راهنمای انتخاب و جانمایی آشكارسازهای شعله
انواع آشکارسازهای شعله توسط سازندگان این تجهیز غالباً در انواع مشابه ساخته می شوند و تفاوت عمده ی آنها با توجه به فناوری ساخت، به قدرت حساسیت حسگرها و راه های مقابله با آلارم های کاذب باز می گردد. شناخت انواع آشکارسازهای شعله منتج به انتخاب صحیح آنها در زمان طراحی می گردد.
در آغاز این مقاله به راه های تشخیص شعله اشاره شده است که با توجه طیف های مختلف نوری که از آتش ساطع می شود آشکارسازی دو طیف مادون قرمز و ماوراء بنفش در فناوری ساخت آشکارسازهای شعله مورد استفاده قرار می گیرد. استفاده از دو طیف نوری مذکور آشکارسازهای شعله را به انواعی شامل UV,IR,UV/IR,IR2,IR3 و IR4 تقسیم نموده است.
هر کدام از این انواع آشکارسازها ویژگی های خاص خود را دارند که در بخش مربوطه به این ویژگی ها به صورت کلی اشاره شده است. از آنجایی که عملکرد صحیح آشکارسازهای شعله وابسته به دید مستقیم شعله آتش می باشد زاویه ی دید این تجهیزات و همچنین فاصله ای که از آتش خواهند داشت در روند و سرعت آشکارسازی شعله تأثیرگذار می باشد. به علاوه نوع مواد سوختنی نیز با توجه به اینکه در زمان سوختن طیف های نوری متفاوتی را به وجود می آورد می توانند بر کاهش یا افزایش فاصله ی آشکار سازی تأثیر به سزایی بگذارند.
یکی از مهم ترین چالش های طراحی سامانه های F&G ، انتخاب آشکارسازهای مناسب شعله و جانمایی صحیح آنهاست. این مهم توسط شرکت‌های ارائه دهنده ی گواهینامه ی سایت‌های صنعتی و غالباً با استفاده از نرم افزارهای تخصصی صورت می‌پذیرد. در بسیاری موارد نیز توسط مهندسین طراح که آشنا به ویژگی انواع مختلف این تجهیزات و نحوه ی جانمایی آنها هستند با استفاده از مشخصات پروژه انجام می‌شود. مقاله ی پیش رو با هدف آشنایی اولیه با عملکرد انواع آشکارسازهای شعله موجود در بازار (که اغلب سازندگان با نوع یکسان اقدام به طراحی و ساخت آنها می کنند) تهیه شده است تا در شروع کار طراحی بتواند دید مناسبی نسبت به تجهیزات مذکور بدهد. مطالب به صورت کلی در قالب معرفی مختصر انواع آشکارساز شعله ارائه و در آخر نیز به نکاتی که در زمان جانمایی این تجهیزات مد نظر قرار می‌گیرد اشاره شده است.
• راه‌های تشخیص شعله
نور تولید شده توسط شعله آتش دارای طیف‌های نوری مختلفی است (شکل-1)؛ نظیر باند طیف نوری ماوراء بنفش UV ، باند طیف نوری مرئی یا همان بخشی از طیف نوری شعله كه برای ما انسان‌ها قابل مشاهده است و باند وسیع IR یا مادون قرمز.
شکل 1. طیف های نوری و بازه های UV و IR به منظور آشکار سازی آتش
با توجه به محدوده ی وسیع طیف نوری تولید شده توسط شعله، آشكار سازهای مختلف شعله بوجود آمده‌اند كه حسگر هر یك نسبت به طیف مشخصی از نور حساس هستند.
در این قسمت به مقایسه چند نمونه از این نوع آشكارسازها خواهیم پرداخت. در شکل 2 تصویر برخی از آشکارسازهای شعله متعارف و موجود در بازار نمایش داده شده است.
شکل 2. نمونه آشکارسازهای شعله موجود در بازار
انواع آشکارساز شعله
1- آشكارساز شعله تركیبی (UV)
آشكارسازهای ماوراء بنفش با دریافت طول موج نوری کوتاه تر از 300 نانومتر کار می‌کنند. سرعت این آشکارسازها در تشخیص آتش‌سوزی و انفجار، با توجه به تابش اشعه ی ماوراء بنفش ساطع شده در لحظه ی اشتعال، 3-4 میلی ثانیه است. البته یک تأخیر زمانی 2 تا 3 ثانیه ای نیز به منظور کاهش آلارم کاذب در این نوع آشکارسازها توسط سازنده در نظر گرفته می‌شود.
| کاربردها | معايب | مزایا |
| محیطهای داخل ساختمان | منابع UV از قبیل رعد و برق، جوش قوس الکتریکی، تابش و نور خورشید، باعث آلارم کاذب در این نوع آشکارسازها می‌شوند. | سرعت بالا حساسیت متوسط قیمت پایین تأثیر ناپذیر از مواد و وسایل داغ |
________________________________________
2- آشكارساز شعله مادون قرمز (IR)
همه ما حسگرهایی كه با حركت انسان فعال می‌شوند را در اماكن مختلف نظیر بانك‌ها، ادارات و فروشگاه‌ها دیده‌ایم. در واقع این حسگرها به طیف مادون قرمز متصاعد شده از گرمای بدن انسان حساس هستند.
آشكارسازهای شعله مادون قرمز به طیف گرمایی منتشر شده از شعله آتش حساس هستند.
ویژگی ها:
آشكارسازهای شعله ی مادون قرمز (IR) در باند طیفی مادون قرمز کار می‌کنند.(شکل-3)
گازهای داغ یک الگوی طیفی خاص در منطقه ی مادون قرمز که می تواند با یک دوربین تصویربرداری حرارتی تشخیص داده شوند منتشر می‌کنند.
طیف فرکانسی که این نوع از آشكارسازهای شعله مادون قرمز نسبت به آن حساس هستند در محدوده ی 4.4 میکرومتر است.
زمان پاسخ آشكارسازهای IR، 3 تا 5 ثانیه است.
شکل 3. آشکارسازی طیف IR بر اساس شدت نور
| کاربردها | معايب | مزایا |
| محیطهای داخل ساختمان | تحت تأثیر حرارت قرار می‌گیرند. در معرض منابع IR قرار گرفتن این تجهیزات را دچار آلارم کاذب می‌نماید. |
سرعت بالا حساسیت متوسط قیمت پایین تأثیر ناپذیر از تشعشعات خورشیدی |
________________________________________
3- آشكارساز شعله تركیبی UV/IR
این آشکارسازها با مقایسه ی سیگنال آستانه ی دو طیف UV و IR و نسبت آنها به یکدیگر، سیگنال آتش را تأیید می‌کنند که این عملکرد به مراتب آلارم‌های کاذب را کاهش می‌دهد.
مقایسه ی سیگنال آستانه ی دو محدوده ی UV و IR در قالب پیکره بندی آشکارساز به صورت AND برنامه ریزی می‌شود. به این صورت که وجود هر دو طیف برای تأیید آتش سوزی الزامی می‌باشد.
| کاربردها | معايب | مزایا |
| محیطهای داخلی / خارجی | تحت تأثیر منابع UV/IR مشخص (نسبت ایجاد شده توسط محرکهای کاذب) قرار می‌گیرد در صورت وجود دود یا بخار غلیظ دید آن کور می‌شود تأثیرپذیری منفی در صورت وجود گریس و روغن بر روی شیشهی این نوع آشکارسازها |
سرعت بالا حساسیت بالا آلارم کاذب کمتر تأثیر ناپذیر از تشعشعات خورشید |
4- آشكارساز شعله تركیبی IR/IR
آشكارسازهای شعله ی نوع IR/IR، آستانه سیگنال دو طول موج مختلف از موج مادون قرمز را مورد مقایسه قرار می‌دهند. معمولاً یک حسگر موج 4.4 میکرومتر دی اکسید کربن و حسگر دیگر محدوده ی طیف فرکانسی مرجع IR را آشکار می‌کنند. آشکارسازی انتشار گاز دی اکسیدکربن بیشتر مناسب سوخت‌های هیدروکربنی است و مناسب سوخت های غیرکربنی مانند هیدروژن نمی‌باشد.
| کاربردها | معايب | مزایا |
| محیطهای داخلی / خارجی | · محدودیت عملکرد به واسطهی گسترهی دمایی · تحت تأثیر منابع IR قرار می‌گیرند |
. سرعت متوسط . حساسیت متوسط . آلارم کاذب کمتر |
5- آشكارساز شعله تركیبی IR3 یا IR/IR/IR
آشكارسازهای شعله ی (IR3)، سه طول موج مشخص در ناحیه ی طیفی IR و نسبت آنها با یکدیگر را مقایسه می‌کنند. در این آشکارساز، یک حسگر محدوده ی 4.4 میکرومتر و دو حسگر دیگر طول موج های مرجع بالا و پایین را آشکار می‌کنند.
آشكارسازهای IR3 نسبت به آشكارسازهای IR و UV/IR زمانی که در معرض منابع IR غیر آتش قرار می‌گیرند در مقابل آلارم کاذب از مصونیت بیشتری برخوردارند.
| کاربردها | معايب | مزایا |
| محیطهای داخلی / خارجی | قيمت بالا | سرعت بالا حساسیت بالا کمترین نرخ آلارم کاذب تأثیرناپذیر از اشعهی خورشید |
– انواع جدیدتری از آشکارسازهای شعله نیز امروزه ساخته و روانه بازار شده است که در مقالات آینده به آنها اشاره خواهد شد.
فضای تحت پوشش آشكارسازهای شعله
زاویه ی دید آشكارسازهای شعله همانند شكل مقابل به صورت مخروط مانند است. نظیر نوری كه توسط یك چراغ مطالعه مخروطی منتشر می‌شود زاویه ی دید این گونه آشكارسازها هم به همین صورت است.
نكاتی كه در رابطه با زاویه ی دید این گونه آشكارسازها باید در نظر داشت:
• آشكارسازهای شعله با توجه به برند معمولاً زاویه ی دید افقی و عمودی برد آشكارسازی و مدل آن ها متفاوت است. از این رو برای به-دست آوردن مشخصات مذکور باید به كاتالوگ سازنده ی آن ها مراجعه نمود.
در خصوص جانمایی این نوع آشكارسازها باید با در نظر گرفتن زاویه ی دید و برد آن، طوری جانمایی را 
انجام داد كه فضای مورد نظر ما را تحت پوشش خود قرار دهد (شکل-4) و در صورت نیاز از تعداد آشكارسازهای بیشتری استفاده نماییم.
باید در نظر داشت كه در این نوع آشكارسازها، شعله باید در معرض دید مستقیم آشكارساز قرار داشته باشد تا مورد تشخیص واقع شود. به عنوان مثال همان گونه كه در شكل مقابل مشخص است، در صورتی كه مانعی سر راه این نوع آشكارساز وجود داشته باشد و آتش پشت مانع به وجود بیاید، شعله ی آن برای آشكارساز قابل رؤیت نخواهد بود و نیاز است آشكارساز دیگری نیز در سمت دیگر، برای فضای كور در نظر گرفته شود.
شکل-4
توضیح: زوایای فضایی برای جانمائی آشکارسازهای شعله
________________________________________
برد آشكارسازهای شعله
در كاتالوگ سازندگان معمولاً برد آشكارساز را به توجه به حجم آتش بیان می كنند. به عنوان مثال آشكارساز شعله یک برند، شعله ای به ابعاد 10 در 10 سانتی متر را در فاصله ی 7 متری می تواند تشخیص دهد. اگر آتش در فاصله ی دورتری اتفاق بیافتد، نیاز است كه ابعاد شعله بزرگ تر باشد تا این آشكارساز بتواند آن را تشخیص دهد. (شکل 5) به عنوان مثال برای همین آشكارساز، اگر فاصله دو برابر شود، نیاز است كه ابعاد شعله چهار برابر (40 در 40 سانتی متر) شود تا توسط این آشكارساز تشخیص داده شود.
شکل 5. دید آشکارسازهای شعله به مسافت و حجم آتش بستگی دارد
شکل 6. انواع آشکارسازی آتش
