شبیه سازی حریق و سناریو عملکردی
حریق و واکنشهای مربوط به آن، علیرغم سادگی ظاهری، بسیار پیچیده میباشد و نیاز است تا برای شناسایی دقیق آن زمان زیادی صرف شود. در ظاهر مقداری ماده سوختنی در مجاورت گرما و اکسیژن کافی میسوزد و حرارت آزاد میکند و محصولاتی (Smoke Products) نیز تولید میکند. ولی در باطن، فرآیندهای زنجیرهای فراوانی رخ میدهد. در صورتی که مواد سوختنی، محیط حریق، دمای هوا، سطح اکسیژن در مجاورت حریق، دمای سطوح و … تغییر یابند، فرآیندهای زنجیرهای رخ داده شده نیز تغییر پیدا میکنند و باعث ایجاد تغییرات عمده در خصوصیات و رفتار حریق ایجاد شده میشوند.
دقیق ترین روش برای بررسی حریق، تست عملی آن میباشد. به عبارت دیگر برای بررسی کاملا جامع و دقیق حریق و واکنشهای آن، باید مقداری زیادی از مواد سوختنی مختلف را در شرایط محیطی مختلف و با شرایط اولیه مختلف سوزاند و تمامی پارامترها را کنترل کرد تا اثر تمامی پارامترها را بررسی کرد. طبیعتا انجام این کار علاوه بر هزینه و زمان بسیار زیاد، به دلیل عدم امکان کنترل تمامی پارامترها قابلیت اجرایی ندارد. به همین دلیل بهترین روش برای بررسی حریق و تاثیر عوامل محیطی بر آن شبیه سازی حریق میباشد.
به دلیل پیچیدگی موجود در شبیه سازی دقیق حریق، دو روش برای شبیه سازی حریق وجود دارد. در روش اول فرآیندهای زنجیرهای حریق و سایر جزئیات در نظر گرفته نمیشود و آتش تنها به عنوان یک حجم کنترل مدلسازی میگردد. این روش از شبیه سازی معمولا در نرمافزارهای شبیه سازی دینامیک سیالات محاسباتی (Computational Fluid Dynamics) یا به اختصار CFD استفاده میشود. توضیحات شبیه سازی توسط این روش در دو حالت کارکرد عادی و شرایط اضطراری آورده شده است. در روش دوم تمامی جزئیات آتش به طور کامل در نظر گرفته میشود و به عبارتی دیگر حریق شبیه سازی میگردد. این روش بیشتر در مواردی استفاده میشود که فیزیک آتش و جزئیات دقیق آن به شدت تاثیرگذار است. در این روش معمولا از نرمافزارهای شبیه سازی دینامیک آتش (Fire Dynamics Simulation) یا به اختصار FDS استفاده میشود. در ادامه در مورد این روش توضیحات بیشتری ارائه شده است.
در زمانی وقوع حریق لازم است تا تمامی افراد غیرمتخصص سریعا فضا را ترک کنند، به همین دلیل لازم است تا سیستمهای آتش نشانی به طور خودکار فعال شوند و بر اساس سناریوی از پیش تعیین شده عمل کنند. سیستم مدیریت دود نیز باید بر اساس سناریوی (Fire Scenario) از پیش تعیین شده عمل کند، به همین علت لازم است تا برای بررسی عملکرد سیستم مدیریت دود (Smoke Management System) وابسته به زمان باشد تا علاوه بر بررسی سیستم در زمان حریق، کارایی سناریوی طراحی شده نیز ارزیابی گردد.
زمانی که حریق رخ میدهد سنسورهای موجود در فضا (Fire Detector) و یا فلوسوئیچ سیستم اطفا حریق فرمان (Fire Suppression System Flow Switch) تغییر حالت به شرایط اضطراری را صادر میکنند. پس از آن و با رعایت فاصلههای زمانی پیشبینی شده در سناریوی حریق، پردههای دود (Smoke Curtain) فعال میشوند، فنهای فشار مثبت (Positive Pressure Fan) فعال میشوند، فنهای ساپلای (Supply Fan) و اگزاست (Exhaust Fan) با دور بالا فعال میشوند، دمپرها (Damper) به حالت از پیش تعیین شده تغییر حالت میدهند، تعدادی (و یا تمامی) جت فن ها (Jet Fan) با دور بالا فعال میشوند، تعدادی از دربها بسته و تعدادی از دربها نیز باز میشوند و …. به این ترتیب و در زمان مناسب سیستم وارد شرایط حریق میشود و دود ناشی از حریق را تخلیه میکند به صورتی که مسیر برای ورود آتشنشانها باز باشد و تخلیه افراد متصرف (Evacuation) نیز بدون مشکلی صورت بپذیرد.
یکی از نکات بسیار مهم شبیه سازی سیستم مدیریت دود در شرایط حریق، مدلسازی وابسته به زمان حریق میباشد. در مراحل اولیه وقوع حریق، آتش حرارت کمی تولید میکند و با گذشت زمان گسترش پیدا میکند. در صورتی که پروژه مجهز به سیستم اطفا اتوماتیک باشد، نرخ رشد حریق کاهش مییابد و در غیر این صورت حریق سریعا به نقطه بحرانی میرسد. در نقطه بحرانی و در عرض چند ثانیه گرگرفتی (Flash Over) رخ میدهد و نرخ افزایش قدرت حریق افزایش پیدا میکند. تمامی این موارد جزو عوامل موثر بر شبیه سازی سیستم مدیریت دود در حالت حریق میباشد و لازم است تا با استفاده از استانداردهای معتبر دنیا و با توجه به شرایط محیط نظیر مواد سوختنی، هندسه و سایر پارامترها تعیین گردد.
یکی از مهمترین محصولات حریق دود (Smoke) میباشد. دود علاوه بر اینکه به عنوان یک آلاینده محسوب میشود و تاثیرات نامطلوبی در بدن انسان دارد، باعث میشود تا طول دید (Visibility Length) انسان نیز کاهش پیدا کند. یکی از عوامل مهم در هنگام تخلیه افراد در زمان حریق، تشخیص مسیر فرار مناسب میباشد. در صورتی که فضا مملو از دود شود، طول دید افراد متصرف کاهش مییابد و ممکن است تا باعث شود افراد مسیر فرار را به درستی تشخیص ندهند و حتی شاید به حریق نزدیکتر شوند. از سوی دیگر عدم دید مناسب ممکن است باعث شود افراد در محل خود ساکن بمانند و با تنفس آلایندهها آسیبهای جبران ناپذیری ببینند.
علاوه بر موارد بیان شده میتوان با استفاده از شبیه سازی سیستم مدیریت دود و بررسی شرایط، سیستم طراحی شده را بهینه کرد. به عبارت دیگر شبیه سازی عددی این قابلیت را به متخصصین میدهد تا با استفاده از نتایج به دست آمده طراحی موجود را بهینه کنند و تجهیزات را از نظر تعداد و یا ظرفیت کاهش دهند. این امر باعث میشود تا آسیبهای ناشی از تجهیزات اضافی نظیر آلودگی صوتی تجهیزات، فضای مورد نیاز تجهیز، فضای کانال کشی، دریچه ها و … کاهش یابد. با کاهش حجم تجهیزات، فضای اشغال شده توسط آنها نیز کاهش مییابد، بدین ترتیب هزینه اولیه (Initial Cost) نیز کاهش مییابد. علاوه بر کاهش هزینه اولیه، به دلیل کاهش حجم تجهیزات، هزینه بهرهبرداری (Operating Cost) از تجهیزات نیز کاهش مییابد. به عبارت دیگر، چندین برابر هزینه صرف شده برای شبیه سازی و بهینه سازی به پروژه باز میگردد.
شرکت مهندسین مشاور هوامهر با استفاده از کادر مجرب توانایی ارائه خدمات مرتبط با محاسبات و طراحی سیستم مدیریت دود و انجام شبیه سازی های مربوطه توسط نرمافزارهای به روز دنیا را دارا میباشد.