FM200 هالوکربنی است که به عنوان جایگزین گاز‌های هالون در سیستم‌های اطفای حریق گازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. پس از دریافت سیگنال حریق از پنل مربوطه، FM200 در 10 ثانیه تخلیه می‌شود و غلظت آن در کل فضا به غلظت طراحی می‌رسد. به منظور تاثیرگذاری بهینه، ماده اطفایی باید برای مدت زمان مشخص در محیط باقی بماند. بعد از این مدت زمان مشخص و پس از اطفای کامل حریق، می‌توان به کمک سیستم تهویه آن را از محیط تخلیه کرد.

برای طراحی سیستم می‌توان از کدهای استاندارد NFPA 2001 کمک گرفت. در این مطلب در نظر داریم فرمول‌ها و قواعد ریاضی حاکم برای طراحی سیستم FM200 را بیان کنیم.

فضای مورد طراحی:

برای طراحی سیستم اطفای حریق FM200 باید مواردی از قبیل میزان ماده اطفایی لازم، طرح لوله‌کشی، افت فشار لوله‌ها، ادوات جانبی و مکان و نوع نازلی که برای اطفا به کار می‌رود، را محاسبه کرد. علاوه بر این برای جلوگیری از افت فشار در سیستم باید دانسیته پر شدن ماده اطفایی در سیلندرها و تعداد سیلندر لازم نیز محاسبه شود. بر این اساس می‌توان مقدار ماده اطفایی لازم را براساس ابعاد و ویژگی‌های فضا، مدت زمانی که لازم است ماده اطفایی در محیط باقی بماند، مقدار ماده اطفایی اضافی برای تامین نشتی احتمالی و مواردی از این قبیل را تعیین کرد.

میزان لوله مورد نیاز و طراحی لوله‌کشی براساس موقعیت نازل‌ها و هماهنگ با سایر امکانات موجود در فضا انجام می‌شود.

با این وجود، طرح نهایی باید بر اساس برنامه نرم افزاری افت فشار برای جریان دو فازی تعیین شود. برای جلوگیری از افت فشار و اعمال فشار لازم در نازل‌ها، طراح باید دانسیته لازم برای پر کردن سیلندرها را محاسبه نماید که تعداد سیلندرها و اندازه استاندارد آن‌ها براساس این دانسیته تعیین می‌شود.

مناطق تحت حفاظت براساس تحلیل انجام شده از ریسک حریق و کدهای مختلف (NFPA و غیره) تعیین می‌شود. الزامات براساس حساسیت عملکردی سیستم تحت حفاظت، میزان خسارت احتمالی، حق بیمه آتش‌سوزی و مواردی از این قبیل تعیین می‌شود.

فلسفه طراحی:

یکی از موارد معمول برای حفاظت از نیروگاه‌های برق استفاده از سیستم اطفای توتال FM200 براساس اطلاعات طراحی زیر است.

کد طراحی: NFPA 2001 «الزامات مربوط به طراحی سیستم‌های اطفای حریق کلین اجنت» یکی از کدهای اساسی برای طراحی سیستم است.

NFPA 72 «کد ملی اعلام حریق»، استاندارد بعدی برای نصب و راه‌اندازی سیستم‌ اعلام حریق، بخش‌های مهمی از سیستم‌های اطفای کلین اجنت هستند.

غلظت ماده اطفایی:

از آنجاییکه گاز FM200 گران قیمت‌ترین آیتم در سیستم توتال است، قبل از تعیین غلظت و میزان ماده اطفایی لازم باید مقدار آن به دقت انتخاب شود.

براساس غلظت طراحی، دستورالعمل‌های مختلفی وجود دارد:

• غلظت تعیین شده توسط استاندارد FM برای FM200، % 7 است. با این وجود UL غلظت 7/44 % را دقیق‌تر می‌داند.

مقادیر بیش از این حد می‌تواند بر محیط و سلامت افراد تاثیرات منفی داشته باشد.

در مورد کلین اجنت‌ها دو مقدار NOAEL و LOAEL لحاظ می‌شود که درصد آن برای هر ماده اطفایی متفاوت است.

منظور از NOAEL : No Observable Adverse Effect Level حدی است که در مقادیر کمتر از آن هیچ سطحی از عوارض جانبی مشاهده نمی‌شود.

منظور از LOAEL : Lowest Observable Adverse Effect Level حدی است که در مقادیر بیشتر از آن عوارض جانبی کم کم خود را نشان می‌دهند.

در جدول زیر که در NFPA 2001 لحاظ شده، مقادیر NOAEL و LOAEL برای کلین اجنت‌های مختلف نشان داده شده است:

برای FM200 این مقادیر به شرح زیر است:

• برای غلظت‌های کمتر از 9% هیچ سطحی از عوارض جانبی مشاهده نمی‌شود. (NOAEL)
• در غلظت‌های 10/5% و بیشتر از آن عوارض جانبی کم کم خود را نشان می‌دهند. (LOAEL)

میزان ماده اطفایی:

می‌توان از فرمول بیان شده در NFPA 2001 بند 3.5.1 برای محاسبه مقادیر اولیه ماده اطفایی مورد نیاز کمک گرفت که در آن:

W= وزن ماده اطفایی براساس (lb./ft.)

T= کمترین دمای پیش‌بینی شده برای محفظه سیلندرها، درجه فارنهایت.

K1 و K2= مقادیر ثابت مشخص برای ماده اطفایی مورد نظر، مقادیر از Table 3-5.1 (a) استاندارد NFPA 2001 اتخاذ شده‌اند.

C= غلظت طراحی FM200، به صورت درصد حجمی. که همانطور که در بالا صحبت کردیم مقدار بهینه تعیین شده برای آن C=7.44% است.

V= حجم خطر

S= K1 و K2 مقادیر ثابت معادله خطی هستند که توسط کمپانی سازنده ارائه می‌شوند.

حجم خطر (V) در معادله بالا حجم فضای تحت حفاظت است. در برخی از موارد حجم فضای اشغال شده توسط لوله‌های hvac تا اولین دمپر ایزوله نیز به حجم اتاق اضافه می‌شود، عموما این امر زمانیکه سقف کاذب وجود دارد و داکت از بالای سقف کاذب عبور کرده است انجام می‌شود.

طبق الزامات NFPA کمترین دمای ممکن برای فضا باید در محاسبات لحاظ شود. عموما طراحان دمای ایجاد شده توسط هواساز را برای فضا در نظر می‌گیرند. الزامات مربوط به کمیت ماده اطفایی براساس کمترین دمای فضای تحت حفاظت افزایش می‌یابد.

با این حال در شرایط غیر نرمال، مثلا زمانیکه تجهیزات نیازمند تعمیر هستند یا زمانیکه هواساز خاموش است دمای اتاق باید براساس کمترین دمای فضای بیرونی محاسبه شود.

به منظور اطفای بهینه، غلظت طراحی باید در حدی باشد که ماده اطفایی برای مدت زمان مشخصی که « Hold Time» نامیده می‌شود در فضا باقی بماند. در طول این بازه زمانی احتمال نشت ماده اطفایی به بیرون از فضای تحت حفاظت بسیار زیاد است بنابراین در همان ابتدای محاسبات باید این میزان نشتی مورد انتظار در معادلات لحاظ شود تا غلظت لازم برای اطفا به درستی تامین گردد. به این ترتیب غلظت اولیه ماده اطفایی باید از مقادیر تعیین شده برای آن (7% و 44/7%) بیشتر در نظر گرفته شود.

نشت ماده اطفایی و تاثیر ارتفاع:

همانطور که گفته شد نشت ماده اطفایی در تعیین غلظت ماده اطفایی مطلوب برای فضا تاثیر بسزایی دارد.

تخلیه FM200 در مدت زمان 10 ثانیه در یک فضا می‌تواند به یکباره فشار داخل اتاق را بالا ببرد. به تدریج فشار به حالت نرمال خود بازمی‌گردد. بنابراین در هنگام تخلیه و بعد از آن به دلیل سنگین‌تر شدن هوای داخل اتاق از هوای بیرون احتمال نشتی وجود دارد.

نشتی در اثر انبساط در هنگام تخلیه در فرمول 1 برای محاسبه کمیت اولیه ماده اطفایی لحاظ شده است. (شرایط خاص محفظه‌های کاملا ایزوله در این فرمول دیده شده است.)

علاوه بر این موارد، ارتفاع اتاق نیز باید به عنوان هد استاتیکی برای نشتی در نظر گرفته شده است.

گاز می‌تواند از درز درب‌ها، دمپرها، کاشی‌های کف کاذب و مواردی از این قبیل نشت کند.

نشتی از درز درب‌ها:

مقدار ماده اطفایی که ممکن است از درز درب‌ها نشت کند طبق فرمول ارائه شده توسط ASHRAE به این صورت محاسبه می‌شود:

Pc = g x H0 x (rm - ra)

در این فرمول:

g = شتاب جاذبه زمین

دانسیته FM200 و مخلوط هوا، rm=kg/m3

ra = دانسیته هوا, kg/m3

H0= ارتفاع سقف  m.

نشتی از کف کاذب:

نشتی از کف کاذب تنها زمانی در نظر گرفته می‌شود که کف کاذب اتاق ایزوله مجهز به سیستم FM200 نباشد. زمانیکه کف کاذب مجهز به سیستم FM200 است، کلین اجنت در هر دو فضا تخلیه می‌شود و نشتی معنایی ندارد.

نشتی از درز دمپرها:

دمپرها در داخل لوله‌های هواساز قرار می‌گیرند و این لوله‌ها در نزدیکی سقف فضای بسته قرار دارند. بنابراین ارتفاع اتاق عامل اصلی نشت از طریق دمپر است.

نشتی از سقف کاذب:

نشتی از سقف کاذب به نوع سازه به کار رفته در آن بستگی دارد. در حالت نرمال سقف کاذب از تعدادی پنل تشکیل شده که به خوبی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند و احتمال نشتی از آن‌ها وجود ندارد.

اثر ارتفاع:

در ارتفاعات بالاتر از سطح دریا، گاز FM200 بیشتر منبسط شده و از غلظت آن کاسته می‌شود. در این شرایط لازم است غلظت طراحی بیشتری برای ارتفاعات بالاتر از سطح دریا در نظر ‌گرفته شود.

مدت زمان لازم برای ماندگاری ماده اطفایی در محیط:

همانطور که قبلا هم گفته شد منظور از Hold Time مدت زمانی است که برای اطفای موثر لازم است ماده اطفایی در محیط باقی بماند. این بازه زمانی برای حریق‌های مختلف و گستردگی آن‌ها متفاوت است که توسط AHJ براساس داده‌های استاتیکی و تجربی بیان شده است.

در استاندارد NFPA فرمول مشخصی برای محاسبه مدت زمان لازم برای ماندگاری ماده اطفایی در فضا بیان شده است اما باید در نظر داشت که در هر صورت مدت زمان ماندگاری نباید از 10 دقیقه کمتر باشد.

مطالب مرتبط:

چگونه می‌توان از نرم‌افزار VdS برای طراحی سیستم‌های اطفای حریق گازی کمک گرفت؟

اصول طراحی سیستم FM200 به صورت قدم به قدم