آشکارساز حرارتی یکی از ابزارهای مهم در زمینه امنیت و ایمنی است که برای شناسایی تغییرات دما و تشخیص حریق یا سایر موقعیت‌های خطرناک به کار می‌رود. این دستگاه‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که در صورت افزایش ناگهانی دما، یک سیگنال هشدار تولید کنند.
اصول کار آشکارساز حرارتی بر اساس تغییرات مقاومت الکتریکی مواد حساس به گرما است. در بسیاری از آشکارسازهای حرارتی، از ترمیستورها استفاده می‌شود که مقاومت آنها با تغییر دما تغییر میکند. وقتی دما به یک سطح معین می‌رسد، مقاومت ترمیستور تغییر کرده و جریان الکتریکی عبوری از آن تغییر میکند. این تغییر جریان باعث فعال شدن مدار هشداردهنده می‌شود که به شکل صوتی یا نوری هشدار می‌دهد.
برخی از آشکارسازهای حرارتی همچنین ممکن است از فناوری‌های پیشرفته‌تری مانند نیمه‌هادی‌های حساس به دما استفاده کنند که دقت و سرعت تشخیص بالاتری دارند. این دستگاه‌ها نقش حیاتی در سیستم‌های ایمنی ساختمان‌ها، کارخانه‌ها و سایر محیط‌های حساس ایفا می‌کنند.
شیوه مرسوم برای اشکار سازی بوسیله حرارت:
برای آشکارسازی آتش با استفاده از حرارت تولید شده توسط آن، دو شیوه مرسوم عبارتند از:
آشکارسازهای حرارتی ثابت (Fixed Temperature Heat Detectors)
آشکارسازهای حرارتی ثابت یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین انواع آشکارسازهای حرارتی هستند که در سیستم‌های کشف و اعلام حریق مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع آشکارسازها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که وقتی دمای محیط به یک مقدار مشخص و از پیش تعیین شده برسد، فعال شوند.
معمولاً این مقدار دما برابر با ۵۷ درجه سانتی‌گراد (۱۳۵ درجه فارنهایت) است، اما این مقدار می‌تواند بسته به نیازهای خاص محیط و تنظیمات سیستم متفاوت باشد.
عملکرد آشکارسازهای حرارتی ثابت بر اساس تغییر وضعیت یک عنصر حساس به حرارت است. این عنصر می‌تواند یک فلز با نقطه ذوب پایین، یک ماده نیمه‌هادی، یا یک ترکیب شیمیایی خاص باشد که در دمای معین ذوب یا تغییر وضعیت می‌دهد.
زمانی که دما به حد تعیین شده برسد، این تغییر وضعیت منجر به بسته یا باز شدن یک مدار الکتریکی می‌شود که سیگنال هشدار آتش را به سیستم مرکزی ارسال میکند.
آشکارسازهای حرارتی ثابت به دلیل سادگی و قابلیت اطمینان بالا در بسیاری از محیط‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
آنها به ویژه در مکان‌هایی که تغییرات دمایی ناگهانی و شدید ندارند و دمای محیط به طور معمول پایین‌تر از دمای تنظیم شده است، بسیار موثر هستند. از جمله کاربردهای معمول این آشکارسازها می‌توان به ساختمان‌های مسکونی، انبارها، و محیط‌های صنعتی اشاره کرد. با این حال، یکی از محدودیت‌های این آشکارسازها این است که ممکن است در شناسایی سریع حریق‌های با گسترش سریع کند عمل کنند، زیرا باید دمای محیط به حد مشخصی برسد تا آشکارساز فعال شود.
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش (Rate-of-Rise Heat Detectors)
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش به گونه‌ای طراحی شده‌اند که به تغییرات سریع دما در محیط واکنش نشان دهند.
این نوع آشکارسازها به جای تکیه بر رسیدن دما به یک مقدار ثابت، به سرعت افزایش دما در یک بازه زمانی مشخص حساس هستند. معمولاً اگر دمای محیط بیش از ۸٫۳ درجه سانتی‌گراد در دقیقه افزایش یابد، این آشکارسازها فعال می‌شوند و سیگنال هشدار را ارسال می‌کنند.
عملکرد آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش بر اساس اندازه‌گیری نرخ تغییرات دما صورت می‌گیرد. در این آشکارسازها، یک مکانیزم حرارتی وجود دارد که قادر است تغییرات سریع دما را شناسایی کند. این مکانیزم می‌تواند شامل یک حسگر ترمیستور یا یک سیستم مکانیکی باشد که به تغییرات فشار هوا یا انبساط حرارتی واکنش نشان می‌دهد.
وقتی نرخ افزایش دما از یک مقدار معین فراتر رود، این مکانیزم فعال شده و سیگنال هشدار را به سیستم مرکزی ارسال میکند.
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش به خصوص در شناسایی حریق‌هایی که به سرعت گسترش می‌یابند، موثر هستند.
این نوع آشکارسازها می‌توانند در محیط‌هایی که تغییرات دمایی طبیعی و نوسانات حرارتی زیاد دارند نیز مورد استفاده قرار گیرند، زیرا به تغییرات تدریجی دما واکنش نشان نمی‌دهند و تنها به افزایش سریع دما حساس هستند. این ویژگی باعث می‌شود که احتمال ایجاد هشدارهای کاذب کاهش یابد.
کاربردهای معمول آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش شامل محیط‌های صنعتی، آشپزخانه‌ها، و مکان‌هایی است که احتمال بروز حریق‌های سریع و ناگهانی وجود دارد.
این آشکارسازها می‌توانند به تنهایی یا به صورت ترکیبی با آشکارسازهای حرارتی ثابت و دیگر انواع آشکارسازهای حریق مانند آشکارسازهای دود یا شعله مورد استفاده قرار گیرند تا یک سیستم کشف و اعلام حریق جامع و کارآمد ایجاد شود.
تقسیم‌بندی آشکارسازهای حرارتی از نظر نوع سنجش حرارت
آشکارسازهای حرارتی به عنوان یکی از اجزای مهم سیستم‌های کشف و اعلام حریق شناخته می‌شوند. این آشکارسازها بر اساس نوع سنجش حرارت به چند دسته تقسیم می‌شوند که هر کدام دارای ویژگی‌ها و کاربردهای خاصی هستند. در ادامه به توضیح بیشتری در مورد انواع مختلف این آشکارسازها می‌پردازیم:
1. آشکارسازهای حرارتی ثابت (Fixed Temperature Heat Detectors):
این آشکارسازها به دمای محیط حساس هستند و زمانی که دما به یک مقدار از پیش تعیین‌شده (معمولاً ۵۷ درجه سانتی‌گراد یا ۱۳۵ درجه فارنهایت) برسد، فعال می‌شوند. این نوع آشکارسازها دارای عنصر حساسی هستند که در دمای معین ذوب یا تغییر حالت می‌دهد. به عنوان مثال، یک بی‌متال یا فیوز حرارتی که در دمای مشخص ذوب می‌شود و مدار الکتریکی را بسته یا باز میکند.
این نوع آشکارسازها برای محیط‌هایی مناسب هستند که دما به آرامی افزایش می‌یابد و به ندرت تغییرات دمایی ناگهانی رخ می‌دهد. از جمله کاربردهای این نوع آشکارسازها می‌توان به ساختمان‌های مسکونی و اداری اشاره کرد.
2. آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش (Rate-of-Rise Heat Detectors):
این آشکارسازها به سرعت افزایش دما در یک بازه زمانی مشخص حساس هستند. یعنی اگر دمای محیط به سرعت (معمولاً بیش از ۸.۳ درجه سانتی‌گراد در دقیقه) افزایش یابد، آشکارساز فعال می‌شود و سیگنال هشدار را ارسال میکند.
این نوع آشکارسازها از حسگرهایی مانند ترمیستور استفاده می‌کنند که تغییرات سریع در دما را اندازه‌گیری می‌کنند. آشکارسازهای نرخ افزایش برای محیط‌هایی مناسب هستند که احتمال بروز حریق‌های سریع و ناگهانی وجود دارد، مانند آشپزخانه‌ها، محیط‌های صنعتی و کارگاه‌ها.
3. آشکارسازهای حرارتی ترکیبی (Combination Heat Detectors):
این نوع آشکارسازها دو مکانیزم مختلف سنجش حرارت را ترکیب می‌کنند: سنجش دمای ثابت و نرخ افزایش دما. این ترکیب باعث افزایش دقت و کاهش احتمال هشدارهای کاذب می‌شود. آشکارسازهای ترکیبی می‌توانند به هر دو حالت رسیدن دما به مقدار ثابت و افزایش سریع دما واکنش نشان دهند.
این ویژگی آنها را برای محیط‌هایی با شرایط دمایی متغیر و پیچیده مناسب می‌سازد. به عنوان مثال، انبارهایی که ممکن است گاهی دمای آنها به سرعت افزایش یابد یا در معرض تغییرات دمایی شدید قرار گیرند.
4. آشکارسازهای حرارتی خطی (Linear Heat Detectors):
این آشکارسازها به صورت یک کابل طولانی عمل می‌کنند که در طول مسیر خود به تغییرات دما حساس است. کابل‌های حرارتی خطی معمولاً در محیط‌های بزرگ و باز مانند تونل‌ها، انبارهای وسیع، و تأسیسات صنعتی استفاده می‌شوند.
این کابل‌ها در طول خود نقاط حساس به حرارت دارند و وقتی دما به یک حد مشخص برسد، سیگنال هشدار ارسال می‌کنند. این روش به خصوص برای محیط‌هایی که پوشش کامل و یکنواخت نیاز است، مناسب است.
انتخاب آشکارساز مناسب
انتخاب نوع مناسب آشکارساز حرارتی بستگی به شرایط محیطی، نوع کاربری، و نیازهای خاص هر مکان دارد. به عنوان مثال، در یک محیط صنعتی با فعالیت‌های حرارتی زیاد، استفاده از آشکارسازهای ترکیبی یا نرخ افزایش می‌تواند موثرتر باشد، در حالی که در یک محیط مسکونی یا اداری، آشکارسازهای حرارتی ثابت ممکن است کافی باشند.
همچنین، در محیط‌های بزرگ و پیچیده، استفاده از آشکارسازهای خطی می‌تواند پوشش بهتری ارائه دهد. انتخاب صحیح نوع آشکارساز می‌تواند تاثیر بسزایی در کارایی و ایمنی سیستم‌های کشف و اعلام حریق داشته باشد.
آشکارسازهای حرارتی ثابت (Fixed Temperature Heat Detectors):
آشکارسازهای حرارتی ثابت یکی از پرکاربردترین انواع آشکارسازهای حرارتی هستند که به طور گسترده در سیستم‌های کشف و اعلام حریق استفاده می‌شوند. این آشکارسازها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که وقتی دمای محیط به یک مقدار ثابت و از پیش تعیین‌شده برسد، فعال شوند. معمولاً این مقدار دما برابر با ۵۷ درجه سانتی‌گراد (۱۳۵ درجه فارنهایت) است، اما بسته به نیازهای خاص محیط، این مقدار می‌تواند متفاوت باشد.
عملکرد این آشکارسازها بر اساس یک عنصر حساس به حرارت است که در دمای معین ذوب یا تغییر وضعیت می‌دهد. این عنصر می‌تواند یک فلز با نقطه ذوب پایین، یک ماده نیمه‌هادی، یا یک ترکیب شیمیایی خاص باشد. زمانی که دما به حد تعیین شده برسد، تغییر وضعیت این عنصر منجر به بسته یا باز شدن یک مدار الکتریکی می‌شود که سیگنال هشدار آتش را به سیستم مرکزی ارسال میکند.
این مکانیزم ساده و قابل اعتماد است و به همین دلیل در بسیاری از محیط‌ها کاربرد دارد. آشکارسازهای حرارتی ثابت به ویژه در مکان‌هایی که تغییرات دمایی ناگهانی و شدید ندارند و دمای محیط به طور معمول پایین‌تر از دمای تنظیم شده است، بسیار موثر هستند.
از جمله کاربردهای معمول این آشکارسازها می‌توان به ساختمان‌های مسکونی، انبارها، و محیط‌های اداری اشاره کرد. با این حال، یکی از محدودیت‌های این آشکارسازها این است که در شناسایی سریع حریق‌های با گسترش سریع ممکن است کند عمل کنند، زیرا باید دمای محیط به حد مشخصی برسد تا آشکارساز فعال شود. به همین دلیل، در محیط‌هایی که احتمال بروز حریق‌های سریع و ناگهانی وجود دارد، ممکن است نیاز به استفاده از انواع دیگر آشکارسازهای حرارتی یا ترکیب آنها با سایر سیستم‌های کشف و اعلام حریق باشد
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش (Rate-of-Rise Heat Detectors)
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش به طور خاص برای تشخیص تغییرات سریع دما در محیط طراحی شده‌اند. این آشکارسازها به جای تکیه بر رسیدن دما به یک مقدار ثابت، به سرعت افزایش دما در یک بازه زمانی مشخص حساس هستند. اگر دمای محیط به سرعت (معمولاً بیش از ۸.۳ درجه سانتی‌گراد در دقیقه) افزایش یابد، این آشکارسازها فعال می‌شوند و سیگنال هشدار را ارسال می‌کنند.
عملکرد این آشکارسازها بر اساس اندازه‌گیری نرخ تغییرات دما صورت می‌گیرد. در این نوع آشکارسازها معمولاً از حسگرهای ترمیستور یا سیستم‌های مکانیکی استفاده می‌شود که قادر به تشخیص تغییرات سریع دما هستند. زمانی که نرخ افزایش دما از یک مقدار معین فراتر رود، این حسگرها فعال شده و سیگنال هشدار را به سیستم مرکزی ارسال می‌کنند.
آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش به خصوص در شناسایی حریق‌هایی که به سرعت گسترش می‌یابند، بسیار موثر هستند. این نوع آشکارسازها می‌توانند در محیط‌هایی که تغییرات دمایی طبیعی و نوسانات حرارتی زیادی دارند نیز مورد استفاده قرار گیرند، زیرا به تغییرات تدریجی دما واکنش نشان نمی‌دهند و تنها به افزایش سریع دما حساس هستند. این ویژگی باعث می‌شود که احتمال ایجاد هشدارهای کاذب کاهش یابد. کاربردهای معمول آشکارسازهای حرارتی نرخ افزایش شامل محیط‌های صنعتی، آشپزخانه‌ها، و مکان‌هایی است که احتمال بروز حریق‌های سریع و ناگهانی وجود دارد.
این نوع آشکارسازها می‌توانند به تنهایی یا به صورت ترکیبی با سایر انواع آشکارسازهای حرارتی و آشکارسازهای دود یا شعله مورد استفاده قرار گیرند تا یک سیستم کشف و اعلام حریق جامع و کارآمد ایجاد شود. انتخاب صحیح این نوع آشکارساز می‌تواند به بهبود ایمنی و کاهش خسارات ناشی از حریق کمک شایانی کند.
آشکارسازهای حرارتی ترکیبی (Combination Heat Detectors)
آشکارسازهای حرارتی ترکیبی به گونه‌ای طراحی شده‌اند که مزایای هر دو نوع آشکارسازهای حرارتی ثابت و نرخ افزایش را ترکیب کنند. این آشکارسازها قادرند به هر دو حالت رسیدن دما به یک مقدار ثابت و افزایش سریع دما واکنش نشان دهند. این ویژگی باعث افزایش دقت و کاهش احتمال هشدارهای کاذب می‌شود و آنها را به گزینه‌ای ایده‌آل برای محیط‌های متنوع تبدیل میکند.
عملکرد آشکارسازهای حرارتی ترکیبی بر اساس دو مکانیزم مختلف انجام می‌شود. در این نوع آشکارسازها، یک حسگر حرارتی ثابت وجود دارد که به دمای معین حساس است و در صورت رسیدن دما به این مقدار، فعال می‌شود. همچنین یک حسگر نرخ افزایش دما نیز وجود دارد که به تغییرات سریع دما در یک بازه زمانی مشخص حساس است. این ترکیب باعث می‌شود که آشکارساز بتواند به طور همزمان تغییرات تدریجی و ناگهانی دما را شناسایی کند و در نتیجه دقت سیستم کشف و اعلام حریق افزایش یابد.
آشکارسازهای حرارتی ترکیبی به خصوص در محیط‌هایی که شرایط دمایی پیچیده و متغیری دارند، بسیار مفید هستند. به عنوان مثال، در محیط‌های صنعتی که ممکن است هم تغییرات تدریجی و هم تغییرات سریع دما رخ دهد، این نوع آشکارسازها می‌توانند عملکرد بهتری داشته باشند. همچنین در ساختمان‌های تجاری و مسکونی بزرگ که نیاز به پوشش گسترده‌تر و دقیق‌تری دارند، استفاده از آشکارسازهای ترکیبی می‌تواند امنیت بیشتری فراهم کند.
یکی از مزیت‌های مهم آشکارسازهای حرارتی ترکیبی این است که احتمال هشدارهای کاذب را کاهش می‌دهند. به عنوان مثال، در محیط‌هایی که تغییرات دمایی طبیعی و نوسانات حرارتی زیادی دارند، آشکارسازهای نرخ افزایش ممکن است به تنهایی باعث ایجاد هشدارهای کاذب شوند. اما با ترکیب این دو مکانیزم، آشکارساز فقط در صورتی فعال می‌شود که هر دو شرط (رسیدن دما به حد ثابت و افزایش سریع دما) برآورده شوند، که این امر دقت سیستم را افزایش می‌دهد. در نهایت، انتخاب آشکارسازهای حرارتی ترکیبی به عنوان بخشی از یک سیستم کشف و اعلام حریق جامع می‌تواند به بهبود ایمنی و کاهش خطرات ناشی از حریق کمک شایانی کند. این نوع آشکارسازها با ترکیب دو مکانیزم مختلف، قابلیت اطمینان بالاتری ارائه می‌دهند و می‌توانند در محیط‌های مختلف با شرایط دمایی متغیر عملکرد بهتری داشته باشند.
آشکارسازهای حرارتی خطی (Linear Heat Detectors)
آشکارسازهای حرارتی خطی یکی دیگر از انواع مهم آشکارسازهای حرارتی هستند که به صورت یک کابل طولانی عمل می‌کنند و به تغییرات دما در طول مسیر خود حساس هستند. این نوع آشکارسازها برای محیط‌های بزرگ و باز طراحی شده‌اند و می‌توانند نقاط مختلف یک محیط وسیع را به طور همزمان پوشش دهند.
عملکرد آشکارسازهای حرارتی خطی بر اساس یک کابل حساس به حرارت است که در طول خود نقاط حساس به دما دارد. این کابل‌ها معمولاً از مواد خاصی ساخته می‌شوند که در دمای معین منبسط یا تغییر وضعیت می‌دهند. وقتی دما در هر نقطه‌ای از طول کابل به حد مشخصی برسد، این تغییر وضعیت منجر به ارسال سیگنال هشدار به سیستم مرکزی می‌شود. این نوع آشکارسازها می‌توانند به صورت آنالوگ یا دیجیتال عمل کنند. در سیستم‌های آنالوگ، کابل به صورت پیوسته تغییرات دما را اندازه‌گیری میکند، در حالی که در سیستم‌های دیجیتال، کابل به بخش‌های مختلف تقسیم شده و هر بخش به صورت جداگانه دما را اندازه‌گیری میکند.
آشکارسازهای حرارتی خطی به ویژه در محیط‌های صنعتی، تونل‌ها، انبارهای وسیع، و تأسیسات بزرگ مورد استفاده قرار می‌گیرند. این نوع آشکارسازها به دلیل قابلیت پوشش گسترده و یکنواخت، برای مناطقی که نیاز به نظارت دقیق و کامل دارند، بسیار مناسب هستند. همچنین، این آشکارسازها می‌توانند در محیط‌هایی که دسترسی به نقاط مختلف برای نصب آشکارسازهای نقطه‌ای دشوار است، بسیار مفید باشند.
یکی از مزیت‌های بزرگ آشکارسازهای حرارتی خطی، سهولت نصب و نگهداری آنها است. این کابل‌ها می‌توانند به راحتی در طول سقف‌ها، دیوارها، و ساختارهای دیگر نصب شوند و نیاز به نگهداری کمتری نسبت به آشکارسازهای نقطه‌ای دارند. همچنین، این آشکارسازها می‌توانند در شرایط محیطی سخت مانند گرد و غبار، رطوبت بالا، و دماهای شدید عملکرد خوبی داشته باشند.
در نهایت، آشکارسازهای حرارتی خطی با ارائه یک راه‌حل جامع و کارآمد برای کشف و اعلام حریق در محیط‌های بزرگ و پیچیده، نقش بسیار مهمی در افزایش ایمنی و کاهش خسارت‌های ناشی از حریق ایفا می‌کنند. این نوع آشکارسازها با طراحی منحصر به فرد و قابلیت پوشش دهی گسترده، می‌توانند به طور موثری در سیستم‌های کشف و اعلام حریق به کار گرفته شوند و نیازهای مختلف محیط‌های صنعتی و تجاری بزرگ را برآورده کنند.