اطفای حریق چیست — راهنمای فنی و کاربردی برای انتخاب سیستم اطفای حریق در اتاق سرور، ساختمان و کارخانه

اطفای حریق چیست — راهنمای فنی و کاربردی برای انتخاب سیستم اطفای حریق در اتاق سرور، ساختمان و کارخانه

اطفای حریق مجموعه ای از روش ها و فن آوری هاست که برای شناسایی، اعلان و خاموش سازی آتش به کار می رود و هدف اصلی آن حفاظت از جان افراد، تجهیزات و سرمایه است. انتخاب صحیح نوع سیستم (آب پاش/اسپرینکلر، سیستم های گازی/clean agent، فوم، پودری، مه افشان و سیستم های آدرس پذیر) بر اساس کلاس حریق، نوع فضا و حساسیت تجهیزات، می تواند تفاوت بین یک حادثه کم خسارت و یک فاجعهٔ مالی را رقم بزند. 

تعریف دقیق و نحوهٔ عملکرد پایه ای انواع سیستم های اطفای حریق

اطفای حریق به معنای کنترل و خاموش سازی آتش به کمک حذف یکی از اضلاع مثلث آتش (سوخت، حرارت، اکسیژن) است. سیستم های اطفا به طور کلی به دو دستهٔ دستی (کپسول، شیلنگ) و خودکار (اسپرینکلر، گازهای clean agent، فوم، پودر، مه افشان) تقسیم می شوند. هدف های اصلی شامل حفظ جان، کاهش خسارت مالی و ادامهٔ عملکرد کسب و کار است.

در عمل، فرایند حفاظت از حریق شامل سه مرحلهٔ اصلی است: کشف (Detection)، اعلان (Alarming) و اطفا (Suppression). کشف می تواند با دتکتورهای دود/حرارت/شعله صورت گیرد؛ سپس کنترل پنل سیگنال را پردازش و زون مربوطه را فعال می کند؛ در نهایت عامل اطفا (آب/گاز/فوم/مه) رهاسازی می شود تا حریق خاموش شود. برای فضاهای حساس مانند اتاق سرور، سرعت تشخیص و حداقل آسیب به تجهیزات از اهمیت ویژه ای برخوردار است.

سیستم های آب پاش اتوماتیک (اسپرینکلر) — عملکرد، بلوک دیاگرام، و استانداردها

اسپرینکلرها (Automatic Sprinkler) بر اساس فعال سازی محلی (هر نازل با ترموپین یا گوی فرسایشی) عمل می کنند. روند ساده: کشف اولیه/افزایش دما → باز شدن اسپرینکلر مربوطه → جریان آب از طریق شبکهٔ لوله به اسپرینکلر و خروج آب جهت خنک سازی و کنترل آتش. این سیستم در ساختمان های عمومی و صنعتی متداول است و استانداردهای مرجع شامل NFPA 13 و EN 12845 می باشند. پارامترهای کلیدی: زمان عمل (s)، نرخ جریان (L/min یا m³/h)، فشار کاری (bar).

مشخصه های فنی (تعاریف کوتاه):

زمان عمل (s) — مدت زمان از شروع افزایش دما تا باز شدن اسپرینکلر؛ معمولاً در طراحی باید سریع باشد (مثلاً چند ثانیه تا چند ده ثانیه).

نرخ جریان (L/min) — حجم آب تحویلی توسط اسپرینکلرها در واحد زمان؛ برای انتخاب پمپ حیاتی است.

فشار کاری (bar) — فشار لازم در شبکه تا دبی طراحی تأمین شود.

سیستم های گازی / Clean Agents (مثل FM-200, Novec 1230) — عملکرد و کاربردها

سیستم های گازی (Clean Agent) با کاهش اکسیژن موضعی یا با اثر فیزیکی/شیمیایی روی شعله، حریق را خفه یا خاموش می کنند. این عوامل برای حفاظت از تجهیزات الکترونیکی مناسب اند زیرا آثار مایع روی تجهیزات باقی نمی گذارند. پارامترهای حیاتی شامل غلظت طراحی (%V)، زمان تخلیه (s)، و جرم عامل (kg) است. استانداردهای مرجع: NFPA 2001 و ISO 14520؛ ایمنی افراد و الزام تخلیه فضا قبل از فعال سازی از نکات مهم است.

نکات ایمنی: همواره مطمئن شوید فضا خالی است یا اخطارهای تخلیه صادر می شود؛ زمان تخلیه معمولاً ≤ 10 s برای بسیاری از عوامل در نظر گرفته می شود.

سیستم های فوم و پودر — کاربرد در صنایع فرایندی

فوم برای خاموش سازی مایعات قابل اشتعال (کلاس B) استفاده می شود؛ فوم با ایجاد فیلم روی سطح سوخت، از دسترسی اکسیژن جلوگیری می کند. نسبت اختلاط (مثلاً 3% یا 6%، واحد: %v/v) و نوع فوم (AFFF، protein based) و خطرات خوردگی از نکات مهم انتخاب اند. پودر خشک برای کلاس های B و C و D (با پودر مخصوص فلزات) کاربرد دارد، اما پس از عملیات پاک سازی و آسیب احتمالی تجهیزات را باید در نظر گرفت.

سیستم های مه افشان (Water Mist) و سایر فناوری ها

مه افشان (Water Mist) با قطرات بسیار ریز آب، تبخیر سریع و جذب حرارت بالا ارائه می دهد و مصرف آب را به طور چشمگیری کاهش می دهد. این سیستم برای حفاظت از تجهیزات حساس مناسب است زیرا مقدار آب رسوبی کم است. اما نیاز به طراحی دقیق نازل ها، فشار کاری بالا (bar) و رعایت محدودیت استانداردها دارد.

تفاوت های کلیدی فنی بین تکنولوژی ها

عواملی مانند زمان واکنش (s)، اثربخشی بر کلاس های حریق (A,B,C,D,E)، آسیب به تجهیزات الکترونیکی، نیاز به درزبندی/تهویه پس از عمل و هزینهٔ اولیه و نگهداری، ملاک های اصلی انتخاب اند. به عنوان مثال، برای اتاق های سرور معمولاً سیستم گازی یا مه افشان ارجح اند؛ اما در سوله های صنعتی اسپرینکلر آبی غالباً مناسب تر و اقتصادی تر است.

اجزای سیستم، پارامترهای فنی و مشخصات کلیدی که باید بررسی شوند

در طراحی هر سیستم اطفا باید به اجزاء کلیدی توجه شود: دتکتورها (Smoke/Heat/Flame)، کنترل پنل، شیرهای زون، پمپ ها، مخزن عامل (آب/گاز/فوم)، نازل ها و شبکه لوله کشی. این اجزاء در هماهنگی با هم عملکرد مؤثر فراهم می کنند. همچنین پارامترهای مهمی مانند نرخ جریان، فشار کاری، زمان تخلیه، غلظت عامل و زمان تشخیص باید مشخص و مستندسازی شوند.

در ادامه هر مؤلفه و تعاریف فنی مرتبط را توضیح می دهم تا تیم طراحی و تصمیم گیرندگان فنی بتوانند مشخصات را در پروژه اعمال کنند.

کشف گرها و زمان تشخیص (Smoke / Heat / IR / Flame)

انواع دتکتورها: دتکتور دود اپتیکال (Optical/Photoelectric)، دتکتور یونیزاسیون، دتکتور حرارتی (Rate of Rise یا Fixed), دتکتور شعله (IR/UV). برای اتاق سرور معمولاً از دتکتور دود آدرس پذیر یا سیستم تشخیص زودهنگام (VESDA) استفاده می شود.
زمان تشخیص (s) — مدت زمان از شروع اشتعال تا اعلان؛ برای اتاق سرور معمولاً باید < 30 s (پایهٔ طراحی — وابسته به detector type و حساسیت) تا زمان بندی برای رهاسازی عامل مناسب باشد. همچنین نرخ هشدار کاذب باید کم و تنظیمات حساسیت بر اساس محیط انجام شود.

پارامترهای هیدرولیکی و پمپ ها (Flow, Pressure, kW)

نرخ جریان (L/min یا m³/h): حجم آب مورد نیاز برای کنترل حریق در واحد زمان؛ برای اسپرینکلرها بر اساس منطقهٔ طراحی تعیین می شود (مثلاً L/min per m²).

فشار کاری (bar): فشار لازم در نقطهٔ استفاده (اسپرینکلر یا نازل)؛ باید افت فشار در لوله کشی را نیز لحاظ کرد.

توان پمپ (kW): با استفاده از دبی و هد موردنیاز محاسبه می شود؛ منحنی پمپ و ضریب اطمینان باید در انتخاب لحاظ شوند.
منحنی پمپ و نقطهٔ کاری باید مطابق با NFPA/EN مورد تأیید قرار گیرد.

غلظت عامل و زمان تخلیه برای سیستم های گازی

غلظت طراحی (%V): درصد حجم فضا که باید توسط عامل پر شود تا شعله خفه شود (مثلاً 4.2%V — مثال فرضی).
زمان تخلیه (s): مدت زمانی که عامل باید در فضا توزیع شود؛ برای عوامل clean agent معمولاً ≤ 10 s طراحی می شود. این پارامترها باید از دیتاشیت عامل و استاندارد NFPA 2001 یا ISO 14520 استخراج شود. ایمنی افراد در فضا و نیاز به تهویه پس از تخلیه باید مدنظر قرار گیرد.

نازل ها و توزیع کننده ها — پوشش، زاویه پاشش، اندازه قطرات (در مه افشان)

انتخاب نازل بر اساس نوع عامل و نوع فضا انجام می شود: در مه افشان اندازه قطرات (μm)، زاویه پاشش و فشار کاری حیاتی است؛ در اسپرینکلرها نوع فتح/کاهش دبی و سرعت پاشش ملاک است. انتخاب نازل اشتباه می تواند منجر به ناکارآمدی اطفا یا آسیب به تجهیزات شود.

کنترل و مانیتورینگ — پنل، آلارم، ارتباط شبکه ای

کنترل پنل باید لاگینگ و امکان remote monitoring داشته باشد. هماهنگی با BMS (Building Management System)، ثبت لاگ ها، گزارش دوره ای و قابلیت تست خودکار برای نگهداری ضروری اند. همچنین ویژگی آدرس پذیری توانایی پیگیری دقیق محل خطا/آلارم را می دهد.

روش های محاسبه ظرفیت (sizing)، معیارها و مثال عملی با جدول محاسبه

در سایزینگ باید پارامترهای زیر را وارد کنید: حجم فضا (m³)، کلاس حریق (A,B,C)، نرخ طراحی (L/min یا L/min·m²) برای اسپرینکلر، غلظت طراحی (%V) و مدت تخلیه (s) برای گازها، و ضریب نشتی (٪). طراحی باید بر اساس استانداردها (NFPA، EN، ISO) انجام شود و در نظر گرفتن ضرایب اطمینان ضروری است.

روش محاسبه مرحله به مرحله (فرمول ها واضح باشند)

الف) اسپرینکلر (نمونه ساده):

نرخ جریان لازم (L/min) = نرخ طراحی (L/min·m²) × مساحت پوشش (m²)
(مرجع: NFPA 13 / EN 12845 — مقادیر نرخ طراحی بر اساس ریسک/مساحت تعیین می شود.)

ب) سیستم گازی (محاسبه جرم عامل):

جرم عامل (kg) = غلظت طراحی (%V as decimal) × حجم اتاق (m³) × چگالی عامل (kg/m³)
(توجه: چگالی عامل از دیتاشیت تولیدکننده استخراج می شود؛ افت و ضریب نشتی باید اضافه گردد.)

جدول محاسبه نمونه — «اتاق سرور کوچک در تهران» (مثال واقعی)

فرض ها (شفاف):

مساحت اتاق = 12 m²

ارتفاع = 2.5 m → حجم = 30 m³

کلاس حریق = E (الکتریکی) و A (مواد جامد معمولی)

انتخاب پیشنهادی = سیستم clean agent (مثلاً Novec/FK-5-1-12) یا مه افشان

فرض شده غلظت طراحی = 4.2 %V (فرضی) و چگالی عامل = 1.6 kg/m³ (فرضی)

زمان تخلیه طراحی ≤ 10 s (قابل تنظیم)

ضریب نشتی = 20 % (پیشنهادی برای اتاق های معمولی)

محاسبه نمونه (گاز clean agent):

حجم = 30 m³ غلظت طراحی = 4.2 %V = 0.042 (fraction) چگالی عامل = 1.6 kg/m³ (فرضی) جرم عامل موردنیاز = 0.042 × 30 m³ × 1.6 kg/m³ ≈ 2.02 kg اضافه ضریب نشتی +20% → جرم نهایی ≈ 2.42 kg

جدول سایزینگ نمونه:

توجه: اعداد چگالی و غلظت فرضی هستند؛ در طراحی واقعی حتماً از دیتاشیت تولیدکننده و استاندارد NFPA 2001 / ISO 14520 استفاده کنید.

نکات ضریب ایمنی و رشد آتی

همیشه ضریب نشتی 10–30% اضافه کنید، در نظر بگیرید درها/کانال های عبور کابل و جهت تهویه می توانند نفوذ عامل را افزایش دهند. برای دسترسی سرویس و redundancy، در فضاهای بحرانی از دو مخزن یا سیستم با دو مسیر نازل استفاده کنید. ترکیب سیستم ها (مثلاً detection زودهنگام + مه افشان) می تواند ریسک را کاهش دهد.

مزایا/معایب، نکات اجرایی نصب و نگهداری، چک لیست فنی، مقایسه نهایی و نتیجه گیری 

در یک جمع بندی فنی: اگر هدف حفاظت از تجهیزات الکترونیکی با کمترین آسیب است، سیستم گازی clean agent یا مه افشان مناسب ترند. اگر هدف حفاظت از ساختار و مواد قابل اشتعال است و هزینه اهمیت دارد، اسپرینکلر آبی غالباً بهترین گزینهٔ اقتصادی است. در صنایع فرایندی با سوخت های مایع، فوم ضروری است. در انتخاب نهایی باید استاندارد مرجع، ریسک کسب و کار و هزینه های بلندمدت را تراز کرد.

جدول چک لیست مشخصات فنی

مزایا و معایب عملیاتی — بولت پوینت

اسپرینکلر (آب):

مزایا: اثربخشی بالا در حریق کلاس A، هزینه اولیه و نگهداری کمتر.

معایب: آسیب به تجهیزات الکترونیکی، نیاز به پاک سازی آب پس از عملیات.

گاز clean agent:

مزایا: حفاظت از تجهیزات الکترونیکی بدون مایع، تخلیه سریع.

معایب: هزینه بالاتر، نیاز به درزبندی فضا و رعایت ایمنی افراد.

مه افشان:

مزایا: مصرف آب کم، مناسب برای فضاهای حساس.

معایب: نیاز به فشار بالا، طراحی دقیق نازل ها.

فوم / پودر:

مزایا: مناسب برای سوخت های مایع و حریق های خاص.

معایب: آلودگی، نیاز به پاک سازی و خطر خوردگی.

نکات اجرایی نصب

1. مخازن در محل با دسترسی سرویس نصب شوند؛ مسیر لوله کشی کم خم و محافظت شده باشد.
2. محل نصب نازل/اسپرینکلر با توجه به زاویه پاشش و پوشش انتخاب شود.
3. سیستم های گازی نیاز به تست نشتی و درزبندی اتاق دارند.
4. هماهنگی با BMS و مستندسازی اجرای آزمون ها و نتایج الزامی است.
5. مرجع استانداردها: NFPA 13, NFPA 2001, ISO 14520, EN 12845 و مقررات ملی/محلی را رعایت کنید.

نگهداری و سرویس (PM)

برنامهٔ نگهداری شامل: تست نشتی مخازن، تست عملکرد پمپ و سوئیچ فشار، بازرسی دتکتورها و کالیبراسیون، تعویض اجزای مصرفی (کارتریج فوم یا کپسول گاز)، ثبت لاگ ها و گزارش دوره ای است. اندازه گیری پارامترها شامل دبی (L/min)، فشار (bar)، زمان تشخیص (s) و سطح نویز آلارم (dB) باید در هر سرویس ضبط شود.

FAQ — پرسش و پاسخ های متداول

• کدام سیستم برای اتاق سرور مناسب تر است؟

برای اتاق سرور معمولاً سیستم گازی (clean agent) یا مه افشان (Water Mist) توصیه می شود چون حداقل آسیب به سخت افزار وارد می کنند و زمان تخلیه کوتاهی دارند.

• آیا سیستم گازی برای فضاهایی که افراد حضور دارند ایمن است؟

سیستم های clean agent دارای محدودهٔ غلظت مجاز هستند؛ فعال سازی باید پس از تخلیهٔ افراد یا هشدار و زمان تأخیر انجام شود تا ایمنی افراد حفظ شود.

• معیار تعیین حجم مخزن گاز چیست؟

حجم مخزن بر اساس جرم عامل مورد نیاز (kg) محاسبه می شود: جرم = غلظت طراحی (%V) × حجم اتاق (m³) × چگالی عامل (kg/m³) و سپس ضریب نشتی افزوده می شود. دیتاشیت عامل مرجع نهایی است.

• آیا مه افشان به سرورها آسیب می زند؟

مه افشان قطرات بسیار ریز تولید می کند و مقدار آب رسوبی کم است؛ در اغلب موارد آسیب کمتری نسبت به اسپرینکلر دارد، اما طراحی نازل و فشار باید دقیق باشد.

• چه استانداردهایی باید رعایت شوند؟

بسته به نوع سیستم: NFPA 13 (اسپرینکلر)، NFPA 2001 / ISO 14520 (سیستم های گازی)، EN 12845، و نیز مقررات ملی/استانداردهای محلی در ایران باید رعایت شوند.

نتیجه گیری

اطفای حریق مجموعه ای از فن آوری ها و فرایندهاست که انتخاب صحیح آن برای حفاظت از جان و سرمایه حیاتی است. در پروژه های دیتاسنتری یا اتاق سرور، توصیه می شود قبل از تصمیم نهایی: پلان فضا، لیست تجهیزات، مسیرهای کابل و نقشهٔ HVAC را به همراه کنید تا سایزینگ دقیق صورت گیرد.