سیستم های تهویه مطبوع

تهویه مطبوع چیست؟ (Air Condition)

تهویه مطبوع عبارتست از انجام عملیاتی روی هوا تا بتوان شرایط هوای محل مورد نظر را برای زیستن، کار کردن و یا عملیات صنعتی معینی، راحت و بهداشتی کرد و این امر سبب می شود شرایط هوا طبق روش خاصی بصورت اتوماتیک ثابت بماند و یا تغییر کند. تهویه مطبوع شاخه ای از تاسیسات در مهندسی مکانیک است که با توجه به عملکرد و کاربری سیستم های مختلف در این زمینه، دارای تنوع بالایی است.

اهمیت تهویه مطبوع

شرایط محیط زیست انسان، تاثیر مستقیمی بر چگونگی حالات روانی، فیزیکی، نحوه انجام کار و بطور کلی تمام رفتارهای زندگی او دارد. از آنجائیکه بخش عمده ی زندگی بشر امروزی در داخل ساختمان می گذرد، ایجاد شرایط مطلوب زیست محیطی در ساختمان، خواه محل کار باشد، یا منزل و غیره، دارای اهمیت بسیاری است که مهمترین بخش آن تهویه مطبوع برای ساکنین ساختمان، با توجه به نوع فعالیت آنهاست.

عوامل هوا در تهویه مطبوع

تهویه مطبوع باید بتواند عوامل مختلف هوا را تنظیم و تثبیت نماید که اهم آنها عبارتند از:
درجه ی حرارت (Temperature)، رطوبت هوا (Air Moisture)، سرعت وزش هوا (Air Velocity)، صاف کردن و پالایش هوا از گرد و خاک (Air Filtering)، پاکی هوا با از بین بردن باکتریها (Air Sterilization) و همچنین از بین بردن بو و گازهای سمی. در این مورد درجه ی حرارت موثر عامل اصلی و بقیه جز شرایط فرعی محسوب می شوند.

انواع تهویه مطبوع از نظر درجه ی حرارت

تهویه مطبوع زمستانی یا سیستم تک فصلی گرم کننده (Heating System)

سیستم های گرمایشی مانند شوفاژ با دیگ آب گرم یا پکیج دیواری فقط قابلیت گرمایش هوا در فصول سرد سال را دارد. سیستم های حرارت مرکزی نوعی از این هستند. به غیر از انوع سیستم های حرارت مرکزی، وسایلی مانند بخاری ها و شومینه ها نیز، برای این منظور بکار می روند که البته دارای نواقص بسیار نسبت به سیستم های حرارت مرکزی هستند.

تهویه مطبوع تابستانی یا سیستم تک فصلی سرکننده (Cooling System)

سیستم های سرمایشی مانند کولر گازی، اسپلیت (نوع فقط سرد) و کولر آبی که فقط توانایی سرد کردن هوا در فصول گرم سال را دارد، بر اساس عملکرد انوع سیستم های تبرید کار می کند و انواع مختلفی دارد.

تهویه مطبوع سالانه یا سیستم دو فصلی گرم و سرد کننده (Heating & Cooling System)

سیستم های سرمایشی و گرمایشی مانند چیلر، فن کویل و هواساز قابلیت ایجاد سرمایش در فصول گرم و گرمایش در فصول سرد سال را داراست. در این سیستم یا از مجموع دو سیستم تابستانی و زمستانی در کنار هم و یا از یک سیستم یکپارچه ی دو فصلی برای تهویه مطبوع ساختمان استفاده می شود. این نوع تهویه هوا معمولاً به دلایل قابلیت بالا و صرفه جویی در برخی هزینه ها به دو سیستم قبل، ارجحیت دارد، به جز در مناطق سردسیری و یا گرمسیری که فقط به یک سیستم تک فصلی نیاز دارند.

سیستم اطفای حریق اسپرینکلر (آبفشان)

سیستم اطفاء حریق اسپرینکلر (آب فشان) یک روش حفاظت از حریق فعال است. این سیستم از یک منبع آب تشکیل شده که فشار و نرخ جریان کافی را برای مجموعه‌ای از لوله‌های توزیع آب فراهم کرده و چند اسپرینکلر بدان متصل شده‌اند. اگرچه در گذشته تنها در کارخانه‌ها و ساختمان‌های تجاری بزرگ از این سیستم استفاده می‌شد، ولی امروزه سیستم‌هایی از این دست برای استفاده در منازل و ساختمان‌های کوچک و با قیمت‌های مقرون به صرفه عرضه شده‌اند. از سیستم‌های اطفاء حریق اسپرینکلر بطور گسترده‌ای در سراسر دنیا استفاده شده و هر ساله بیش از ۴۰ میلیون سَری اسپرینکلر نصب می‌شود. بیش از ۹۶% از آتش سوزی‌های رخ داده شده در ساختمان‌هایی که بطور کامل توسط سیستم‌های اطفاء حریق اسپرینکلر مورد محافظت قرار گرفته بوده‌اند، صرفاً توسط اسپرینکلر‌های اطفاء حریق کنترل شده‌اند.

تاریخچه سیستم های اطفای حریق اسپرینکلر

    
لئوناردو داوینچی در قرن پانزدهم یک سیستم اسپرینکلر طراحی کرده بود. او برای خودکارسازی آشپزخانه‌ی ارباب خود از یک اجاق بزرگ و مجموعه‌ای از تسمه نقاله‌ها استفاده کرده بود. یکبار در خلال یک میهمانی، در اثر بروز مجموعه‌ای از خطاها، همه چیز به هم ریخت و آتش سوزی رخ داد. «سیستم اسپرینکلر بیش از اندازه خوب عمل کرد و آب همه‌ی غذاها و بخش سالم آشپزخانه را با خود برد».

در سال ۱۷۲۳، آمبروز گادفری (Ambrose Godfrey) اولین سیستم اسپرینکلر خودکار موفق را خلق کرد. او از باروت برای رهاسازی مخزنی مملو از سیال اطفاء حریق استفاده نمود.

اما اولین سیستم اطفای حریق اسپرینکلر مدرن ثبت شده‌ی جهان در سال ۱۸۱۲ توسط ویلیام کانگریو (William Congreve)، معمار سالن تئاتر سلطنتی دروری لین (Drury Lane) در انگلستان، در این سالن نصب شد و طی گواهی ثبت اختراع شماره‌ی ۳۶۰۶ به تاریخ همان سال به ثبت رسید. این سامانه از یک مخزن استوانه‌ای آب‌بندی شده به حجم تقریباً معادل ۹۵،۰۰۰ لیتر تشکیل شده بود که توسط یک شاه لوله‌ی ۱۰ اینچی (۲۵۰ میلیمتری) آب تغذیه می‌شد و انشعاباتی از آن به همه‌ی بخش‌های سالن کشیده شده بود. در صورت بروز حریق، مجموعه‌ای از لوله‌های کوچکتر که توسط انشعابات فوق تغذیه می‌شدند توسط سوراخ‌های نیم اینچی (۱۳ میلیمتری) که روی آن‌ها تعبیه شده بود، آب را روی آتش می‌ریختند.

از سال ۱۸۵۲ تا ۱۸۸۵ از سیستم‌های لوله‌کشی مشبک‌کاری شده به عنوان وسیله‌ای برای حفاظت در برابر حریق در کارخانجات نساجی انگلستان استفاده می‌شد. اما این سیستم‌ها، خودکار نبودند؛ بلکه باید یک نفر آن‌ها را به کار می‌انداخت. مخترعین اولین بار حدود سال ۱۸۶۰ بود که به دنبال آزمایشاتی روی اسپرینکلر‌های خودکار رفتند. اولین سیستم اسپرینکلر خودکار در سال ۱۸۷۲ توسط فیلیپ دبلیو پرات از شرکت آبینگتون (Philip W. Pratt of Abington) در ایالت ماساچوست ثبت اختراع شد.

هنری اس پارمالی (Henry S. Parmalee) از شرکت نیوهیون (New Haven) در ایالت کانکتیکات به عنوان مخترع اولین سَری اسپرینکلر خودکار به شمار می‌رود. پارمالی موفق شد اختراع پرات را بهبود بخشیده و سیستم اسپرینکلر بهتری خلق کند. او در سال ۱۸۷۴ سیستم اسپرینکلر خود را در کارخانه‌ی پیانوی خودش نصب کرد.

فردریک گرینل طرح پارمالی را بهینه‎سازی کرد و در سال ۱۸۸۱ سیستم اسپرینکلری را به به نام خود به ثبت رساند. او در ادامه سامانه‌ی ابداعی خود را بیش از پیش بهبود بخشید و در سال ۱۸۹۰ اسپرینکلر دیسک شیشه‌ای را ثبت اختراع کرد که اساساً همان سیستم اسپرینکلری است که امروزه از آن استفاده می‌شود.

تا دهه‌ی ۱۹۴۰، اسپرینکلر‌ها تقریباً فقط برای حفاظت از ساختمان‌های تجاری نصب می‌شدند، ساختمان‌هایی که مالکین آن‌ها می‌توانستند با صرفه‌جویی در هزینه‌های بیمه‌ای، هزینه‌ی این سیستم‌ها را تأمین کنند. اما با گذشت سالیان متمادی، امروزه طبق استانداردها و مقررات ساختمانی محلی، اسپرینکلر‌های اطفاء حریق، در بخش‌هایی از آمریکای شمالی و کاربری‌های خاص شامل (و نه محدود به) بیمارستان‌ها، مدارس، هتل‌ها و سایر ساختمان‌های عمومی تازه ساز، جزو تجهیزات ایمنی اجباری به شمار می‌روند. اما در ورای مرزهای ایالات متحده و کانادا به ندرت می‌بینیم که سیستم‌های اسپرینکلر بر اساس استانداردهای ساختمانی برای کاربری‌های عادی که تعداد افراد حاضر در آن‌ها زیاد نیست (مانند کارخانه‌ها، خطوط فرایند، خرده فروشی‌ها، پمپ‌های بنزین و امثالهم) اجباری شده باشند.

امروزه اسپرینکلر‌ها در اغلب ساختمان‌های دیگر مانند مدارس و مجموعه‌های اقامتی نصب می‌شوند. این وضعیت تا حد زیادی ناشی از لابی‌گری‌های صورت گرفته توسط شبکه‌ی ملی اسپرینکلر‌های اطفاء حریق، شبکه‌ی اسپرینکلر‌های اطفاء حریق اروپا و انجمن اسپرینکلر‌های اطفاء حریق خودکار بریتانیا است.

در اغلب موارد، مقررات ساختمانی در اسکاتلند و انگلستان به جهت رعایت ایمنی افراد حاضر در انواع خاصی از املاک، نصب سیستم‌های اطفاء حریق اسپرینکلر را در این محل‌ها ضروری دانسته‌اند.

در اسکاتلند، همه‌ی مدارس جدیدالإحداث، درمانگاه‌های جدید، گرم‌خانه‌ها و آپارتمان‌های بلند مرتبه توسط اسپرینکلر محافظت می‌شوند. در انگلستان همه‌ی ساختمان‌های به ارتفاع بیش از ۳۰ متر باید به اسپرینکلر مجهز باشند. در سال ۲۰۱۱، ولز به اولین کشوری در جهان بدل شد که نصب اسپرینکلر‌های اطفاء حریق را در منازل جدیدالإحداث الزامی اعلام کرد. این قانون شامل منازل تازه‌ساز و آپارتمان‌ها و همچنین درمانگاه‌ها و خوابگاه‌های دانشجویی می‌شود و از سپتامبر ۲۰۱۳ لازم‎الإجرا خواهد بود.

استفاده از سیستم اطفای حریق اسپرینکلر


اسپرینکلر‌ها از سال ۱۸۷۴ در ایالات متحده مورد استفاده بوده‌اند و اغلب در کارخانجات نصب می‌شده‌اند که طی قرن اخیر شاهد آتش سوزی‌های فاجعه باری از نظر خسارات جانی و مالی بوده‌اند. در حال حاضر در آمریکا همه‌ی ساختمان‌های بلند مرتبه و زیرزمینی که بطور کلی ۷۵ فوت (۲۳ متر) بالاتر یا پایین‌تر از حد دسترسی عوامل آتش‌نشانی قرار گرفته‌اند و توان آتش‌نشانان برای کشیدن شلنگ آب کافی برای اطفاء حریق احتمالی در آن‌ها محدود است، ملزم به تجهیز شدن به اسپرینکلر هستند.

گاهی نصب اسپرینکلر بواسطه‌ی مقررات ساختمانی الزامی دانسته شده و گاهی توسط شرکت‌های بیمه‌ای بدان توصیه شده تا از خسارات مالی یا وقفه‌های تجاری ناشی از حریق کاسته شود. در آمریکا، مقررات ساختمانی مربوط به محل‌های تجمع عمومی بیش از ۱۰۰ نفره و محل‌هایی که خدمات اقامتی شبانه روزی ارائه می‌دهند، مانند هتل‌ها، آسایشگاه‌ها، خوابگاه‌ها و بیمارستان‌ها، معمولاً یا بر اساس مقررات ساختمانی، یا به عنوان پیش شرطی برای دریافت کمک‌های مالی ایالتی و فدرالی و یا بعنوان یکی از شروط اخذ پروانه (که اخذ آن برای موسساتی که به دنبال آموزش پرسنل پزشکی هستند، الزامی به شمار می‌رود)، نصب اسپرینکلر را الزامی کرده اند.

مقررات اسپرینکلرهای اطفای حریق در ایالات متحده‌ی آمریکا

اگرچه تعداد قوانین فدرالی مشخص در زمینه‌ی استانداردهای ساختمانی اندک است و وضع این قوانین عموماً به حوزه‌های قضایی محلی سپرده شده است، ولی دولت فدرال از ابزارهای تأمین مالی و پولی برای ترویج استانداردهای ایمنی در برابر حریق در ساخت و سازها استفاده کرده است.

در سال ۱۹۹۰، کنگره‌ی آمریکا مصوبه‌ی PL-101-391 را با عنوان «قانون ایمنی هتل و متل (مصوب ۱۹۹۰)» گذراند. به موجب این قانون، همه‌ی هتل‌ها، سالن‌های جلسات یا موسسات مشابهی که وجوه فدرال دریافت می‌کنند (در ازای اقامت مأمورین دولتی یا برگزاری جلسات دولتی و امثالهم)، باید الزامات مربوط به حریق و سایر الزامات ایمنی را رعایت کنند.

مشهود‌ترین نمونه از این الزامات، تعبیه‌ی اسپرینکلر است. با افزایش هتل‌ها و اقامتگاه‌های عمومی دیگری که با هدف پذیرش بازدیدکنندگان دولتی، تأسیسات خود را ارتقا می‌دهند، این نوع سیستم‌ها رفته رفته به نُرم صنعت تبدیل می‌شوند – حتی با وجود آنکه هنوز در هیچ یک از آئین نامه‌های ساختمانی محلی، اجباری نشده‌اند.

اگرچه آئین نامه‌های ساختمانی صراحتاً استفاده از اسپرینکلر‌های اطفاء حریق را اجباری نکرده‌اند، ولی طوری تنظیم شده‌اند که نصب این سیستم‌ها به عنوان یک گزینه‌ی انتخابیِ بسیار مفید شناخته شود.

در اغلب آئین نامه‌های ساختمانی ایالات متحده، برای سازه‌های مجهز به سیستم‌های اسپرینکلری اطفاء حریق، استفاده از مصالح ساختمانی ارزان قیمت، مساحت طبقات بزرگتر، و راهروهای خروج طولانی‌تر مجاز دانسته شده است و الزامات کمتری در زمینه‌ی اطفاء حریق در حین ساخت و ساز منظور می‌شود. از این رو، معمولاً با نصب سیستم اسپرینکلر و صرفه جویی در دیگر هزینه‌های پروژه، هزینه‌ی کل ساختمان نسبت به سازه‌های فاقد اسپرینکلر، کاهش می‌یابد.

در سال ۲۰۱۱، پنسیلوانیا و کالیفرنیا به اولین ایالت‌های آمریکا تبدیل شدند که در آن‌ها تجهیز ساختمان‌های مسکونی جدیدالإحداث به سیستم‌های اسپرینکلر الزامی اعلام شد. اما پنسیلوانیا همان سال این قانون را لغو کرد. امروزه بسیاری از شهرداری‌ها نصب اسپرینکلر در ساختمان‌های مسکونی را الزامی می‌دانند، حتی اگر در سطح ایالتی چنین الزامی وضع نشده باشد.

مقررات اسپرینکلرهای اطفای حریق در اروپا

افزایش توجه و حمایت از سیستم‌های اسپرینکلر در انگستان که عمدتاً بدلیل لابی‌گری موثر شبکه‌ی ملی اسپرینکلر‌های اطفاء حریق، انجمن اسپرینکلر‌های اطفاء حریق اروپا و انجمن اسپرینکلر‌های خودکار بریتانیا رخ داده است، موجب شده سیستم‌های اسپرینکلر بیشتری نصب شوند. به عنوان مثال، دولت انگلیس در ۱۰۰ امین شماره‌ی بولتن ساختمانی توصیه کرده بیشتر مدارس جدیدالإحداث به حفاظت در برابر حریق از طریق اسپرینکلر مجهز باشند.

در سال ۲۰۱۱ ولز به اولین کشوری در جهان بدل شد که نصب اسپرینکلر‌های اطفای حریق را در منازل جدیدالإحداث الزامی اعلام کرد. این قانون شامل منازل و آپارتمان‌ها و همچنین درمانگاه‌ها و اقامتگاه‌های دانشگاهی تازه‌ساز می‌شود. در اسکاتلند همه‌ی مدارس جدیدالإحداث و همینطور همه‌ی پارکینگ‌ها، گرمخانه‌ها و آپارتمان‌های بلند مرتبه به اسپرینکلر مجهز هستند.

در بریتانیا از دهه‌ی ۱۹۹۰، اسپرینکلر‌ها وارد مقررات ساختمان‌سازی (انگلستان و ولز) و استانداردهای ساختمانی اسکاتلند شدند و تحت شرایطی خاص، وجود سیستم‌های اسپرینکلر به عنوان عاملی برای معاف شدن از رعایت برخی دیگر از بخش‌های این مجموعه مقررات به شمار می‌رود. به عنوان نمونه، در صورت وجود سیستم اسپرینکلر، مجوز تراکم ۲ برابر و افزایش فاصله‌ی خروجی (تا خروجی در زمان حریق) را به همراه دارد و همچنین در این صورت کاهش درجه‌ی حریق دیواره‌های جداسازی داخلی نیز مجاز شمرده می‌شود.

در نروژ از جولای ۲۰۱۰، همه‌ی خانه‌های جدیدی که بیش از دو طبقه داشته‌اند و همچنین همه‌ی هتل‌ها، آسایشگاه‌ها و بیمارستان‌های جدید ملزم به داشتن اسپرینکلر شده‌اند. در سایر کشورهای اسکاندیناوی نیز الزام به تعبیه‌ی اسپرینکلر در آسایشگاه‌های جدید، یا وضع شده و یا بزودی وضع خواهد شد، و در فنلاند تا سال ۲۰۱۰، یک سوم آسایشگاه‌ها مورد بهسازی قرار گرفته و به اسپرینکلر مجهز شدند. وقوع آتش سوزی در بازداشتگاه مهاجرین غیرقانونی در فرودگاه شیفول در هلند در ۲۷ اکتبر ۲۰۰۵ که موجب مرگ ۱۱ نفر از بازداشت شدگان گردید، به بهسازی و تعبیه ی اسپرینکلر‌ در همه‌ی زندان‌هایی از این دست در هلند شد.

حادثه‌ی آتش سوزی در فرودگاه دوسلدورف آلمان در ۱۱ آوریل ۱۹۹۶ که با مرگ ۱۷ نفر همراه بود، به نصب اسپرینکلر در همه‌ی فرودگاه‌های بزرگ آلمان انجامید. در بیشتر کشورهای اروپایی دیگر نیز نصب اسپرینکلر‌ها در مراکز خرید، انبارهای بزرگ و ساختمان‌های بلند مرتبه الزامی شده است