مهندسی حریق یا مهندسی حفاظت از حریق یا همان Fire protection Engineering به مجموعهای از اصول و علوم مهندسی گفته میشود که به منظور حفاظت از اماکن صنعتی و ساختمانی و حتی جنگل‌ها و مراتع و … در برابر آتش سوزی به کار می‌روند.
هدف از این رشته مهندسی شناسایی خطرات مرتبط با آتشسوزی، تعیین راه‌های کاهش خطرات و همچنین طراحی روش‌هایی برای محافظت در برابر آتش است. در واقع یک مهندس حریق توانایی شناخت ماهیت خطر و پیشگیری، شناسایی و سرکوب آتش و همچنین حوادث ناشی از آن توسط سیستمهای اعلام حریق و اطفاء حریق، مدیریت و کنترل دود، معماری و … را دارد.
فهرست محتوا
تاریخچه پیدایش مهندسی حفاظت از حریق
مهندسی حفاظت از حریق به عنوان یک رشته نو ظهور شناخته میشود و فقط برخی از کشور‌های پیشرفته این رشته مهندسی را در دانشگاه‌های خود فرآهم آورده‌اند، اما جالب است بدانید این رشته قدمتی چند صد ساله دارد! پس از آتش سوزی بزرگ لندن در سال 1666، که بیش از 80 درصد از شهر را ویران کرد، لندن اولین مقررات حفاظت از آتش را برای ساختمان ها وضع کرد که برای کاهش گسترش آتش نیاز به استفاده از نمای بیرونی آجر و سنگ داشت.
هنگامی که صنعت در قرن 18 و 19 شروع به گسترش کرد، تمرکز حفاظت از حریق نیز گسترش یافت. در ابتدا فقط جلوگیری از سرایت آتش از ساختمانی به ساختمان دیگر اهمین داشت ولی بعد از مدتی تمرکز حفاظت در برابر آتش به حفاظت از ساختمان‌های خاص و محتویات آنها تغییر کرد. بخش عمده‌ای از دانش مهندسی حریق، از آزمون و خطا حاصل شده است.
مطالعه رویدادهای آتشسوزی، که بسیاری از آنها با تراژدی‌های قابل توجهی همراه بودند، منجر به روش‌های بهتر حفاظت در برابر آتش و همچنین ساخت کدها و استانداردهایی برای محافظت از جان، مال و محیط زیست ما شده است.
در سال 1903، اولین دوره‌ی مهندسی حفاظت از آتش در یک مؤسسه فناوری Armour Institute of Technology (که بعداً بخشی از مؤسسه فناوری ایلینوی شد) آغاز شد. امروزه کالج‌ها و دانشگاه‌هایی در سرتاسر جهان وجود دارند که در مقاطع مختلف تحصیلی در زمینه‌ی مهندسی حفاظت از آتش FPE و ایمنی در برابر آتش Fire Safety را ارائه می‌دهند، اما هنوز هم تعداد آنها کم است.
همچنین از سال ۱۳۹۳ نیز دستور احداث این رشته در کشور ایران از سوی سازمان آتشنشانی و با همکاری وزارت علوم و تحقیقات صادر شده ولی امکان پیاده سازی عملا تا کنون وجود نداشته و همچنان آتشنشانی‌ها متولی این کار هستند!
در ادامه لیست برترین دانشگاه‌های جهان که در رشته مهندسی حریق دوره‌های خود را در مقاطع مختلف ارائه می‌دهند، آورده شده است. شایان ذکر است این دانشگاه‌ها توسط مجمع مهندسان حفاظت از حریق جهان ارائه شده است.
اطلاعات بیشتر: لیست دانشگاه‌های رشته مهندسی حریق
مهندسی حریق یا همان مهندسی حفاظت از آتش چیست؟
حتما بخوانید: آشنایی با شغل آتشنشانی
سرفصل های رشته مهندسی حریق
مهندسی حفاظت از آتش مانند سایر انواع علوم مهندسی، کاربردی از علم و اصول مهندسی است که شامل تجزیه و تحلیل خطرات آتش سوزی، کاهش آتش از طریق طراحی و ساخت ساختمانها، بررسی کاربری‌های ساختمان و فرآیندهای صنعتی و طراحی، نصب و نگهداری سیستمهای اعلام و اطفاء حریق است.
البته در صورت وقوع آتش سوزی، بررسی و تجزیه و تحلیل پس از آتشسوزی در حوزه مهندسی حفاظت از آتش نیز قرار میگیرد. در واقع یک مهندس حریق توانایی شناخت ماهیت خطر (مهندسی ایمنی و محیط زیست) و پیشگیری (مهندسی معماری و رفتارشناسی انسانی)، شناسایی (مهندسی الکترونیک) و سرکوب آتش (مهندسی شیمی، مکانیک و سیالات) و همچینین سایر علوم دیگر را داراست.
مهندسی آتش، به معنای بکارگیری اصول علمی و مهندسی برای حفاظت انسان، اموال و محیط زیست از اثرات مخرب و زیان‌آور حریق، دود و گازهای سمی و … ناشی از آن است. و سرفصل‌های مهندسی حریق عبارتند از:
روش های ارزیابی ریسک حریق (Fire Risk Assessment Methods)
حریق به عنوان یکی از خطرات عمده در پیرامون انسان، از اهمیت خاصی در این تجزیه و تحلیل‌های ریسک برخوردار است. از این رو علاوه بر استفاده از روش های عمومی، تکنیک‌های خاصی به منظور شناسایی و تجزیه و تحلیل خطرات و ارزیابی و مدیریت ریسک‌های حریق ابداع شده است. این تکنیک‌ها و روش‌ها که به طور معمول در قالب طرح‌های ارزیابی ریسک حریق به کار می‌روند، گستره وسیعی از بازدیدهای دوره‌ای با استفاده از چک لیست تا شبیه‌سازی توسط نرم‌افزارهای مهندسی حریق را در بر می‌گیرند.
طراحی بر اساس عملکرد (Performance Based Design)
طراحی سیستمهای مهندسی حریق مبتنی بر عملکرد، که گاهی اوقات بهطور ساده به عنوان «طراحی مبتنی بر عملکرد» نامیده میشود، کاربرد علم و مهندسی برای طراحی سیستمهای حفاظت در برابر آتش و ایمنی جان در ساختمانها است. این روش طراحی با در نظر گرفتن ویژگیهای خاص ساختمان مورد بررسی قرار میگیرد و از بندهای پرسپکتیو استانداردها استفاده نمیکند.
رفتارشناسی حریق (Fire behavior)
این مبحث چگونگی رفتار آتش و تأثیر آن را بر محیط اطرافش تعیین میکند. چندین عامل وجود دارد که رفتار آتش را در طی یک آتشسوزی تغییر می‌دهد. رفتار آتش نمایانگر نحوه واکنش آتش به تأثیر سوخت، توپوگرافی و آب و هوا است. در عمل چندین راه برای ارزیابی رفتار آتش در زمین وجود دارد:
سرعت گسترش: آتش با چه سرعتی رشد می کند یا از طریق سوخت پخش میشود.
شدت خط آتش: چه مقدار انرژی (گرما) از آتش آزاد می شود.
طول شعله: شعله های بلندتر معمولاً به معنای آتش سوزی داغتر است.
زمان اقامت: تا چه مدت پس از گذشتن شعله آتش دود می کند.
شدت: تأثیر آن بر پوشش گیاهی، خاک و سایر اجزای اکوسیستم.
جنبه های دیگر: شعله زدن، تاج گذاری و وجود گردبادهای آتشین
دینامیک حریق (Fire Dynamic)
دینامیک آتش مطالعه چگونگی تعامل شیمی، علم آتش، علم مواد و رشتههای مهندسی مکانیک مکانیک سیالات و انتقال حرارت برای تأثیرگذاری بر رفتار آتش است. به عبارت دیگر Fire Dynamics مطالعه چگونگی شروع، گسترش و توسعه آتش سوزی است. آتش را می توان به روش های مختلفی توصیف کرد:
NFPA 921: “یک فرآیند اکسیداسیون سریع، که یک واکنش شیمیایی است که منجر به تکامل نور و گرما در شدت های مختلف می شود.”
فرهنگ لغت وبستر: آتش یک واکنش شیمیایی گرمازا است که گرما و نور ساطع میکند.
شبیه سازی حریق (Fire Modeling)
شناسایی حریق (fire Detection)
سیستم اعلام حریق، مجموعه ای از تجهیزات اعلام حریق نظیر دتکتور دود، حرارت، شعله و گاز است که برای تشخیص علائم حریق و هشدار دادن از طریق آژیرها و فلاشرها از آن استفاده می شود. طراحی، اجرا و استفاده درست از این سیستم، میتواند جلوی بسیاری از خطرات جانی و مالی را بگیرد. از سیستم های اعلام حریق، به طور گسترده در ساختمان ها و اماکن مسکونی و صنعتی استفاده می شود تا خسارت های ناشی از حریق را به حداقل برسانند. همچنین از این سیستم برای اطلاع دادن به ساکنین ساختمان در مواقع بروز حریق استفاده می شود تا حدالامکان از تلفات جانی جلوگیری شود. دراین مقاله قصد داریم به صورت خلاصه به بررسی سیستم اعلام حریق، اجزا و استانداردهای آن بپردازیم.
مدیریت و کنترل دود (Smoke Management)
- سیستمهای غیرفعال (passive) مانند دودبندها و جداکننده های فضاها
- سیستمهای کنترلگر دود (smoke control) مانند فنها و مجاری هوای تازه
- سیستمهای کاهش پیامدهای حریق (mitigation)، از جمله استفاده از پوشش ضد حریق برای کم کردن احتمال فروریزش ناشی از آتش
کنترل و اطفاء حریق (Fire Suppression & Extinguish)
سیستم اطفا حریق چیست؟ نحوه کارکرد سیستم اطفا حریق چگونه است؟ طراحی سیستم اطفا حریق بر اساس کدام دستورالعمل و استاندارد انجام میشود؟ نکات مهم در هنگام خرید تجهیزات اطفا حریق کدامند؟ معرفی انواع سیتم‌های اطفا حریق
اهداف سیستم های حفاظت از حریق
۱. پیشگیری از وقوع حریق
۲. مدیریت و کنترل حریق
انواع سیستم های حفاظت از حریق
سیستمهای حفاظت فعال در برابر آتش Active و سیستمهای حفاظت غیرفعال در برابر آتش Passive وظایف متفاوتی را انجام می‌دهند که هر کدام به یک اندازه برای حفاظت کلی ساختمان مهم هستند. سیستمهای حفاظت فعال در برابر آتش برای شناسایی، کنترل و مدیریت و خاموش کردن آتش اقدام میکند. سیستمهای حفاظت غیرفعال در برابر آتش به جلوگیری از گسترش آتش یا مقاومت در برابر اشتعال اولیه کمک میکند.
هر دوی این سیستم‌ها با هشدار دادن به افراد در داخل ساختمان در مورد آتش سوزی و مهار آتش کار میکنند تا مردم بتوانند آتش را تخلیه کنند و یا سعی کنند آتش را مهار کنند.
یک طرح جامع مهندسی حریق شامل سیستمهای حفاظت فعال در برابر آتش AFP و سیستمهای حفاظت غیرفعال در برابر آتش PFP است. درک تفاوت بین AFP و PFP بسیار مهم است تا مطمئن باشید که دارایی‌های شما محافظت میشود.
۱. سیستم های حفاظت از حریق غیرفعال یا پسیو (Passive Fire Protection)
حفاظت در برابر آتش غیرفعال یکی از اجزای حیاتی حفاظت سازه‌ای در برابر آتش سوزی و استراتژی ایمنی آتش سوزی در ساختمان است. PFP مجموعهای از موانع فیزیکی ثابت است که برای جداسازی ساختمان به منظور مهار آتش و دود استفاده میشود و آتش را در منطقه اصلی خود نگه می‌دارد و از گسترش آن در سراسر ساختمان جلوگیری میکند.
PFP به افراد فرصت می‌دهد تا با استفاده از دیوارها، کف‌ها و درهای مقاوم در برابر آتش از ساختمانی که دارای آتشسوزی است فرار کنند. هدف محافظت از جان انسان‌ها و محدود کردن تأثیر آسیب به ساختمانها و محتویات آنها و همچنین محدود کردن زمان توقف یک تجارت است. سیستم PFP باید با لیست‌ها و تاییدیه‌های مناسب برای انطباق AHJ مطابقت داشته باشد و اثربخشی مورد انتظار کدهای ساختمان را ارائه دهد.
۲. سیستم های حفاظت از حریق غیر فعال یا اکتیو (Active Fire Protection)
حفاظت فعال در برابر حریق به مجموعهای از سیستمهای حفاظت در برابر حریق گفته می شود که برای راه اندازی سیستم در صورت وقوع آتشسوزی نیاز به اقدام یا حرکتی دارند. این عمل ممکن است دستی باشد، مانند استفاده از یک کپسول آتش نشانی سنتی، یا اتومات باشد مثل یک سیستم تشخیص و اطفاء حریق خودکار. اقدامی که از حفاظت فعال در برابر آتش حاصل میشود با نوعی هشدار یا سیگنال آغاز میشود.
اگرچه سیستمهای اطفاء حریق بارزترین نمونه‌های حفاظت فعال در برابر حریق هستند، اما سیستمهای تشخیص حریق یا اعلام حریق به همان اندازه مهم هستند و حفاظت فعال در برابر آتش نیز در نظر گرفته می‌شوند. پس از دریافت یک سیگنال، این سیستم‌ها پاسخی مانند هشدار به آتشنشانی، فعال کردن سیستمی مانند سیستم اطفا سیلابی دلوج، اطفاء حریق آئروسل، فعال کردن سیستم مدیریت و کنترل دود و باز کردن درهای آتشنشانی را آغاز میکنند.
مهندس حریق کیست؟
هدف حفاظت در برابر حریق برای مالک ساختمان ممکن است فقط مطابقت با مقررات ساختمان‌سازی محلی، مقررات ساخت و ایمنی ساختمان‌سازی (NFPA 5000)، مقررات ایمنی جان (NFPA 101) و یا مقررات حریق (NFPA 1) باشد. معمولاً زمانی که مالک ساختمان می‌خواهد الزامات مقرر در قانون را رعایت کند، حداقل الزامات پیش فرض آن قانون را به عنوان هدف حفاظت در برابر حریق انتخاب میکند.
بیشتر قوانین ساختمان به منظور جلوگیری از گسترش آتشسوزی در ساختمان‌های اطراف ایجاد می‌شوند و دارای حداقل حفاظت از ساکنان در برابر حریق هستند. به عبارت دیگر، این مقررات حداقل حفاظت برای ساخت و ساکن شدن در ساختمان را مشخص میکنند. ولی در ادامه اهداف اصلی رشته مهندسی حریق را برایتان شرح می‌کینم:
اهداف حفاظت در برابر حریق چیست؟
احتمالاً این سوال برایتان مطرح میشود که اهداف حفاظت از حریق و اولویت‌های یک مهندس حریق برای پیاده‌سازی و اجرای سیستمهای اعلام و اطفا حریق چیست؟
۱. حفاظت از جان
هرگاه ایمنی جان به عنوان هدف حفاظت در برابر حریق مدنظر باشد، مالک ساختمان می‌داند که دلیل اصلی برای نصب سیستم اعلان حریق، حفاظت از ساکنان یعنی هم کارکنان و هم بازدیدکنندگان است. برای تأمین این هدف لازم است تا از کاشف‌هایی استفاده شوند که زودتر وجود حریق را اعلام میکنند.
آزمایش‌های متعددی نشان داده‌اند که کاشف دود کاربردی‌ترین کاشف حریق برای هشدار سریع است. در یکی از آزمایش‌های موسوم به آزمون دوم ایندیانا جونز، مشخص شد که کاشف‌های حرارتی دارای پتانسیل کمی برای حفاظت از جان هستند.
این کاشف‌ها که با دمای ثابت 57 درجه سانتیگراد و با شعاع استاندارد ۵.۳ متر در اتاقی که حریق‌های آزمایشی در آنجا رخ داد استفاده شده بودند، نتوانستند بیشتر آتش‌سوزی‌ها را در زمان مناسب تشخیص دهند. در تشخیص مابقی آتش‌سوزی‌ها هم در مقایسه با کاشف‌های دود که دورتر از حریق بودند، بسیار کند عمل کردند. معمولاً می‌توان هدف ایمنی جان را با نصب کاشف‌های دود که در NEPA 101 به‌عنوان «سیستمهای کامل تشخیص دود» تشریح می‌شوند، تأمین کرد.
۲. حفاظت از اموال
به طور معمول هدف حفاظت از اموال با هماهنگی مالک، طراح سیستم اعلام حریق و شرکت بیمه ایجاد میشود. معمولاً کاشف حرارتی برای حفاظت از اموال استفاده میشود. با این‌حال، باتوجه به نوع و ارزش اموال می‌توان از دیگر کاشف‌ها با واکنش سریعتر، همانند کاشف‌های دود یا شعله استفاده کرد.
به طور کلی طراح، اندازۀ تخمینی آتش و نیز سرعت عملکرد سیستم کشف حریق را براساس زمان واکنش بخش آتشنشانی و منبع آب موجود تعیین میکند. مسایلی از این قبیل، ملاحظات مهمی برای برآورده کردن هدف حفاظت از اموال هستند.
۳. حفاظت از کسب و کار
می‌توان حفاظت از عملیات را برحسب پاسخ مالک ساختمان با شرکت به این سؤال تعریف کرد که: «آیا می‌توانم پس از وقوع حریق به کار خود ادامه دهم؟» برخی از مالکان باوجود داشتن بیمه، از طولانی شدن زمان بازسازی کسب وکارشان نگرانند. آنها نمی‌دانند که آیا مشتریانشان که در طول مدت بازسازی با رقیبانشان کار میکرده‌اند، همکاری خود با آن رقبا را ادامه می‌دهند یا خیر.
بازگرداندن آن دسته از مشتریان ممکن است خیلی دشوار باشد. بنابراین تأکید میشود که مالک و طراح باید عواملی مانند اندازه حریق در زمان کشف، موجود بودن آب، زمان واکنش آتشنشانی و کارایی آتشنشانی را در تعیین بهترین نوع تشخیص حریق، برای حفاظت از عملیات و کسب‌وکار مالک درنظر بگیرند.
۴. حفاظت از محیط‌های مجاور
در مهندسی حریق حفاظت از محیط زیست و درک تأثیر سیستمهای تشخیص و اطفا حریق بر روی محیط اطراف دارای اهمیت است. ممکن است عملیاتی وجود داشته باشد که بتواند توسط مرکز کنترل اعلام حریق انجام شود و از محیط هایی که در فضای تحت حفاظت سیستم قرار دارند، محافظت کند. برای مثال، ارتباط سیستم اعلام حریق با درهای خودکار یا تهویه ممکن است به حفاظت از محیط اطراف در طول عملیات سیستم اطفای حریق یا در حین آتشسوزی کمک کند.
۵. حفاظت از محیط‌های با ارزش
افزون بر داشتن کاشف مناسب برای هر کاربری، در اماکن تاریخی و یا لوکس اغلب لازم است که دتکتورها به صورت زیبا و بدون انجام عملیات تخریبی نصب شود. نصب دتکتور تا جایی که امکان دارد باید کمترین تأثیر را بر بافت تاریخی و معماری ساختمان ایجاد کند. ممکن است نیاز به کاشف بسیار گران قیمت‌تر یا کاشف مخفی اضافی به منظور تأمین اهداف دوگانۀ مالکان ساختمان‌های تاریخی یا لوکس باشد.