اطفاء حریق اتاق سرور آیروسل – قسمت اول

موضوع سیستم اطفاء حریق آیروسل، یکی دیگر از موضوعات سلسله مراتبی سرور است که در این مطلب قصد داریم آن را برای شما بیان نماییم. سیستم اطفاء حریق آیروسل، یکی از سیستم های اطفاء حریق گازی است. این سیستم بر مبنای گاز co2 از اوایل دهه 1930 میلادی، مورد استفاده قرار گرفته است. در سال های دهه 1930 میلادی، راه حلی به غیر از راه حل سیستم های اطفاء حریق گازی وجود نداشت؛ به همین دلیل مورد استقبال قرار گرفت.

بعد از استفاده از سیستم های اطفاء حریق گازی متوجه داشتن برخی معایب در آن شدند. این معایب، زمانی بروز داده شد که حضور فناوری روز متوجه چالش های این راه حل شد. مخترعین این سیستم، به فکر ارتقاء مشکلات آن گام های بزرگی برداشتند.

برخی از معایب گاز co2، به شرح ذیل است که برای اطلاع شما بیان خواهد شد:

1- کمک به خاموش شدن آتش به قیمت کاهش اکسیژن در محل:

تزریق گاز co2 در زمان آتش سوزی در محل منجر به یک عامل خطرناک شد. زیرا به شدت مقدار اکسیژن موجود در محل آتش سوزی را کاهش می داد. این عمل برای خاموش کردن آتش که نیاز به اکسیژن دارد خوب است. ولیکن سلامت افراد در زمان آتش سوزی را به شدت به خطر می انداخت.

در تفصیل مطلب باید اینگونه بیان نمود که کاهش انرژی و اکسیژن، در زمانی که آتش سوزی رخ داده است برای افراد در گیر در آتش سوزی حادثه ساز است. درست است که مهار آتش، آسان تر می شود ولی به قیمت مرگ انسان و گرفتن جان وی، این سیستم بهره برداری می شد. گاهی اوقات کمبود اکسیژن برای افراد در محل آتش سوزی باعث ضایقه مغزی شدیدی می شد و مرگ فرد را جلوتر آورده و به کام بلای مرگ می کشاند.

طبق اطلاعات بیان شده، میزان کاهش اکسیژنی که گاز co2 در محل آتش سوزی به وجود می آورد 34 درصد بود؛ این در حالی است که یک انسان در محل آتش سوزی با 5 درصد این گاز زنده خواهد ماند. بیشتر از این درصد، فرد را به کام مرگ می کشاند. این نکته از گاز co2، باید مورد توجه ویژه قرار گیرد؛ زیرا با عمر یک انسان بازی می کند. از این رو، باید گفت حداقل غلظت مورد نیاز برای اطفاء حریق (Minimum design concentration)، همان 34 درصد از گاز co2 است که در زمان مهار آتش، توسط سیستم اطفاء حریق استفاده می شود.

بنابر مطالب بیان شده می توان به یک نتیجه برای بهبود کیفیت استفاده از سیستم اطفاء حریق رسید. در حقیقت، سیستم اعلام و اطفا حریق کار خود را به درستی انجام می دهد که ایده آل باشد و بتواند در زمان مهار آتش میزان اکسیژن موجود در محل را کاهش ندهد. با این کار، می توان گفت جان انسان های درگیر در آتش سوز، به سلامت خواهد بود. همان طور که یکی از اهداف مهار آتش سوزی جلوگیری از خسارت های مالی ایجاد شده است؛ باید سلامت جان انسان های محل آتش سوزی، مهم تر از خسارات مالی در نظر گرفته شود.

2- همان طور که گفته شد، وجود گاز co2 در کپسول سیستم اطفاء حریق، به صورت کاملاً فشرده، تعبیه شده است. این گاز در زمان مهار آتش، با فشار محیط آتش سوزی گاز کربنیک خود را با هدف ایجاد فاصله مولکولی، در فضا پخش می کند که منجر به کاهش دما در محیط می شود. این کاهش دما به قدری است که به وسایل و تجهیزات مستقر در محل آتش سوزی، خسارات زیادی را وارد می نماید. این خسارات وارده صدمات مالی زیادی است که قابل جبران نیستند.

برای سیستم اطفاء حریق، یک سناریو ترسیم می شود. این سناریو، اطفاء حریق را با گاز co2 به گونه ای ترسیم می کند: حریق رخ داده است. در فاصله زمانی بین زمان تشخیص حریق توسط حسگر ها و نیز فرار یا خروج انسان های در گیر در آتش سوزی، باید تجهیزات مجاورت حریق به خوبی مورد استفاده قرار گیرد. تجهیزات باید گرم شده و سپس با سرعت خیلی زیاد گاز co2 را برای خنک کردن به کار بیندازد.

تغییرات دمایی که گاز co2 ایجاد می کند در تغییر شکل ظاهری اشیاء و فلزات دخیل است. گاهی این تغییرات تا حدی پیش می رود که نیاز داریم همه آن ها را دوباره تعویض نماییم. از این مطلب می توان به این نتیجه رسید که سیستم اطفاء حریقی ایده آل است که سیستمی با کمترین تغییر ناگهانی دمای محیط باشد. نه آن که با تأثیر خود تغییرات جبران ناپذیری را به وجود آورد.

3- گاز co2، گازی است که در طبقه گاز های گلخانه ای شناخته شده است. این نوع از گاز ها، منجر به تخریب لایه ازن و نیز گرمای زمین می شوند. این گرما نیز باعث تخریب در لایه ازن و زمین شده و به طور قابل ملاحظه ای غلظت اتمسفر را افزایش می دهد. از این مطلب نیز یک نتیجه عالی برای سیستم اطفاء حریق می توان گرفت.

سیستم اطفاء حریقی ایده ال است که میزان تخریب لایه ازن و زمین، بوسیله آن به حداقل مقدار خود برسد. مهار کردن این تخریب، در افزایش عمر زمین تأثیر گذار است. معیار تخریب لایه ازن با مقادیر ODP=1, GWP=1 است که باید در سیستم اطفاء حریق رعایت شود. رعایت این دو معیار، ماندگاری محیط را به انسان هدیه می کند.

4- طبق اطلاعاتی که برای مهار آتش وجود دارد عنوان شده است که سیلندر های تحت فشار به خودی خود، یک عامل تهدید کننده بسیار قوی در محیط است. در جامعه امروز، به طور روزمره شاهد انفجار این کپسول های تحت فشار گازی هستیم که برای محیط خطر ساز هستند. علت انفجار این گاز ها، می تواند عوامل متعددی نیز داشته باشد؛ عواملی طبیعی مانند زلزله و عوامل غیر طبیعی مانند قرار گرفتن در معرض مستقیم شعله آتش، ضربه وارد شده به شیر آلات و بدنه، که ممکن است با عوامل انسانی نیز ایجاد شده باشد.

باید بدانید که در مراحل ساخت و تولید این مخازن اطفاء حریق، استاندارد های گوناگونی وجود دارد که برای آن قوانین سخت گیرانه ای وضع شده است. طبق آیین نامه مصوب کمیته پدافند غیر عامل کشوری، قوانین عدم نصب مخازن تحت فشار، باید لحاظ گردد. باید این مخازن در مناطق رده امنیتی نباشند.

علاوه بر آن، این مخازن نباید در رده های دیگر، حتی رده های عمومی قرار گیرد. قرار گیری مخازن در محل، منجر به صدمات جبران ناپذیری به اماکن عمومی و نیز تجهیزات گران قیمت می شود. نتیجه این مطلب هم آن است که از این مخازن در یک سیستم اطفاء حریق ایده آل هیچ گاه استفاده نشود.

5- وجود مخزن و لوله کشی مرتبط با آن بدون شک به فضایی نیاز دارد. این فضا محیط را اشغال می کند. در واقع، همه بخش های این لوله کشی ها قابل استفاده نیست. عدم استفاده از فضای اشغال شده، نوعی معضل در محیط به شمار می آید. از این رو، سیستم اطفاء حریقی مناسب و ایده آل است که کمترین فضا را به خود اختصاص دهد.

6- باید به این نکته اشاره نمود که گاز cp2، جرم مولکولی بسیار کمی را دارد. جرم گاز co2 چیزی حدود 44 می باشد. این گاز به صورت یک گاز فرار (Local application) در اماکن دارای خلل و فرج است که ریسک زیادی را ایجاد می کند.

این گاز، اگر در مجاورت بن حریق واقع نشود، دقت سیستم اطفاء حریق را به شدت کاهش می دهد. احتمال این کاهش منجر به عدم موفقیت سیستم در زمان خاموش کردن آتش است. برای رفع این مشکل می توان از سیستم های جایگزین آن مانند FM-200 استفاده کرد. این سیستم دارای جرم مولکولی 172 است.

در واقع، حل مشکل با افزایش وزن در مولکول گازی خواهد بود. از این رو، سیستم اطفای حریق ایده آل و مناسب، سیستمی است که خطرات گازی و نشتی حداقلی را به محیط بدهد و مکانیسم تغییر آن در مواجهه با بن حریق، وجود نداشته باشد.

 

بعد از بیان معایب گاز co2 در تجهیز یک کپسول آتش نشانی برای مهار و اطفاء حریق، جامعه مهندسین کشور در تلاش برای ارتقاء آن شدند. راهکار های نوین را جایگزین معایب این گاز کردند. و حاصل نتیجه فعالیت شان، افزایش کارایی و کاهش صدمات ناشی از آن شد. تکنولوژی روز دنیا به کمک این مهندسان تلاشگر آمد و در کوتاه ترین زمان نتایج شگفت انگیزی از خود به جای گذاشت. این موارد عبارتند از:

1- با توجه به معایب منحصر به فرد گاز co2، ترکیب این گاز با گاز N2، منجر به تولید یک گاز جدید به نام IG-54 شد.

2- استفاده گاز خنثی (Inert Gas) در سیستم اطفاء حریق برای کاهش اثرات مخرب گاز co2.

3- استفاده گاز های هالو کربن مانند Halon 1301 و  FM-200در سیستم اطفاء حریق برای کاهش اثرات مخرب گاز co2. مطلب مهم استفاده از گاز های هالو کربن آن است که این گاز ها در عمل مهار آتش، بسیار بهتر از گاز co2 عمل کرده است؛ ولیکن، تأثیر بسیار مخربی در محیط زیست داشت. این مشکل در گاز هالو کربن، باعث شد تا مهندسان در تولید این سیستم، از تلاش بایستند تا صدمات بیشتری به محیط زیست وارد نیاید. یک جدول، از میزان تأثیر انواع گازهای قابل استفاده در سیستم اطفاء حریق روی محیط زیست، به صورت کامل در ذیل آمده است که توجه شما را به آن جلب می نماییم.

Inert Gases	PFC-3-1-10	HFC-125	HFC-227ea (FM-200)	Halon 1301
0	15	0	0	12	ODP
n.a	9000	3400	3500	6900	GWP
n.a	130	29	33	65	ALT(years)

طبق اطلاعات جدول، می توان دریافت که میزان حداقل تخریب محیط زیست در گاز های خنثی بسیار زیاد است و در رتبه اول برای استفاده از این گاز خواهیم رسید. یک نکته بسیار مهم در زمینه گازهای خنثی آن است که داشتن رتبه اول در عدم تخریب محیط زیست، عامل موفقیت آن به صورت کلی نشده است؛ زیرا مهار آتش به صورت بسیار ضعیفی انجام می شود.

گاز Halon 1301 و بعد از آن در دهه 80 میلادی، گاز FM-200، مناسب ترین گاز برای جایگزینی گاز های خنثی، شناخته شدند. به طور کلی تا این قسمت از مطلب، می توان به یک نتیجه رسید و آن این است که سیستم اطفاء کننده جایگزین، هنوز یک سیستم اطفاء حریق ایده آل نیست و هنوز فاصله زیادی با یک سیستم ایده آل دارد. برای بیان نتیجه خود، می توان به دلایلی اشاره نمود. این دلایل عبارتند از:

• وجود مخازن تحت فشار هنوز طبق تکنولوژی ساخت در قدیم استفاده می شود.
• اثر مخرب سیستم های اطفاء حریق یاد شده بر روی محیط زیست. هر چند که در آن به میزان کمی از تکنولوژی های قدیم استفاده می شود ولی به میزان ایده آل نرسیده است.
• عدم استفاده از کلاس های حریق انحصاری از نوع A، B و C.
• تولید اسید هالوژن (HF)، در این سیستم های اطفاء حریق بسیار زیاد است و برای انسان خطر ساز و کشنده است. زیرا در هنگام تجزیه مولکولی، در دمای آتش بیشتر از 500 درجه واقعاً مرگبار است.
• کاهش خطرات در برابرتهدیدات طبیعی همچون زلزله و طوفان. همان طور که مطلع شدید سیستم های اطفاء حریق برای مهار آتش استفاده شده اند؛ ولی هنوز در تکنولوژی ساخت آن به نوع ایده آل نرسیده است. سیستم های اطفاء حریق، به خاطر تحت فشار بودن گاز درون آن در کپسول های آتش نشانی، هنگام خروج گاز از مخزن منجر به تخریب اماکن می شود. در زمان زلزله نیز همچون یک بمب فشار خود را خارج می کند. احتمال ترک خوردن در مخازن، در این حالت بیش از سایر حالات است.

در این راستا، مخترعین تلاشگر سعی کردند تا این مشکلات را ارتقاء دهند. و تا حد بسیار زیادی از فشار های داخلی مخازن، بکاهند. جدول زیر، میزان فشار داخلی گاز های متنوع موجود در سیستم های اطفاء حریق را به صورت کامل نشان می دهد که توجه شما را به آن جلب می نماییم.

اطفاء کننده	IG-55	CO2	Halon-1301	FM-200	Aerosol
فشار داخلی مخازن	300 بار	250 بار	55 بار	24.8 بار	فشارهوای محیط

جدول بعدی، مقایسه میزان غلظت مورد نیاز در طراحی سیستم اطفاء حریق و تأثیر آن بر سلامت افراد را به صورت درصدی نشان می دهد. می توانید با دقت آن ها را با هم مقایسه نمایید.

اطفاء کننده	غلظت مورد نیاز طراحی	NOAEL	LOAEL
IG-55	40 درصد	43 درصد	52 درصد
FM-200	7.5 درصد	9 درصد	10.5درصد
NOVEC	5.2 درصد	10 درصد	کمتر از 10 درصد
FE-13	18 درصد	50 درصد	کمتر از 50 درصد
HALON 1301	5 درصد	5 درصد	0 درصد
CO2	35 درصد تا 50 درصد	کمتر از 5 درصد	مرگ آور

• کاهش میزان صدمات به محیط زیست. در دوره اخیر، موضوع گلخانه ای مورد استقبال قرار گرفته است. این موضوع دارای محاسن زیادی است ولی معایب دارد که جبران ناپذیر است.

معایب این موضوع، مربوط به تخریب لایه ازن و کره زمین می شود. دو شاخص به نام های 1- ODP (Ozone Depletion Potential) و 2- GWP(Global Warning Potential)  .دو شاخص به نام های لایه ازن و کره زمین می شود. دو شاخص به نام های را به صورت درصدی نشان می دهد. می توانید با دقت آ، دو معیار تخریب گاز کربنیک است. معیار سومی به نام ALT (atmospheric life time)، در زمانی مورد استفاده قرار می گیرد که مواد آن در محیط زیست،  قرار گیرد.

جدول زیر، جدولی است که میزان تخریب محیط زیست را برای انواع گوناگون از مواد اطفاء حریق، بیان می کند. پارامتر های بیان شده را مورد توجه قرار دهید.

اطفاء کننده	GWP	ODP	ATL
Inergen	0	0	n/a
IG-55	0	0	n/a
FM-200	3800	1200	سال 36.5
ECARO	3800	2100	سال 32.6
Novec	1	1000	3 سال تا 5 سال
FE-13	11700	1100	سال250
Aerosol	0	0	0
CO2	1	1	n/a
Halon 1301	6900	3200	سال65

برای تکمیل بهتر موضوع، استفاده بهینه از سیستم اطفاء حریق با مواد اطفاء حریق مناسب، منجر به کاهش فضای ذخیره سازی مواد اطفاء حریق می شود. طبق استاندارد های متنوع و منحصر به فرد مواد اطفاء حریق، میزان مورد نیاز آن ها در جدول زیر برای اطلاع شما گرد آوری شده است.

نوع ماده اطفاء کننده	CO2	Inert gases	HFC-125	FM-200	Halon-1301	Aerosol
غلظت مورد نیاز	35-50%	38-40%	8-11.5%	7.2-8.7%	5%	1%

با مشاهده در محتوای جدول فوق، دیده می شود که ماده اطفاء حریق آیروسل، یکی از مؤثر ترین مواد اطفاء حریق است که مربوط به آخرین نسل از مواد اطفاء کننده، می باشد. معروف شدن آیروسل به خاطر این است که در زمان استفاده از آن تا 45 دقیقه، به صورت کامل در محیط، باقی خواهد ماند؛ این عمل به گونه ای است که از برگشت دوباره حریق، همچون دژی محکم ممانعت به عمل خواهد آورد.

این ویژگی، یک ویژگی منحصر به فرد است که فقط مختص ماده اطفاء حریق آیروسل می باشد. استاندارد تهیه آیروسل، طبق NFPA2010  است. صحت ادعای آن را سند ماده آیروسل، کاملاً تأیید کرده است. با دریافت تأییدیه آیروسل، آن را در سیستم های اطفای حریق گنجاندند. این تعبیه سازی، منجر به ساخت و تولید سیستم های اطفاء حریق نوین استاندارد، مناسب و ایده آل شد. آیروسل جدید شامل استاندارد NFPA-2010 شد.

حال که استاندارد بودن یک ماده اطفاء حریق به نام آیروسل را شناختیم، خوب است که با مشخصات آن نیز آشنا شویم. این مشخصات عبارتند از:

• اولین ویژگی مربوط به مخازن تحت فشار است. در ماده آیروسل، به مخزن تحت فشار نیازی نیست.
• دومین مورد به فضای لوله کشی ارتباط دارد. این فضا دارای حداقل فضایی است که سایر مواد اطفاء حریق اشغال کرده اند.
• مشخصه سوم به سلامتی افراد، ارتباط دارد. آیروسل، هیچ تأثیر مخربی در سلامتی افراد ندارد.
• مورد چهارم به محیط زیست ارتباط دارد. سازگاری آیروسل با محیط زیست بسیار زیاد است و دارای مقادیری معادل با ODP=0,GWP=0 , Alt=0 است.
• مشخصه پنجم مربوط به مواد غیر طبیعی منتشر شده در محیط زیست است.
• مشخصه ششم مربوط تأثیر دمای محیط در زمان تخلیه ماده اطفاء حریق است.
• سیستم اطفاء حریقی که از ماده آیروسل استفاده می کند، دمای زیاد ناشی از حریق را به طور طبیعی، کاهش می دهد. این کاهش دما، هیچ تأثیر مخربی بر تجهیزات و امکانات مستقر در محیط، نخواهد داشت.
• مشخصه هفتم درباره اکسیژن است. آیروسل، ارتباط بین حریق را با اکسیژن قطع نموده؛ ولیکن اکسیژن موجود در محیط را به شدت کاهش می دهد.
• مورد هشتم، درباره شارژ سالیانه است. آیروسل، به شارژ سالیانه نیازی ندارد.
• مورد نهم به طول عمر مفید سیستم اطفاء حریق ارتباط دارد. عمر ماده آیروسل در این سیستم، چیزی حدود 25 سال و یا بیش از آن است.

برای تکمیل مشخصات آیروسل، می توان به یک نکته مهم هم اشاره داشت. طبق استاندارد های آیروسل، تأثیر مخربی از آن بر سلامت افراد در محیط زیست و یا تجهیزات مستقر در مکان، تاکنون اعلام نشده است. علاوه بر این، از خسارت به وجود آمده در اثر استفاده از سیستم اطفاء حریق آیروسل گزارشی وجود نداشته است.

طبق مطالب بیان شده، شرکت های تولید کننده ماده اطفاء حریق آیروسل سعی دارند تا با توان آزمایشگاهی خود، میزان تولید را افزایش داده و آن را چندین برابر نمایند. مخترعین توانمند حوزه مهندسین، سعی کرده اند تا در بهره برداری از این ماده بسیار پر کاربرد تکنولوژی روز را نیز در آن ادغام کرده و محصولی با کیفیت بالا را به صورت ملی، تولید نمایند. در این زمینه تلاش آنان، موفقیت آمیز بوده است.

بر اساس استاندارد NFPA، محاسبات حجم محیطی انجام شده است. اعداد حجمی محاسبه شده به میزان حداقل 10/1 از حجم مؤثر ماده آیروسل جهت اطفاء حریق، گزارش شده است.

شایان ذکر است تمامی مطالبی که درباره موضوع سیستم اطفاء حریق آیروسل گزارش داده شد، طبق منابع و مأخذ معتبر بوده که در آنها، روش های محاسباتی و نوع طراحی سیستم مبتنی بر این محصولات به صورت کامل قید شده است.