین آویزها (برحسب فوت) براساس جنس و قطر لوله


منبع: کتاب طراحی و محاسبات سیستم های اطفاء حریق اسپرینکلر

نویسنده: حسام طاوسی