سامانه تخلیه و کنترل دود به منظور تخلیه و کنترل دود و محصولات ناشی از حریق طراحی شده است و شامل فن‌های تخلیه، هوای تازه، کانال، دریچه، جت فن، دمپر، کنترل آلات و … می‌شود.
این سامانه ها به شکل مختلفی در ساختمان‌ها استفاده می‌شود اما اصول و اهداف اولیه یکسانی دارد.
این فن‌ها که در مقابل حریق بسیار مقاوم هستند، هوا و گازهای سمی ناشی از حریق را از فضا تخلیه می‌کنند.
این فن‌ها هوای تازه را از محیط بدون آلودگی به فضای داخل منتقل می‌کنند.
این نوع از فن‌ها حداقل به مدت زمان یک ساعت در برابر حرارت 300 درجه سانتی گراد مقاومت دارند و می‌توانند کارایی خود را حفظ کنند. این نوع فن‌ها باید دارای گواهینامه معتبر داخلی یا بین المللی ) نظیر Vds، UL و( … باشند.
براساس استانداردهایی ملی و بین المللی تمام پارکینگ‌های بسته به منظور خروج دود و سایر فرآورده های گازی ناشی از آتش سوزی، باید دارای تهویه مناسبی باشند.
• در صورتی که پارکینگ در طبقات همکف و منفی یک باشد و مساحتی کمتر از 300 متر مربع داشته باشد و از طریق رمپ یا یکی از اضلاع با فضای آزاد در ارتباط باشد، نیازی به تعبیه سامانه تهویه مکانیکی ندارند.
• سیستم تهویه در رابطه با پارکینگ‌های بسته تا طبقه منفی سه (شامل منفی سه با عمق کمتر از 9 متر) که مساحتی کمتر از 500 متر مربع دارند، می‌تواند تنها شامل کانال تخلیه به همراه دو فن معمولی باشد. اگر از فن محوری که به طور مستقیم با جریان هوای عبوری در ارتباط است استفاده می‌کنید، فن باید نرخ مقاومت در برابر حریق F300 داشته باشد.
• پارکینگ نیمه باز به پارکینگی گفته می‌شود که از یک سمت دارای سطوح باز مرتبط با فضای آزاد است و این سطوح نیمی از سطح مورد نیاز پارکینگ های باز را تامین می‌نماید. پارکینگ‌های نیمه باز نیازی به تعبیه کانال و دریچه هوای تازه ندارند.• پارکینگ نیمه باز به پارکینگی گفته می‌شود که از یک سمت دارای سطوح باز مرتبط با فضای آزاد است و این سطوح نیمی از سطح مورد نیاز پارکینگ های باز را تامین می‌نماید. پارکینگ‌های نیمه باز نیازی به تعبیه کانال و دریچه هوای تازه ندارند.
• ساختمان عمیق ساختمانی است که دارای حداقل یک کف با عمق بیش از 9 متر نسبت به پایین‌ترین تراز تخلیه خروج می‌باشد. طبقات زیر زمین این ساختمان‌ها، باید حتما مجهز به سامانه تهویه مناسب دود باشند حتی اگر کاربری غیر پارکینگ دارند.
طراحی سامانه تهویه مکانیکی باید به گونه‌ای باشد که هر قسمت حداقل دو فن داشته باشد به طوری که اگر یکی از فن‌ها از کار افتاد، ظرفیت فن‌های باقیمانده، از 50 درصد ظرفیت مورد نیاز کمتر نشود. نکته مهم دیگر این است که نحوه برق رسانی و راه اندازی این سامانه ها باید به صورتی باشد که خرابی یا از کار افتادگی یکی ازفن‌ها، تاثیری روی عملکرد سایر فن‌ها نگذارد. فن‌های سامانه تامین هوای جبرانی باید به گونه ای طراحی و کنترل شوند که فشار در هر دو شرایط عادی و شرایط حریق همواره منفی باشد.
راه اندازی سامانه تهویه پارکینگ در شرایط حریق باید با هر دو شرط ذیل امکان پذیر باشد:
سامانه کشف و اعلام حریق در اثر دود، نرخ سریع افزایش حرارت، کاشف چند شرطی، فلوسوئیچ اسپرینکلر و …سوئیچ مخصوص آتش نشانی راه اندازی به صورت دستی
طراحی سامانه تهویه پارکینگ باید به گونه‌ای باشد که به صورت دستی هم بتوان آن را کنترل کرد. نکته دیگر این که سوئیچ عملکرد دستی باید در محلی مناسب قرار بگیرد. این سوئیچ باید دارای سه وضعیت خاموش، روشن و اتوماتیک باشد.
پلکان در ساختمان‌های بلندمرتبه دارای اهمیت ویژه‌ای هستند. چنین ساختمان‌هایی همیشه چالش‌های منحصربه فردی را برای طراحان و مقامات نظارتی ایجاد کرده‌اند و عموماً توسط قوانین و اسناد راهنمایی قانونی به شدت کنترل می‌شوند. هدف از ارائه این مقاله به مهندسان و معماران درک بهتری از مشکلاتی است که در طراحی پلکان ساختمان‌های بلندمرتبه وجود دارد، همچنین راه‌حل‌های ویژه‌ای برای این مشکلات ذکر گردیده است.ساختمان‌های مرتفع اغلب به‌عنوان مکان‌های دیدنی می‌باشند، مانند برج دبی در دبی (۸۱۸ متر) یا برج Sears در شیکاگو (۵۲۷ متر)، اما در قوانین و استانداردهای ساختمانی در انگلستان مانند BS(British Standard) هر ساختمانی با ارتفاعی بیش از ۳۰ متر به‌عنوان بلندمرتبه طبقه بندی می‌شود (ارتفاع ساختمان از تراز سطح دسترسی خدمات آتش‌نشانی اندازه‌گیری می‌شود.) این در حالی است که در استاندارد ساختمان‌های آلمان هر ساختمانی با ارتفاع بیش از ۲۲ متر بلندمرتبه در نظر گرفته می‌شود. در حال حاضر استانداردهای اجرایی در ایران دراین‌خصوص مطابق با استانداردهای انگلیسی است.در هر مجموعه مقررات، ساختمان‌ها بسته به ارتفاعشان طبقه‌بندی می‌شوند. در آلمان می‌توان یک راهپله در هر ساختمان اداری یا مسکونی تا ارتفاع ۶۰ متر را ایجاد کرد، درحالی‌که در انگلستان ارتفاع و نوع کاربری ساختمان مشخص می‌کند که آیا فقط یک راه‌هپله مجاز است یا خیر.طبق ضوابط انگلیسی، ساختمان‌های مسکونی بلندمرتبه را می‌توان با یک راهپله تکی با هر ارتفاعی بدون ایجاد فشار در ناحیه راهپله طراحی کرد. اما در ضوابط کشوری مثل آلمان ایجاد یک راهپله تک برای ساختمان‌های مسکونی با ارتفاع بیش از ۶۰ متر مجاز نیست.
کتاب مقررات بین‌المللی ساختمان (IBC) که در سراسر ایالات متحده بسیار اجرا شده است، سه حالت خاص را برای کنترل دود راهپلهها به رسمیت می‌شناسد:
باتوجه به هزینه نسبی سیستم‌های مکانیکی مرتبط و مسائل مربوط به فضای معماری بالکن‌های بیرونی و دهلیز پله‌ها، سیستم فشار مثبت راهپله، بهترین گزینه طراحی است ملاحظات طراحی مرتبط با سیستم‌های فشار راهپله را بررسی می‌کنیم.
نکته بسیار مهم در طراحی یک سیستم کنترل دود این است که اطمینان حاصل شود که تخلیه سریع‌تر از انتشار دود/آتش است. کنترل اندازه آتش، معمولاً با استفاده سیستم اطفای حریق (اسپرینکلرها)، باید بخشی از برنامه کلی مدیریت دود باشد. به‌طورکلی انتظار می‌رود یک سیستم اطفاء حریق خودکار سرعت انتشار حرارت را محدود کرده و گسترش آتش را کنترل کند.
جداسازی شامل استفاده از موانع با مقاومت کافی در برابر آتش برای جلوگیری از انتشار دود به فضاهای دور از آتش است. در این روش از دیوار‌ها، پارتیشن‌ها، کف‌ها، درها، موانع دود، دمپرهای دود و سایر موانع ثابت و مکانیکی استفاده می‌شود. اثربخشی جداسازی به میزان کنترل مسیرهای نشتی آزاد از طریق موانع محدود می‌شود. طراحان سیستم کنترل دود اغلب از روش جداسازی در ترکیب با روش فشار مثبت استفاده می‌کنند.
مدیریت دود در مناطق باز بزرگ با سقف‌های بلند مانند آتریوم، مراکز خرید، سالن، فرودگاه و غیره به بهترین وجه با تخلیه دود حاصل می‌شود. دود با دمای بالا در سطح بالایی فضا جمع می‌شود، جایی که با استفاده از یک فن خروجی می‌توان دود را به بیرون تخلیه کرد. در این حالت تأمین هوای جبرانی زیر لایه دود نیز بسیار مهم است و از فضاهای مجاور بدون دود تأمین می‌شود.
در روش رقیق‌سازی، فضاهای دورتر از محل آتش را در برابر نفوذ دود حفاظت می‌کنند. این روش هوای جبرانی بیرون را از طریق سیستم‌های تهویه HVAC مانند هواساز خانگی و صنعتی و ایرواشر خانگی و صنعتی برای رقیق کردن دود تأمین می‌کند. در این روش برای حفظ غلظت قابل‌قبول دود و محصولات احتراق در فضاهای در معرض نفوذ دود از فضاهای مجاور آن کمک می‌گیرند. علاوه بر این، نیروهای آتش‌نشانی می‌توانند از روش رقیق‌سازی برای حذف دود پس از خاموش‌کردن آتش استفاده کنند. رقیق کردن دود را پاک‌سازی دود، حذف دود یا خروج دود نیز می‌گویند. از این رویکرد ممکن است به‌عنوان‌مثال برای پاک کردن دودی که به یک فضای محافظت شده مانند راهرو فرار یا لابی پناهگاه نفوذ کرده است، استفاده کرد.
روش جریان هوا، دود را در فضاهایی که دارای موانع با یک یا چند بازشوی بزرگ هستند، کنترل می‌کند. از این روش برای مدیریت دود از طریق درهای باز، در فضاهایی مانند مترو، راه‌آهن و تونل‌های بزرگراه استفاده می‌شود. این روش از سرعت هوا در میان یا بین موانع برای کنترل حرکت دود استفاده می‌کند. از معایب روش جریان هوا این است که اکسیژن بیشتری را به آتش می‌رساند. در فضای داخل ساختمان‌ها، استفاده از این روش توصیه نمی‌شود ولی در صورت انتخاب این روش در طراحی سیستم کنترل دود فضاهای داخلی ساختمان‌ها باید با رعایت احتیاط شدید استفاده شود. روش جریان هوا بهتر است پس از اطفاء حریق یا در ساختمان‌هایی با مواد سوختنی محدود اعمال شود.
ابزار اصلی سیستم کنترل حرکت دود، ایجاد شرایط فشار مثبت و منفی به‌گونه‌ای است که گازهای آتش‌سوزی از ساختمان خارج شده و از ورود به فضاهای موردنظر جلوگیری کند. روش کار، انتخاب آنها و ساختار تاکتیکی بستگی به اهداف نجات و امداد و عملیات آتش‌نشانی دارد.
در ابتدا 3 اصطلاح مهم را تعریف می‌کنیم:
طبق NFPA 101، کد ایمنی زندگی "هر ساختمانی با ارتفاع بیشتر از 75 فوت، اندازه‌گیری از دسترسی سطح زمین تا سطح بالاترین طبقه برای استفاده ساکنان در نظر گرفته شده " به‌عنوان یک ساختمان بلند طبقه‌بندی می‌شود. بخش 403 کد بین‌المللی ساختمان (IBC) نیز تعریف مشابهی دارد.
منطقه‌ای از ساختمان که توسط موانع دود درجه‌بندی‌شده مقاوم در برابر آتش از سایر فضاها جدا شده است که در آن یک محیط پایدار برای مدت زمانی که چنین مناطقی ممکن است در زمان آتش‌سوزی اشغال شوند، حفظ می‌شود.
محیطی که در آن دود و گرما محدود می‌شود تا تأثیر آن بر متصرفین را تا حدی حفظ کند که تهدیدی برای جان آنها نباشد. هدف اصلی یک سیستم کنترل دود، حفظ یک محیط پایدار بیشتر از زمان خروج ایمن لازم است.
سیستم‌های فشار مثبت از فن‌های مکانیکی برای ایجاد فشار مثبت بر روی راهپلهها استفاده می‌کنند.دو اصل کلیدی سیستم فشار مثبت عبارت‌اند از:
1. ایجاد اختلاف فشار در دو طرف یک مانع.
2. سرعت متوسط با اندازه کافی.
جدول زیر از کتاب NFPA 92 چاپ سال 2012 می‌باشد. این جدول تفاوت فشار توصیه شده بین منطقه دود و فضاهای مجاور را در شرایط درهای بسته فهرست می‌کند.
همان‌طور که در جدول بالا مشاهده می‌کنید، حداقل فشار موردنیاز در یک ساختمان با پوشش کامل اسپرینکلر برابر با 0.05 اینچ ستون آب (0.05in. H2O ) است. زیرا در هنگام بروز حریق و در صورت عمل‌کردن اسپرینکلرها به دلیل خنک شدن و احتمال کمتر تولید دود، انتظار نمی رود دما بیش از 200 درجه فارنهایت افزایش یابد.
حداکثر فشار مجاز در راهپله با نیروی موردنیاز برای بازکردن در به سمت راهپله محدود می‌شود. مطالعات نشان می‌دهد که فشار بیش از 0.35 اینچ ستون آب می‌تواند بیش از آنکه فایده داشته باشد، ضرر داشته باشد، زیرا نیروهای غیرمنطقی بالای بازکردن درها می‌توانند بازکردن درها به مناطق پناهگاه یا مسیرهای فرار را برای افراد حاضر در ساختمان دچار حریق دشوار یا غیرممکن کنند. بدترین حالت ممکن این است که شخصی که در صورت بروز آتش‌سوزی قادر به خروج ایمن از راهپله است، در منطقه آتش‌سوزی به دلیل شرایط فشار بیش از حد در پشت درب راهپله گیر می‌کند.
روش طراحی با استفاده از جریان هوا معمولاً در مواردی استفاده می‌شود که سطح نشتی‌های بزرگ ایجاد گردد، به‌عنوان‌مثال، به دلیل بازشدن درب‌ها در میان یک مانع آتش. حفظ فشارهای طراحی در چنین سناریوهایی و در چنین شرایطی دشوار است زیرا بالاخره دود راه خود را به مناطق پناهگاه یا راه‌های فرار پیدا می‌کند.روش جریان هوا از سرعت هوا برای کنترل حرکت دود استفاده می‌کند.
یک نقطه‌ضعف روش جریان هوای طبیعی این است که مقادیر زیادی هوا را تأمین می‌کند که ممکن است آتش را تشدید کند، و همچنین ستون دود متقارن را مختل کند و یا در سیستم‌های خروجی تداخل ایجاد کند؛ بنابراین، سرعت جریان هوا به سمت آتش نباید از 200 فوت بر دقیقه تجاوز کند. در مواردی که از معادله بالا مقادیری بیش از این حد را به دست آوردیم، از روش جریان هوا نمی‌توان استفاده کرد.در یک پارکینگ طبقاتی سرپوشیده دارای سطح آزاد در هر طبقه یک مثال خوب برای استفاده از روش جریان هوای طبیعی است که می‌توان در این فضا از این روش استفاده کرد.
از روش تخلیه عموماً در فضاهای باز بزرگ مانند مراکز خرید سرپوشیده و آتریوم‌ها استفاده می‌شود که به وسیله فن‌های تخلیه (مکش) فشار منفی را در فضاها ایجاد می‌کند. هدف طراحی حفظ لایه دود حداقل 10 فوت بالاتر از هر سطح عبور متصرفین است. جریان هوا بر اساس حجم فضا و میزان هوای جبرانی محاسبه می‌شود که فن‌ها هوای جبرانی را از هوای بیرون معمولاً با 80 درصد میزان هوای تخلیه محاسبه شده تأمین می‌کنند.
این روش بر خلاف سیستم فشار است که فشار کمی بالاتر در مسیرهای فرار مانند راهپله ایجاد می‌کند. یک مقایسه در جدول زیر آمده است:
طراحی سیستم فشار مثبت باتوجه‌به 3 سناریوی زیر دشوار و پیچیده می‌شود.
سیستم ایجاد فشار مثبت راهپله یک نوع سیستم تهویه مکانیکی است که به کمک فن‌ها ایجاد می‌گردد. برای ایجاد فشار مثبت راه‌پله‌های ساختمان‌های عمودی، باید مجموعه‌هایی از فن‌هایی تعبیه شود که هوا را با فشار 0.10 تا 0.45 اینچ ستون آب به داخل راهپله می‌کشند.هدف اصلی سیستم ایجاد فشار مثبت، جلوگیری از نفوذ دود به راهپلهها و مسیرهای فرار در صورت بروز آتش‌سوزی است. این سیستم شامل نصب یک فن با موتور الکتریکی است که در یک محفظه ایزوله نصب شده است.هوا از طریق یک دریچه هوا که بر روی آب فیلتر تصفیه نصب شده است، وارد محیط موردنظر می‌شود.هوای اضافی از طریق دمپرهای دستی و اتوماتیک که به‌درستی محاسبه و در مکان‌های مناسب نصب شده‌اند تخلیه می‌شود.
سیستم ایجاد فشار مثبت راهپله باهدف کنترل دود از یک یا چند تکنیک طراحی زیر استفاده می‌کند:
یک سیستم غیر جبرانی، حجم ثابتی از هوا را توسط یک فن تک سرعته فراهم می‌کند. سطح فشار ایجاد شده بستگی به تعداد درب‌های باز دارد. هنگامی که درب‌های دسترسی باز می‌شوند، فشار در راهپله کاهش می‌یابد. هنگامی که درب‌های دسترسی بسته می‌شوند، فشار افزایش می‌یابد.
• راهپلهها در یک ساختمان کم‌جمعیت هستند (به‌عنوان‌مثال: آپارتمان‌های لوکس).
• درب‌های دسترسی راهپله معمولاً بسته هستند، اما در صورت استفاده، فقط برای چند ثانیه باز می‌مانند.
در ساختمان‌های ساده یک سیستم ساده غیر جبرانی طراحی می‌کنیم.ویژگی‌های سامانه‌های ساده در ساختمان‌های ساده به شرح زیر است:
یک سیستم جبرانی با حفظ اختلاف فشار مثبت در سرتاسر درب‌های بازشو، با هر ترکیبی از بازشوهای درب تنظیم می‌شود. سیستم‌ها تغییرات شرایط را با تعدیل جریان هوا یا کاهش فشار اضافی از راهپله جبران می‌کنند. این سیستم تغییرات شرایط را با تعدیل جریان هوا یا کاهش فشار اضافی از راهپله جبران می‌کند. یک سیستم ایجاد فشار مثبت از نوع جبرانی دارای اجزای بیشتری )مانند حسگرها، دمپرهای تخلیه، VFDها ،ابزارهای کنترلی و... ) خواهد بود.
اگر نقشه ساختمان در طبقات مختلف تفاوت چشمگیری داشته باشد، ساختمان پیچیده در نظر گرفته می‌شود. در ساختمان‌های پیچیده الزام است که از مدل‌سازی شبکه‌ای جهت تحلیل سامانه فشار مثبت استفاده شود.
یک سیستم ایجاد فشار مثبت تک ناحیه‌ای از یک محل برای تزریق فشار مثبت استفاده می‌کند. درحالی‌که استراتژی ساده است، اگر درب دسترسی راهپله در نزدیکی محل تزریق فشار باز شود، یک سیستم تزریق ممکن است شکست بخورد. ازدست‌دادن هوای تحت‌فشار بلافاصله در درب‌های دسترسی دورتر از نقطه تزریق رخ می‌دهد. رایج‌ترین محل تزریق فشار مثبت در بالای ساختمان است. اگر ارتفاع ساختمان تا 30.5 متر (100 فوت) باشد این روش توصیه می‌شود.
یک سیستم ایجاد فشار مثبت چند ناحیه‌ای از چند محل برای تزریق فشار مثبت استفاده می‌کند. این سیستم ممکن است از چند فن یا یک فن منفرد متصل به یک آرایش کانالی با چندین خروجی استفاده کند. فاصله این نقاط تزریق هوا از یکدیگر به ارتفاع ساختمان بستگی دارد و اکثر دستورالعمل‌ها پیشنهاد می‌کنند که آنها را در فاصله 3 تا 5 طبقه از هم قرار دهید. توصیه می‌شود در هر 3 طبقه یک دریچه توزیع هوا باشد.
یک سیستم فشار از دو جزء اصلی تشکیل شده است:
تعداد دفعات تعویض هوا در شرایط تخلیه هوا حداقل 6 بار در هر ساعت
تعداد دفعات تعویض هوا در شرایط تخلیه دود حداقل 10 بار در هر ساعت
Q=(N×V×35.3)/60
Q: حجم هوای تعویضی برحسب CFM
N : تعداد دفعات تعویض هوا در ساعت
V: حجم فضای مورد نظر برحسب مترمکعب
به عنوان مثال حجم هوای تعویضی یک پارکینگ به مساحت 700 مترمربع به ارتفاع 2.8 مترمربع در شرایط تخلیه هوا و تخلیه دود و تعویض هوای طبیعی چقدر است ؟
محاسبه حجم فضای مورد نظر : V=700×2.8=〖19600 m〗^3
تعداد دفعات تعویض هوا در شرایط تخلیه هوا حداقل 6 بار در هر ساعت
