بررسی اهمیت استفاده از كابل‌های مقاوم در برابر حریق در ساختمان‌های بلند

پرویز یار احمدی، معاون سابق آموزش و تربیت بدنی سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی تهران

نوشین بخشی، كارشناس ارشد مهندسی زلزله و مدیریت بحران

مشاهده حوادث دلخراش آتش‌سوزی و آمار بالای تلفات انسانی در این حوادث به ویژه آتش‌سوزی در ساختمان‌های بلند مرتبه (بالای 23 متر)، نیاز به پژوهش گسترده درباره علل و عوامل این تلفات و کاهش و پیشگیری از این حوادث را ضروری می‌سازد.

در این پژوهش با بررسی صورت گرفته از امكانات كاربردی و در دسترس پرسنل آتش‌نشانی و نیز با بررسی مستندات و ضوابط‌های جاری در ساخت و ساز و اجرای ایمنی ساختمان‌ها،‌ مشخص شد كه بدون همکاری كلیه سازمان‌‌های مرتبط در امر ساخت و ساز و نظارت بر ایمنی ساختمان‌های بلند مرتبه، سازمان آتش‌نشانی به تنهایی قادر به مهار آتش‌های مهیب و نجات افراد در حریق ساختمان‌های بلند مرتبه نیست؛ لذا یاری رساندن به این امر نیازمند برنامه‌ریزی و اصلاح زیرساخت‌ها و بروز رسانی تجهیزات در این ساختمان‌ها است.

در این پژوهش با بررسی ضوابط موجود در کشورهای توسعه یافته و تطبیق آن با ضوابط ملاک عمل توسط سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهر تهران به بررسی مزایای استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر حریق پرداخته شده است.

در پایان، به روز رسانی ضوابط، ارتقای تجهیزات و نیز استفاده از مواد مقاوم در برابر حریق برای امن‌تر كردن ساختمان‌ها از جمله کابل‌های مقاوم در برابر حریق، از جمله راه‌های قابل اجرا برای پیشگیری از خسارات جانی و مالی در این ساختمان‌ها مورد تأکید قرار گرفته است.

امروزه توجه به افزایش امنیت جانی انسان‌ها در تمامی ابعاد و زمینه‌های زندگی از اهمیت خاصی برخوردار است. در این راستا مجموعه اقدامات پیشگیرانه از ابعاد مختلفی چون طراحی مناسب تأسیسات و تجهیزات، بهره‌برداری بهینه از فناوری‌های روز و پیشرفته‌ترین تجهیزات جهان، آموزش کارکنان با جدیدترین دستاوردها و تجهیزات ایمنی با استاندارهای روز دنیا، استفاده و به کار گیری از شیوه‌های مهندسی در کاهش آلاینده‌های خطرناک (گازها، بخارات قابل اشتعال و انفجار) و … می‌تواند در این خصوص راهگشا باشد. یکی از این موارد، توجه و دقت در اجرای تأسیسات برقی و مکانیکی در ساختمان‌ها، استفاده از مصالح سوختنی، توسعه شبکه‌های انرژی برق و گاز و به کارگیری تجهیزات گوناگون در آن است که سبب افزایش احتمال آتش‌سوزی در ساختمان‌ها را بالا برده است و به همین دلیل توجه بیشتر به موضوع حفاظت ساختمان‌ها در برابر حریق امری الزامی و اجتناب ناپذیر محسوب می‌شود.

در این راستا یکی از زیر بخش‌های مد‌نظر در اجرای ساختمان‌ها و به ویژه ساختمان‌های بلند مرتبه جهت حفظ جان و مال انسان‌ها و فراهم ساختن ایمنی لازم در برابر آتش سوزی، رعایت اصول علمی و فنی در طراحی و توسعه شبکه‌های انرژی برق، شبکه‌‌ها و سیستم‌های اعلان حریق و … از جهت مقام بودن نوع و جنس مواد به کار رفته در کابل‌های مورد استفاده در برابر حریق می‌باشد.

در کشورهای توسعه یافته استفاده از کابل‌های با جنس PVC، به دلیل مشکلاتی که در مواقع آتش‌سوزی به وجود می‌آورند، منسوخ شده است. در ایران نیز با توجه به پیشرفت‌های اخیر و تحول اساسی در زمینه‌ ایمنی و آتش نشانی، بررسی و كاهش موارد مخاطره آمیز در ساختمان‌ها از اهمیت زیادی برخوردار شده است.

بر اساس آمار بدست آمده از حوادث آتش‌سوزی که در اکثر دنیا اتفاق افتاده است، یکی از مهم‌ترین علل مرگ افراد استنشاق گازهای سمی حاصل از احتراق به خصوص در حریق‌های مربوط به مواد سلولزی بوده است. به طور مثال در حادثه‌های تلخ آتش‌سوزی در فرودگاه دوسلدورف، متروی لندن، مرکز تلفن لیون فرانسه و متروی باکو حدود 300 نفر در اثر استنشاق گازهای سمی حاصل از سوختن کابل‌ها جان باختند. همین امر موجب شد تا کشورهای پیشرفته با کمک مهندسان پلیمر به سمت استفاده از مواد ضد حریق کم دود حرکت کنند. از طرفی بررسی‌های آماری نشان می‌دهد که الکتریسیته رتبه دوم علل آتش‌‌سوزی در ایران را به خود اختصاص می‌دهد. به همین دلیل استفاده از مواد مقاوم در برابر شعله که در اثر مجاورت با حریق گازهای سمی ایجاد نکنند، در حال گسترش است.

امروزه تركیباتی با نام مواد ضد حریق عاری از هالوژن (LSZH HFFR) جهت تولید کابل‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند. این مواد که در صنعت سیم و کابل ایران به نام مواد هالوژن فری شناخته شدهاند در برابر شعله مقاوم بوده و دود کمی ایجاد می‌کنند. همچنین این مواد موجب گسترش شعله نمی‌شوند و گازهای سمی از خود متصاعد نمی‌کنند. در این مقاله تلاش شده است تا به اهمیت و ضرورت استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر حریق و نقش آن‌ها در کاهش حوادث و تلفات در ساختمان‌های بلند مرتبه پرداخته شود.

مفاهیم و تعاریف

-‌ ایمنی

در استاندارد ISO 8402:1992 واژه ایمنی به صورت زیر تعریف شده است:

«حالتی که در آن احتمال خطر آسیب (به اشخاص) یا خسارت مادی، به میزان قابل قبول محدود شده باشد».

همان گونه که از تعریف فوق می‌توان دریافت، ایمنی یک امر نسبی است و نمی‌توان ایمنی مطلق را در محیط کار تأمین کرد. بلکه ایمنی مجموعه شرایطی است که میزان مخاطره مربوط به سلامتی را به حداقل برساند. تعریف دیگری در استاندارد ISO/IEC Guide2 ارائه شده است که استاندارد OHSAS 18001 نیز دقیقاً از همان تعریف استفاده کرده است.

این تعریف بسیار مشابه تعریفی است که در استاندارد ISO 8402:1992 آمده است:

«عدم وجود مخاطره‌ی غیر قابل قبول آسیب». در این تعریف نیز رفع کامل مخاطره آسیب مطرح نشده است بلکه اجتناب از مخاطره بالا و غیر مجاز مد نظر است.

NFPA-

NFPA انجمن ملی آتش‌نشانی آمریکا می‌باشد که استاندارها و اسناد مفصل و جامعی را جهت ایمنی در مقابل آتش وضع و منتشر می‌کند. در مقایسه با سایر سازمان‌های مشابه، NFPA و استانداردهای آن ارجحیت دارند و تمام سازمان‌های مشابه نیز استانداردهای آن را تأیید و به عنوان یک مرجع می‌شناسند.

اغلب سازندگان و استفاده‌کنندگان از لوازم ایمنی و آتش‌نشانی به دلیل اینکه استانداردهای NFPA مطمئن‌ترین و سختگیرانه‌ترین استاندارد‌ها را در جهان در مقایسه با سایر استاندارها به خود اختصاص داده؛ لذا سعی می‌کنند از استانداردهای NFPA تبعیت نموده و آن‌ها را مورد استفاده قرار دهند.

– کابل‌های مقاوم

کابل‌های مقاوم کابل‌هایی هستند که در برابر حریق با عملکرد بسیار بالا جهت مصارف ساختمانی طراحی شده‌اند. استفاده از مواد به کار رفته در ساخت آن‌ها به جهت غیر قابل اشتعال بودن و همچنین انعطاف پذیری فوق العاده باعث می‌شود که در شرایط آتش سوزی، این کابل‌ها دود کمی ایجاد کرده و همچنین دود آن‌ها عاری از گازهای سمی و کشنده باشد که این ویژگی منجر به بالا رفتن امنیت افراد و ایمنی تجهیزات را به دنبال دارد [5].

به طور کلی این کابل‌ها دارای ویژگی‌های زیر می‌باشند:

• مقاوم در برابر حریق
• مقاوم در برابر حریق و آب
• مقاوم در برابر حریق و ضربات مکانیکی
• تراکم دود پایین
• میزان اندک گاز متصاعد شده در طول حریق

اهمیت و ضرورت استفاده از کابل‌های مقاوم در برابر حریق

از جمله عوامل و تجهیزات تأمین ایمنی در ساختمان‌ها، سیستم‌های اعلان حریق می‌باشند که نقش به سزایی در جهت شناسایی، سنجش و اعلام به موقع هشدار بازی می‌کنند؛ لذا به کارگیری لوازم و تجهیزات مناسب در این رابطه که از یک سو بتواند در برابر صدمات مکانیکی، گرما، رطوبت، حریق، مواد خورنده و … مقاومت داشته باشد و نسبت به اعلام حریق درست عمل نماید و از سوی دیگر این که نسبت به حریق مقاوم بوده و تولید آتش، دود و گاز ننماید، از جمله ضروریات تأمین ایمنی در ساختمان‌ها به شمار می‌رود.

چرا که مواد به کار رفته در کابل‌های معمولی در هنگام سوختن تولید دودهای غلیظ و گاز‌های اسیدی خورنده می‌نمایند که در مواقع آتش‌سوزی تأثیرات نامطلوبی برجای گذاشته و مانع تخلیه و مقابله با آتش شده و سبب به خطر انداختن زندگی انسان‌ها و همچنین صدمه زدن به تجهیزات را در ساختمان‌ها می‌شوند.

در این راستا سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی ضوابط NFPA 72 مربوط به سیستم‌های اعلان حریق را به عنوان مرجع در دستور كار خود قرار داده است و الزام استفاده از كابل‌های مقاوم در برابر حریق در سیستم‌های اعلام حریق، به ویژه در شرایط بحرانی، از اولویت‌های اساسی این سازمان بوده و از اهمیت زیادی برخوردار است. مطابق با قوانین مندرج در NFPA 72، در تمامی مدارهای سیستم‌های اعلام حریق می‌بایست از سیم و کابل‌های معرفی شده در NFPA 70 استفاده نمود. در ضوابطNFPA 70 صراحتاً به استفاده از کابل‌های مشخص شده در استاندارد NEC 760 اشاره شده است. در استاندار NEC 760 به وضوح مشخص گردیده که کابل مورد استفاده در سیستم‌های اعلام حریق باید از نوع نسوز و با مشخصات مندرج در این استاندارد باشد. در ادامه برای آشنایی بیشتر با مفاد این استاندارد به بررسی جزء به جزء این ضوابط پرداخته شده است.

ضوابط NFPA در مورد کابل‌های مقاوم در برابر حریق

با توجه به بند 4.4.4.4 ازNFPA 72 مصوب سال 2007، هرگونه سیم و كابل مصرفی در سیستم اعلام حریق می‌بایست بر اساس ضوابط NFPA 70 و NEC مربوط به بندهای760،770 و780 باشد. همچنین در 760.53(B)(3) مصوب سال 2008 بر لزوم استفاده از کابل‌های نسوز برای جلوگیری از انتقال حریق در مسیرهای عمودی رایزرها و انتشار آتش به طبقات فوقانی تأکید شده است. در قسمتی دیگر در ضوابط NFPA 70-336.104 (A) در مورد المان رسانای مورد استفاده در مدارات سیستم‌های اعلام حریق به رعایت کردن استاندارد IEC 760.27 تحت عنوان استاندارد مرجع اشاره شده است.

همچنین در ضوابط NFPA 70-336.104 (A-VI)، در مورد استفاده از کابل‌های نسوز در مدار سیستم‌های سیگنالی، دیتا و انتقال اطلاعات، اعلام حریق و به صورت کلی در سیستم‌های با ولتاژ کاری کمتر از 120 ولت به ویژه در مراکز حساسی چون مراکز درمانی تاکید بسیار شده است. در این بند به ضوابطIEC760.27 به عنوان مرجع عمل اشاره شده است[7].
طبق دستورالعمل مندرج در NFPA 70-336.104 (G) و نیز دستورالعمل NFPA 72 ® 2002,National Fire Alarm Code ® , 6.9.4.3 & 6.9.4.6 كابل‌هایی كه در مدار سیستم‌های حائز اهمیت در مواقع بحرانی استفاده می‌شوند باید در گروه كابل‌های محافظ یكپارچگی مدار یا Circuit Integrity (CI) باشند. بر اساس این شرایط، استاندارد UL 2196 به کابل‌هایی داده می‌شود که یکپارچگی مدار و برقراری ارتباط را به مدت زمان حد‌اقل 120 دقیقه تحت شرایط حریق برآورده کنند. این كابل‌ها باید تمامی شرایط لازم برای دوام در شرایط بحرانی را دارا باشند.

لازم به ذکر است كابل‌هایی كه برای سیستم‌های اعلام حریق استفاده می‌گردند بر اساس كارایی و مكان مورد استفاده و ارزیابی میزان ریسك محل، طبقه‌بندی شده و نوع آن‌ها تعیین می‌گردد. به عنوان مثال كابل‌های اعلام حریقی كه در رایزر‌ها و یا دیوار‌ها استفاده می‌شوند، ‌به عنوان كابل‌های پر ریسك شناسایی می‌شوند و باید از بالا‌ترین کیفیت ایمنی و بر اساس دستور عمل بین‌المللی ساختمان و كد بین‌المللی برق اجرا شوند.

كد بین‌المللی برق NEC Article 760، به این مطلب اشاره دارد كه “تمامی مدارهای سیم‌کشی و کلیه تجهیزات سیستم اعلام حریق که شامل مدارات تحت فرمان و متصل به تغذیه سیستم اعلام حریق می‌باشند” و در NEC با تعریف ” بخشی از سیستم سیم کشی که ارتباط میان تجهیزات جریان ضعیف اعلام حریق، تجهیزات تحت کنترل و مدارهای فرمان دهنده سیستم اعلام حریق را برقرار می‌کنند” معرفی شده است که برای خطوط ارتباطی آن‌ها می‌بایست از كابل‌های نسوز استفاده كنند.

انواع کابل‌های اعلام حریق

به طور كلی و بر اساس ضوابط NEC Article 760، كابل‌های اعلام حریق بر اساس مكان مورد استفاده به سه گروه اصلی تقسیم می‌شوند:

جدول 1- تقسیم بندی انواع کابل نسوز بر اساس استاندارد NEC

جدول 1

در ادامه به شرح کلی هر کدام از این گروه‌ها پرداخته شده است.

• (FPL) Power-limited fire alarm cable
كابل‌هایی که برای مصرف عمومی در سیستم‌های اعلام حریق استفاده می‌شوند. منظور از استفاده عمومی، قابلیت استفاده و نصب در هر جا به غیر از رایزرها، داكت‌ها و فضاهای پر شده از ماده (پلنیوم) و هر فضایی كه كابل در تماس با جریان طبیعی هوا باشد، است. مگر آنكه در این موارد از لوله كاندئیت جهت کابل‌کشی استفاده شده باشد. مطابق با قوانین، كابلهای عمومی مخصوص سیستم‌های اعلام حریق باید مقاوم در برابر حریق و انتشار حریق باشد و نیز هر دو تستUL 1424 و UL 1581 که مربوط به vertical flame test را كامل و به درستی بگذراند.

• (FPLR) Power-limited fire alarm riser cable
به عنوان كابل قابل استفاده در رایزرها، مسیرها و شفت‌های عمودی بین طبقات استفاده می‌شود. تمامی كابل‌های FPLR باید دارای ماهیت ضد حریق باشند تا از توسعه آتش در بین طبقات جلوگیری کنند. كابل‌های ضد حریق رایزر باید هر دو تست UL 1424 and the vertical riser flame test UL 1666 را كامل و به درستی بگذراند.

• (FPLP) Power-limited fire alarm plenum cable
بر طبق NEC به عنوان كابل‌های مناسب برای اجرا در داكت‌ها، پلنیوم‌ها و فضاهای در مجاورت با هوای آزاد می‌باشد. تمام كابل‌ها علاوه بر ضد حریق بودن باید دارای خاصیت عدم انتشار دود و گاز هالوژن را دارا باشد و می‌باید هر دو تست UL1424 و UL tunnel test 910 را با موفقیت بگذراند.

با توجه به ضوابط NEC موارد ابتدایی كه در كابل‌های اعلام حریق باید رعایت شود به شرح زیر می‌باشند:
تمامی كابل‌ها باید بر اساس تست‌های UL آزمایش شده باشند.

كابل‌ها باید متناسب با شرایط بومی باشد.

در تمامی کابل‌ها فقط باید از رسانای مس خالص استفاده شود.

قبل از اتصال به دستگاه کنترلر مرکزی، سیم كشی‌ها باید از لحاظ اتصال كوتاه، خطا و اتصال به سیستم ارت بررسی شوند و از درستی آن اطمینان حاصل شود.

از كابل با سطح مقطع مناسب استفاده شود تا در طول مسیر افت جریان به کم‌ترین میزان برسد.

نصب باید طوری صورت بگیرد كه از انتشار حریق از یك طبقه به طبقه دیگر جلوگیری كند.

در هر باكس ترمینال برای سهولت در نصب تجهیزات حداقل 15.24 سانتی متر (6 اینچ) سیم آزاد باقی بماند.
تمام کابل‌ها باید به تجهیزات استاندارد متصل شوند.

همچنین بر اساس ضوابط BS 8519:2010 كابل‌های سیستم اعلام حریق بر اساس مدت زمان تحمل دما در حریق واقعی (دمای بین 750-950 درجه سانتی‌گراد) به سه گروه 30،60 و 120 دقیقه شناسایی می‌شوند. ولی با این حال می‌بایست تمامی شرایط اعلام شده در IEC, NEC اعم از هالوژن فری و ضد حریق بودن را رعایت كند.

نتیجه‌گیری

امروزه با گسترش و توسعه دانش ایمنی، ابزارها و تجهیزات ایمنی نیز پیشرفت‌های قابل ملاحظه‌ای داشته‌اند که کابل‌های مقاوم در برابر حریق نمونه‌ای از این تجهیزات است.

با توجه به بررسی‌های صورت گرفته، از آنجا كه سازمان آتش نشانی و خدمات ایمنی شهر تهران كد NFPA را به عنوان مرجع خود اعلام كرده است، با تحقیق بر این كد و ارجاع آن به كد بین‌المللی برق و ساختمان IEC, NEC در راستای تعیین نوع كابل مورد استفاده در ساختمان، سه نوع كابل اعلام حریق معرفی شده است. این سه نوع كابل با توجه به مكان مورد استفاده در ساختمان، باید تست‌های مخصوصی را مطابق با استاندارد‌های معتبر و مطرح شده بگذراند. این كابل‌ها شامل كابل‌های عمومی اعلام حریق، كابل‌های مخصوص رایزر‌ها و کابل‌های استفاده شده در محیط‌های پرشده از ماده (پلنیوم) می‌باشند.

مشخصه یكسان بین آن‌ها خاصیت ضد حریق بودن و خاصیت هالوژن فری بودن می‌باشد. به طوری كه در هنگام حریق از گسترش حریق جلوگیری كنند و دود، گاز سمی و هالوژن ایجاد نكند. همچنین برای قسمت‌های حیاتی سیستم اعلام حریق استفاده از كابل‌های مقاوم در برابر حریق با قابلیت حفظ جریان مدار تا 2 ساعت توصیه می‌شود. در نتیجه استفاده از این ضوابط و تجهیزات می‌تواند در پیشگیری از وقوع حوادث و خسارت جانی و مالی تأثیری بسیار زیادی داشته باشد.

منابع

[1] حاجی بیگی، محمدرضا؛ ماهنامه ناجیان 125، سازمان آتش‌نشانی و خدمات ایمنی شهرداری تهران، شماره 13، 1387
[2] www.hkfsd.gov. hk, Electrical safety.
[3] www.safety.blog.ir
[4] American National Fire Protection Association.
[5] www.nfba.org, NFBA: Building safety for more than 100 years.
[6] ایمنی در ساختمان، انجمن تخصصی آتش نشانان کشور، www.atashneshanan.ir.
[7] NFPA Standards Directory, 2013.
[8] National Electrical Code, 2013, NEC Article 760.