مراحل طراحی سیستم های تخلیه دود

در این مقاله، ما مراحل مختلف طراحی یک سیستم مدیریت دود پارکینگ با استفاده از جت‌فن را بررسی می‌کنیم. وجود دو روش کلی برای طراحی این سیستم وجود دارد:

1. روش سنتی کانال‌کشی: در این روش، سیستم از کانال‌های هوا برای گرفتن هوای تازه، کانال‌های خروجی برای دفع هوا و دود، و همچنین از سیستم‌های هدایت هوا استفاده می‌کند.

2. روش جت‌فن: در این روش، سیستم کانال‌کشی حذف شده و به جای آن از فن‌های سقفی جهت هدایت هوا از نقطه ساپلای (جایی که هوای تازه وارد می‌شود) تا نقطه اگزاست (جایی که هوا و دود خروجی داده می‌شود) استفاده می‌شود. فن ساپلای برای تأمین هوای تازه و فن اگزاست برای تخلیه هوا و دود مورد استفاده قرار می‌گیرد.

در ادامه، ما به طراحی سیستم مدیریت دود پارکینگ با استفاده از روش جت‌فن می‌پردازیم و مراحل آن را شرح می‌دهیم.

زون‌بندی

گام اول برای مدیریت دود در پارکینگ، تقسیم فضای پارکینگ به بخش‌های کوچکتر است تا دود بهتر مدیریت شود. اگر مساحت کل پارکینگ ب

ر بزرگ‌تر از 2000 متر مربع باشد، باید آن را به زون‌های کوچکتر تقسیم کنیم. هر زون نباید بیشتر از 3000 متر مربع باشد. در زون‌بندی باید به نکات زیر توجه کنیم:

1. استفاده از مصالح و پرده‌های دود مقاوم در برابر آتش برای زون‌بندی.
2. انتخاب ابعاد مناسب برای هر زون، به نحوی که مساحت‌های زون‌ها نزدیک به هم باشند.
3. فراهم بودن شافت در هر زون برای تخلیه دود.
4. وجود مسیرهای فرار در هر زون برای اطمینان از ایمنی.
5. داشتن سیستم کنترل دود مناسب برای هر زون در هر طبقه.
6. امکان استفاده از یک فن مشترک یا فن‌های جداگانه برای سیستم دودی در زون‌های مختلف و طبقات مختلف.

این مراحل باعث می‌شود که سیستم مدیریت دود پارکینگ با بهترین شکل ممکن عمل کند و ایمنی را بهبود دهد.

تعیین موقعیت شافت ساپلای و اگزاست

در مرحله بعد، باید مکان مناسب برای شافت‌های ساپلای و اگزاست در نظر گرفته شود. در این رابطه، به نکات زیر توجه می‌شود:

1. شافت‌ها باید از رمپ‌ها، راه‌پله‌ها و مسیرهای فرار دور باشند تا در صورت لزوم، دسترسی به این مسیرها فراهم شود.

2. مکان‌گذاری شافت‌های ساپلای (ورود هوای تازه) و اگزاست (خروج هوا و دود) باید به گونه‌ای باشد که جریان هوا به طور کامل از نقطه ورود تا خروج در سراسر پارکینگ توزیع شود و هیچ نقطه‌ای بدون تهویه نمانده باشد.

3. شافت اگزاست نباید نزدیک شافت ساپلای قرار گیرد، زیرا این امر ممکن است باعث بازگشت هوا به داخل پارکینگ شود.

4. اگر از جت‌فن استفاده می‌شود، مکان‌گذاری شافت‌ها باید به طور کامل با ابعاد بزرگتر پارکینگ هماهنگ شود.

این ملاحظات باعث می‌شود که شافت‌ها به بهترین شکل ممکن در پارکینگ قرار گیرند و سیستم تهویه و دودزدایی به طور کامل عمل کند.

تعیین فن ساپلای و اگزاست درمدیریت دود پارکینگ

برای انتخاب فن ساپلای و اگزاست در سیستم مدیریت دود پارکینگ، ابتدا باید دبی جریان هوا و افت فشار لازم را تعیین کنیم. بر اساس استانداردهای بین‌المللی، در شرایط تهویه عادی باید هوای پارکینگ هر ساعت 6 بار تعویض شود و در شرایط حریق باید هر ساعت 10 بار تعویض شود. برای محاسبه دبی لازم برای هر فن، می‌توانیم حجم پارکینگ (مساحت کف ضربدر ارتفاع) را در نرخ تعویض هوا در هر ساعت ضرب کنیم.

دبی فن ساپلای باید بین 50 تا 75 درصد دبی فن اگزاست باشد. بنابراین، با تعیین دبی فن اگزاست، می‌توانیم دبی فن ساپلای را نیز محاسبه کنیم. در اینجا مهم است که هر دو فن اگزاست و ساپلای با نصف ظرفیت مورد نیاز در هر شافت استفاده شوند.

برای تعیین فشار فن، از محاسبات بر اساس طولانی‌ترین مسیر و با استفاده از نرم‌افزار Ashrae Duct Fitting Database استفاده می‌شود. این نرم‌افزار کمک می‌کند تا طول کل معادل (شامل طول داکت مستقیم و اتصالات) محاسبه و فشار مورد نیاز برای فن‌ها تعیین شود.

تعیین موقعیت جت‌فن‌ها

در تعیین موقعیت جت‌فن‌های سقفی در فضای پارکینگ برای هدایت جریان هوا و دود، به نکات زیر توجه می‌شود:

1. جریان هوای تولید شده توسط جت‌فن‌ها نباید به نقطه خروجی فن‌های اگزاست برسد و آن را تحت تأثیر قرار دهد.

2. فاصله‌ی افقی بین جت‌فن‌ها باید حداقل 8 تا 10 متر باشد تا جریان هوا به طور موثر منتشر شود.

3. مسیر خروجی جت‌فن‌ها باید از محل قرارگیری اتومبیل‌ها جدا باشد تا کارایی آن‌ها کاهش نیابد (تا 50 درصد).

4. در تعیین موقعیت جت‌فن‌ها، احتمال قرارگیری آینده موانع مانند کانال‌ها، لوله‌ها و تابلوهای برق را در نظر می‌گیریم.

5. جت‌فن‌ها باید به گونه‌ای جانمایی شوند که الگوی پخش آب اسپرینکلر را تحت تأثیر نگذارند و همچنین کارکرد سیستم‌های اعلام حریق را مختل نکنند.

6. اگر فن در داخل ساختمان ولی خارج از زون تخلیه قرار دارد، باید با استفاده از اجزای سازه‌ای که مقاومت آن‌ها در برابر حریق معادل با زون حریق است، محصور شود.

7. مکش جت‌فن‌های رادیال باید از مانع نزدیک‌تر (مانند تیر، دیوار و تابلو) حداقل 0.5 تا 1 متر دورتر قرار بگیرد.

8. فاصله خروجی جت‌فن‌های رادیال از مانع نزدیک‌تر باید حداقل 2.5 متر باشد.

9. در صورت وجود پایین آمدگی در سقف در جلوی جت‌فن، فاصله افقی جت‌فن باید حداقل 8 برابر ارتفاع پایین آمدگی سقف باشد.

10. فاصله بین جت‌فن‌ها باید بر اساس نیروی تراست آن‌ها و با استفاده از جدول مشخص شده تعیین شود.

این ملاحظات باعث می‌شود که جت‌فن‌ها به بهترین شکل ممکن در پارکینگ موقعیت‌گیری کنند و عملکرد سیستم هوادهی و دودزدایی بهینه شود.

تحلیل CFD در مدیریت دود پارکینگ

استفاده از شبیه‌سازی عددی با استفاده از نرم‌افزارهای مثل Pyrosim، FDS، CFX و Fluent قبل از نصب سیستم مدیریت دود در پارکینگ، به ما کمک می‌کند تا اطمینان حاصل کنیم که طراحی صحیحی انجام شده است و نتایج به درستی استانداردهای مربوطه را رعایت می‌کنند.

این شبیه‌سازی‌ها از مدل‌های دینامیک سیالات محاسباتی استفاده می‌کنند که به ما اجازه می‌دهند مقادیر مختلفی مانند غلظت دود، دما، سرعت هوا، غلظت کربن مونوکسید، و میزان دید را در طول زمان و در نقاط مختلف فضا اندازه‌گیری کنیم.

این شبیه‌سازی‌ها بر اساس شرایط زمانی وابسته هستند و به ما کمک می‌کنند تا مشکلات مختلفی مانند گرادیان‌های این پارامترها را بررسی و حل کنیم.

بررسی مدیریت دود پارکینگ مطابقت با استانداردها

نتایج آنالیز عددی جریان دود و هوا توسط نرم‌افزار باید به شرح زیر باشند:

1. سرعت هوا در مسیرهای فرار و رمپ‌ها باید کمتر از 5 متر بر ثانیه باشد.
2. حداقل ارتفاع دید برای آتش‌نشانان باید حداقل 1.7 متر و برای ساکنین هنگام فرار حداقل 2.5 متر باشد، یا اگر ارتفاع سقف کمتر از 2.5 متر باشد، باید 0.8 برابر ارتفاع سقف باشد.
3. دما در ارتفاع 1.7 متر نباید بیش از 100 درجه سلسیوس برای بیش از 25 دقیقه در مکان‌های غیر آتشی باشد.
4. باید میانگین سطح آلودگی محاسبه شود و غلظت کربن مونوکسید در مدت زمان 30 دقیقه بیشتر از 50 ppm نباشد.
5. دما در مسیرهای فرار باید کمتر از 60 درجه سلسیوس باشد.

این مقادیر و شرایط باید توسط نرم‌افزارهای مدیریت دودی محاسبه و ارزیابی شوند تا اطمینان حاصل شود که سیستم مدیریت دود به درستی طراحی شده و استانداردهای ایمنی مربوطه را رعایت می‌کند.

طراحی سیستم‌ کانال‌کشی در سیستم داکت

در سیستم مدیریت دود پارکینگ از نوع داکت، باید ابعاد داکت‌ها در مسیر اصلی و انشعابات مختلف تعیین شود. دو روش عمده برای طراحی داکت وجود دارد: روش سرعت ثابت و روش فشار ثابت.

در روش فشار ثابت، معمولاً افت فشار در واحد طول در سرتاسر سیستم کانال‌کشی یکسان است. به طور معمول، این افت فشار برابر با 0.1 اینچ آب در واحد 100 فوت طول کانال در نظر گرفته می‌شود. ابعاد کانال‌ها در شاخه‌های مختلف بر اساس دبی هر قسمت تعیین می‌شود. برای محاسبه ابعاد کانال‌ها به این روش، می‌توان از نرم‌افزار MCQUAY DuctSizer استفاده کرد (شکل 1).

این نرم‌افزار به طراحان کمک می‌کند تا به راحتی ابعاد مناسب برای داکت‌ها را بر اساس روش فشار ثابت محاسبه کنند و اطمینان حاصل کنند که افت فشار در طول کانال‌ها بهینه است.

اگر نیاز به تنظیم خاصی برای سرعت در داکت ساپلای یا اگزاست در سیستم مدیریت دود پارکینگ وجود دارد، می‌توان با استفاده از نرم‌افزار MCQUAY DuctSizer، دبی (Flowrate) و سرعت (Velocity) مورد نظر را برای مسیر اصلی وارد کرد. سپس می‌توان افت فشار (Head loss) را محاسبه کرد و از این اطلاعات برای تعیین ابعاد مناسب داکت در سایر انشعابات استفاده نمود (شکل 2).

این روش به طراحان کمک می‌کند تا با ورود دقیق دبی و سرعت مورد نظر، ابعاد داکت‌ها را به گونه‌ای انتخاب کنند که سرعت هوا در مسیرهای اصلی تحت کنترل باشد و افت فشار در سراسر سیستم بهینه شود.

در روش سرعت ثابت، ابتدا یک سرعت مناسب برای جریان هوا در کانال اصلی انتخاب می‌شود. سپس با پیشروی در طول کانال، سرعت هوا کاهش می‌یابد. در این روش، دبی (مقدار هوای منتقل شده) و سرعت (سرعت جریان هوا) به عنوان ورودی‌های اصلی مدنظر قرار می‌گیرند.

استفاده از این روش نیازمند تجربه زیاد در تخمین سرعت هوا در انشعابات مختلف کانال است و معمولاً فقط برای تعیین ابعاد داکت شافت و در شرایطی که ارتفاع محدودیت دارد، مناسب است.

در این روش، بر اساس شکل 2، دبی و سرعت مربوط به هر مسیر وارد می‌شود و ابعاد کانال به تناسب این مقادیر محاسبه می‌شود.

این مقاله به مراحل مختلف طراحی سیستم مدیریت دود پارکینگ با استفاده از جت‌فن می‌پردازد. این مراحل به ترتیب شامل زون‌بندی فضا، تعیین مکان شافت ساپلای و اگزاست، انتخاب فن ساپلای و اگزاست، تعیین مکان جت‌فن‌ها، انجام تحلیل با استفاده از دینامیک سیالاتی محاسباتی (CFD)، و بررسی مطابقت با استانداردها است.

در این سیستم، دو روش مختلف برای تعیین ابعاد داکت‌ها از نوع داکت استفاده می‌شود: روش فشار ثابت و روش سرعت ثابت. در روش سرعت ثابت، ابعاد داکت بر اساس دبی (مقدار هوای منتقل شده) و سرعت هوا در مسیرهای مختلف تعیین می‌شود که توسط طراح مشخص می‌شود. در روش فشار ثابت، ابعاد داکت بر اساس دبی و افت فشار در واحد طول کانال تعیین می‌شود که در سراسر سیستم کانال یکسان در نظر گرفته می‌شود.