ارتباط بین حداقل قطر رایزر و کارایی سیستم‌های اطفای حریق

در این بخش از مقالات، قصد داریم به توضیح و بررسی سیستم‌های اطفای حریق بپردازیم. این سیستم‌ها شامل رایزر تر، رایزر خشک و اسپرینکلرها هستند. هر کدام از این سیستم‌ها نقش مهمی در خاموش کردن آتش و ایمن نگه داشتن محیط‌های مختلف دارند.

به طور خلاصه، دستورالعمل آتش‌نشانی برای سیستم‌های اطفا حریق به ترتیب به این صورت است:

1. سیستم رایزر تر: سیستمی است که همیشه داخل لوله‌های آن آب موجود است و بلافاصله هنگام وقوع آتش‌سوزی شروع به کار می‌کند.
2. سیستم رایزر خشک: این سیستم‌ها در حالت عادی بدون آب هستند و تنها زمانی که نیاز باشد، آب به داخل لوله‌ها پمپ می‌شود.
3. اسپرینکلرها: این سیستم‌ها به صورت خودکار عمل می‌کنند و با تشخیص گرما یا دود ناشی از آتش‌سوزی، آب را پخش می‌کنند تا آتش خاموش شود.

این سیستم‌ها برای جلوگیری از گسترش آتش و کاهش خسارات بسیار موثر هستند و بسته به نوع ساختمان و شرایط محیطی، از آنها استفاده می‌شود.

سیستم رایزر تر

در تمام ساختمان‌هایی که به طور همزمان حداقل ۲۰ نفر حضور دارند، همچنین در ساختمان‌های خاص مانند اداری، آموزشی، و مسکونی با حداقل چهار طبقه و یا ساختمان‌هایی که زیربنای هر طبقه بیش از ۴۰۰ متر مربع است، نصب سیستم اطفای حریق مرطوب (رایزر تر) الزامی است.

برای هر ۴۰۰ متر مربع از زیربنای هر طبقه، باید یک رایزر تر و یک انشعاب شیلنگ قرقره نصب شود. فاصله شیلنگ قرقره از دورترین نقطه ساختمان نباید بیشتر از ۶ متر باشد. اگر یک شیلنگ قرقره نتواند تمام مساحت طبقه را پوشش دهد، باید شیلنگ قرقره اضافی نصب شود تا دسترسی به سیستم اطفای حریق در تمام نقاط ساختمان تضمین شود.

در سیستم‌های اطفای حریق، هر شیلنگ باید ۱۵ متر طول داشته باشد و بتواند حداقل فشار ۱۰ بار را تحمل کند.

الکتروپمپ باید بتواند به‌طور همزمان به دو جعبه آتش‌نشانی آب برساند، به این صورت که برای هر شیلنگ قرقره (هوزریل) ۱۰ گالن در دقیقه (GPM) و برای هر شیلنگ برزنتی ۵۰ گالن در دقیقه (GPM) آب تأمین کند. همچنین، فشار آب باید حداقل ۳۰ psi یا ۲۰ متر ستون آب برای شیلنگ قرقره و حداقل ۶۰ psi یا ۴۰ متر ستون آب برای شیلنگ‌های برزنتی باشد.

در سیستم رایزر تر، منبع ذخیره آب آتش‌نشانی باید به اندازه‌ای باشد که امکان تأمین آب برای مدت ۳۰ دقیقه را داشته باشد و این منبع باید با مصالح مقاوم در برابر آتش محافظت شود.

حداقل قطر رایزر بسته به تعداد طبقات ساختمان متفاوت است:
– برای ساختمان‌های تا چهار طبقه: ۲ اینچ
– برای ساختمان‌های پنج تا هفت طبقه: ۲/۱ ۲ اینچ
– برای ساختمان‌های هشت تا ده طبقه: ۳ اینچ
– برای ساختمان‌های یازده تا پانزده طبقه: ۴ اینچ

سایز انشعاب جعبه آتش‌نشانی (شیلنگ قرقره) برای هوزریل ۱ اینچ و برای شیلنگ برزنتی ۱/۲ ۱ اینچ خواهد بود، و در هر انشعاب باید یک شیر استاندارد آتش‌نشانی نصب شود.

برای کاربردهای غیرمسکونی، در سیستم‌های هوزریل، هوزرک، خط خشک و خط تر باید از لوله‌های سیاه بدون درز با وزن متوسط مطابق استاندارد DIN2440 و با اتصالات جوشی استاندارد استفاده شود.

در ساختمان‌های مسکونی با ارتفاع کمتر از ۲۳ متر، برای هوزریل و هوزرک می‌توان از لوله گالوانیزه یا لوله سیاه درزدار مطابق استاندارد DIN2440 استفاده کرد، اما برای خطوط خشک باید از لوله سیاه بدون درز استفاده شود.

در ساختمان‌های بلندتر از ۲۳ متر، برای خطوط تر و خشک باید از لوله‌های سیاه بدون درز مطابق با استاندارد DIN2440 و اتصالات جوشی استاندارد استفاده گردد.

سیستم رایزر خشک (Dry Riser) 

الزامات اجرای سیستم رایزر خشک برای ساختمان‌ها مشابه سیستم رایزر مرطوب است. قطر رایزر خشک بسته به تعداد طبقات ساختمان‌ها به این صورت تعیین می‌شود:
– برای ساختمان‌های تا هفت طبقه: ۲/۱ ۲ اینچ
– برای ساختمان‌های هشت تا ده طبقه: ۳ اینچ
– برای ساختمان‌های با ارتفاع بیش از ده طبقه تا ۶۴ متر از سطح همکف: ۴ اینچ
– برای ساختمان‌های بلندتر از ۶۴ متر، رعایت استاندارد NFPA ضروری است.

در ورودی ساختمان، لوله رایزر خشک باید به دو اتصال کوپلینگ آتش‌نشانی به سایز ۲/۱ ۲ اینچ مجهز شود. در هر طبقه، یک انشعاب شیر برداشت آتش‌نشانی به سایز ۲/۱ ۱ اینچ قرار می‌گیرد.

هر یک از این انشعابات، همانند رایزر مرطوب، باید مساحت مشخصی از طبقه را پوشش دهد. در پشت بام نیز لوله رایزر خشک باید به یک اتصال کوپلینگ آتش‌نشانی به سایز ۲/۱ ۲ اینچ و یک شیر برداشت آتش‌نشانی به همین سایز مجهز شود.

لوله‌ها و اتصالات جوشی در سیستم رایزر خشک باید از نوع بدون درز باشند تا مقاومت لازم را در برابر فشار و شرایط مختلف داشته باشند.

اسپرینکلر ها (Sprinkler heads)

در ساختمان‌های مسکونی که ارتفاع آن‌ها بیش از ۳۰ متر از سطح زمین است، نصب سیستم اسپرینکلر (شبکه بارنده خودکار) در تمام قسمت‌های ساختمان الزامی است.

همچنین، برای پارکینگ‌هایی که بیش از ۱۰ خودرو ظرفیت دارند، نصب اسپرینکلر‌ها نیز ضروری است. اگر ساختمان دارای دو یا بیشتر طبقه زیرزمینی باشد، اسپرینکلر باید در تمام طبقات زیرزمینی نصب شود.

میزان خطر آتش‌سوزی در ساختمان‌ها طبق استاندارد NFPA ۱۳ (سال ۱۹۸۳) به این صورت دسته‌بندی می‌شود:

1. کاربری‌های کم‌خطر (Hazard Light): این مکان‌ها غیرصنعتی هستند و محتویات آن‌ها قابل اشتعال کمی دارد و در صورت آتش‌سوزی، حرارت زیادی تولید نمی‌کند. مثل: ساختمان‌های مسکونی، دفاتر اداری، رستوران‌ها (بخش غذاخوری)، سالن‌های سخنرانی (بدون صحنه نمایش)، مدارس، بیمارستان‌ها، موزه‌ها، مساجد، کلوپ‌ها و کتابخانه‌های کوچک.

2. کاربری‌های با خطر معمولی (Ordinary Hazard): این مکان‌ها تجاری یا صنعتی هستند و میزان یا قابلیت اشتعال محتویات آن‌ها متوسط است. این مکان‌ها به سه گروه تقسیم می‌شوند:
– گروه ۱: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال کم و مواد انبارشده با ارتفاع کمتر از ۲.۵ متر، مثل پارکینگ‌ها، نانوایی‌ها، کارخانجات تولید محصولات لبنی، صنایع الکترونیکی و شیشه‌سازی، آشپزخانه‌ها و رختشوی‌خانه‌ها.
– گروه ۲: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال متوسط و مواد انبارشده با ارتفاع کمتر از ۰.۳ متر، مثل فروشگاه ماشین‌آلات، انبارهای کتاب، سردخانه‌ها، کارخانجات چوب و چرم، چاپخانه‌ها، و کارخانه‌های تولید نساجی.
– گروه ۳: مکان‌هایی با قابلیت اشتعال بالا و مواد انبارشده با ارتفاع زیاد که در صورت آتش‌سوزی، حرارت زیادی تولید می‌کنند، مثل کارخانجات کاغذسازی، پارکینگ‌های تعمیرگاه خودرو، کارخانه‌های لاستیک‌سازی و انبارهای کاغذ و رنگ.

محاسبات قطر رایزر لوله آتش نشانی

برای محاسبه قطر لوله‌های رایزر در سیستم‌های اطفای حریق (رایزر تر و رایزر خشک) می‌توان از جدول‌های زیر استفاده کرد:

رایزر خشک:
– اگر ارتفاع ساختمان تا ۴۵ متر باشد و در هر طبقه یک شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۴ اینچ است.
– اگر ارتفاع ساختمان تا ۴۵ متر باشد و در هر طبقه دو شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۶ اینچ است.
– اگر ارتفاع ساختمان بین ۴۵ تا ۶۰ متر باشد و در هر طبقه یک شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۶ اینچ است.
– برای ساختمان‌های با ارتفاع بیشتر از ۶۰ متر باید از رایزر تر استفاده شود.

رایزر تر:
– اگر ارتفاع ساختمان تا ۴۵ متر باشد و در هر طبقه یک شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۴ اینچ است.
– اگر ارتفاع ساختمان تا ۴۵ متر باشد و در هر طبقه دو شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۶ اینچ است.
– اگر ارتفاع ساختمان بین ۴۵ تا ۶۰ متر باشد و در هر طبقه یک شیر برداشت داشته باشد، قطر شیر ۲.۵ اینچ و قطر رایزر ۶ اینچ است.

حداقل قطر لوله‌های رایزر برای سیستم‌های اطفای حریق به این صورت است:

– برای ساختمان‌های تا چهار طبقه: ۲ اینچ
– برای ساختمان‌های پنج، شش و هفت طبقه: ۲.۵ اینچ
– برای ساختمان‌های هشت، نه و ده طبقه: ۳ اینچ
– برای ساختمان‌های یازده تا پانزده طبقه: ۴ اینچ

رابطه و فرمول محاسبه تعداد اوریفیس‌های مورد نیاز

اوریفیس‌ها صفحات فلزی سوراخ‌داری هستند که فشار آب را قبل از ورود به جعبه‌های آتش‌نشانی کاهش می‌دهند.

برای محاسبه تعداد اوریفیس‌های لازم بر روی صفحه اوریفیس آتش‌نشانی، می‌توان از راهنمای کد NFPA-14 استفاده کرد.

که در این رابطه:

• A عبارت است از جمع مساحت سوراخ‌های موردنیاز بر روی صفحه اوریفیس آتش نشانی، برحسب میلی متر مربع
• Q جریان کل آبدهی آتش نشانی، برحسب لیتر در دقیقه
• P1  فشارورودی به اوریفیس، برحسب بار
• P2  فشار خروجی از اوریفیس، برحسب بار

اگر جریان آب در هر جعبه آتش‌نشانی 379 لیتر در دقیقه (یا 100 گالن در دقیقه) باشد و فشار خروجی 7 بار باشد، می‌توانید با دانستن فشار ورودی در هر طبقه، مساحت کلی سوراخ‌های مورد نیاز روی اوریفیس‌ها را محاسبه کنید.

طبق استاندارد NFPA-14، قطر هر سوراخ اوریفیس 14 میلی‌متر و مساحت آن 154 میلی‌متر مربع است. با تقسیم مساحت کلی مورد نیاز بر مساحت هر سوراخ، می‌توانید تعداد کل سوراخ‌های لازم در هر طبقه را محاسبه کنید.

برای جلوگیری از داشتن تعداد زیاد اوریفیس در ساختمان‌های بلند، معمولاً به ازای هر سه طبقه یک اوریفیس در نظر گرفته می‌شود.

محاسبه سایز لوله آتش نشانی

به طور معمول، لوله‌هایی که برای پر کردن منبع استفاده می‌شوند باید به اندازه‌ای بزرگ باشند که بتوانند منبع را در حدود 8 ساعت به طور کامل پر کنند.

فشار خروجی آب در جعبه‌های آتش‌نشانی طبق استانداردهای آمریکا باید 4 یا 5 بار باشد، و طبق استانداردهای اروپا باید 3 بار باشد. با استفاده از این اطلاعات، محاسبات لوله‌کشی برای سیستم‌های آتش‌نشانی انجام می‌شود.

نمونه‌ای از محاسبات اوریفیس‌های مهندسین آتش نشانی برای یک ساختمان بلند مرتبه

برای کمک به مهندسین طراح، نمونه‌ای از محاسبات اوریفیس برای یک ساختمان بلندمرتبه مسکونی با 23 طبقه ارائه می‌شود. فرض بر این است که موتورخانه آتش‌نشانی در طبقه منفی سه واقع شده است. محاسبات به شرح زیر است:

۱- سه طبقه زیر زمین

-2 طبقات همکف، اول، دوم

3- برای طبقات سوم، چهارم و پنجم

-4 طبقات ششم، هفتم و هشتم

برای طبقات نهم به بالا، به دلیل افزایش ارتفاع، فشار آب (P1) کمتر از 7 بار خواهد بود. به همین دلیل، نیازی به استفاده از اوریفیس در این طبقات نیست.

به طور کلی،در این بخش، به بررسی سیستم‌های اطفای حریق شامل رایزر تر، رایزر خشک و اسپرینکلرها می‌پردازیم. سیستم رایزر تر همیشه دارای آب است و در صورت وقوع آتش‌سوزی به سرعت فعال می‌شود. رایزر خشک در حالت عادی بدون آب است و فقط هنگام نیاز، آب به لوله‌ها پمپ می‌شود. اسپرینکلرها به طور خودکار با تشخیص گرما یا دود، آب را پخش می‌کنند.

در ساختمان‌هایی با حداقل ۲۰ نفر حضور یا ساختمان‌های خاص مانند اداری و مسکونی با حداقل چهار طبقه، نصب سیستم رایزر تر الزامی است. برای هر ۴۰۰ متر مربع از زیربنا، یک رایزر تر و شیلنگ قرقره نصب می‌شود. فشار و طول شیلنگ‌ها باید مطابق استانداردها باشد.

سیستم رایزر خشک برای ساختمان‌های بلندتر با ارتفاع مشخص استفاده می‌شود و باید به اتصالات و شیرهای مناسب مجهز باشد. اسپرینکلرها در ساختمان‌های بلندتر از ۳۰ متر و پارکینگ‌های بزرگ الزامی است.

در محاسبات، قطر لوله‌های رایزر به تعداد طبقات و ارتفاع ساختمان بستگی دارد. برای محاسبه تعداد اوریفیس‌های مورد نیاز، باید جریان آب، فشار ورودی و خروجی را در نظر گرفت. در ساختمان‌های بلند، معمولاً برای هر سه طبقه یک اوریفیس در نظر گرفته می‌شود.