سیستم های اطفاء حریق

مقایسه بین کلاس های حریق در استانداردهای مختلف

استانداردهای آسیا/استرالیا	استانداردهای اروپا	استانداردهای آمریکا	منابع تولید حریق
کلاس A	کلاس A	کلاس A	چوب، کاغذ، پارچه، برخی از پلاستیک ها
کلاس B	کلاس B	کلاس B	مایعات قابل اشتعال
کلاس C	کلاس C	کلاس B	گازهای قابل اشتعال
کلاس D	کلاس D	کلاس D	فلزات قابل اشتعال
کلاس E	-	کلاس C	دستگاه ها و تجهیزات برقی
کلاس F	کلاس F	کلاس K	روغن ها و چربی های خوراکی

عوامل لازم جهت اطفاء حریق

جهت اطفاء حریق حداقل یکی از عوامل زیر می بایستی صورت پذیرد: 

• 1- قطع گرما یا خنک سازی. آب یکی از عمومی ترین عوامل جهت خنک سازی حریق می باشد.
• 2- قطع ماده سوختنی. قطع و جداسازی ماده سوختنی از محل حریق می تواند بسرعت باعث خاموش شدن حریق گردد.
• 3- به حداقل رساندن اکسیژن به میزانی که اکسیژن کافی جهت ادامه حریق وجود نداشته باشد. سیستم های اطفاء حریق مانند CO2 و Inert Gas باعث به حداقل رساندن اکسیژن جهت ادامه حریق می باشند.
• 4- مانع در ایجاد واکنش زنجیره ای سوخت. سیستم های اطفاء حریق مدرن مانند آیروسل با ایجاد اختلال در واکنش های زنجیره ای سوخت، باعث اطفاء حریق می گردند.

برخی سیستم های اطفاء حریق از دو یا چند عامل فوق جهت اطفاء استفاده می کنند. بعنوان مثال هالوکربن ها، علاوه بر خنک سازی و قطع گرما از محیط تحت پوشش، باعث اختلال در واکنش های زنجیره ای سوخت نیز می شوند. 

خاموش کننده های تمیز (Clean Agent): خاموش کننده ای که فرار بوده و پس از اطفاء حریق اثری از خود بجا نگذاشته و همچنین هادی الکتریسیته نیز نباشند. 

خاموش کننده های هالوکربن (Halocarbon Agent): خاموش کننده ای که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آن هالوژن ها مانند فلور، کلر، برم یا ید بهمراه کربن می باشد. درحقیقت هالوژن ها جایگزین تعدادی از اتم های هیدروژن در هیدروکربن ها شده اند. 

خاموش کننده های بی اثر (Inert Gases): خاموش کننده ای که اجزاء اصلی تشکیل دهنده آن هلیوم، نئون، آرگون یا نیتروژن بوده و جزء فرعی آن می تواند دی اکسید کربن باشد. 

گازهای گلخانه ای (Green House Gas): هر گازی که در اتمسفر زمین، پرتوهای مادون قرمز را جذب کند، گاز گلخانه ای نامیده می شود. این گازها باعث افزایش دمای زمین می شوند. 

لایه ازن (Ozone Layer): ازن از سه اتم اکسیژن تشکیل شده است. در اتمسفر زمین، تاثیر امواج ماوراء بنفش خورشید بر اکسیژن، باعث بوجود آمدن لایه ازن می شود. گازهای گلخانه ای براثر آزادسازی کلر یا برم باعث تقلیل لایه ازن و درنتیجه افزایش تشعشع امواج ماوراء بنفش خورشید به سطح زمین و گرم شدن زمین و تغییر در آب و هوا می شوند. 

پتانسل تقلیل لایه ازن (Ozone Depleting Potential): عددی است که به تقلیل لایه ازن توسط یک ماده اشاره می نماید. درحقیقت این پارامتر نسبت تقلیل لایه ازن توسط جرم مشخصی از یک ترکیب شیمیائی به همان مقدار جرم توسط CFC-11 (Trichlorofluoromethane, CFCL3) می باشد. 

پتانسیل گرمایش زمین (Global Warming Potential): عددی است که به مقدار گرمایش زمین توسط یک گاز اشاره می کند. برخی از گازها با جذب امواج مادون قرمز باعث نگاه داشتن گرما تا مدت زمان خاصی در جو زمین می شوند. درحقیقت این پارامتر نسبت گرمایش مقدار مشخصی از یک گاز به گرمایش همان مقدار دی اکسید کربن می باشد. معمولاً این پارامتر در زمان های 20، 100 و 500 سال معرفی می شود. بعنوان مثال GWP برای گاز متان در بازه 20 سال عدد 72 می باشد. این بدین معنی است که اگریک مقدار مشخص از متان و دی اکسید کربن در هوا منتشر شوند، گاز متان طی 20 سال 72 مرتبه بیشتر از گاز دی اکسید کربن گرما را در محیط نگاه خواهد داشت. 

مدت حضور در اتمسفر (Atmospheric Lifetime): مطابق تعریف آژانس محافظت از محیط زیست آمریکا، این پارامتر مدت زمانی است که طول می کشد که یک ترکیب شیمیائی به عناصر اولیه و پایه ای خود بر می گردد. 

انواع سیستم ها ی اطفاء حریق اتوماتیک

بطور کلی سیستم ها ی اطفاء حریق اتوماتیک را می توان به پنج دسته زیر تقسیم کرد: 

• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک آبی
• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک گازی
• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک پودری (آیروسل)
• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک فوم
• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک مه یا پودر آب (Water Mist)
• - سیستم اطفاء حریق اتوماتیک Vortex

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک آبی:

از این سیستم در اطفاء حریق کلاس A و جهت خنک سازی گروه های B و C استفاده می شود. قسمتهای اصلی این سیستم عبارتند از: 

• - مخزن یا استخر نگهداری آب
• - پمپ های آتش نشانی
• - شیرهای کنترلی مانند Deluge Valve، Wet Valve، Dry Valveو غیره
• - اسپرینکلر یا اسپری آب

این سیستم بصورت تر (Wet)، خشک (Dry) و یا ترکیبی می باشد. در سیستم تر آب با فشار مشخص در تمامی لوله ها و تا سر اسپرینکلرها وجود دارد. بر اثر افزایش دما مایع اسپرینکلر منبسط شده و باعث شکستن شیشه و در نتیجه خروج آب می شود. از مزایای این نوع می توان به سرعت بالا و قابلیت اطمینان زیاد آن اشاره کرد ولیکن معایب آن عبارتند از امکان یخ زدگی، خروج آب به علت شکستن نا خواسته اسپرینکلر، خوردگی لوله ها ، امکان گرفتگی مجاری به علت وجود مواد معلق در آب. 

در سیستم خشک، بعد از آشکار سازی حریق توسط آشکارسازها، دستور فعال سازی به Dry Valve و یا Deluge Valve ارسال می شود و سپس آب در لوله ها جریان یافته و توسط اسپری آب، برروی حریق تخلیه می شود. سرعت پائین تر آن نسبت به سیستم تر از معایب این سیستم بوده ولیکن معایب سیستم تر را مرتفع نموده است. 

کاربردها: برخی از کاربردهای آن عبارتند از ساختمان های اداری-مسکونی-تجاری، هتل ها، موزه ها، پارکینگ ها، ترانس های برق، تانک ها و مخازن نگهداری سوخت و مواد شیمیایی، کشتی ها، بنادر، انبارها

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک گازی:

سیستم هاى اطفاء گازى نقش مهمى در مفهوم اطفاء حریق دارند؛ به ویژه در مواردى که سایر اطفاء کننده ها (به عنوان مثال سیستم هاى آبى) قادر به این کار نیستند. در سا لهاى اخیر و پس از ممنوعیت هالون از سال 1994، تلاش هاى بسیارى جهت معرفى و به کارگیرى گازهاى دیگر صورت گرفته است. سازمانهایISO و NFPA سیزده نوع گاز از انواع ساکن مانند آرگون و نیتروژن و مخلوط آنها و همچنین هیدروکربن هاى هالوژنه چون NOVEC 1230 و یا FM200را معرفى نموده اند. 

درصد غلظت گاز مورد نیاز جهت اطفاء حریق یا از طریق آزمایش هاى عملى و یا در شرایط آزمایشگاهى (به عنوان مثال آزمون کاپ برنر) بدست مى آید. 
بسیارى از هیدروکربن های هالوژنه بکار رفته چون FM200 و یا NOVEC 1230در شرایط جوى در حالت گاز هستند و وقتى که تحت فشار در سیلندرهاى گاز نگهدارى شوند رفتارى شبیه دى اکسیدکربن نشان مى دهند (دو فازی)؛ هر چند در فشار پایین تر به مایعى تبدیل مى شوند که در آن فشار قادر به تخلیه از ناز لها نیستند و به این دلیل است که از گازى چون نیتروژن جهت بالا بردن فشار و تخلیه آنها استفاده مى شود. لذا فضاى کمترى براى نگهدارى گاز مورد نیاز خواهد بود. 

پیشرفت های فن آورى از یک سو و امکان نگهدارى گازها در فشارهاى بالاتر (از 150/160 اتمسفر تا 200/300 اتمسفر) کمک بسیارى در کاهش فضاى مورد نیاز به منظور ذخیره و نگهدارى این نوع گازها نموده است. از آنجا که شبکه لوله کشى سیستم هاى اطفاء حریق با گازهاى ساکن براى فشار 60 اتمسفر طراحی مى گردند، مى بایست فشار گاز را توسط دیافراگم هاى مخصوص کاهش داد. همچنین به جهت حفظ محدودیت فشار و ثابت نگه داشتن فشار کارى، شیرهاى مخصوص براى سیلندرها طراحى و ساخته شد ه اند و بسیارى از آنها داراى تاییدیه هاى بین المللى نیز هستند. این شیرها فشار گاز را کنترل نموده و آنرا در طول زمان تخلیه ثابت نگه مى دارند. 

هنگام محاسبه و طراحى سیستم هاى با گازهاى هیدروکربنی (چون FM200 یا NOVEC) مى بایست نکات مهمى مد نظر قرار گیرد؛ از جمله اینکه برخلاف گازهاى ساکن زمان تخلیه نباید از ده ثانیه بیشتر شود تا از تولید رادیکا لها جلوگیرى شود. در صورت واکنش، هیدروژن فلوراید (HF) به عنوان محصول تجزیه، تولید شده که به نوبه خود در مجاورت آب و یا رطوبت محیط، ماده بسیار خطرناک و خورنده اسید هیدروفلوریک را که باعث تخریب محیط خواهد شد، تولید مى کند. 
از مزایاى دیگر هیدروکربن هاى هالوژنه در مقایسه با گازهای ساکن، باقی ماندن غلظت مناسب از اکسیژن در هوا و در نتیجه کاهش خطرات کمبود اکسیژن و در نتیجه کاهش خطرات جانى است. موضوع مهم دیگر، کاهش اندازه دریچه های اطمینان در مقایسه با سیستم های با گاز ساکن است. زیرا میزان گاز تخلیه شده در مقایسه با سیستم های اطفاء حریق با گاز ساکن بسیار کمتر است. 
بطور کلی هر سیستم اطفاء حریق گازی از قسمتهای زیر تشکیل شده است:

• - سیلندرهای نگهداری گاز همراه با شیر های محرک
• - سیلندرهای پایلوت
• - Manifold ، شلنگ های تخلیه گاز، شلنگ های محرک سیلندرها
• - شیرهای برقی و Pressure Switch
• - نازل های تخلیه گاز

سیستم های مختلف اطفاء حریق جایگزین هالون:

نامگذاری استانداردهای  ISO 6183 ISO 14520-1 NFPA 2001	فرمول شیمیایی	مدت حضور در اتمسفر (سال)	پتانسیل گرمایش زمین  (GWP 100-Year)	پتانسیل تقلیل لایه ازن  (ODP)	شرکت تو لید کننده	نام تجاری
IG-01	Ar2		0	0	Minimax	Argotec
IG-541	N2 (52%), Ar2 (40%), CO2 (8%)		0	0	Ansul	Inergen
IG-100	N2		0	0	Koatsu	NN100
IG-55	50%N2, 50% Ar2		0	0	Ginge-Kerr Fike Corp.	Argonite Proinert
HFC-227ea	CF3CHFCF3	34.2	3220	0	Great Lakes	FM-200
FK-5-1-2	CF3CF2C(O)CF(CF3)2	5 Days	1	0	3M Ansul	NOVEC 1230 Sapphire
HFC-23	CHF3	270	14800		DuPont	FE-13
HCFC (Blend A)	CHCL2CF3 (HCFC-123, 4.75%), CHCLF2(HCFC-22, 82%), CHCLFCF3 (HCFC-124, 9.5%), C10H16 (3.75%)				Safety Hi-Tech	NAF S-III
HCFC-124	CHCLFCF3	6.1	620	0.022		FE-241
HFC-125	CF3CHF2	29	3500	0	DuPont	FE-25
HFC-236fa	C3H2F6	240	9810	0	DuPont	FE-36
HFC (Blend B)	CH2FCF3CHF2 (86%), CF3CHF2 (9%), CO2(5%)					Halotron II
FIC-1311	CF3I	2 Days	1	0		Triodide

مقایسه برخی از سیستم های اطفاء حریق گازی از لحاظ کاهش اکسیژن:

 
کاربرد سیستم اطفاء حریق اتوماتیک گازی: معمولاً از این نوع سیستم جهت اطفاء حریق کلاس های A، B و E استفاده می شود. برخی از کاربردهای آن عبارتند از تابلو های برق، تابلو های کنترل، تابلو های مخابراتی، سرورهای کامپیوتری، موتورهای برق، اتاق های UPS، اتاق های کنترل، اتاق های Marshaling 

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک پودری (آیروسل)

هر سیلندر آیروسل از ذرات بسیار ریز ترکیبات پتاسیم تشکیل می شود و بصورت حرارتی یا الکتریکی تحریک می شود. پس از تحریک، این ذرات از سیلندر خارج شده و با مخلوطی از گازها (اغلب CO2، N2 یا بخار آب) تشکیل ماده اطفاء کننده را می دهند. ترکیبات پتاسیم جهت یونیزاسیون نیاز به کمترین انرژی را داشته و این انرژی از خود حریق جذب می گردد. سپس یون های پتاسیم با یون های بوجود آمده از حریق (O, H, OH) ترکیب شده و بدون کاهش اکسیژن، واکنش های زنجیره ای حریق متوقف می گردد. 
 
کاربرد: این سیستم تا به امروز تنها سیستم موجود در دنیا می باشد که می تواند در 5 کلاس حریق A، B، C، E و F مورد استفاده قرار گیرد. برخی از کاربردهای آن عبارتند از تابلو های برق، تابلو های کنترل، تابلو های مخابراتی، سرورهای کامپیوتری، موتورهای برق، اتاق های UPS، اتاق های کنترل، اتاق های Marshaling، انبارهای مواد شیمیایی، دیزل ژنراتورها، پمپ ها 

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک فوم

این سیستم موثرترین روش جهت اطفاء حریق کلاس B (سوخت های مایع) است. همچنین در کلاس A نیز قابل استفاده می باشد. قسمتهای اصلی این سیستم عبارتند از:

• - مخزن نگهداری فوم (Bladder Tank)
• - دستگاه ترکیب کننده آب و فوم (Proportioner)
• - نازل

کاربرد: انبارهای مواد شیمیایی، مخازن مواد نفتی و شیمیایی، آشیانه های هواپیما و هلیکوپتر، تاسیسات نفتی 

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک مه یا پودر آب (Water Mist)

اساس کار سیستم Water Mist همانگونه که از نامش برمی¬آید بر اساس تولید غبار آب (مانند مه) می¬باشد که به صورت تولید ذرات ریز آب در محیط تحت حفاظت عمل می¬کند. قطر این ذرات بین 300 تا 1000 میکرون می¬باشد و باعث می شود هدایت الکتریکی آب ازبین برود. در واقع این سیستم همانند سیستم اطفاء آبی، خاصیت خنک کنندگی و همانند سیستم اطفاء حریق گازی، مانع از رسیدن اکسیژن به حریق می شود. 
قسمتهای اصلی این سیستم عبارتند از:

• - سیلندرهای آب همراه با شیر های محرک
• - سیلندرهای پرفشار گاز (نیتروژن یا هوا) همراه با شیر های محرک
• - Manifold ، شلنگ های تخلیه گاز، شلنگ های محرک سیلندرها
• - شیرهای برقی و Pressure Switch
• - نازل

درصورتی که مساحت تحت حفاظت زیاد باشد، بجای سیلندرهای آب و گاز از مخزن، پمپ و تجهیزات وابسته استفاده می شود. 
کاربرد: توربین ها ، پمپ ها، تاسیسات نفتی، کانال های کابل، موتورخانه ها

سیستم اطفاء حریق اتوماتیک Vortex

سیستم اطفاء حریق ورتکس (Vortex) یک سیستم هایبریدی آب به همراه نیتروژن است. جدول زیر مقایسه ای بین سیستم های اطفاء حریق آبی را نشان می دهد:

سیستم	فلو آب به ازاء هر نازل (LPM)	سایز هر قطره آب (µm)	فشار کاری (PSIG)	سرعت عملکرد
Vortex	7/3	10	25	زیاد
پودر آب با فشار متوسط	140	400- 1000	350	زیاد
پودر آب با فشار زیاد	30	50- 100	1500- 2500	کم
اسپرینکلر	بیش از 95	بیش از 1000	بیش از 20	متوسط

کاربرد: توربین ها ، پمپ ها، تاسیسات نفتی، کانال های کابل، موتورخانه ها 

مقایسه نحوه عملکرد سیستم های مختلف اطفاء حریق

نحوه عملکرد	نوع سیستم اطفاء حریق
	آیروسل	آب	مه یا پودر آب	گازهای بی اثر	هالوکربن ها	CO2	فوم

خنک سازی		P	P
کاهش اکسیژن			S	P	P	P	S
اختلال در زنجیره سوخت	P				P		S

عامل اولیه: P           عامل ثانویه: S