أنظمة إطفاء الحرائق برذاذ الماء (السبراي)

تم تطوير أنظمة إطفاء الحرائق برذاذ الماء (السبراي) بناءً على أنظمة الرشاشات التلقائية. ويشبه ترتيب النظام وطريقة التحكم فيه تلك المستخدمة في أنظمة الغمر الكلي (Deluge systems)، مع وجود فرق جوهري يكمن في نوع الفوهة المستخدمة. تستخدم أنظمة الغمر الكلي عادةً رشاشات مفتوحة لتفريغ قطرات ماء كبيرة نسبياً أو تيارات مائية متصلة فوق المنطقة المحمية، بينما تستخدم أنظمة إطفاء الحرائق برذاذ الماء فوهات رذاذ متخصصة لتفريغ المياه تحت ضغط معين على شكل قطرات أو تيارات رذاذ ذات خصائص محددة من حيث الزخم (Momentum) ودرجة التذرية (Atomization). ومن خلال آليات التبريد، والخنق، والاستحلاب، والتخفيف، يعمل النظام على إخماد الحرائق، أو التحكم فيها، أو توفير تبريد وقائي للجسم المحمي أو السطح المعرض للخطر.

تُعد أنظمة إطفاء الحرائق برذاذ الماء (السبراي) مناسبة بشكل أساسي للمخاطر التي قد ينتشر فيها الحريق بسرعة، وحيث يكون استخدام الماء مناسباً، وفي الحالات التي لا توفر فيها أنظمة الرشاشات التلقائية التقليدية حماية فعالة.

[الشكل 1] مخطط توضيحي لنظام إطفاء الحرائق برذاذ الماء. يتكون النظام بشكل أساسي من مصدر إمداد المياه، ومجموعة صمامات التحكم، وشبكة الأنابيب، وفوهات رذاذ الماء.

[الشكل 2] نمط التفريغ لنظام إطفاء الحرائق برذاذ الماء. في حالة نشوب حريق، تفتح مجموعة صمامات التحكم، ويتم دفع المياه عبر الأنابيب إلى فوهات الرذاذ لتفريغها وإخماد الحريق.

يجب أن يوفر مصدر إمداد المياه لنظام إطفاء الحرائق برذاذ الماء معدل التدفق والضغط والكمية المطلوبة لمياه الحريق وفقاً لمتطلبات التصميم. ويمكن تأمين إمدادات المياه من خلال مرافق مثل خزان تخزين مياه الحريق ومضخات الحريق، أو عبر شبكة إمداد مياه حريق متوافقة مع المعايير أو شبكة مياه البلدية.

تُستخدم صمامات الغمر (Deluge valves) عادةً كمجموعة صمامات التحكم في أنظمة الرش المائي. وعندما يقتضي التطبيق ذلك، يمكن أيضاً استخدام صمامات تحكم أخرى تعمل كهربائياً وتؤدي وظائف تحكم مكافئة. ويشيع استخدام صمامات الغمر في الحالات التي تتطلب تشغيلاً سريعاً للنظام وحيث يكون الغرض من النظام هو إخماد الحريق.

تظل مجموعة صمام الغمر مغلقة بفعل الضغط المحتجز في غرفة التحكم. وتحت ظروف المراقبة العادية، يبقي هذا الضغط الصمام الرئيسي في وضع الإغلاق. في صمامات الغمر ذات الحجاب الحاجز (Diaphragm-type)، يؤثر ضغط غرفة التحكم مباشرة على الحجاب الحاجز لإبقاء الصمام مغلقاً [الشكل 3]. أما في صمامات الغمر ذات قضيب الدفع (Push-rod-type)، فإن ضغط غرفة التحكم يبقي الصمام الرئيسي مغلقاً من خلال قضيب دفع أو ترتيب مزلاج [الشكل 4]. وعند تحرير الضغط من غرفة التحكم، يفتح الصمام الرئيسي تحت تأثير ضغط إمداد المياه، مما يسمح للمياه بالدخول إلى أنابيب النظام والتفريغ عبر فوهات رش الماء المفتوحة.

يمكن تحرير ضغط غرفة التحكم كهربائياً بواسطة صمام ملف لولبي (Solenoid valve)، أو ميكانيكياً عبر صمام تحرير يدوي، أو عن بُعد من خلال خطوط تحرير هيدروليكية أو هوائية. ويمكن بدء التحرير عن بُعد بواسطة رشاشات مغلقة حساسة للحرارة في المنطقة المحمية، أو بواسطة جهاز تحرير يدوي موجود عن بُعد ومثبت في منطقة آمنة.

تعمل فوهات رش الماء على تفريغ المياه بنمط رش محدد تحت ضغط معين لحماية المخاطر أو المنطقة المحمية وفقاً لما يتطلبه تصميم النظام.

تتوفر فوهات رش الماء عادةً بأنواع إنشائية وخصائص رش مختلفة. ومن الناحية العملية، تنتج بعض الفوهات الرذاذ من خلال مكونات دوامة داخلية (Internal swirl components)، بينما تشكل فوهات أخرى الرذاذ عن طريق توجيه تيار الماء للاصطدام بعاكس (Deflector). وتختلف هذه الأنواع من الفوهات في تكوين القطرات، وتوزيع الرش، وخصائص التطبيق [الشكل 5] [الشكل 6].

عادةً ما تنتج الفوهات ذات ميزات الدوامة الداخلية قطرات أدق ونمط رش أكثر تبرجزاً (Discontinuous spray pattern)، وغالباً ما تُعتبر مناسبة للتطبيقات التي يكون فيها أداء العزل الكهربائي مهماً، مثل حماية المعدات الكهربائية.

كما ذكرنا سابقاً، يمكن تحرير مجموعة صمام الغمر كهربائياً من خلال صمام ملف لولبي (Solenoid valve)، أو تحريرها عن بُعد من خلال خطوط تشغيل (Pilot lines) هيدروليكية أو هوائية.

عادةً ما يتم تزويد أنظمة الرش المائي بنظام تلقائي للكشف عن الحرائق، حيث تعمل إشارة إنذار الحريق على تنشيط الصمام اللولبي لإتمام عملية التحرير الكهربائي [الشكل 7].

في المواقع التي لا يكون فيها نظام الكشف التلقائي عن الحرائق عملياً، يمكن تركيب رشاشات مغلقة أو أجهزة أخرى حساسة للحرارة في المنطقة المحمية كأجهزة للكشف عن الحرائق، وذلك لبدء عملية التحرير عبر خط تشغيل رطب (Wet pilot line) [الشكل 8]. وفي الحالات التي تكون فيها فروق الارتفاع كبيرة، أو عندما لا يكون خط التشغيل الرطب مناسباً، يمكن توفير جهاز واجهة "ماء-إلى-هواء" (Water-to-air interface) للسماح بالتحرير عبر خط تشغيل جاف (Dry pilot line).

تُستخدم أنظمة إطفاء الحرائق برذاذ الماء لحماية المخاطر التي تشمل المواد القابلة للاحتراق العادية، والسوائل القابلة للاشتعال، والمعدات الكهربائية الحيوية (Energized). كما يمكن تطبيقها لتوفير الحماية من التعرض للحرارة وتبريد المرافق عالية الخطورة مثل صهاريج تخزين الهيدروكربونات المسالة. وتُستخدم هذه الأنظمة على نطاق واسع في قطاعات البتروكيماويات، وتوليد الطاقة، والصناعات المعدنية.

تشمل التطبيقات النموذجية ما يلي:

• المحولات المغمورة في الزيت (Oil-immersed transformers).
• المعدات الكهربائية المملوءة بالزيت.
• صهاريج تخزين السوائل القابلة للاشتعال.
• صهاريج تخزين الهيدروكربونات المسالة (مثل صهاريج LPG).
• سيور النقل (Conveyors).
• أنفاق الكابلات.
• المرافق أو المناطق الأخرى التي تتطلب إطفاء الحرائق وتبريد الأسطح.

يُعد كل من نظام الرش المائي ونظام ضباب الماء من أنظمة الحماية من الحرائق القائمة على المياه والتي تعزز أداء إخماد الحرائق عن طريق تفريغ المياه على شكل قطرات. ومع ذلك، فإنهما يخضعان لمعايير مختلفة ويختلفان بشكل كبير في خصائص الفوهات، وآليات الإطفاء، والتطبيقات النموذجية.

تنتج أنظمة الرش المائي (Water Spray) عموماً قطرات أكبر وتعتمد بشكل أساسي على التفريغ المستمر على السطح المحمي لتحقيق تأثيرات التبريد، والخنق، والاستحلاب، والتخفيف. أما أنظمة ضباب الماء (Water Mist) فتنتج قطرات أدق بكثير وتركز بشكل أكبر على امتصاص الحرارة من خلال تبخر القطرات، والتخفيف بالبخار، وتخفيف الحرارة الإشعاعية. ونتيجة لذلك، توفر أنظمة ضباب الماء عموماً قدرة أكبر على التكيف مع المساحات المغلقة أو المعقدة، وكفاءة إطفاء أعلى، وتقليل الأضرار الناجمة عن المياه.