طراحی سامانه فشار مثبت راه پله (بخش دوم)

۷ ماه قبل ۵۷۳ ۰

طراحی سامانه‌های فشار مثبت راه‌پله فرار ساختمان‌ها با استفاده از معادلات جبری

پنج مکانیزم اصلی که سامانه‌های کنترل دود بر مبنای آنها عمل می‌کنند، عبارت است از (۱) جداسازی و تقسیم‌کردن فضاها، (۲) ایجاد فشار مثبت، (۳) ایجاد جریان هوا با سرعت بالا، (۴) استفاده از نیروی شناوری و (۵) رقیق‌سازی دود.

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

در این بخش به طراحی سامانه‌های کنترل دود فشار مثبت راه‌پله با استفاده از معادلات جبری پرداخته شده است. همانطور که پیش‌تر نیز عنوان گردید، دود به عنوان قاتل اصلی در زمان حریق شناخته می‌شود. دود اغلب در ساختمان حرکت کرده و از فضایی که در آن حریق رخ داده به قسمت‌های دیگر سرایت می‌کند. دود علاوه بر اموال افراد، زندگی آنها را نیز به خطر می‌اندازد. راه‌پله‌ها، چاله‌های آسانسور و سایر شفت‌های عمودی ساختمان اغلب پر از دود شده و مسدود می‌شوند و این امر علاوه بر جلوگیری از تخلیه ساکنین مانع از اجرای مناسب عملیات نجات افراد و مهار حریق توسط آتش‌نشانان خواهد شد. چرا که وقتی غلظت دود زیاد می‌شود، افراد تقریبا قدرت بینایی خود را از دست داده و به آرامی حرکت می‌کنند.

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

همین دلیل کنترل و مدیریت دود در زمان حریق یکی از مهمترین مسائل مطرح در حوزه ایمنی ساختمان‌، به خصوص در ساختمان‌های بلند مرتبه، بزرگ و پیچیده است. مثال‌های مختلفی در مورد مسدود شدن راه‌پله ساختمان‌ها به وسیله دود وجود دارد، به عنوان مثال می‌توان به حریق ساختمان ام‌جی‌ام که توسط Best و Demerz مورد مطالعه قرار گرفت. ساختمان امپایر استیت که به وسیله Haset بررسی شد. ساختمان تست حریق سیاتل، حریق و انفجار برجهای سازمان تجارت جهانی که توسط Powers مطالعه شده است. 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

جهت حفظ ایمنی راه‌پله‌های فرار ساختمان در زمان حریق روش‌های متعددی وجود دارد که یکی از رایج‌ترین روش‌ها ایجاد فشار مثبت در فضای راه‌پله با تزریق هوای تازه است. جهت طراحی سامانه فشارمثبت راه‌پله فرار روش‌های مختلفی از جمله روش استفاده از معادلات جبری، روش شبیه‌سازی شبکه‌ای و روش شبیه‌سازی عددی وجود دارد. ضوابطی در این حوزه، جهت طراحی سامانه فشار مثبت راه‌پله، توسط سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهر تهران تدوین شده است. در این دستورالعمل جهت طراحی سامانه فشار مثبت و تخمین دبی هوای موردنیاز جهت تزریق به راه‌پله از یک روش سرانگشتی بر مبنی تعداد طبقات راه‌پله استفاده شده است. این روش صرفاً برای ساختمان‌های با کاربری مسکونی با تعداد واحد مسکونی کمتر از ۲۴ واحد و ارتفاع کلی راه‌پله کمتر از ۳۰ متر تدوین شده است. در نتیجه برای سایر ساختمان‌ها لازم است که سامانه فشار مثبت طراحی شود.

اولین و ساده‌ترین روش طراحی سامانه فشارمثبت جهت کنترل دود استفاده از روش معادلات جبری می‌باشد. این روش پرکاربردترین روش جهت تحلیل سامانه‌های فشار مثبت بین طراحان می‌باشد ولی دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشد که استفاده از آنرا محدود می‌کند. در این بخش به معرفی، تشریح و بررسی این روش و محدودیت‌های آن پرداخته شده است. 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

فرضیات طراحی با روش استفاده از معادلات جبری

تحلیل و طراحی سامانه فشار مثبت با استفاده از معادلات جبری برای یک ساختمان ایده‌آل کاربرد دارد. ساختمانی ایده‌آل گفته می‌شود که دارای سه شرط اصلی باشد. 

شرط اول اینکه ساختمان بایستی فاقد مسیر جریان هوای عمودی (به غیر از راه‌پله) باشد. به عبارت دیگر وجود چاله آسانسور، آتریوم‌ها، وید‌ها، شفت شوتینگ، مسیرهای نشتی کنار رایزرهای تاسیسات و سایر شفت‌ها و مسیرهای جریان هوای عمودی (درزها و نشتی کف و سقف طبقات) سبب فاصله گرفتن ساختمان از ساختمان ایده‌آل شده و استفاده از این روش خطای بیشتری را در پی خواهد داشت.

شرط دوم هم شکل بودن نقشه طبقات مختلف ساختمان و برابر بودن مساحت نشتی مابین راه‌پله و ساختمان و مابین ساختمان و بیرون است. به هر میزان ساختمان به واسطه دارا بودن طبقات پارکینگ، لابی و غیره که دارای نقشه و مساحت نشتی متفاوتی هستند از این شرط فاصله بگیرد، فرض ساختمان ایده‌آل و استفاده از روابط جبری خطای بیشتری را در پی خواهد داشت.

شرط سوم محدود بودن تعداد راه‌پله‌های فرار به یک عدد است. البته اگر ساختمان به لحاظ نشتی و مسیرهای جریان هوا کاملاً متقارن باشد و بتوان شرایط تقارن را برقرار کرد، می‌توان سامانه فشار مثبت ساختمان‌های با تعداد راه‌پله بیش از یکی را نیز با این روش طراحی کرد.

در آخر بایستی به این موضوع توجه داشت که این روش برای طراحی سامانه فشارسازی راه‌پله‌های فرار با فرض بسته بودن درب‌ها استفاده می‌شود. در شکل زیر پروفیل اختلاف فشار بین فضای راه‌پله و ساختمان (محور افقی) در طول راه‌پله (محور عمودی) و در دو حالت واقعی و فرضی (فرض معادلات جبری) ترسیم شده است. در این شکل نمودار خط‌چین پروفیل فشار در ساختمان واقعی و نمودار با خط ممتد پروفیل فشار با فرض ساختمان ایده‌آل می‌باشد. شکل سمت راست پروفیل‌های فشار در شرایط تابستانی و شکل سمت چپ در شرایط زمستانی را نشان می‌دهند. همانطور که مشاهده می‌گردد می‌تواند اختلاف چشمگیری بین شرایط ساختمان واقعی و شرایط ساختمان ایده‌آل وجود داشته باشد. شکل پروفیل واقعی اختلاف فشار به پارامترهای مختلفی بستگی دارد و اشکال متنوعی را می‌تواند دارا باشد.

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

تشریح روش طراحی با استفاده از معادلات جبری

سیستم‌های فشار مثبت جهت کنترل دود، به منظور کارکرد در یک دامنه مشخصی از اختلاف فشار طراحی می‌شوند. این دامنه بین حداقل اختلاف فشار موردنیاز و حداکثر اختلاف فشار طراحی‌شده تعیین می‌شود. مقادیر حداقل و حداکثر اختلاف فشار به وسیله استانداردهای مختلف مشخص می‌گردند. در ضوابط جدید سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران مقدار حداقل فشار مورد نیاز بین راه‌پله و فضای مجاور، برای ساختمان‌های دارای شبکه بارنده کامل 5/12 پاسکال و در سایر ساختمان‌ها ۲۵ پاسکال تعیین شده است. همچنین حداکثر اختلاف فشار بین راه‌پله و فضای مجاور بایستی به‌گونه‌ای باشد که نیروی وارد شده به دستگیره درب پلکان، جهت باز کردن درب، از ۱۳۳ نیوتن تجاوز نکند.

جهت حفظ فشار مثبت موردنیاز در فضای راه‌پله لازم است که فن فشارمثبت راه‌پله به اندازه هوایی که درز‌ها خارج می‌گردد، هوای تازه به راه‌پله تزریق کند. جهت محاسبه دبی هوای عبوری از درزها نسبت به اختلاف فشار موجود در دو سر آن از رابطه اوریفیس استفاده می‌شود. اما پیش از اینکه بتوان از این رابطه مقدار دبی هوای مورد نیاز را محاسبه کرد، لازم است که مقدار اختلاف فشار در دو سر درزها (اختلاف فشار مابین راه‌پله فرار و فضاهای مجاور) را تعیین کرد. با فرض وجود حداقل اختلاف فشار اشاره شده در استاندارد در قسمت پایین راه‌پله (در زمستان حداقل اختلاف فشار در پایین راه‌پله و در تابستان حداقل اختلاف فشار در یالای راه‌پله به وجود خواهد آمد)، مقدار اختلاف فشار مابین ساختمان و راه‌پله در ارتفاع y  از رابطه زیر تعیین می‌گردد.

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

مسیرهای جریان‌ هوای موازی در ساختمان مسیرهای Q1 تا Q3 نسبت به یکدیگر و مسیرهای Q4 تا Q6نسبت به هم موازی هستند.اگر مسیرهای جریان هوا نسبت به یکدیگر سری بودند، مساحت نشتی موثر، از طریق رابطه زیر محاسبه می‌گردد.

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله

 

لینک مطالب مرتبط :

آموزش نرم افزار CONTAM (بخش اول)

طراحی سامانه فشار مثبت راه پله (بخش اول)

کنترل، تخلیه دود و تهویه پارکینگ ها (بخش اول)

 

*این مطلب ادامه دارد ...

 

منبع : کتاب تاسیسات بهداشتی ساختمان - مولف : پیمان ابراهیمی ناغانی، بهنام آسایش - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه