اولین قدم برای طراحی یک سیستم اطفای حریق گازی بهینه آشنایی با معادلات مکانیک سیالات است که ارتباط بین داده‌های تکنیکال اجزای سیستم (یعنی قطر لوله، ضریب اصطکاک داخلی اتصالات) و مقادیر مشخص برای ماده اطفایی همچنین شرایط فیزیکی که در حین جاری شدن سیال در لوله رخ می‌دهد (یعنی سرعت جریان، فشار درون لوله‌ها و نازل‌ها) را نشان می‌دهد. علاوه بر این، در تمامی این موارد باید معادلات مربوط به موازنه را نیز در نظر گرفت که نیازمند داده‌هایی از قبیل مدت زمان لازم برای جریان و قطر لوله است.
به کمک برنامه‌های محاسباتی می‌توان سیستم اطفای حریق متنوعی با توجه به نیاز فضا طراحی نمود.
الزامات مورد نیاز برای فضایی که سیال در آن جاری می‌شود، منبع گاز و شبکه لوله‌کشی تماما در پوشه‌ای که نرم‌افزار برای برنامه می‌سازد ذخیره می‌شود. هر زمان که نیاز باشد می‌توانید پارامترهای مربوطه را تغییر دهید و معادلات را به کمک پارامترهای جدید انجام دهید. نهایتا می‌توان نتایج را بر روی صفحه نمایش داد و یا بر روی برگه چاپ کرد.
در سیستم‌های اطفای حریق گازهای خنثی، عموما اورفیس‌ها پشت کالکتور پایپ نصب می‌شوند. اورفیس‌ها به منظور کاهش فشار جریان گاز تا حد مشخص مورد استفاده قرار می‌گیرند. به خاطر افت فشار شدید، در قسمت اورفیس جریان اصطلاحاً فوق بحرانی خواهیم داشت. باید در نظر داشت که از آنجاییکه روابط برنولی مربوط به افت فشار و جریان جرم برای این جریان‌های فوق بحرانی صادق نیستند، محاسبات نیازمند بازنگری هستند.
جریان بحرانی‌ای که در نازل‌ها و اورفیس‌ها رخ می‌دهد در محاسبات برنامه VdS لحاظ شده است.
مقادیر پیش‌فرضی که می‌تواند برای اجزای واحد همچون فیتینگ‌ها، نازل‌ها و نوع لوله‌ها به کار می‌رود در پوشه مشخصی ذخیره شده است که کمپانی‌ها می‌توانند در صورت نیاز از آن استفاده کنند. این مقادیر در کاتالوگ‌های نمونه با پسوند (vds.*) ذخیره شده‌اند که می‌توانند پس از نصب اولیه باید با داده‌های واقعی جایگزین شوند.
علاوه بر این برای واحدهایی در اندازه‌های واقعی برنامه لیستی از ابعاد و تعداد اجزایی که برای طراحی مورد نیاز است در اختیار کاربر قرار می‌دهد، این داده‌ها عبارتند از مقادیر راهبردی برای فشار بازشوها و غلظت ماده اطفایی و اکسیژن مجاز در فضایی که اطفا در آن صورت می‌گیرد.
به منظور استفاده از برنامه‌های محاسباتی و قابل اتکا بودن نتایج محاسبات فرض بر این است که کاربر نسبت به اصول و قواعد حاکم بر مکانیک سیالات و طراحی سیستم‌های اطفای حریق گازی تسلط کافی دارد.
محدوده عملکرد:
برای مواد اطفایی مشخص محدوده عملکرد بیان شده است:
- IG: گازهای خنثی (N2، Ar، IG:55، IG:541)
- HFC: هیدروکربن‌های فلوئور‌دار (HFC:227ea، FK:5:1:12)
محاسبات کمی برای هر کلین اجنت براساس استانداردهای زیر انجام می‌شود:
CO2:
- VdS 2093
- NFPA 12
- ISO 6183
- CEA 4007
- Free input
IG:
- VdS 2380
- NFPA 2001
- ISO 14520-1
FKW:
- VdS 2381
- NFPA 2001
- ISO 14520-1
ابعادی که باید از یک شبکه خط لوله وارد شود:
- قطر و گرادیان لوله مطابق کاتالوگ
- قطر دیافراگم (IG)
- ورودی‌های نازل
- خروجی لوله‌ها، اتصالات و نازل‌ها
- شمای گرافیکی شبکه لوله
- محاسبات مربوط به غلظت اکسیژن و کربن‌دی‌اکسید بعد از اطفاء
- محاسبه مقادیر راهبردی فشار خروجی‌ها
محاسبات مربوط به شبکه لوله:
- حالت سیستم در نقطه عملکرد (CO2 و HFC)
- دینامیک جریان (CO2 و IG)
- مدت زمان جریان و بیشترین جریان جرمی
- بازشوی آزاد از دهانه کاهش فشار برای ضریب اصطکاک = 2 (IG و FKW) یا ضریب اصطکاک تعریف شده توسط کاربر (CO2)
- ترکیب درصد هوا پس از اطفا
- طول پرتو / طول اختلاط (FKW)
- طول تبخیر (FK-5-1-12)
مقادیر الزامی:
- سیستم کم فشار یا پرفشار (CO2)
- حفاظت از اشیا یا اتاق (CO2)
- رتبه شبکه لوله‌کشی
- مدت زمان جریان
- منابع
- حجم
- فشار پرکردن در 15 درجه‌سانتی‌گراد (IG)
- فشار نیتروژن
- تعداد سیلندرها
- دمای ذخیره‌سازی
- CO2: کمتر از 9/30 درجه‌سانتی‌گراد
- IG: 50 درجه سانتی‌گراد
- PFC: 10- تا 65+ درجه‌سانتی‌گراد
ویژگی‌های اجزا، داده‌های مربوط به لوله و نازل که در کاتالوگ‌های مشخص بیان شده‌اند:
- ضریب مقاومت لوله و ادوات جانبی شیلنگ
- ضریب نازل‌ها طبق مدلی که در VdS 2380 (IG) / VdS 2381 (FKW) / VdS 2093 (CO2) برای نازل مربوطه بیان شده است.
- ضرایب دیافراگم طبق مواردی که در VdS 2380 (IG) بیان شده است.
نازل‌ها (تا 200 نازل):
- نوع نازل‌ها (براساس موارد بیان شده در کاتالوگ)
- تعداد سوراخ‌های هر نازل
لوله‌ها (تا 450 جزء لوله):
- نوع لوله (نرم/گالوانیزه/شیلنگی/سیاه)
- طول (1/0 متر تا 20 متر در هر بخش از لوله)
موقعیت رنج ولوها، اتصالات: خمی‌ها و زانویی‌ها
ورودی‌های مورد نیاز:
- ویژگی‌های قطر لوله برای تمامی یا بخش‌هایی از لوله
- ویژگی‌های تعداد سیلندرها
- ویژگی‌های قطر بازشوهای نازل
- ویژگی‌های خروجی گاز برای هر نازل
- ویژگی‌های قطر دیافراگم (IG)
- ویژگی‌های فیلینگ فکتور سیلندرها (CO2، FKW)
- تقسیم‌بندی فضای عملیاتی به 21 فضای محاسباتی با مقادیر محاسباتی جداگانه، اختصاص نازل‌ها به فضاهای محاسباتی
تست‌هایی که باید توسط برنامه انجام شود:
- بررسی حداکثر اختلاف زمان حمل و نقل به نازل‌ها که باید از 21% زمان جریان کمتر باشد (FKW)
- جلوگیری از یخ‌زدگی لوله‌ها در حین اطفا (CO2)
حداقل فشار نازل‌ها:
- FKW: 7 بار
- CO2 HD/ND: 14/10 بار
- IG: 2 بار
- حداقل قطر نازل طبق موارد بیان شده در استاندارد
- بیشینه بازشوی نازل که باید از 80% سطح مقطع لوله اتصال کمتر باشد
- تعداد سیلندر کافی برای مقدار برنامه محاسبه شده
- حداقل ضریب پرکردن 4/0 کیلوگرم/لیتر (FKW)
- شاخه‌های عمودی ممنوع (بیشتر از 1% HFC برای گاز در لوله)
- بیشترین توزیع در اتصالات 1 : 5/12 (HFC)
- بیشترین حد جریان در شبکه لوله‌ها (≥ 80% سرعت صوت)
- کمترین سرعت جریان در شبکه لوله (جریان لمینار)
برای اطمینان از دقت محاسبات شرایط زیر باید رعایت شود. در صورت انحراف باید موارد ذکر شده در راهنمای VdS استفاده کرد:
- سیستم طراحی شده باید از الزامات ذکر شده پیروی کند.
- بعد از گذشت 10% زمان تخلیه باید فشار به بیشترین حد خود در لوله‌ها برسد. (IG، CO2)
پشتیبانی‌های ارائه شده توسط نرم‌افزار:
نرم‌افزار به صورت اتوماتیک موارد زیر را در محاسبات کاربر اعمال می‌کند:
- تصحیح خطاهای گزارش شده از اینترفیس کاربر در بازه زمانی مشخص
- در صورتیکه پروژه اولین کار کاربر باشد، نرم‌افزار به کاربر در طراحی موارد کمک می‌کند. برای این منظور کاربر باید کاتالوگ مربوط به فایل پروژه و اجزا/نازل‌ها به VdS ارسال شود.
- در صورتیکه سیستم با ابعاد یا نحوه محاسبات نرم‌افزار مطابقت داشته باشد اما نتایج لازم کسب نشود پشتیبانی به صورت رایگان توسط VdS انجام خواهد شود.
- کاربران می‌توانند از طریق ایمیل یا تلفن با تیم پشتیبانی در ارتباط باشند.
- استفاده از خدمات پشتیبانی تاثیری در مدت زمان لایسنس ندارد.
همچنین کاربران می‌توانند با پرداخت هزینه اضافی در کلاس‌های آنلاین کمپانی VdS شرکت کنند و از سایر خدمات آنلاین بهره ببرند.