أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز

2.1 وسيط HFC-227ea

HFC-227ea هو وسيط نظيف من الهالوكربونات الاصطناعية. تعتمد آلية إخماد الحريق فيه بشكل أساسي على التثبيط الكيميائي، مع توفير تأثير تبريد معين من خلال امتصاص الحرارة.

2.2 وسيط FK-5-1-12

FK-5-1-12 هو وسيط نظيف من الهالوكربونات الاصطناعية. تعتمد آلية إخماد الحريق فيه بشكل أساسي على امتصاص الحرارة والتبريد، مع توفير درجة معينة من التثبيط الكيميائي.

2.3 وسائط الغازات الخاملة

تشمل وسائط الغازات الخاملة بشكل أساسي IG-541 وIG-55 وIG-100 وIG-01. وتتمثل آلية إخماد الحريق الرئيسية لها في تقليل تركيز الأكسجين داخل الحيز المحمي بحيث لا يمكن استمرار الاحتراق.

2.4 وسيط ثاني أكسيد الكربون

يعمل ثاني أكسيد الكربون على إخماد الحريق بشكل أساسي عن طريق تقليل تركيز الأكسجين، مع توفير تأثير تبريد معين. ولأن ثاني أكسيد الكربون يشكل خطراً كبيراً بالاختناق على الأفراد، فإنه يُستخدم بشكل عام فقط في المناطق غير المأهولة عادةً أو التي يتواجد بها عدد قليل من الأفراد.

3.1 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز مسبقة الهندسة

أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز مسبقة الهندسة، والمعروفة أيضاً باسم الأنظمة غير المعتمدة على الأنابيب، هي أنظمة يتم فيها تصميم وتجميع أجهزة تخزين الوسيط، ومكونات التفريغ، والأجزاء ذات الصلة مسبقاً كوحدة متكاملة. عادة ما يتم تركيب هذه الأنظمة مباشرة داخل المنطقة المحمية، حيث تقوم بتفريغ وسيط الإطفاء مباشرة دون استخدام شبكة أنابيب. يتميز هذا النوع بسهولة التركيب؛ ومع ذلك، فإن توزيع الوسيط يكون أقل تجانساً نسبياً، لذا فهي مناسبة بشكل أساسي للمساحات المحمية الصغيرة.

تشمل الأشكال الرئيسية لوحدات إطفاء الحرائق بالغاز مسبقة الهندسة: وحدات إطفاء الحرائق بالغاز من النوع المعلق ووحدات إطفاء الحرائق بالغاز من نوع الخزانة.

3.1.1 وحدة إطفاء الحرائق بالغاز من النوع المعلق

تتكون وحدة إطفاء الحرائق بالغاز من النوع المعلق من أسطوانة الوسيط، ومجموعة التشغيل والتحرير، ودعامة تعليق، ويمكن تركيبها إما بنمط التعليق في السقف أو التثبيت على الحائط [الشكل 1] [الشكل 2].

3.1.2 وحدة إطفاء الحرائق بالغاز من نوع الخزانة

تضم وحدة إطفاء الحرائق بالغاز من نوع الخزانة (Cabinet-Type) مجموعة أسطوانة الوسيط، وجهاز التشغيل، ومفتاح الضغط، والوصلات ذات الصلة داخل خزانة واحدة، وتقوم بتفريغ وسيط الإطفاء عبر فوهة (أو فوهات) مثبتة على الخزانة [الشكل 3].

3.2 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز المعتمدة على شبكة الأنابيب

يتم تصميم وحساب أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز المعتمدة على شبكة الأنابيب (Piped Systems) وفقاً لظروف تطبيق محددة، حيث يتم نقل وسيط الإطفاء من جهاز التخزين عبر الأنبوب الرئيسي والأنابيب الفرعية وصولاً إلى مكونات التفريغ لإطلاقه.

بناءً على ترتيب التوزيع، يمكن تصنيف أنظمة الأنابيب إلى أنظمة مستقلة (Unit-independent) وأنظمة التوزيع المشترك (Combined distribution).

3.2.1 النظام المستقل (Unit-Independent System)

في النظام المستقل، تقوم مجموعة واحدة من أجهزة تخزين الوسيط بحماية منطقة محمية واحدة أو كائن محمي واحد. يوفر هذا الترتيب موثوقية عالية نسبياً للنظام [الشكل 4].

3.2.2 نظام التوزيع المشترك

في نظام التوزيع المشترك، تقوم مجموعة واحدة من أجهزة تخزين الوسيط بحماية منطقتين محميتين أو أكثر من خلال التوزيع الانتقائي ضمن شبكة الأنابيب. عند وقوع حريق في أي من المناطق المحمية، يمكن للنظام تفريغ وسيط الإطفاء في تلك المنطقة وتلبية متطلبات التصميم.

يمكن لهذا الترتيب أن يقلل من كمية المعدات ومساحة التركيب، مما يساعد في خفض تكلفة المشروع. ومع ذلك، وبالمقارنة مع النظام المستقل، تكون موثوقية النظام أقل نسبياً. في [الشكل 5]، تشترك منطقتان محميتان في مجموعة واحدة من أجهزة تخزين الوسيط، ويتم تحقيق التوزيع المشترك من خلال صمامات الاختيار (Selector Valves).

4.1 نظام الغمر الكلي

أنظمة الغمر الكلي هي أنظمة إطفاء تقوم بتفريغ الكمية المصممة من وسيط الإطفاء داخل المنطقة المحمية خلال فترة زمنية محددة، بحيث يملأ الوسيط المنطقة المحمية بالكامل.

يستخدم [الشكل 6] و [الشكل 7] نظام إطفاء الحرائق بثاني أكسيد الكربون كمثال لتوضيح ترتيب وحالة تفريغ نظام الغمر الكلي. عند تشغيل النظام، يملأ وسيط الإطفاء المنطقة المحمية بالكامل.

4.2 نظام التطبيق الموضعي

أنظمة التطبيق الموضعي هي أنظمة إطفاء تقوم بتفريغ وسيط الإطفاء مباشرة على الجسم المحمي بالمعدل المصمم، وتستمر لفترة زمنية محددة لتحقيق إخماد الحريق. في الممارسات الهندسية، تُستخدم أنظمة التطبيق الموضعي بنسبة أقل نسبياً، وهي تُستخدم بشكل أساسي للأجسام المحمية موضعياً بواسطة أنظمة إطفاء الحرائق بثاني أكسيد الكربون.

يستخدم [الشكل 8] و [الشكل 9] نظام إطفاء الحرائق بثاني أكسيد الكربون كمثال لتوضيح ترتيب وحالة تفريغ نظام التطبيق الموضعي. عند تشغيل النظام، يغطي وسيط الإطفاء الجسم المحمي المحدد فقط.

5.1 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذاتية الضغط

أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذاتية الضغط هي الأنظمة التي يتم فيها تفريغ ونقل الوسيط بواسطة ضغطه الخاص. هناك نوعان من الوسائط المستخدمة بشكل شائع في هذه الأنظمة.

5.1.1 الوسائط المستخدمة في درجات الحرارة المحيطة التي تزيد عن درجة حرارتها الحرجة

هذه الوسائط لا تتقبل الإسالة (التحول لسائل) ضمن نطاق درجة حرارة الخدمة، ويتم تخزينها عادةً كغازات عالية الضغط. يمكن نقل الوسيط بواسطة ضغطه الخاص. ومن الأمثلة على ذلك وسائط الغاز الخامل مثل IG-541 و IG-100 و IG-55 و IG-01 [الشكل 10].

5.1.2 الوسائط التي قد تكون درجة حرارتها المحيطة أقل من درجة حرارتها الحرجة، ولكن يظل ضغط بخارها المشبع مرتفعاً نسبياً

قد تتحول هذه الوسائط إلى سائل ضمن نطاق درجة حرارة الخدمة، ولكن حتى عند الحد الأدنى لدرجة حرارة الخدمة، تظل قادرة على الانتقال بواسطة ضغطها الخاص.

على سبيل المثال، يبلغ ضغط البخار المشبع لثاني أكسيد الكربون حوالي 5.7 ميجا باسكال (MPa) عند درجة حرارة 20 درجة مئوية، ويظل قريباً من 3.5 ميجا باسكال (MPa) عند الحد الأدنى لدرجة حرارة التشغيل وهي 0 درجة مئوية. لذلك، يمكن نقله بواسطة ضغطه الخاص [الشكل 11].

5.2 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذات الضغط المخزن داخلياً والضغط المخزن خارجياً

عندما يكون ضغط البخار المشبع لوسيط الإطفاء منخفضاً جداً ضمن نطاق درجة حرارة الخدمة بحيث لا يمكن نقله بواسطة ضغطه الخاص، يلزم استخدام غاز خامل، عادةً ما يكون النيتروجين، لزيادة ضغط النظام ودفع تفريغ الوسيط.

على سبيل المثال، يبلغ ضغط البخار المشبع لـ HFC-227ea حوالي 0.39 ميجا باسكال (MPa) عند درجة حرارة 20 درجة مئوية. يتطلب هذا الوسيط عادةً ضغطاً بالنيتروجين لضمان التفريغ الفعال، ويُستخدم بشكل عام في نظام الضغط المخزن داخلياً، وإن كان من الممكن أيضاً استخدام نظام الضغط المخزن خارجياً.

5.2.1 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذات الضغط المخزن داخلياً

أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذات الضغط المخزن داخلياً هي أنظمة يتم فيها دفع ونقل الوسيط بواسطة غاز مضغوط مخزن في نفس مجموعة الحاوية. في هذا النوع من الأنظمة، يتم تخزين وسيط الإطفاء والغاز المضغوط (النيتروجين) معاً في نفس مجموعة الحاوية [الشكل 12].

5.2.2 أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذات الضغط المخزن خارجياً

أنظمة إطفاء الحرائق بالغاز ذات الضغط المخزن خارجياً هي أنظمة يتم فيها تخزين الغاز المضغوط ووسيط الإطفاء بشكل منفصل في مجموعة حاوية غاز مضغوط ومجموعة حاوية وسيط إطفاء. عند تفعيل النظام، يتم إطلاق الغاز عالي الضغط من مجموعة حاوية الغاز المضغوط ليزيد الضغط على الوسيط ويدفعه عبر شبكة الأنابيب.

نظراً لأن الغاز المضغوط مخزن في مجموعة حاوية مستقلة، فإن نظام الضغط المخزن خارجياً يمكنه عادةً تحقيق مسافة تفريغ أطول لوسيط الإطفاء.

على سبيل المثال، يُستخدم HFC-227ea بشكل عام في نظام الضغط المخزن داخلياً، ولكن يمكن استخدامه أيضاً في نظام الضغط المخزن خارجياً. في نظام HFC-227ea ذي الضغط المخزن خارجياً، يتم تخزين النيتروجين عالي الضغط في مجموعة حاوية الغاز المضغوط، بينما يتم تخزين HFC-227ea في مجموعة حاوية الوسيط. عند تفعيل النظام، ينطلق النيتروجين عالي الضغط من مجموعة حاوية الغاز المضغوط إلى مجموعة حاوية الوسيط، مما يدفع وسيط HFC-227ea إلى المنطقة المحمية [الشكل 13].