سیستم تهویه دود پارکینگ [بررسی جامع تهویه طبیعی و مکانیکی]

پیشگفتار:

"سیستم تهویه دود پارکینگ" یکی از مباحث مهم در ضوابط سازمان آتش نشانی می باشد. تعاریف مطرح شده برای پارکینگ ها مطابق کتاب مقررات IBC و همچنین مقررات ملی ساختمان ایران تنظیم شده است. برای تنظیم مقررات سیستم های تهویه دود در ایران از استانداردهای اروپایی استفاده گردیده است. ضوابط مربوط به تهویه ی روزانه ی پارکینگ در مبحث 14 مقررات ملی ساختمان و برای بحث کنترل دود در ساختمان، مبحث 3 مقررات ملی ساختمان به عنوان مرجع رسمی در نظر گرفته شده است.

سیستم تخلیه و کنترل دود پارکینگ

سامانه ای متشکل از فن های تخلیه، فن هوای تازه، کانال، دریچه، جت فن، دمپر و غیره که به منظور تخلیه و یا کنترل دود و محصولات ناشی از حریق طراحی می شود را سیستم تخلیه و کنترل دود می گویند. سیستم های کنترل و تهویه دود به شکل های متفاوتی در ساختمان مورد استفاده قرار می گیرند ولی اصول و اهداف اولیه آنها معمولا یکسان است.   

چرا سیستم تهویه دود پارکینگ مهم است؟

• گاز مونوکسید کربن بسیار خطرناک تر از دی اکسید کربن است زیرا به سرعت با خون واکنش می دهد و عمل اکسیژن رسانی خون را مختل می کند و در دراز مدت باعث تغییر بافت های حیاتی بدن مانند مغز و قلب می شود. از آن جایی که مونوکسید کربن از محصولات احتراق اتومبیل و در شرایط حریق، از محصولات احتراق است، پس برای طراحی سیستم تهویه پارکینگ فاکتور اساسی و کلیدی می باشد. میانگین غلظت گاز مونوکسید کربن در پارکینگ ها تحت هیچ شرایطی نباید از 50ppm در مدت زمان 30 دقیقه، بیشتر باشد.
• نزدیک به 3/4 مرگ و میرهای ناشی از آتش سوزی براساس تنفس دود است.
• تقریبا 57 درصد مرگ ناشی از آتش سوزی خارج از محل وقوع آتش رخ می دهد. (که به دلیل استنشاق دود و محصولات احتراق می باشد.)
• سرعت حرکت دود 120 تا 240 فوت بر دقیقه است و همین موضوع باعث گسترش سریع دود می شود.

اهداف سیستم تخلیه دود در ساختمان ها در شرایط حریق

• جلوگیری از نفوذ دود به مسیرهای فرار که شامل راه پله ها و شفت آسانسور و ... می باشد.
• حفظ شرایط قابل تحمل در مسیرهای فرار.
• جلوگیری از خارج شدن دود از ناحیه دود.
• حفظ شرایط قابل قبول در خارج از ناحیه دود برای عملیات امداد و نجات.
• حفظ جان و اموال.

درضوابط کشور ایران، ملاک طراحی و اجرای سیستم کنترل دود در ساختمان های خاص، مانند پارکینگ ها پاک سازی محیط از دود و به وجود آوردن محیطی عاری از دود برای مصرف کنندگان می باشد.

عوامل موثر بر حرکت دود در ساختمان

اثرات باد بر حرکت دود

در سیستم های کنترل دود پارکینگ بایستی اثرات منفی ناشی از وزش باد را در نظر گرفت.
این اثرات عبارتند از:
•   بازگشت مجدد دود به داخل ساختمان بخاطر وزش باد.
•   افزایش سرعت هوای جبرانی در سامانه های کنترل. 
•   ایجاد اختلال در کارکرد تجهیزات در انواع سامانه ها.

اثرات ناشی از حجم دود بر حرکت دود

انرژی آزاد شده احتراق می تواند باعث انبساط گاز و افزایش حجم دود شود و در نتیجه باعث گسترش بیشتر دود در فضا می شود.

اثرات ناشی از دمای دود بر حرکت دود

1- اثر نیروی شناوری

جریان دو طرفه یا دو جهته در دو فضا با دمای متفاوت رخ می دهد. در نمودار تحلیل رفتار هوا یک خط خنثی وجود دارد که در بالای خط خنثی هوا از محیط با دمای بالاتر به محیط سرد تر حرکت می کند و این ناحیه دارای فشار مثبت است و در پایین خط خنثی هوا با دمای سردتر جایگزین هوای گرم می شود، این ناحیه دارای فشار منفی است. اصطلاحا به این حرکت هوا انتقال حرارت می گویند. در بحث کنترل دود به علت دما و سرعت بالای حرکت دود اثر نیروی شناوری برای طراحی سیستم‌ کنترل دود پارکینگ از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

2- اثر دودکشی

اصطلاحا به جریان دو طرفه ای که بین راه پله یا سایر شفت های عمودی ساختمان با محیط بیرون ساختمان رخ می دهد اثر دودکشی می گویند. اثر دودکشی تابعی از اختلاف دما است و بیشتر در ساختمان های بلند مرتبه حائز اهمیت است.
در زمستان اثر دودکشی معمولی رخ می دهد و جریان هوا به سمت بالا در شفت و راه پله ها می باشد. ولی در تابستان اثر دودکشی معکوس رخ می دهد.

اثرات سایر سیستم های ساختمان بر حرکت دود

سیستم های تهویه مطبوع: در طراحی سیستم های کنترل دود در ساختمان ها باید کلیه حالت های سامانه های تهویه مطبوع بررسی شود که باعث انتقال حریق و دود به سایر نقاط ساختمان نشود. 
همچنین حریق می تواند بر عملکرد سامانه تهویه مطبوع اثر منفی داشته باشد. بخاطر اثرات سامانه های تهویه مطبوع در زمان وقوع حریق در سال 1930 میلادی سامانه تهویه مطبوع را خاموش می کردند ولی از سال 1970 میلادی تا به امروز این سامانه خود در حالت کنترل دود ایفای نقش مهمی می کند.

اثرات پیستونی آسانسورها بر حرکت دود

حرکت کابین آسانسور باعث ایجاد فشار بیشتر در جلوی کابین و فشار کمتر در پشت کابین می شود. این فشار منفی ایجاد شده در پشت کابین باعث مکش دود به شفت آسانسور و گسترش دود در طبقات می شود. این موضوع در آسانسورهای تک کابینه بیشترین مشکل را ایجاد می کند.

اثرات اسپرینکلرها بر حرکت دود

نصب اسپرینکلرها لازم هستند ولی کافی نیستند. براساس گزارش ها نرخ متوسط درست عمل نکردن اسپرینکلرها حدودا 12 درصد است.
اسپرینکلرها ممکن است پس از فعال شدن به یکی از سه حالت بالا عمل کنند، در نتیجه به تنهایی نمی توانند حریق را کنترل کنند.

تهویه انواع پارکینگ ها

در ابتدا باید نوع پارکینگ و متناسب با آن نوع سیستم تهویه را مشخص کرد.

نکته: تمامی پارکینگ های ساختمان های مجتمع با کاربری مسکونی، اداری، تجاری و... پارکینگ عمومی محسوب می شوند.

• پاركينگ های عمومی در گروه های تصرف انباری كم خطر دسته بندی می شوند.
• حداقل ارتفاع پاركينگ بايد 2134 ميليمتر معادل 7 فوت باشد.

در شکل زیر تقسیم بندی پارکینگ ها نمایش داده شده است.

پارکینگ باز

پارکینگ باز به پارکینگی اطلاق می شود که تهویه آن به صورت طبیعی انجام شود.

• دارای بازشو حداقل در دو طرف پاركينگ است.
• بازشو به طور يكنواخت در هر طرف توزيع شده است.
• مساحت بازشوها در هر طبقه بايد 20 درصد مساحت جانبی ديوار در همان طبقه باشد.
• بازشوها بايد حداقل در دو جهت توزيع شده و مجموع طول آنها حداقل 40 درصد محيط جانبی باشد.
• رمپ ها جز بازشوهای طبیعی محسوب نمی شود.

این توزیع بازشوهای تهویه طبیعی برای سیستم کنترل دود است.

سیستم‌ کنترل دود پارکینگ روزانه

• برای تهویه طبیعی پارکینگ حداقل باید به اندازه 5 درصد مساحت کف پارکینگ دارای بازشو باشد.
•  باید حداقل نیمی از آن یعنی 2.5 درصد مساحت کف، در دو دیوار روبروی هم قرار گرفته باشند (مساحت بازشو روی هر دیوار 1.25 درصد مساحت کف باشد.) 

در پارکینگ های باز با شرایط مطرح شده در این مقاله نیازی به نصب اسپرینکلر برای اطفای حریق نیست و نصب Stand pipe کافی است.

بازشو ها در زیر زمین

نکته: مطابق تصویر زیراگر بازشوهای دائمی ما برای پارکینگ باز درعمقی پایین تر از تراز زمین بود و ارتفاع فاصله ی بازشو تا تراز سطح زمین را D در نظر بگیریم باید تا فاصله ی 1.5 برابر D در جلوی بازشو، فضای باز باشد وهیچ مانعی وجود نداشته باشد.

پارکینگ های نیمه باز

برای تهویه و تعویض هوای پارکینگ نیمه باز از تهویه طبیعی و مکانیکی استفاده می شود.

• مساحت کل بازشوها برای تهویه طبیعی باید حداقل برابر با 2.5 درصد مساحت کف در همان تراز باشد.
• تعویض مکانیکی هوا به وسیله فن با قابلیت تعویض هوا به میزان حداقل 3 بار در ساعت صورت بگیرد.

پارکینگ بسته

پارکینگ بسته به پارکینگی اطلاق می شود که یا دارای بازشو برای تهویه طبیعی نباشد یا مساحت بازشوها از حداقل مساحت لازم برای تهویه طبیعی کمتر باشد. در این صورت تهویه پارکینگ تماما از نوع مکانیکی انجام می گیرد.

•  به طور کلی سیستم تهویه مکانیکی جهت تخلیه گاز اگزوز خودروها و کاهش غلظت آلاینده های محیط، باید قابلیت تعویض هوا به میزان حداقل 6 بار در ساعت برای تمامی طبقات پارکینگ در شرایط عادی و جهت تخلیه دود و محصولات حریق، حداقل 10 مرتبه تعویض هوا در ساعت برای یک طبقه پارکینگ دارا باشد.

سیستم تامین هوای جبرانی

تهویه مکانیکی پارکینگ از دو بخش اصلی سیستم تخلیه هوا یا Exhaust Fan و سیستم تامین هوای جبرانی یا Supply Fan تشکیل شده است.
مقدار هوای جبرانی طبق ضوابط آتش نشانی همیشه باید معادل 50 تا 75 درصد هوای تخلیه بوده تا همواره فشار پارکینگ منفی باشد. فشار منفی بودن پارکینگ مانع از نفوذ هوای پارکینگ به سایر نقاط ساختمان می شود.
جهت جلوگیری از گسترش حریق در پارکینگ ها، سرعت متوسط حرکت هوا در هر مقطع پارکینگ نباید بیشتر از 2 متر بر ثانیه باشد پس همیشه در پارکینگ، مقدار هوای جبرانی کمتر از هوای تخلیه شده است.    

انواع سیستم‌ پاکسازی دود پارکینگ

سیستم‌ پاکسازی دود پارکینگ طبیعی

• اين روش از تهويه نبايد به عنوان راهی برای محافظت از مسيرهای فرار در شرايط آتش سوزی در نظر گرفته شود. استفاده از اين سيستم برای پاك سازی دود وهمچنين کمک به آتش نشانان پيشنهاد می شود. بازشوهای در نظر گرفته شده برای تهويه بايد دائماً باز بوده و مانعی نداشته باشند.
• روش تهویه طبیعی یا Cross Flow Ventilation به کمک باد صورت می گیرد. به طور کلی استفاده از این روش به تنهایی، برای کنترل دود در شرایط حریق روش خطرناکی است.
• ولی در صورت طراحی و انتخاب این روش، باید از تجهیزات خودکار مورد تایید استانداردها استفاده کرد. به عنوان مثال: دمپرهای دود باید متناسب با استاندارد BS12101_8 انتخاب گردند. تمامی تجهیزات مورد استفاده باید مطابق استاندارد (Listed) باشند.
• تهویه طبیعی باید از طریق قسمت های باز دائمی در جداره ها یا سقف، برای هر تراز پارکینگ تامین شود. مساحت کلی قسمت های باز برای تهویه طبیعی باید حداقل برابر با 2.5 درصد مساحت کف در همان تراز باشد، که از این بین حداقل نیمی از آن باید به طور مساوی در دو دیوار مقابل یکدیگر توزیع شود. (یعنی حداقل برابر با 0.625 مساحت کف در هر یک از دیوارهای مقابل.)

سیستم‌ پاکسازی دود پارکینگ مکانیکی

• طراحی سیستم تهویه مکانیکی باید به گونه ای باشد که هر قسمت حداقل شامل دو فن باشد به گونه ای که درصورت از کار افتادن یکی از آن ها، ظرفیت فن های باقی مانده از 50% ظرفیت مورد نیاز کمتر نشود.
  کلیه پارکینگ هایی که تعداد طبقات زیرزمین آن ها سه طبقه و بیشتر باشد و یا مساحت هر طبقه از زیرزمین های آنها بیش از 500 متر مربع باشد، به منظور جلوگیری از گسترش حرارت، دود و محصولات ناشی از حریق باید به سیستم تهویه پارکینگ به وسیله جت فن و یا سیستم کانال کشی مجهز باشند.
• کلیه فن های تخلیه هوا و همچنین جت فن ها (جت فن F300 و فن F400) و تجهیزات جانبی الکتریکی و مکانیکی مرتبط با نصب فن های اصلی تخلیه که ممکن است در معرض حریق و گازهای داغ ناشی از آن قرار بگیرند، باید حداقل یک ساعت در برابر حرارت 300 درجه سانتی گراد (کلاس F300 ) مقاومت داشته و دارای گواهینامه فنی معتبر داخلی یا بین المللی باشند. فن های هوای جبرانی می توانند از نوع معمولی انتخاب شوند.

سیستم تهویه با اجرای کانال کشی

در این سیستم به کمک فن های تخلیه و هوای تازه، عملیات تزریق هوای تازه و تخلیه هوای آلوده انجام می گیرد. همچنین با بهره گیری از کانال های تعبیه شده در پارکینگ ها ایجاد جریان مابین این دو نقطه به صورت مکانیکی انجام می شود. برای مطالعه بیشتر به مقاله کانال کشی تهویه پارکینگ [با نرم افزار Ductsizer] مراجعه کنید.

• دهانه کانال های هوای جبرانی باید حداقل 3 متر از دودکش ها و هواکش های سایر قسمت ها فاصله داشته باشند.
• کلیه داکت ها، کانال ها، اتصالات، بست ها و آویزهای به کار رفته باید در مقابل دمای حداقل 800 درجه سانتیگراد مقاومت داشته و ساختار و یکپارچگی خود را حفظ کنند.
• محاسبات ابعاد کانال کشی تهویه پارکینگی باید براساس حداکثر سرعت 12 متر بر ثانیه (معادل 2400 فوت بر دقیقه) انجام شود.

در این سیستم علاوه بر مشکلات عملکردی که از آن جمله می‌توان به اختلال در سیستم با افزایش فاصله بین کانال ها اشاره کرد، مشکلات عمده دیگری وجود دارد. مانند: 

• کم شدن ارتفاع سقف به دلیل اجرا کانال کشی.
• وجود نقاط تهویه نشده در پارکینگ ها.
• هزینه بالای نگهداری.
• ایجاد صدا و کم شدن زیبایی پارکینگ ها به دلیل حجم بالای کانال ها.

در نتیجه به عنوان یک قاعده کلی استفاده از سیستم کانال‌کشی در پارکینگ‌های بزرگ نه تنها هزینه های بالایی دارد، بازدهی و کارآمدی سیستم نیز کاهش پیدا می کند و استفاده از جت فن ها گزینه ی مناسب تری است.

سیستم تهویه مکانیکی به وسیله جت فن

جت فن نوعی فن سقفی است که به کمک آن هوای تازه تزریق شده به داخل پارکینگ به صورت کامل به تمامی نقاط و زوایای پارکینگ رسیده و جریانی هارمونیک را بوجود می‌آورد تا در نهایت هوای آلوده به مونوکسید کربن به وسیله فن‌های تخلیه دود به خارج از پارکینگ هدایت و تخلیه شود. روش تخلیه مکانیکی به وسیله جت فن‌ها جایگزین روش کانالی است. جت فن‌ها دبی زیادی ندارند ولی نیروی Thrust بالایی دارند و هوا را پرتاب می کنند. فن و تجهيزات مرتبط به آن بايد حداقل دارای دو بخش باشد ( 2× 50 درصد). سرعت هوا در مسیرهای فرار و رمپ‌ها از 5 متر بر ثانيه بيشتر نباشد. به محض تشخيص آتش‌سوزی، فن‌های تخليه بايد بلافاصله برای فراهم كردن نرخ تخليه مورد نياز فعال شوند.

تاخير زمانی در راه‌اندازی جت فن

نکته: اگر سیستم تخلیه دود مکانیکی از نوع جت فن باشد باید با تاخیر زمانی 180 ثانیه فعال شود ولی در پارکینگ های کوچک تا 120 ثانیه تاخیر زمانی مناسب است.

این تاخیر زمانی فعال شدن جت فن، به خاطر عملکرد جت فن‌هاست که هوا را به هم می‌زند و این به هم‌زدگی هوا باعث نفوذ دود به همه‌ی لایه‌های هوا می‌شود. در نتیجه یک تاخیر زمانی برای تخلیه‌ی ساکنین از فضای حریق باید در نظر گرفت.

نتیجه گیری

در حالت کلی برای طراحی سیستم تهویه دود پارکینگ ابتدا باید به نوع پارکینگ و عوامل تاثیرگذار بر عملکرد سیستم که در این مقاله ذکر شده، توجه کرد. سپس بسته به ابعاد و مختصات فضای مورد نظر یکی از دو روش کانالی یا جت فن ذکر شده را انتخاب نمود.

تیم تخصصی ما در وب سایت " ترموتجهیز " تجربه وسیعی در زمینه طراحی، اجرا و فروش سیستم‌های تهویه مطبوع دارد. شما می‌توانید قبل از هر اقدامی با تیم مشاوره فنی و رایگان ترموتجهیز تماس حاصل فرمائید. ما همیشه بهترین‌ها را قبل از ارائه توصیه‌ها در نظر می‌گیریم. تیم ما از شنبه تا پنجشنبه از ساعت 8:30 تا 17:00 در خدمت شما عزیزان می‌باشد. (تماس با ما)

✍تیم تحریریه ترموتجهیز به شما پیشنهاد می کند تا در خصوص این مطالب نیز مطالعه ای داشته باشید!

• فشار مثبت راه پله +[بررسی طراحی سیستم در یک چشم بر هم زدن!]
• نیروهای حاکم بر حرکت دود ساختمان +[معادلات جریان سیال]