سیستم ‌های تخلیه دود آتریوم ها

سیستم‌ های تخلیه دود آتریوم ها یکی از موارد مهم در کنترل آتش به حساب می آیند. ما در این مقاله قصد بررسی سیستم ‌های تخلیه دود آتریوم‌ها را داریم، که یکی از چالش برانگیزترین موضوعات از لحاظ مهارکردن آتش و سیستم طراحی کنترل دود  و تخلیه دود است. قبل از آن شاید شما بپرسید که اصلاً آتریوم به چه فضاهایی گفته می ‌شود؟

در حقیقت آتریم به فضاهای بزرگ و بازی گفته می ‌شود که معمولاً بعد از ورودی اصلی دیده می ‌شوند. این فضاها در میان ساختمان قرار دارند و دارای سقف شیشه ‌ای یا پنجره‌ های بزرگ هستند. از این فضاها درگذشته در کشورهای مختلف از جمله روم باستان به جهت نورگیر بودن و تهویه داخلی به کرات استفاده می‌شد. اما نکته‌ای که طراحی آتریوم را برای مهندسین کمی چالش برانگیز می‌ کند، کنترل دود و جلوگیری از سرایت آتش به طبقات بالا در هنگام آتش‌ سوزی است.

سیستم‌ های تخلیه دود آتریوم‌ ها

شاید اکثر مردم تصور کنند که تهویه طبیعی روش مناسبی برای تخلیه دود در آتریوم‌ ها است و سبب صرفه‌جویی در مصرف انرژی می ‌شود، این گفته تا حدودی می ‌تواند صحیح باشد. اما باید در نظر داشت اگر فضای آتریوم در معرض فضای بیرون قرار بگیرد، فضای آتریوم سطح تماس بیشتری با رطوبت و دمای بیرون خواهد داشت.

این امر سبب بالارفتن ریسک افزایش رسانش گرما و هوای بیشتر می‌ شود که می‌تواند عملیات مهار آتش در هنگام حادثه را سخت کند؛ بنابراین باید راهکارهای دقیق و راهنمایی ‌های مشخصی وجود داشته باشد که به ما بگوید چه زمان بهتر است از تهویه طبیعی استفاده کنیم یا نکنیم. یا مثلاً بخشی از آتریوم را به طور طبیعی تهویه کنیم و برای بخش دیگر استراتژی دیگری به کار گیریم.

طبقه همکف آتریوم، بی‌ دردسرترین طبقه برای تخلیه و تهویه به ویژه تهویه طبیعی است؛ اما در طبقه همکف هم تهویه طبیعی نمی ‌تواند ۱۰۰% هوا را در ساعات اشغال تهویه کند، در بهترین حالت و در هنگام صبح، تهویه طبیعی نهایت تا ۶۶% بتواند شرایط مطلوب را به وجود آورد.

آتریوم فضای بزرگ و عمودی مانند است که در معماری هتل‌ها، مراکز خرید چندطبقه، مدرسه و سایر ساختمان ‌های عمومی بزرگ به کرات دیده می ‌شود. این نوع فضا به دلیل نفوذپذیری بصری بالا و انعطاف پذیر کردن پلان ساختمان‌ها بسیار مورد توجه قرار می‌گیرد. آتریوم به دلیل عملکرد داخلی پیچیده، تراکم جمعیت و راه داشتن طبقات به هم در مهار کردن آتش و جداسازی دود به شدت نیازمند تدابیر مهمی است.

هنگامی که دود در آتریوم پخش می‌ شود، ستون دود به بالا و پایین می ‌رود و هوای سالم اطراف را در خود می ‌پیچد و می ‌تواند باعث شود دما پیوسته بالا رود. پخش دود در اطراف سقف و طبقات مختلف باعث می ‌شود لایه لایه‌هایی از دود به وجود آید که به مرور مانند یک توده مهار نشدنی به نظر برسد.

آنچه برای تخلیه دود در آتریوم ‌ها مدنظر است این است که دود یا از آن به طور مستقیم تخلیه شود، یا پخش شود، یا در سطحی نگاه داشته شود که به مردم فرصت دهد تا بتوانند محیط را ترک کنند و محیطی پایدار برای آتش‌ نشان‌ ها به وجود آورد تا بتوانند شرایط را تحت کنترل داشته باشند.

طراحی سیستم‌ های تخلیه دود آتریوم‌ ها دارای سه روش اصلی است:

•  تجمع دود
•  تخلیه طبیعی دود (به دو دسته پایا و ناپایا تقسیم می‌ شود)
• تخلیه مکانیکی دود (به دو دسته پایا و ناپایا تقسیم می ‌شود)

آتریوم ‌ها عموما شامل یک مجموعه دو یا چند طبقه هستند که از طریق فضای میانی به‌ یکدیگر متصل بوده و این فضای عمودی بزرگ توسط طبقات مختلف با کاربری تجاری- اداری احاطه شده است. در سال‌های اخیر از طراحی اتریوم ها در ساختمان ها و مجتمع‌ های مدرن استقبال زیادی شده است. از طرف دیگر، در صورت وقوع حریق در چنین فضاهایی، عملکرد قابل قبول سیستم تهویه و مدیریت دود، در حفظ ایمنی و سلامتی افراد مستقر در طبقات بسیار حائز اهمیت است. سیستم تخلیه دود آتریوم ها به دو صورت طبیعی یا مکانیکی طراحی میشود. باتوجه به پیچیدگی محاسبات مربوط به تعیین ظرفیت تخلیه در آتریوم ‌ها، طراحی مناسب سیستم از اهمیت بالایی برخوردار است.

سیستم تخلیه دود به روش تجمع دود

این روش به ‌ندرت و در ساختمان‌ های محدودی کاربرد دارد. در این روش هیچ نوع سیستمی برای تخلیه دود در آتریوم وجود ندارد. در حقیقت، هنگام آتش ‌سوزی، لایه تشکیل ‌شده از دود، به زیر سقف در قسمت فوقانی آتریوم می‌ رود و این لایه تشکیل‌شده از دود، پیوسته ضخیم‌ تر و ضخیم ‌تر می ‌گردد.

هرقدر زمان بگذرد، قسمت تحتانی لایه به پایین حرکت می‌کند. مهندسین با محاسبه ارتفاع لایه دود و نسبت آن با قد افراد ( ارتفاع لایه دود باید از قد افراد بلندتر باشد) و تخمین‌ زدن مدت زمانی که نیاز است تا مردم آتریوم را تخلیه کنند، تشخیص می ‌دهند که آیا می ‌توان از این سیستم در آتریوم استفاده کرد یا خیر؟

سیستم تخلیه دود به روش طبیعی

سیستم تخلیه دود به روش طبیعی، روشی است که در آن با استفاده از فشاری که به دلیل تفاوت دما بین محیط داخل آتریوم و خارج آتریوم به وجود می‌آید، دود وادار به حرکت می‌شود تا با هوای بیرون ادغام شود. در این روش، باد و فشار ناشی از آن، تأثیر زیادی بر سرعت تخلیه دود دارد.

سیستم تخلیه دود به روش طبیعی توسط بازشوهایی که روی سقف کار می‌شوند صورت می‌گیرد. گاه)ی نیز با استفاده از بازشوهایی که به صورت معکوس در روی دیوارها وجود دارند این نوع روش تخلیه دود انجام می‌گیرد، اما استفاده از بازشوهای سقف بیشتر رایج است. این روش می‌تواند دود را به بیرون هدایت کند، بدون آنکه از جت فن یا هر وسیله مکانیکی دیگری برای تخلیه دود استفاده کرده باشیم.

هنگامی که آشکارسازهای آتش (سیستم اعلام حریق) وجود آتش در ساختمان را هشدار می ‌دهد، بازشوها فوراً باز خواهند شد. تعداد و وضعیت بازشوها، ضخامت لایه دود، قدرت باد، جهت باد، سرعت باد، همگی نقش مهمی در بازده خروجی دود به روش تخلیه طبیعی را دارند.

با توجه به اینکه وزش باد و شرایط آب و هوایی بر روی عملکرد سیستم تخلیه دود به روش طبیعی تأثیر زیادی می ‌گذارد، به‌منظور تحلیل سامانه‌ های تخلیه دود به روش طبیعی بهتر است که از مدل‌های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) و شبیه سازی عددی استفاده شود.

اما همان‌ طور که گفتیم، تخلیه دود به روش طبیعی به دو گونه پایا و ناپایا تقسیم می‌شود. تفاوت این دو در این است که در روش ناپایا، بازشوها به ‌گونه ‌ای طراحی شده‌اند که دبی تخلیه هوا صرفاً سبب می ‌شود که تجمع لایه و دود با سرعت کمتری صورت بگیرد و زمان بیشتری برای تخلیه افراد از آتریوم به وجود آید.

سیستم تخلیه دود به روش مکانیکی

محبوب‌ترین روش برای تخلیه دود در آتریوم‌ها، تخلیه دود به روش مکانیکی است. در صورتیکه زمان تخلیه ی مردم طولانی‌تر از زمان تشکیل ارتفاع استاندارد لایه ی دود در هنگام تجمع دود شود، یا به دلیل محدودیت‌های محیطی نتوان سیستم تخلیه دود طبیعی را اعمال کرد، از سیستم تخلیه دود به روش مکانیکی و پویا استفاده می‌کنیم.  سیستم تخلیه دود به روش مکانیکی نیازمند قراردادن فن‌های تخلیه هوا در قسمت فوقانی آتریوم است.

فرمول محاسبه جریان حجمی گازهای خروجی در سیستم های تخلیه دود مکانیکی برای شرایط پایا به این صورت است:
V= Cvf M/Pp
جریان حجمی گازهای خروجی =V
توده گاز تخلیه شده= M
غلظت گازهای تخلیه‌شده= Pp
Cvf= 60

طراحی سیستم تهویه مکانیکی باید علاوه بر محاسبه میزان دودی که فن‌های تخلیه می ‌توانند آن‌ها را از فضا خارج کنند باشد، بلکه همچنین در تعیین تعداد فن ‌های مورد نیاز نیز باید دقت لازم به عمل آورد.

در حقیقت امکان دارد که استفاده از تنها یک فن آن را مجبور به کار با بازده بسیار بالا کند که این امر ممکن است منجر به پدیده غوطه‌وری شود؛ بنابراین باید حداکثر میزان جریان توده تأیید شود تا اگر هم یک فن کافی بود، پدیده غوطه‌وری رخ ندهد. این پروسه نیز محاسبات خاص خود را دارد.

هنگام نصب انواع پروانه فن و سیستم ‌های تخلیه دود آتریوم ها باید در نظر داشت که این سیستم‌ ها توسط حسگرها و سنسورها فعال می ‌شوند، و این سنسورها ممکن است در اثر شرایط محیطی و قرارگرفتن هوای گرم در نزدیکی آن‌ها نتوانند دود را فوراً تشخیص دهند. با بومی‌سازی و تدبیر لازم هنگام اجرای تیرها و پخش آن ‌ها به‌صورت درست می ‌توان از این مشکل جلوگیری کرد. فن ‌های تخلیه دود مقاوم به حریق در تیپ‌های محوری، سقفی و لابی موجود هستند.

این روش نیز همانند روش تخلیه دود به ‌صورت طبیعی دو نوع پایا و ناپایا دارد که تفاوت آن‌ ها همان‌ طور که ذکر شد در این است که در روش ناپایا صرفاً دبی هوای خارج ‌شده از آتریم کمتر از روش پایا خواهد بود تا فرصت بیشتری برای تخلیه افراد و ایجاد شرایط مناسب برای آتش ‌نشانان فراهم شود.

معماری آتریوم به شدت پیچیده و متنوع است، طراحی منطقی و کاربردی برای سیستم‌های تخلیه دود آتریوم‌ها به شدت ضروری و مهم است. سیستم تخلیه دود به روش مکانیکی پرکاربردترین روش برای تخلیه دود در آتریوم‌هاست.

این روش می ‌تواند دمای گاز مشتعل را کاهش دهد، سرعت تجمع لایه ‌های دود را کم کند، مقدار دودی را که باید از آتریوم خارج شود را محاسبه کند و به طور کلی شرایط را به حالت پایدار درآورد. البته لازم به ذکر است که در شرایط آتش‌سوزی، صرف اتکا به تخلیه دود مکانیکی به منظور پایین آوردن دمای آتریوم کافی و ایدئال نیست.

واحد تحقیق و توسعه شرکت AIRONN موفق به توسعه یک نرم‌ افزار محاسباتی جهت تسهیل فرایند محاسبات و انتخاب ظرفیت فن‌ های مورد نیاز شده است. این نرم‌افزار مطابق با استاندارد NFPA 92 در بخش سیستم‌ های کنترل دود طراحی شده است. بدین‌ترتیب، به کمک این نرم ‌افزار میتوان به سرعت محاسبات نسبتا طولانی و پیچیده سیستم‌ های مدیریت دود در آتریوم‌ ها را انجام داد. این شرکت در حوزه تولید انواع فن‌های تخلیه دود مقاوم به حریق در تیپ محوری، سقفی و لابی، بخش عمده ‌ای از نیاز بازار داخلی و خارجی را تامین نموده‌است.

میتوانید برای آگاهی بیشتر مقاله ” اموزش کنترل دود ” را مطالعه نمایید.