ما هو شيت حساب وتصميم منظومات إطفاء الحريق بالغازات النظيفة (FM-200 & Novec 1230)؟
شيت حساب وتصميم منظومات إطفاء الحريق بالغازات النظيفة (Clean Agent Fire Extinguishing Systems Calculation Sheet) هو الأداة الهندسية والحسابية الفاصلة التي يعتمد عليها مهندسو الميكانيكا وتصميم أنظمة مكافحة الحريق (MEP Fire Protection Engineers)، استشاريو السلامة، والمكتب الفني لحساب وتصميم شبكات الإغمار الكلي (Total Flooding Systems) بغازات FM-200 (HFC-227ea) و Novec 1230 (FK-5-1-12) المخصصة لحماية غرف السيرفرات ومراكز البيانات (Data Centers)، غرف المحولات ولوحات التوزيع الكهربائية (Switchgear Rooms)، وغرف مزودات الطاقة اللامنقطعة (UPS) ومحطات الاتصالات وفق المعيار الأمريكي الدولي (NFPA 2001) وكود البناء السعودي للوقاية من الحريق (SBC 801).
يُحظر استخدام شبكات الإطفاء المائية (رشاشات الحريق) في الغرف الحساسة لما تسببه المياه من تدمير فوري ونهائي للأجهزة الإلكترونية ودارات الجهد العالي؛ بينما تعمل الغازات النظيفة كغازات غير موصلة للكهرباء، ولا تترك أي مخلفات أو رواسب بعد الإطلاق، وتخمد الحريق كيميائياً وحرارياً خلال 10 ثوانٍ فقط. يتيح هذا الشيت حساب الحجم الصافي الدقيق للغرفة شاملاً فراغات الأسقف المستعارة والأرضيات المرفوعة، واحتساب كمية الغاز الصافية المطلوبة بالاعتماد على معادلة الحجم النوعي وتصحيح الارتفاع الجوي، وتحديد عدد وسعات الاسطوانات، وحساب مساحة فتحات تصريف الضغط (Pressure Relief Vents) لحماية الجدران من الانهيار الإنشائي أثناء التفريغ السريع.
الركائز الهندسية لمعادلة كود NFPA 2001 لحساب وزن الغاز النظيف
تعتمد حسابات منظومات الغازات النظيفة على 4 محاور فيزيائية ورياضية متكاملة:
معادلة الحجم النوعي للبخار (Specific Vapor Volume Formula): يُحسب الحجم النوعي لبخار الغاز عند درجة حرارة التصميم ($T = 20^\circ\text{C}$) بالعلاقة الخطية ($s = k_1 + k_2 \times T$)؛ حيث تبلغ الثوابت لغاز FM-200 ($k_1 = 0.1269$ و $k_2 = 0.000513$) لتعطي حجماً نوعياً قدره 0.13716 م³/كجم، بينما تبلغ لغاز Novec 1230 ($k_1 = 0.0664$ و $k_2 = 0.000274$) لتعطي حجماً نوعياً قدره 0.07188 م³/كجم.
معادلة وزن الغاز الإجمالية (Agent Weight Formula): يُحسب الوزن الصافي المطلوب للغاز ($W$) بالمعادلة القياسية لكود NFPA 2001: $$W = \frac{V}{s} \times \left( \frac{C}{100 - C} \right) \times A_f$$ حيث $V$ الحجم الصافي المحمي (م³)، $C$ تركيز التصميم الحجمي (عادة 8.5% لغاز FM-200 لحرائق الفئة A، و 5.3% لغاز Novec 1230)، و $A_f$ معامل تصحيح الارتفاع عن سطح البحر (0.93 لمدينة الرياض بارتفاع 612م، و 1.0 للمدن الساحلية).
فحص حدود الأمان البشري والسمية (Toxicity & NOAEL Limits): يشترط الكود ألا يتجاوز تركيز التصميم المطبق في الغرف المأهولة بالبشر حد عدم التأثير السلبي الملحوظ (NOAEL)، وهو 9.0% لغاز FM-200 و 10.0% لغاز Novec 1230؛ وهو ما يضمن بقاء المتواجدين داخل الغرفة لمدة تصل إلى 5 دقائق بأمان تام ودون أي مخاطر على عضلة القلب أو الجهاز التنفسي.
حساب مخمدات تصريف الضغط واختبار مروحة الباب (Venting & Door Fan Test): يولد تفريغ الغاز خلال 10 ثوانٍ ضغطاً موجباً مفاجئاً، ولذلك يُحسب الشيت مساحة فتحات التنفيس الآلية ($A_v$) لتصريف الضغط ومنع تصدع الجدران والزجاج، مع إلزامية إجراء اختبار مروحة الباب (Door Fan Integrity Test) وفق ملحق NFPA 2001 Annex C للتحقق من قدرة الغرفة على حبس الغاز بتركيز فعال لمدة لا تقل عن 10 دقائق كاملة.