تعرف على علم الكيمياء
الغرض من تركيب أنظمة إنذار وكشف الحريق
– الغرض الرئيسي من أنظمة إنذار الحريق هو سرعة الاستجابة إلى الحريق ثم تحويل هذه الاستجابة المبكرة إلى إشارة سمعية ومرئية لتنبيه فرد أو مجموعة الأفراد الموجودة في المبني أو المكان أو مركز الإغاثة أو الإطفاء أن هناك حريق في مراحله المبكرة.
– ويعتبر الإنسان أعظم كاشف حريق على وجه الأرض لما حباه الله من حواس السمع – اللمس – الشم – التذوق – الرؤية بالإضافة إلى العقل. وهي مجموعة الحواس التي لا يمكن أن تجتمع في أي كاشف إلا أن الإنسان في حركة دائمة. وقد لا يتصادف وجوده في مكان الحريق أو يكون مريضاً أو نائماً أو في حالة عقلية لا تسمح له بكشف الحريق.
– وبطبيعة الحال لا تستطيع كواشف الحريق تمييز سبب الحريق أو تقييم مدى شدته. وبالتالي قد تتسبب الإنذارات الكاذبة لهذه الكواشف إلى بعض المشاكل التي في الواقع لا تعبر عن خطأ من الكشف. بل قد ترجع إلى اختيار أنواع من الكواشف غير المناسبة أو للتوزيع العشوائي لهما بدون دراسة
– هذا وقد اتفق على أن الإشارة السمعية لكاشف الحريق يجب أن تكون أعلى من مستوى الصوت السائد بالمنطقة بمقدار (15) ديسيبل علاوة على ضرورة أن تكون هذه الكواشف مصممة طبقا للمعايير القياسية العالمية ومختبرة تحت إشراف معامل اختبار معروفة.
أنواع أنظمة إنذار وكواشف الحريق
– تقوم أنظمة الإنذار بالكشف والتحكم في الحريق وتنقسم إلى نظامين:
(1) النظام العادي Conventional system
هو النظام الذي يعتمد على أن مجموعة الكواشف المتصلة ببعضها على منطقة معينة تعطى إنذار على هذه المنطقة التي من خلالها يتحرك رجل الأمن في هذه المنطقة ويكتشف مكان الحريق.
(2) نظام معنون Addressable System
هو النظام الذي يعتمد على أن مجموعة الكواشف المتصلة ببعضها في المنطقة تأخذ أرقام وأسماء الأماكن التي يوجد بها الكاشف بحيث أنه عندما يظهر حريق على لوحة التحكم يظهر بيان رقم الكاشف واسم المنطقة وساعة حدوث الحريق.
– وعلى ذلك يعتمد هذان النظامان على لوحة التحكم – كواشف نواتج الحريق
لوحة التحكم في أجهزة إنذار الحريق
– تقوم بالتحكم في النظام وتغذيته بالجهود اللازمة ومراقبة عمله حيث يصل إليها الإنذار من الكاشفات. وتقوم بتشغيل الأجراس والسراين ولمبات البيان.
– تعطى إنذار صوتي وضوئي عند حدوث الحريق مع تحديد منطقة حدوثه.
– تعمل بالتيار الكهربائي للمدينة (220 فولت 50 هرتز). ومردودة ببطاريات احتياطية تعمل آليا في حالة انقطاع التيار الكهربائي.
– بها جهاز شحن يقوم بشحن البطاريات عند عوده التيار.
– مزودة بإمكانية الاختبار الذاتي وتقوم بإعطاء إشارة إنذار صوتي في حالة حدوث عطل في اللوحة أو في أي جزء من مكونات النظام أو في حالة انقطاع التيار الكهربائي أو فصل البطاريات.
– مزودة بمفتاح لإعطاء إنذار عام لإخلاء الموقع.
– كما مزودة بمجموعة لواقط (ريلهيات) وذلك لإيقاف أجهزة التكييف وفصل التيار الكهربائي.
کواشف الحريق Fire Detectors
– تشمل كواشف نواتج الاحتراق مجموعة الأجهزة التي يطلق عليها بكواشف الحريق Fire Detection
– وقد تم تصميم نظام تشغيل هذه الكواشف لكي تعمل عند قيامها بكشف أحد النواتج الرئيسية الأربعة للاحتراق وهي كما يلي:
(1) کواشف الغازات المتأينة (نواتج الاحتراق غير المرئية)
ionized Gases Detectors (Invisible Products of Combustion)
– تعتبر ظاهرة النار هي ما يحدث من تأين للجزئيات عند خضوعها للاحتراق. وهذه الجزئيات مختلة التوازن في الإلكترون مما يجعلها تميل لسرقة إلكترونات من جزئيات أخرى. وتستخدم كواشف الغازات المتأينة هذه الظاهرة في تشغيل هذا النوع من الكواشف.
– يوجد في الكاشف غرفة إستشعار مزودة بفتحة صغيرة لدخول الهواء الموجود في الغرفة أو المكان المطلوب حمايته.
– يوجد بجوار فتحة الغرفة من الداخل كمية صغيرة من مادة مشعة تعمل على تأين هواء غرفة الكاشف
– كما يوجد داخل الكاشف أيضاً صفيحتين كهربائيتين أحدهما موجبة الشحنة والأخرى سالبة، وتوجد الصفيحة السالبة على مسافة أقرب لمصدر المادة المشعة، وتعمل الجسيمات المتأينة بفعل المادة المشعة على تحرير إلكترون يرتحل إلى الصفيحة الموجبة مما يسبب تدفق تيار يمر بين الصفيحتين بصفة مستمرة.
– وعند حدوث حريق ودخول منتجات الحريق المتأينة بفعل النار داخل غرفة الكاشف، وحيث أنها مختلة التوازن (أي تحتاج لإلكترونات) فتعمل على التقاط الإلكترونات المارة بين الصفيحتين (اللتان تعملان على تدفق التيار) مما يؤدي إلى توقف التيار المتدفق وإطلاق الإنذار.
(2) كواشف الدخان (نواتج الاحتراق المرئية)
Smoke Detectors (Visible Products of Combustion)
– يتم تصنيع كواشف الدخان باستخدام خلية كهروضوئية مقرونة بمصدر ضوء معين.
– وهذه الخلية عبارة عن قرص مسطح يحول الضوء المسلط عليه إلى تيار كهربائي.
– وهذه الخلية تستخدم بطريقتين لكشف الدخان كما يلي:
- باستعمال الشعاع Beam
- بالاعتماد على مقاومة الشعاع وتشتيته Refractory
– وتعتمد طريقة الشعاع بتسليط شعاع ضوئي عبر المنطقة المطلوب حمايتها حتى يصل داخل الخلية الكهروضوئية.
– وحيث أن هذه الخلية تعمل على تحويل هذا الشعاع إلى تيار كهربائي بصفة دائمة (طالما مسلط عليها الشعاع) ويستخدم هذا التيار للاحتفاظ بمفتاح الدائرة مفتوحاً، وعند اعتراض الدخان مسار الشعاع الضوئي يتوقف التيار الكهربائي مما يؤدي إلى غلق الدائرة وإطلاق الإنذار.
(3) كواشف الحرارة Heat Detectors
– تعتبر الحرارة الناتجة الوفيرة للاحتراق التي يتم كشفها بأجهزة معينة تستخدم المبادئ الأولية الثلاثة لفيزياء الحرارة:
- تعمل الحرارة على تعدد المواد.
- تعمل الحرارة على صهر المواد.
- يمكن كشف الخواص الكهروحرارية للمعدن الساخن.
– وبالتالي فإن هناك ثلاثة هم مجموعات من الأجهزة تستخدم هذه المبادئ في كشف الحريق وهي كما يلي أجهزة:
(أ) درجة الحرارة الثابتة Fixed Temperature
يتم تصميم كواشف درجة الحرارة الثابتة لتعمل عند درجة حرارة معينة.
النوع الأول
لدرجة الحرارة الثابتة مزدوج المعدن ويستخدم فيه معدنين أو سبيكتين لكل معدن أو سبيكة منهما معامل تمدد يختلف عن الآخر عند تسخينهما
– ويتم تشكيل المعدنين في شرائح رفيعة متحدة مع بعضها لتكوين شريحة واحدة،
– ويسمح تأثير الحرارة بتعدد المعدن ذو معامل التمدد الأكبر بأن يتمدد بسرعة أكبر مما يؤدي إلى تقوس الشريحة تجاه جانب المعدن ذو معامل التمدد الأقل ثم يتم حساب مقدار التقوس والفرق في التمدد بين المعدنين عند درجة حرارة محددة.
– يتم بعد معرفة مقدار تقوس المعدن والفرق في التمدد بوضع الشريحة المزدوجة داخل غرفة (الكاشف) بطريقة تتيح قفل الموصلين الكهربائيين عند بلوغ مقدار معين من التقوس وإطلاق الإنذار.
النوع الثاني
– يعتمد هذا النوع على مبدأ أن معظم المعادن تنصهر عند تعرضها للحرارة علاوة على ذلك فإن درجة انصهار معظم المعادن محددة للغاية بمعنى إن درجة انصهار المادة الصلبة لا تتغير.
– وتستخدم سبائك المعادن اللينة (ذات درجة الانصهار المنخفضة) لهذا الغرض بعد أن يتم تعديل مكونات السبيكة حتى يتم تحقيق درجة انصهار محددة ينطلق بعدها الإنذار.
النوع الثالث
– يعتمد هذا النوع على تمدد المذيبات بالحرارة، حيث يتمدد المذيب ويبدأ في التبخر عند تعرضه للحرارة مما يؤدي إلى زيادة ضغطة البخاري.
– ويتم وضع المذيب داخل قنينة زجاجية قابلة للكسر مصممة لتتهشم عند ضغط معين ويتم معايرة ضغط بخار المذيب الذي عنده يتم كسر الزجاج وفي نفس اللحظة يسجل أيضا درجة الحرارة التي أدى عندها الضغط لتهشيم الزجاج وبذلك يمكن تحديد درجة الحرارة المحددة لكسر الزجاج.
– ويتم بعد ذلك وضع هذه الزجاجة داخل جهاز الكشف لتفصل بين الموصلين وعند كسر الزجاج يقفل الموصلين الدائرة ويتم إرسال الإنذار.
ويمكن الاعتماد إلى حد كبير على كواشف درجات الحرارة الثابتة ولكن يعيبها أن حساسيتها منخفضة جداً، ومعظم هذه الأنواع من الكواشف يجب استبدالها بعد استشعارها للحريق.
(ب) کواشف معدل ارتفاع الحرارة Rate Of Rise Detectors
– تعتمد كواشف معدل الارتفاع على خواص التمدد للحرارة والاستثناء الرئيسي كاشف معدل الارتفاع الكهروحراري.
– تستخدم معظم كواشف معدل الارتفاع غرفة صغيرة مملؤة بالهواء قاعها مصنوع من غشاء معدني رقيق ومرن وهي تعرف بكواشف معدل الارتفاع الحرارية.
– وعندما يتمدد الهواء داخل الغرفة يدفع الغشاء بالقوة في الاتجاه الخارجي وعند اندفاع الغشاء إلى مستوى محدد مسبقاً فإنه يجبر مجموعة من الموصلات الكهربائية بفتح أو قفل الدائرة وهذا التغير في التيار يعمل على إرسال إشارة إلى لوحة الإنذار.
– يطلق على النوع الأول (الكواشف الموضعية (Spot Detectors وتبدو هذه الكواشف على شكل نصف كرة ويتميز لونها بلون النحاس ويجب أن يراعى أنه في حالة طلائها بأي لون أخر خلاف لون المصنع يجب استبدالها فورا حيث أن طلاء أي كاشف يؤثر على قدرته على الإحساس وكشف الحرارة.
– والنوع الثاني يستخدم أنبوب ممتد فوق المنطقة المطلوب حمايتها ويعمل الحيز الموجود داخل الأنبوب عمل الغرفة ويتصل الأنبوب بوعاء تشغیل به غشاء مرن يعمل بنفس فكرة العشاء السابق.
– كما أن هناك أنواع أخرى عديدة تعمل على نفس الأسس والقواعد السابق الإشارة إليها.
(جـ) كواشف مجموعة (خليط) معدل الارتفاع ودرجة الحرارة الثابتة
Combination Rate-Of-Rise Fixed Temperature Detectors
وتعمل هذه الكواشف طبقاُ للاسم الذي أطلق عليها على أساس معدل ارتفاع درجة الحرارة وفكرة الحرارة الثابتة وهذا يسمح ويتيح حساسية أكبر للكاشف.
(4) الكواشف الضوئية Light Detectors
يطلق على الكواشف الضوئية أيضاً كواشف اللهب Flame Detectors . وهناك نوعان رئيسيان من الكواشف الضوئية:
- تكشف الضوء الموجود في طيف الأشعة فوق البنفسجية Ultraviolet
- تكشف الضوء الموجود في طيف الأشعة تحت الحمراء Infrared
– تعمل الكواشف فوق بنفسجية على كشف الضوء إلكترونياُ بالنسبة لموجات الضوء القصير التي لا يمكن رؤيتها بالعين. وعادة ما تكون هذه الموجات مصحوبة بلهب كثيف جدا.
– والمشكلة بالنسبة لهذا النوع من الكواشف أن الأشعة فوق البنفسجية توجد في أشعة الشمس وأقواس اللحام مما يؤثر على الكاشف بإعطاء إنذارات كاذبة، لذلك يفضل استخدام هذا النوع في الأماكن التي لا تؤثر عليها البيئة الخارجية.
– تعمل كواشف تحت الحمراء بكفاءة أكبر عند فصلها عن منابع مصادر الاشتعال مما يجعل استخدمها في مراقبة المساحات الكبيرة ذو فاعلية كبيرة.
– وتعمل الكواشف على إطلاق الإنذار عند تلقيه الأشعة تحت الحمراء.
تصنيف كواشف إنذار الحريق
هذا الجدول يوضح كيفية وضع الكاشف المناسب في المكان المناسب كما يلي :-
كيفية حساب وتصميم أنظمة الإنذار
هناك بعض النقاط التي توضع في الحساب عن وضع تصميم إنذار الحريق العادي أو المعنون وهي كما يلي:
(1) المسافة الكلية التي يتم تغطيتها لا يجب أن تزيد عن 2000 متر مربع.
(2) كاشف الدخان يغطي مساحة حوالي 60 متر مربع.
(3) كاشف الحرارة يغطي مساحة 50 متر مربع.
(4) المسافة المناسبة التي تمكن رجل الأمن التحرك خلال المنطقة التي حدث بها الحريق حوالي 30 متر مربع. ويمكن استخدام لمبات البيان في الأماكن المغلقة.
(5) يوضع في الاعتبار خط الإنذار ألا تزيد عدد كواشفه عن 20 كاشف في النظام العادي.
(6) المنطقة الواحدة يمكن تغطيتها بخط إنذار واحد حتى لو كان يحتوي على عدد غرف صغيرة مع غرفة كبيرة.
وظائف أخري لأنظمة الإنذار
وتقوم أنظمة الإنذار بتوفير خدمات أخرى متعددة علاوة على وظيفتها الأصلية يمكن تلخيصها كما يلي:
(1) إيقاف أنظمة التهوية أو التسخين وتكييف الهواء للتحكم في الدخان.
(2) قفل أبواب الحريق.
(3) إعادة المصاعد إلى الدور الأرضي تلقائياً.
(4) تشغيل نظام إطفاء، وإبلاغ مركز الإطفاء.
المصادر:
- كتاب الدليل الفني لتدريب مفتشي السلامة والصحة المهنية (دليل المتدرب – المستوى التخصصي) – الطبعة الأولى 2017 الصادر من وزارة القوى العاملة – جمهورية مصر العربية والمعتمد من وزارة العمل الدولية.
- NFPA 13 Standard for the Installation of Sprinkler Systems 1999 Edition
