بررسی و بهینه سازی سیستم های تهویه و کنترل دود در ساختمان های بلندمرتبه

افزایش روند شهرنشینی و محدودیت اراضی در کلان شهرها موجب گسترش روزافزون ساختمان های بلندمرتبه شده است. این سازه ها به دلیل ارتفاع زیاد، پیچیدگی هندسی، تراکم جمعیتی بالا و وابستگی به سیستم های مکانیکی پیشرفته، در برابر حوادثی نظیر آتش سوزی از حساسیت بیشتری برخوردارند. در میان عوامل تهدیدکننده ایمنی در زمان حریق، دود به عنوان مهم ترین عامل خطر شناخته می شود؛ به گونه ای که بر اساس مطالعات بین المللی، بخش عمده ای از تلفات ناشی از آتش سوزی در ساختمان ها ناشی از استنشاق دود و گازهای سمی، کاهش دید، اختلال در مسیرهای تخلیه و افزایش دمای محیط است. در ساختمان های بلندمرتبه، پدیده هایی نظیر اثر دودکش (Stack Effect)، اختلاف فشار عمودی بین طبقات، نفوذ هوا از پوسته ساختمان و عملکرد متقابل سیستم های تهویه، می تواند موجب انتشار سریع و کنترل نشده دود در کل سازه شود.پژوهش حاضر با هدف بررسی جامع و بهینه سازی سیستم های تهویه و کنترل دود در ساختمان های بلندمرتبه انجام شده است. در این مطالعه، اصول طراحی سیستم های فشار مثبت در راه پله ها و آسانسورهای امدادی، سیستم های تخلیه مکانیکی دود، تهویه طبیعی و ترکیبی، و نقش دمپرهای کنترلی و سنسورهای هوشمند مورد تحلیل قرار گرفته است. همچنین تاثیر پارامترهای کلیدی شامل نرخ تولید دود، دمای گازهای احتراق، سرعت جریان هوا، اختلاف فشار بین فضاها، مشخصات هندسی ساختمان و شرایط اقلیمی بیرونی بر عملکرد سیستم ها بررسی شده است.برای ارزیابی کارایی سیستم های پیشنهادی، از مدل های تحلیلی انتقال جرم و انرژی و نیز شبیه سازی های دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) به عنوان ابزار تحلیلی استفاده شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد که طراحی نامناسب ظرفیت فن ها، عدم توازن فشار بین طبقات و نادیده گرفتن اثر دودکش می تواند موجب معکوس شدن جریان هوا و ورود دود به مسیرهای خروج شود. در مقابل، استفاده از رویکرد طراحی مبتنی بر عملکرد (Performance-Based Design)، تنظیم دقیق اختلاف فشار در محدوده استانداردهای بین المللی (مانند NFPA ۹۲ و ASHRAE)، و به کارگیری سیستم های کنترل هوشمند مبتنی بر سنسورهای فشار و دما می تواند به طور معناداری انتشار دود را محدود کرده و شرایط تخلیه ایمن را فراهم آورد.یافته های پژوهش نشان می دهد که ترکیب سیستم فشار مثبت در فضاهای خروج عمودی با سیستم تخلیه مکانیکی دود در طبقه محل حریق، همراه با طراحی مناسب شفت های تهویه و آب بندی دقیق پوسته ساختمان، بهترین عملکرد را در کاهش غلظت دود و حفظ دید قابل قبول در مسیرهای فرار ارائه می دهد. همچنین توجه به هماهنگی بین سیستم تهویه مطبوع (HVAC) و سیستم کنترل دود در زمان تغییر حالت بهره برداری از اهمیت ویژه ای برخوردار است.در نهایت، این پژوهش تاکید می کند که بهینه سازی سیستم های تهویه و کنترل دود در ساختمان های بلندمرتبه نیازمند رویکردی یکپارچه شامل طراحی مهندسی دقیق، شبیه سازی پیش از اجرا، رعایت استانداردهای ایمنی حریق و نگهداری مستمر سیستم ها است. اجرای صحیح این راهکارها می تواند ضمن کاهش ریسک جانی و مالی، سطح ایمنی عملکردی ساختمان های مرتفع را به طور قابل توجهی ارتقا دهد.

کلیدواژه ها:

ساختمان بلندمرتبه ، کنترل دود ، تهویه مکانیکی ، ایمنی حریق ، فشار مثبت ، شبیه سازی جریان هوا