نحوه عملکرد جت فن در مدیریت دود و آتش سوزی

سیستم مدیریت دود به منظور ایجاد گردش هوای مناسب در تمام نقاط یک فضا طراحی شده است. هدف اصلی این سیستم جلوگیری از ایجاد مناطق بدون جریان هوا یا همان “نقاط کور” است. این سیستم شامل اجزای مختلفی است که هرکدام وظیفه خاصی دارند. فن‌های ساپلای (Supply Fan) هوای تازه را به داخل فضا می‌دمند، در حالی که فن‌های اگزاست (Exhaust Fan) برای خارج کردن آلاینده‌ها از فضا استفاده می‌شوند. اما هیچکدام از این فن‌ها به تنهایی نمی‌توانند گردش مناسب هوا را تضمین کنند. برای توزیع بهتر جریان هوا در فضا معمولاً از دو روش استفاده می‌شود: کانال‌کشی و جت فن (Jet Fan).

در روش کانال‌کشی، توزیع هوا در فضا با استفاده از لوله‌های هوایی به نام کانال‌ها انجام می‌شود. این کانال‌ها هوای تازه را که توسط فن‌های ساپلای به داخل فضا دمیده می‌شود، به نقاط مختلف می‌رسانند. در هر نقطه، دریچه‌هایی به نام دریچه‌های هوا (Grilles) برای انتشار هوا وجود دارد. از طرف دیگر، کانال‌هایی که به فن‌های اگزاست متصل هستند، هوای آلوده را از نقاط مختلف فضا جمع‌آوری کرده و از طریق فن‌های تخلیه خارج می‌کنند.

سایز کانال‌ها بر اساس میزان هوای مورد نیاز برای جریان در آن‌ها تعیین می‌شود. به خاطر اصطکاک بین هوای داخل کانال و دیواره‌های آن، مقداری فشار در سیستم کاهش می‌یابد. این افت فشار باید با استفاده از فن‌های جبران‌کننده (Boosting Fan) یا فن‌های اصلی جبران شود و در محاسبات طراحی باید مدنظر قرار گیرد.

در روش کانال‌کشی، هوا با استفاده از لوله‌های مخصوص به نام کانال‌ها در فضا پخش می‌شود. این کانال‌ها هوای تازه را که توسط فن‌های ساپلای وارد فضا می‌شود، به نقاط مختلف می‌رسانند. در هر نقطه، دریچه‌هایی برای پخش هوا وجود دارد. کانال‌های دیگر که به فن‌های اگزاست متصل‌اند، هوای آلوده را از نقاط مختلف جمع‌آوری کرده و از طریق فن‌های تخلیه بیرون می‌فرستند.

اندازه کانال‌ها بر اساس مقدار هوای مورد نیاز برای جریان تعیین می‌شود. به دلیل اصطکاکی که بین هوای داخل کانال و دیواره‌های آن وجود دارد، فشار در سیستم کمی کاهش می‌یابد. برای جبران این افت فشار، از فن‌های جبران‌کننده یا فن‌های اصلی استفاده می‌شود و این موضوع باید در طراحی سیستم لحاظ شود.

مزایای استفاده از سیستم مدیریت دود

استفاده از سیستم مدیریت دود برای گردش هوا در فضا مزایای زیادی نسبت به سیستم کانال‌کشی دارد. از جمله این مزایا می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

گردش هواي بهينه تر

استفاده از سیستم مدیریت دود برای تهویه هوا مزایای زیادی دارد. جت فن‌ها به طور مؤثرتر هوا را تهویه می‌کنند و گردش هوا را بهتر تنظیم می‌کنند. در زمان تولید آلاینده‌ها، فقط جت فن‌های مورد نیاز فعال می‌شوند و بقیه جت فن‌ها که ممکن است تأثیر منفی بر تخلیه آلاینده‌ها داشته باشند، خاموش می‌مانند. همچنین، جت فن‌ها می‌توانند به دو سرعت مختلف کار کنند: می‌توانید تعدادی از آن‌ها را با سرعت پایین و تعدادی دیگر را با سرعت بالا تنظیم کنید تا جریان هوای مناسب در فضا ایجاد شود. به علاوه، به دلیل استفاده از سیستم تهویه تکانهای (Impulse Ventilation)، جت فن‌ها جریان هوای بهتری را در فضا ایجاد می‌کنند.

كاهش انرژي مورد نياز

استفاده از سیستم مدیریت دود به چند دلیل باعث کاهش مصرف انرژی سیستم می‌شود. اولاً، جت فن‌ها هوای کمتری نسبت به سیستم کانال‌کشی جابه‌جا می‌کنند، بنابراین انرژی کمتری مصرف می‌کنند. ثانیاً، جت فن‌ها بر اساس شرایط محیطی فعال می‌شوند. مثلاً اگر غلظت آلاینده‌ها در یک قسمت از فضا زیاد شود، فقط تعداد محدودی از جت فن‌ها فعال می‌شوند و نیازی به روشن کردن همه جت فن‌ها نیست. این در حالی است که در سیستم کانال‌کشی، همه دریچه‌ها برای مکش هوای آلوده فعال هستند. علاوه بر این، استفاده از جت فن‌ها باعث می‌شود زمان تخلیه آلاینده‌ها کاهش یابد، که به نوبه خود موجب کاهش زمان کارکرد سیستم و در نتیجه کاهش مصرف انرژی می‌شود.

كاهش هزينه بهره‌برداري از سيستم

کاهش مصرف انرژی سیستم باعث کاهش قابل توجه هزینه‌های بهره‌برداری می‌شود. بیشتر هزینه‌های بهره‌برداری سیستم‌های مدیریت دود به مصرف برق مربوط می‌شود. اگر مصرف انرژی کاهش یابد، مصرف برق و در نتیجه هزینه‌های اضافی کاهش پیدا می‌کند. علاوه بر این، سیستم جت فن به تعمیر و نگهداری کمتری نیاز دارد، در حالی که سیستم کانال‌کشی نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارد.

كاهش فضاي مورد نياز

امروزه با افزایش قیمت املاک، فضای مورد نیاز برای تجهیزات اهمیت زیادی پیدا کرده است. به همین دلیل، کارفرماها تمایل دارند که تجهیزات در کوچک‌ترین فضای ممکن نصب شوند. سیستم جت فن فضای بسیار کمتری نسبت به سیستم کانال‌کشی اشغال می‌کند. در سیستم کانال‌کشی، باید کانال‌های هوایی در کل فضا وجود داشته باشند، در حالی که در سیستم جت فن، فقط محل نصب جت فن و کمی اطراف آن اشغال می‌شود. بنابراین، سیستم جت فن به فضای کمتری نیاز دارد.

كاهش زمان نصب و اجرا

نصب کانال‌های هوا در پروژه‌ها زمان زیادی می‌برد، در حالی که نصب جت فن‌ها بسیار سریع‌تر انجام می‌شود. علاوه بر این، اگر در طراحی یا نصب کانال‌ها اشتباهی رخ دهد، ممکن است نیاز به تغییر کل مسیر کانال‌کشی باشد. اما در سیستم جت فن، اگر اشتباهی در طراحی یا نصب پیش بیاید، تنها کافی است محل جت فن را تغییر داد و نیازی به تغییر سایر تجهیزات نیست.

قابليت گسترش و تغيير فضا

در برخی پروژه‌ها، پس از چند سال از اجرای پروژه، ممکن است کارفرما تغییراتی در فضا ایجاد کند. در سیستم کانال‌کشی، معمولاً نمی‌توان سیستم مدیریت دود را با طرح جدید سازگار کرد و باید کل سیستم را تغییر داد. اما در سیستم جت فن، با تغییر محل نصب یا اندازه جت فن‌ها، می‌توان به راحتی تغییرات لازم را اعمال کرد.

به طور کلی، استفاده از جت فن در سیستم‌های مدیریت دود مزایای بیشتری نسبت به سیستم کانال‌کشی دارد. با این حال، شرایط هر پروژه خاص است و نمی‌توان یک پیشنهاد عمومی برای تمام پروژه‌ها ارائه داد.

دود و گازهای حاصل از احتراق اگزوز خودروها شامل مواد سمی مثل مونوکسید کربن، اکسیدهای نیتروژن، دی‌اکسید گوگرد و برخی فلزات سمی هستند که برای سلامتی بسیار مضرند. بنابراین، تهویه مناسب در پارکینگ‌ها بسیار اهمیت دارد. همچنین، در زمان آتش‌سوزی، باید دود ناشی از احتراق به سرعت تخلیه شود تا آتش‌نشان‌ها بتوانند به موقع به محل حادثه برسند.

برای ایجاد فضای مناسب برای خروج افراد، فشار هوای پارکینگ‌ها باید منفی باشد تا از ورود دود و آتش به سایر قسمت‌های ساختمان جلوگیری شود. در عین حال، برای جلوگیری از انتشار دود به فضاهای خالی مثل شفت آسانسور و راه‌پله‌ها، باید فشار هوای این فضاها مثبت باشد.

در گذشته، برای گردش هوا در پارکینگ‌ها از سیستم کانال‌کشی استفاده می‌شد که دارای دریچه‌های هوا در فواصل معین بود. اما امروزه، استفاده از جت فن‌ها به عنوان جایگزین مناسبی برای سیستم کانال‌کشی مطرح شده است. در این مقاله قصد داریم ابتدا به نحوه عملکرد جت فن‌ها بپردازیم و سپس انواع جت فن‌های مورد استفاده در پارکینگ‌ها را بررسی کنیم.

چگونگی عملکرد جت فن ها

سیستم تهویه با جت فن‌ها می‌تواند با دو سرعت مختلف کار کند: سرعت بالا و سرعت پایین. در پارکینگ‌ها، میزان مونوکسید کربن نباید از 50 ppm در مدت 30 دقیقه بیشتر شود. اگر این مقدار افزایش یابد، جت فن‌ها با سرعت پایین هوا را گردش می‌دهند تا میزان مونوکسید کربن کاهش یابد. در صورت بروز حریق، جت فن‌ها با سرعت بالا برای تخلیه سریع دود و محصولات احتراق به سمت شفت تخلیه دود فعال می‌شوند.

جت فن‌ها هوای سریع و پرقدرتی تولید می‌کنند و با استفاده از یک فرآیند به نام “مکش” (entrainment)، مقدار بیشتری از هوای اطراف خود را جابه‌جا می‌کنند. با افزایش سرعت فن، مقدار هوای مکش شده و تخلیه شده نیز افزایش می‌یابد. این ویژگی‌ها به طور مستقیم با “نیروی رانش فن” یا Thrust rate، که واحد آن نیوتون (N) است، ارتباط دارد.

شکل زیر نمونه ای از طراحی سیستم تهویه پارکینگی به روش کانال کشی است.

مزایای استفاده از جت فن ها

• سیستم‌های کانال‌کشی معمولی فضای زیادی از سقف پارکینگ را اشغال می‌کنند، در حالی که با سیستم تهویه جت فن‌ها، نیازی به اجرای گسترده کانال‌کشی نیست و فضای کمتری اشغال می‌شود.

• در سیستم جت فن‌ها، سیستم‌های مکانیکی تأمین هوای جبرانی و تخلیه فشار کمتری دارند. انتقال هوا با کانال‌کشی به دلیل وجود اتصالات و تغییر مسیرها باعث افت فشار بیشتری می‌شود. اما در سیستم جت فن‌ها، افت فشار کمتر است و می‌توان از فن‌های کوچکتری استفاده کرد که برق کمتری مصرف می‌کنند.

• فضای لازم برای نصب تجهیزات و قطعات در سیستم جت فن‌ها کمتر است، بنابراین فضای پارکینگ بازتر می‌شود و ممکن است فضای بیشتری برای پارک ماشین‌ها فراهم شود.

• با استفاده از جت فن‌ها می‌توان تعداد بیشتری از مناطق کنترل (control zone) در پارکینگ ایجاد کرد، که می‌تواند بازده انرژی سیستم را بیشتر از بهترین سیستم‌های کانال‌کشی افزایش دهد.

• سیستم جت فن‌ها پتانسیل زیادی برای کاهش هزینه‌های حفاری و ساخت و ساز دارد، زیرا این سیستم از نظر ابعاد عمودی کوچکتر است و نصب فن‌ها در پارکینگ بسیار منعطف‌تر از کانال‌کشی است. در نتیجه، به ارتفاع کمتری از سقف تا کف برای نصب نیاز داریم.

مشخصات جت فن

ظرفیت جت فن‌ها با نیروی رانش آن‌ها، که بر حسب نیوتون (N) اندازه‌گیری می‌شود، تعیین می‌شود. به عبارت دیگر، هر چه نیروی رانش جت فن بیشتر باشد، ظرفیت هوای جابجا شده نیز بیشتر خواهد بود.

تمام انواع جت فن‌ها با استانداردهای زیر آزمایش شده‌اند:
– نیروی رانش جت فن‌ها بر اساس استاندارد BS-848 قسمت 10:1999
– بررسی میزان نویز و صدای تولیدی جت فن‌ها بر اساس استاندارد BS-848 قسمت 2:1985
– پره‌های فن‌های محوری و سانتریفیوژ برای الزامات نشت دود طبق استاندارد AS4429:1999

تصویر زیر طرز کار جت فن است:

انواع جت فن ها

• جت فن Axial  (محوری):

جت فن‌های محوری برای ایجاد تهویه مؤثر در فضاهایی که آلاینده‌های مضر اگزوز خودروها را دارند، طراحی شده‌اند. این فضاها شامل پارکینگ‌های تجاری و مسکونی، محل‌های بارگیری و پیست‌های اتومبیل‌رانی داخلی هستند. حتی در پارکینگ‌های باز هم، این جت فن‌ها می‌توانند به بهبود جریان هوای متقابل کمک کنند.

مزایای جت فن Axial :

– مناسب برای تهویه مؤثر در فضاهایی که آلاینده‌های مضر اگزوز خودرو دارند.
– دارای موتور با سرعت تک‌دور (بالا) و نیز موتور با دو سرعت (بالا و پایین).
– مناسب برای جریان هوای یک‌طرفه و جریان هوای برگشتی.
– در سه اندازه با قطرهای ۳۱۵، ۳۵۵ و ۴۰۰ میلی‌متر موجود است.
– طبق استاندارد EN12101-3، این جت فن‌ها قادر به مقاومت در برابر شرایط حریق تا دمای ۳۰۰ درجه سانتی‌گراد به مدت ۲ ساعت هستند.

• جت فن کتابی(صفحه ای):

جت فن‌های سانتریفیوژ کتابی برای نصب در پارکینگ‌هایی که ارتفاع کم و فضاهای تنگ دارند، مناسب هستند. این نوع جت فن‌ها به خوبی در فضاهایی که نصب جت فن‌ها در آن‌ها دشوار است، کار می‌کنند. مانند جت فن‌های محوری، این نوع جت فن‌ها برای پارکینگ‌های بسته یا نیمه‌بسته که آلاینده‌های مضر اگزوز خودرو را دارند، مثل پارکینگ‌های تجاری و مسکونی، محل‌های بارگیری و پیست‌های اتومبیل‌رانی داخلی مناسب هستند. همچنین، در پارکینگ‌های باز نیز می‌توانند به بهبود تهویه جریان هوای متقابل کمک کنند.

مزایای جت فن های صفحه ای :

– عملکرد بالا به دلیل طراحی آیرودینامیکی اجزای داخلی.
– دارای ظرفیت‌های مختلف با نیروی رانش 50، 75 و 100 نیوتون.
– طراحی فشرده با مقطع عمودی کمتر، مناسب برای فضاهایی با ارتفاع سقف کم.
– پایه‌های نصب یکپارچه، نصب راحت بر روی سقف.
– دارای دو سرعت (پایین و بالا).
– مطابق با استاندارد EN12101-3، مقاوم در برابر حرارت تا 300 درجه سانتی‌گراد به مدت 2 ساعت.

این محدوده نیروی رانش (Thrust) برای استفاده در شرایط عادی و دماهای بالا، مانند کنترل دود و حریق، مناسب است. تمام مدل‌های جت فن‌های کتابی یا سانتریفیوژ را می‌توان با درایورهای سرعت متغیر (VSD) استفاده کرد تا کنترل سرعت بهتری داشته باشند. در صورت وقوع آتش‌سوزی، جت فن‌ها به مدت کوتاهی متوقف می‌شوند تا به افراد فرصت خروج از ساختمان داده شود. بعد از این مدت، جت فن‌ها دوباره به کار می‌افتند.

انواع جریان هوا در صورت استفاده از جت فن ها به چه صورت است؟

تقویت تهویه هوا با جریان هوای کمکی:

در مواردی که دریچه تخلیه هوا و دریچه هوای تازه بیش از ۴۰ متر از هم فاصله دارند، باید قوانینی برای تضمین حرکت یکنواخت هوا در پارکینگ وجود داشته باشد. از جت فن‌ها می‌توان برای حفظ جریان مداوم هوا در این نوع پارکینگ‌ها استفاده کرد تا از رکود هوا و تجمع آلاینده‌ها جلوگیری شود. در پارکینگ‌های بزرگ و باز، جت فن‌ها می‌توانند اختلاف فشار زیادی بین هوای تازه ورودی و هوای خروجی ایجاد کنند، که این باعث بهبود جریان هوا در داخل و خارج پارکینگ می‌شود.

جایگزین کانال کشی در پارکینگ برای حفظ جریان خطی هوا:

برای ایجاد جریان هوا از یک سمت پارکینگ به سمت دیگر، از سیستمی به نام “جریان خطی جت فن” استفاده می‌شود. این سیستم شبیه به سیستم تهویه با کانال‌کشی است، اما با این تفاوت که جت فن‌ها هوا را از یک نقطه که هوای تازه وارد می‌شود به سمت نقطه‌ای که هوا خارج می‌شود، هدایت می‌کنند. برای اینکه این سیستم بهتر کار کند، باید دریچه‌های ورود هوای تازه و خروج هوای پارکینگ در دو طرف طولانی پارکینگ و روبه‌روی هم قرار بگیرند.

شکل زیر جریان خطی را در جت فن ها نشان می دهد:

برای ایجاد جریان هوای مخلوط گردشی:

جت فن‌ها را می‌توان در قسمت‌های مختلف پارکینگ نصب کرد تا هوا به صورت چرخشی در فضا حرکت کند. با این کار، هوا در تمام نقاط پارکینگ به خوبی جریان پیدا کرده و آلاینده‌ها در هوا پخش و رقیق‌تر می‌شوند. این روش به کاهش غلظت آلودگی‌ها در تمام پارکینگ کمک می‌کند. در تصویر زیر، نمونه‌ای از سیستم جریان هوای چرخشی نشان داده شده که جهت حرکت هوا از نقطه ورود هوای تازه تا خروج آن از پارکینگ را نشان می‌دهد.

استفاده از سیستم جریان هوای چرخشی در جت فن‌ها برای پارکینگ‌های کوچکتر با ابعاد کمتر از 50 متر مناسب است. این سیستم انعطاف بیشتری در تعیین محل ورودی و خروجی هوا ایجاد می‌کند. برخلاف سیستم جریان خطی، در سیستم چرخشی نیازی به قرار دادن محل‌های ورودی و خروجی هوا در مقابل یکدیگر نیست.

جت فن‌های پارکینگی یکی از مهم‌ترین پیشرفت‌ها در تهویه پارکینگ هستند. این سیستم جایگزین روش‌های قدیمی کانال‌کشی شده و مزایای زیادی ارائه می‌دهد. علاوه بر حذف آلاینده‌ها، در صورت آتش‌سوزی نیز می‌تواند با کنترل و مهار دود به آتش‌نشانان کمک کند.