اصول عملکردی آشکارسازهای حرارتی

یکی از روشهای آشکارسازی آتش استفاده ار آشکارسازهای حرارتی می باشد که در واقع عملکرد آنها بر اساس تشخیص حرارتی است که در زمان آتش سوزی توسط آتش تولید می شود. پیشینه استفاده از آنها به بیش از 30 سال گذشته باز می گرد.

تحقیق و توسعه در زمینه سیستم های اعلان حریق،  تکنولوژی های آشکارسازی و در راستای آن تکنولوژی های جدید را به خوبی بهبود بخشیده است.  علیرغم این موضوع که کمتر به راه های مقابله با آلارم های کاذب پرداخته شده است.

پیش از هر چیز بهتر است که ببینیم در واقع ماهیت آتش چیست، آتش که با عنوان عمل سوختن هم شناخته می شود در واقع مراحل واکنش شیمیایی گرمازایی است که بین یک ماده سوختنی  به همراه اکسید شدن آن در اثر حضور عامل سوزاننده اتفاق می افتد، گرما، دود و تشعشعات الکترمغناطیسی (نور یا شعله) اثرات این واکنش هستند. شکل زیر این واکنش را بهتر تشریح می کند.

تشخیص این مسئله بسیار مهم است  که  دود ترکيب کلوئيدى ذرات بسيار ريز مايع يا جامد در گاز و در واقع مخلوط ذرات معلق در هواست که در زمان سوختن، مجموعه ای از گاز و ذرات مایع و جامد را تشکیل می دهد.    

این موضوع از این رو بسیار حائز اهمیت است که چهار تکنولوژی موجود جهت آشکارسازی آتش (آشکارسازی دود، حرارت، شعله و آشکارسازی ترکیبی) برای شناسایی  سه خصیصه مشهود تولید شده به وسیله آتش یعنی دود، نور و حرارت می باشند.

آشکارسازهای حرارتی

دو شیوه مرسوم برای آشکارسازی آتش بوسیله حرارت تولید شده توسط آن وجود دارد :

1-    آشکارسازهای حرارتی با آشکار سازی در دمای ثابت : در زمان وقوع آتش با  افزایش دمای محیط به محض اینکه حرارت در کنار حسگر آشکارساز به دمای مشخصی برسد این نوع  آشکار ساز عمل می نماید. به این نوع، آشکارساز حرارتی دمای ثابت گفته می شود.

2-    آشکار ساز حرارتی با نرخ تغییرات دما: در صورتی که دمای محیط در زمان مشخصی  بیش از حد معمول افزایش پیدا کند آشکارساز عمل می نماید.

در طول سالیان گذشته پیوسته تکنولوژی آشکار سازی حرارت پیشرفت های قابل ملاحظه ای داشته است. تکنولوژی ساخت این نوع آشکارسازها به چهار گونه تقسیم می شوند :

1-    آشکار سازهای حرارتی نوع الکترومکانیکی

همانگونه که نام آن مشخص می کند در این نوع ترکیب، حرکت مکانیکی در اثر گرما و بوجود آمدن جریان الکتریکی باعث عمل کردن آشکارساز می شود. چهار نوع بنیادی از آشکار ساز حرارتی دمای ثابت الکترو مکانیکی وجود دارد :

 

1- در نوع اول یک ترموستات شامل یک نوار  بی متال که یک سمت آن ثابت و طرف دیگر آزادانه حرکت می کند وجود داشته که در اثر افزایش دما طرف آزاد بی متال حرکت کرده و با یک رسانای الکتریسته برخورد می کند. در واقع حرکت قسمت متحرک بی متال و اتصال آن با رسانا یک مدار الکتریکی را بوجود می آورد که سبب ایجاد آلارم می شود.

2- در نوع دوم که بیشترین نوع آشکارساز نوع دما ثابت است؛ حسگر یک المان ذوب شونده (از جنس آلیاژی که در دمای خاص و مورد نظر ذوب می شود) است.   این نوع در سال های 1970 تا 2000 ابداع شد. آلیاژ ذوب شونده ترکیبی از دو یا چند فلز می باشد که دمای ذوب مشخص و پایینتر از دمای خاص مورد نظر دارند. زمانی که دمای محیط تا دمای  ذوب آلیاژ افزایش پیدا می کند آلیاژ همانند لحیم از حالت جامد به مایع تغییر شکل داده  و سبب می شود تا فشار پشت آن آزاد و یک مدار الکتریکی شکل بگیرد و باعث تولید آلارم شود.

3- نوع سوم در سیستم های بسیار قدیمی بکار گرفته می شد که شامل یک سیم حساس به دما بین دو نقطه رسانا بود . آشکارساز شامل یک سیم حساس به دماست که یک سمت آن ثابت بوده و طرف دیگر آن روی یک چرخ قرقره کوچک قرار دارد. در انتهای سیم یک وزنه کوچک جهت تنظیم میزان کشش سیم قرار می گیرد. زمانی که دما افزایش پیدا می کند سیم افزایش طول داده و وزنه پایین می آید. این سیستم طوری کالیبره می شود که در دمای خاص که سیم به میزان کشش خاصی رسیده است، برخورد وزنه با یک رسانا یک مدار الکتریکی را ساخته و اعلان آلارم می نماید. این نوع از آشکارسازها دیگر تولید نمی شوند.  

4- در نوع چهارم آشکارسازهای حرارتی الکترومکانیکی دما ثابت، آشکار ساز بصورت بسط داده شده است که به عنوان آشکارساز خطی حرارتی شناخته می شود که در بر گیرنده دو رشته رسانا به هم تابیده است که با روکش پلاستیکی مخصوص نارسانا از یکدیگر مجزا شده اند و بر روی مجموع آنها یک روکش وجود دارد. زمانی که دما در کنار این رشته ها تا درجه حرارت خاصی بالا می رود روکش پلاستیکی مخصوص آب شده و باعث اتصال کوتاه شدن دو رشته رسانا می شود که این امر با تشکیل یک مدار الکتریکی به سیستم مرکزی اعلان آلارم می نماید.

 

2- آشکارساز حرارتی نوع اپتو مکانیکی (نوری مکانیکی)

این نوع از آشکارسازها در واقع نوع بسیار پیشرفته آشکارسازهای الکترومکانیکی  هستند . این آشکار ساز شامل یک یا چند کابل فیبر نوری می باشد که به وسیله روکش نارسانا حساس به دما  از یکدیگر مجزا شده اند و با یک روکش بیرونی محافظت می شوند. نور متمرکز شده دائما در حال عبور از داخل فیبرها می باشد. زمانیکه دمای رو به افزایش در درجه حرارت خاصی روکش نارسانا را ذوب می کند درجه تابش نور داخل فیبر تغییر کرده و یا پیوستگی آن از بین می رود، این تغییر که بوسیله تجهیز مخصوص فیبر نوری در حال مانیتور شدن است به عنوان آلارم به سیستم مرکزی اعلان حریق گزارش دهی می کند. 

3- آشکارسازی حرارتی نوع الکترو پنوماتیکی

آشکارسازی الکترو پنوماتیکی با نرخ تغییرات دما برای اولین بار در سال 1941 برای ساخت آشکارسازهای حرارتی بکار گرفته شد. آشکارساز حرارتی الکتروپنوماتیکی در بر گیرنده محفظه مجرایی کنترل شده است و شامل یک دیافراگم می باشد که با تغییرات فشار بر مبنای نرخ تغییرات دمای محیط حرکت می کند. زمانی که دمای محیط سریعتر از نرخ کالیبره شده (که مجرای تخلیه برای آن نرخ طراحی شده است ) تغییر می کند دیافراگم به مقدار کافی حرکت کرده تا یک مدار الکتریکی ایجاد کند و آلارم آتش را بوجود بیاورد. مزیت اصلی این نوع آشکارساز این است که  تنها به دمای ثابتی محدود نشده و در یک بازه دمایی کار می کند.

 

4- آشکارساز حرارتی الکترونیکی (ترمیستور)

رایجترین نوع آشکارساز در کشور استرالیا ترمیستورها هستند که مجهز به یک تجهیز الکترونیکی یا  ترمیستور به عنوان المان حساس به حرارت می باشند. ترمیستور نوعی مقاومت است که مقاومت داخلی آن با دما تغییر می کند. این نوع آشکارسازها هم به عنوان آشکارساز دمای ثابت و هم حساس به نرخ تغییرات دما عمل می کنند که چگونگی این امر بستگی به نوع طراحی آن دارد. این نوع آشکارساز می تواند  شامل ویژگی هایی خاص جهت کاهش آلارم های کاذب باشد.  

 

پنج طبقه بندی دمایی برای آشکارسازهای حرارتی به منظور استفاده وجود دارد، این طبقه بندی ها بر اساس اینکه آشکارسازها دما ثابت یا حساس به تغییرات نرخ دما باشند انجام گرفته است. 

نوع A (نقطه سفید):

نوع دمای معمولی که ترکیب دو نوع دما ثابت (بین58 تا 88 درجه سانتیگراد) و حساس به تغییرات نرخ دمایی باشد.

نوع B (نقطه آبی):

 نوع دمای معمولی که صرفا نوع دما ثابت (بین58 تا 88 درجه سانتیگراد) می باشد.

نوع C (نقطه سبز):

نوع دمای بالا که ترکیب دو نوع دما ثابت (بین88 تا 132 درجه سانتیگراد) و حساس به تغییرات نرخ دما می باشد.

نوع D (نقطه قرمز):

نوع دمای بالا که صرفا نوع دما ثابت (بین88 تا 132 درجه سانتیگراد) می باشد.

نوع E (نقطه سبز):

نوع دما ثابت ویژه که در زمانی استفاده می شود که یکی انواع A تا D پاسخگوی نیازهای سیستم نباشد.

در آینده ای نزدیک این طبقه بندی با استاندارد ISO(AS 7240.5) که رنج وسیع تری از آشکارسازها را معرفی می کند جایگزین می شود. علیرغم اینکه آشکارسازهای حرارتی به عنوان یکی از عناصر اعلان حریق بسیار قابل اطمینان هستند ولی پیشنهاد معمول به عنوان تجهیز حفاظت از جان نمی باشند. آشکارسازهای حرارتی غالبا برای آشکارسازی حضور آتش در مکانهایی که پتانسیل وجود یکی از سه ویژگی مشهود سوختن وجود دارد مورد استفاده قرار می گیرند.

 

 سوالی هست؟ با ما در میان بگذارید!

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

کد امنیتی *