أنظمة إنذار الحريق
تتعدد أنواع أنظمة إنذار الحريق وأصبح استخدامها أكثر شيوعاً داخل جميع المنشآت والمباني سواء كانت شخصية أو حكومية لما لها من أهمية وفوائد في التنبوء والتحكم في الحوادث والحرائق داخل تلك المنشآت، وسنتناول التعريف ببعض المراحل الخاصة بأنظمة الإنذار والكشف عن الحرائق وأهمية استخدامها بالتفاصيل.
أهمية أنظمة إنذار الحريق
تكمن أهمية استخدام أنظمة الإنذار والكشف عن الحرئق في سرعة التنبؤ والاستشعار بالحريق ثم تحويل هذا الاستشعار والرصد إلى إنذار سمعي وآخر مرئي لتنبيه الأفراد المتواجدة في المنشأة أو المبني بوجود خطر بداية الحريق أو بوجود حريق بالفعل ولكن في مرحلة مبكرة. وبرغم تطور أنظمة الإنذار والكشف عن الحريق إلا أنها لم ترتقي لحواس الإنسان التي بإمكانها استشعار الحريق عن طريق الشم و السمع ولكن تكمن أهمية تلك الأنظمة في حال غياب الأشخاص عن المكان أو النوم مثلاً أو عدم القدرة على السيطرة على الحريق بمفرده.
أيضاً لا تستطيع أنظمة كواشف الحريق توضيح أسبابه أو قوته ويحدث أحياناً أن هناك بعض الإنذارات التي تعطى بشكل خاطئ مما يؤدي لحدوث بعض المشاكل ولكن يرجع ذلك لنوعية الكواشف فقد تكون غير مناسبة للمكان أو غير موزعة بشكل صحيح لذا تم الاتفاق على أن الإشارة السمعية لأنظمة كشف الحريق يجب أن تكون أعلى من الصوت المنتشر في نطاق تركيب الكاشف بحوالي 15 ديسيبل ويجب أن تكون تلك الأجهزة مطابقة للمعايير القياسية للحماية المدنية وقد تم اختبارها من قبل معامل اختبار معروفة ومعتمدة.
ماهي مراحل نشوب الحريق
للبحث عن حلول للسيطرة على الحرائق والكشف عنها في مراحل مبكرة يجب في البداية معرفة مراحل الحريق وعلى الأغلب فإن الحريق يمر بأربعة مراحل هي:
- المرحلة الأبتدائية او الأولية وهي أول مراحل الحريق وتتسم بأنها خالية من وجود دخان أو ألسنة لهب عالية أو حتى سخونة محيطة بالمكان ولكن خلال المرحلة الأبتدائية كل ما يحدث هو توليد جسيمات الاحتراق التي تنتج عن التحليل والتفاعل الكيميائي فتلك الجسيمات متناهية الصغر لا ترى بالعين المجردة ولا يوجد سرعة ثابتة لنموها ولا فترة زمنية محددة، ويستخدم للكشف عن تلك المرحلة كواشف التأيين.
- المرحلة الدخانية وتبدأ تلك المرحلة بعد نمو جسيمات الاحتراق حتى يمكن رؤيتها بالعين المجردة على شكل دخان ولكن بدون ظهور واضح للهب أو السخونة والكواشف الكهروضوئية تكشف عن تلك المرحلة من الحريق.
- مرحلة اللهب فبعد تطور الحريق أكثر واستمراره لفترة أطول ونمو الجسيمات يصل الحريق هنا إلى مرحلة الاشتعال وتتصاعد ألسنة اللهب وتلك المرحلة يستمر فيها صعود الدخان ولكن بكثافة أكبر وترتفع الحرارة بقوة في محيط الحريق بالكامل وتتنقل سريعاً إلى المرحلة التي تليها وهي المرحلة الرابعة وهي مرحلة الحرارة وتكشف عن تلك المرحلة الكواشف تحت الحمراء.
- مرحلة الحرارةوتعد هذه المرحلة هي الأخطر من مراحل الحريق حيث تكون الحرارة واللهب والدخان في أعلى معدلاتها كذلك تتكون الغازات السامة بكميات كبيرة وتكمن خطورة تلك المرحلة في تطورها السريع والذي لا يأخذ سوى ثوانٍ قليلة وتكشف عن تلك المرحلة كواشف الحرارة التي يتم تركيبها مع كواشف الغاز السامة وكواشف تكشف نقص الأكسجين فالمكان.
أنواع أنظمة الإنذار وأنظمة الكشف عن الحرائق
يكمن دور أنظمة الإنذار بالكشف بشكل مبدأي عن وجود حريق وتنقسم إلى نوعين من الأنظمة: 1- النظام العاديالتقليدي ويعتمد هذا النظام على توصيل مجموعة من الكواشف ببعضها داخل منطقة واحدة وتصمم على أنها تعطي إشارة لتلك المنطقة حتى يتحرك مسئول الأمن باتجاهها ليكتشف مكان ومصدر الحريق: 2- النظام المعنون وذلك النظام يعتمد على توصيل كواشف أيضاً ببعضها ولكن ببيانات معينة حسب أماكن التوزيع التي توجد لها الأنظمة بحيث في حالة حدوث حريق تظهر بيانات المنطقة برقم الكاشف وتوقيت حدوث الحروق على لوحة التحكم الخاصة بالنظام.
ماهي مميزات لوحة التحكم وكيف تعمل لوحة التحكم بإنذار الحريق؟
لوحة التحكم وهي تلك اللوحة التي تقوم بتوجيه النظام والتحكم في عمله ومراقبته حتى يصل لها صوت جرس الإنذار من الكواشف فتبدأ بتشغيل السرينة ولمبة البيان فهي التي تقوم باطلاق الإنذار الصوتي والضوئي مع تحديد اتجاه مكان الحريق.ولوحة التحكم تتميز أنها تعمل بالكهرباء على نفس قوة المنطقة ومزودة ببطاريات حتى تتم عملها أوتوماتيكيا في حال انقطاع التيار الكهربي كما أنها مزودة بجهاز شحن يقوم بشحن البطاريات بعد عودة التيار الكهربي.
- تحتوي على مفتاح مخصص لإطلاق سرينة في حال ضرورة إخلاء الموقع.
- في حالة حدوث عطل في اللوحة نفسها فهناك إمكانية إرسال إشارة لحدوث هذا العطل أو فصل البطاريات أو أي خطأ في مكونات النظام عموماً.
- بها إمكانية وجود لواقط لغلق أجهزة التكييف وفصل التيار الكهربي في حالة حدوث الحريق.
أنواع كواشف الإنذار
تشكل كواشف الحريق الجزء الأهم في نظام الإنذار وهي مجموعة من الحساسات وأجهزة الرصد والأستشعار التي صممت خصيصا للكشف عن وجود الحرائق وأعطاء التنبية حسب مراحله المختلفة وهم عدة أنواع
كواشف الغازات المتأينة
يعمل هذا النوع من الكواشف على عملية تكون النار من البداية، فظاهرة النار تحدث نتيجة لتأين الجزيئات بعد تعرضها للاحتراق ولأن هذه الجزيئات خفيفة وتسمى مختلة في الإلكترونات فتميل لأخذ إلكترونات من جزيئات أخرى، فتصميم هذا الكاشف يعمل على اختبار الهواء الموجود بالمكان المراد حمايته وذلك عن طريق غرفة استشعار موجودة داخل الكاشف بها فتحة تسمح بمرور الهواء يوجد بجوارها من الداخل القليل من مادة مشعة معينة تساعد على تأين الهواء بداخل الكاشف، يحتوي الكاشف أيضاً على عدد 2 صفائح كهربية واحدة موجبة وأخرى سالبة. توضع الصفيحة السالبة بمسافة أقرب من المادة المشعة الموجودة داخل الكاشف فعندما تعمل الجسيمات المتأينة من الهواء بسبب المادة المشعة فتقوم بتحرير إلكترون فإنه ينتقل إلى الصفيحة الموجبة فينتج عن ذلك تيار يمر بين الصفيحتين بشكل ثابت ومستمر، ولكن في حالة حدوث الحريق ودخول الهواء المتأين مباشرة بداخل غرفة الاستشعار الموجودة في الكاشف فتقوم بالتقاط الالكترونات التي تمررها الصفيحتين فبالتالي يتوقف التيار الكهربي ويقوم الكاشف بإطلاق الإنذار.
حساسات وكواشف الدخان
وتقوم فكرة حساسات وكواشف الدخان على صناعة خلية كهروضوئية يتم توصيلها بمصدر للضوء، لتقوم تلك الخلية فيما بعد بتحويل أي ضوء يسلط نحوها لتيار كهربائي وهي تستخدم للكشف عن الدخان بطريقتين: أولا: طريقة الشعاع: وتعتمد على أن يتم تسليط أشعة من الضوء من خلال المنطقة التي يركب فيها الكاشف والمراد حمايتها ليصل إلى داخل الخلية فيتحول لتيار كهربي طيلة الفترة التي يصل فيها الضوء إلى الخلية يقوم هذا التيار بتشغيل مفتاح الدائرة بالكامل، وعندما تتخل تلك الأشعة الضوئية بعض الأدخنة فإن التيار الكهربي ينقطع عن الدائرة مما يتسبب في إغلاقها وإطلاق صوت الإنذار.
ثانياً: طريقة مقاومة الشعاع: وتقوم تلك الطريقة على نفس فكرة طريقة الشعاع ولكن بطريقة عكسية حيث يتم استخدام خلية ضوئية أيضاً ودخول شعاع ضوئي بداخلها ولكن دون اصطدامه بالخلية فلا ينتج أي تيار كهربي، ويعتمد هذا النوع من الخلايا على مفتح إلكتروني مبرمج على التشغيل بدون توصيل تيار كهربائي، عند وصول جزيئات الدخان إلى داخل الخلية يعمل ذلك على تشتيت الضوء الداخل إليها مما يجعل جزء منه يتجه نحو الخلية ويولد تيار كهربي يتسبب في غلق المفتاح الإلكتروني تلقائياً وإطلاق صوت الإنذار. اما النوع الثاني فيعتمد على فكرة انصهار المعادن ويتم استخدام سبائك معدنية لينة لتكون أقل درجة انصهار ثم يتم عمل تعديل مكونات الشريحة لتناسب درجة انصهار محددة عند تخطيها يطلق صوت الإنذار.
اما النوع الثالث: ويعتمد على فيزيائية تمدد المذيبات بالحرارة، فعند تعرض المكان للحرارة فإنها تتبخر لتزيد من الضغط البخاري فيتم وضع المذيب داخل وعاء زجاجي مصمم لتحمل قدر معين من الضغط والحرارة عندما يتجاوزهما فإن ضغط البخار يجعله ينكسر ويوضع هذا الوعاء الزجاجي داخل غرفة الكاشف في الفاصل بين الموصلين فعندما تنكسر يعمل الموصلين على قفل الدائرة ويطلق الإنذار.
كواشف وحساسات الحرارة
وتعتمد طريقة الكشف عن الحريق باستخدام كواشف الحرارة على فيزياء الحرارة في المقام الأول وهي تنقسم لثلاثة مبادئ: 1- الحرارة تعمل على تمدد المواد. 2- الحرارة تعمل على صهر المواد. 3- الصفات الكهروحرارية للمعدن الساخن. وتبعا لتلك المبادئ فهناك ثلاث أنواع من أجهزة كشف الحريق وهي.
الكواشف الثابتة لقياس درجة الحرارة
وهي كواشف درجة الحرارة ثابتة صمم تلك الكواشف لتعمل عند درجة حرارة معينة وتعتمد في تكوينها على فكرة تمدد المواد وهي ثلاثة أنواع:
- النوع الأول: يستخدم في هذا النوع سبيكتين من معدنين مختلفين لكل منهما درجة تمدد مختلفة عن الآخر عند تسخينه، يشكل كلا المعدنين في شرائح رفيعة يتم دمجها لتكون شريحة واحدة، عند تعرض هذه الشريحة للحرارة فإن المعادن المكونة لها تتمدد وحيث أن هناك عامل تمدد لمعدن أكبر من الآخر فعند تعرض الشريحة للحرارة فسيتمدد المعدن ذو عامل التمدد الأكبر حتى تتقوس الشريحة في اتجاه المعدن الأقل تمدداً، بعد ذلك تحسب درجة التمدد للشريحة ومقدار التقوس الناتج عن الحرارة لتوضع الشريحة داخل غرفة الكشف بالطريقة التي تسمح بقفل الموصلات الكهربائية وعند تعدي نسبة معينة من التقوس يتم إطلاق الإنذار.
- النوع الثاني: يعتمد هذا النوع على فكرة انصهار المعادن ويتم استخدام سبائك معدنية لينة لتكون أقل درجة انصهار ثم يتم عمل تعديل مكونات الشريحة لتناسب درجة انصهار محددة عند تخطيها يطلق صوت الإنذار.
- النوع الثالث: ويعتمد على فيزيائية تمدد المذيبات بالحرارة، فعند تعرض الميبات للحرارة فإنها تتبخر لتزيد من الضغط البخاري فيتم وضع المذيب داخل وعاء زجاجي مصمم لتحمل قدر معين من الضغط والحرارة عندما يتجاوزهما فإن ضغط البخار يجعله ينكسر ويوضع هذا الوعاء الزجاجي داخل غرفة الكاشف في الفاصل بين الموصلين فعندما تنكسر يعمل الموصلين على قفل الدائرة ويطلق الإنذار.
كواشف وحساسات لرصد معدل ارتفاع الحرارة
تعتمد هذه الكواشف على خواص التمدد بالحرارة أيضاً وتستخدم غرفة يتم ملؤها بالهواء قاعدتها معدنية رقيقة عندما يتمدد الهواء داخل هذه الغرفة فيتم الدفع بالقاعدة المعدنية خارجاً وتصمم تلك الغرفة أنه عند اندفاع هذا الغشاء فأن الموصلات الكهربية تعمل على فتح وغلق الدائرة فيرسل هذا التغيير في التيار الكهربائي إشارات للوحة الإنذار. وهناك كواشف معدل ارتفاع حرارة تسمى كواشف موضعية وتكون على شكل نصف كرة بلون نحاسي ويجب عدم تغيير لونه حتى لا يؤثر على حساسية عمله وكشفه لقياس الحرارة. وأخرى تكون عبارة عن أنبوب ممتد أعلى المكان المراد حمايته بداخله غرفة الكاشف متصل بوعاء به قاعدة معدنية تعمل بفكرة الاندفاع السابق ذكرها. كواشف خليط معدل ارتفاع الحرارة والحرارة الثابتة وتقوم فكرة عمل هذه الكواشف على قياس معدلات ارتفاع درجات الحرارة ومقارنتها بالحرارة الثابتة مما يجعل الكاشف يعمل بدقة وحساسية أعلى.
كواشف وحساسات ضوئية
أو ما يسمى بكواشف اللهب وهي تنقسم إلى نوعان: تكشف الضوء في الأشعة فوق البنفسجية: وهي تعمل على كشف الضوء إليكترونيا تبعاً لموجات الضوء القصيرة التي لا يمكن رؤيتها بالعين وتكون تلك الموجات مصحوبة بألسنة لهب كثيفة، وهذا النوع به مشكلة وهي أن الأشعة فوق البنفسجية متواجدة في أشعة الشمس وشرار اللحام فبالتالي تعطي أحياناً إشارات خاطئة لذا يفضل استخدام هذا النوع في الأماكن التي لا تتواجد فيها مصادر أشعة خارجية. تكشف الضوء في الأشعة تحت الحمراء: وتعمل تلك الكواشف عند مرور أشعة تحت الحمراء من خلالها، وهي تعتبر ذات كفاءة أعلى في حماية المساحات الكبيرة خصوصاً عند فصلها عن مصادر الاشتعال.