در دنیای امروز، سیستم‌های پیشرفته اطفای حریق در جهت افزایش کارایی و کاهش خسارات ناشی از آتش‌سوزی توسعه یافته‌اند. دو نمونه برجسته از این فناوری‌ها، سیستم CAFS (Compressed Air Foam System) یا سامانه کف هوای فشرده، و سیستم مه‌آب (Water Mist) می‌باشند. هر یک از این سیستم‌ها با رویکردی متفاوت از شیوه‌های سنتی (مانند اسپرینکلرهای آب یا گازهای خاموش‌کننده) تلاش می‌کنند بهره‌وری آب در مهار آتش را بهبود دهند و آسیب‌های جانبی را به حداقل برسانند. در این مقاله به طور جامع به معرفی عملکرد، اجزا و فناوری هر سیستم، کاربردهای صنعتی، مقایسه مزایا و معایب آن‌ها، ملاحظات نصب و نگهداری، و نیز نتایج تحقیقات و مطالعات موردی مرتبط خواهیم پرداخت. این بررسی به ما امکان می‌دهد انتخاب مناسب‌تری برای شرایط مختلف حریق داشته باشیم.

معرفی سیستم اطفای حریق CAFS

سیستم CAFS (کف هوای فشرده) ترکیبی از آب، کف آتش‌نشانی (فوم) و هوای فشرده را برای ایجاد کف موثر خاموش‌کننده به‌کار می‌گیرد. در این روش، آب و ماده کف با نسبت معین در یک محفظه مخلوط‌کن ترکیب شده و با تزریق هوای فشرده، کفی یکنواخت با حباب‌های بسیار ریز تولید می‌شود. خروجی این مخلوط از طریق نازل‌ها به صورت یک جت پرانرژی از کف پایدار و کوچک‌بابل به سمت آتش پاشیده می‌شود. به عبارت ساده، CAFS آب و کف را با کمک هوای فشرده به کف غنی از هوا تبدیل می‌کند که چگالی آب کمتری نسبت به جریان آب خالص دارد اما به دلیل ساختار حبابی، قابلیت چسبندگی و پوشش‌دهی سطحی بالایی دارد.

اجزا و نحوه عملکرد: یک سامانه CAFS معمولاً شامل بخش‌های اصلی زیر است: مخزن آب (یا منبع تأمین آب)، مخزن یا تانک فوم آتش‌نشانی (ماده کف غلیظ)، پمپ اصلی، کمپرسور هوای فشرده و دستگاه نسبت‌سنج/میکسر برای ترکیب کف و آب. هنگامی که سیستم فعال می‌شود، پمپ آب را به همراه مقدار دقیقی از محلول کف به درون میکسر می‌راند و کمپرسور، هوای فشرده را به آن اضافه می‌کند. حاصل این فرآیند کف پرفشاری است که در خطوط لوله حرکت کرده و از طریق نازل‌های ویژه خارج می‌شود. از آنجا که نسبت هوا به مایع قابل تنظیم است، می‌توان نوع کف خروجی را بر حسب نیاز به صورت کف‌تر (مرطوب‌تر) یا خشک‌تر تنظیم کرد. به عنوان مثال در آتش‌سوزی مواد جامد (کلاس A) معمولاً کف‌تر (حاوی آب بیشتر) برای نفوذ و خنک‌کنندگی بهتر استفاده می‌شود، در حالی که برای ایجاد لایه محافظ روی مواد سوختنی مایع (کلاس B) ممکن است کف خشک‌تر به کار رود تا مانع رسیدن اکسیژن به سطح سوخت شود.

مکانیسم اطفا: کف تولید‌شده توسط CAFS چندین اثر همزمان در مهار آتش دارد: نخست با داشتن آب (هرچند کمتر از جریان آب خالص) همچنان عامل خنک‌کننده است و با جذب حرارت شعله‌ها را سرد می‌کند. دوم اینکه حباب‌ها و ماده کف مانند پتو روی سطح سوخت یا اشیاء در حال اشتعال را می‌پوشاند و مانند سد حرارتی و مانع رسیدن اکسیژن عمل می‌کند. این کف به خوبی به سطوح عمودی و سقف‌ها می‌چسبد و از گسترش آتش جلوگیری می‌کند. در آتش‌سوزی مایعات قابل اشتعال نیز، کف CAFS روی سطح مایع شناور شده و لایه‌ای یکپارچه ایجاد می‌کند که تبخیر و انتشار بخارات اشتعال‌زا را متوقف می‌سازد. ویژگی دیگر CAFS پرتاب دوربرد کف است؛ به علت وجود هوای تحت فشار، برد پرتاب جریان کف نسبت به آب معمولی بیشتر بوده و می‌تواند از فاصله دورتری به کانون آتش برسد. گزارش‌ها حاکیست که برخی سیستم‌های CAFS قادرند کف را تا حدود ۲۰ متر و حتی بیشتر پرتاب کنند که این امکان ایمنی آتش‌نشانان را افزایش داده و اجازه می‌دهد از فاصله دور پیرامون آتش را پوشش دهند. همچنین حضور حباب‌های هوا در کف باعث کاهش فشار برگشتی و ضربه قوچ در لوله‌ها می‌شود و کار با جریان کف را ایمن‌تر می‌کند.

کارایی و نوآوری: هدف اصلی توسعه CAFS، ایجاد ابزاری بود که عملیات اطفا را سریع‌تر و مؤثرتر سازد. بر اساس بررسی‌های انجام‌شده، به‌کارگیری سیستم CAFS می‌تواند قدرت مقابله با آتش را تا دو برابر افزایش دهد. مطالعات نشان داده که کف تولیدی به روش CAFS به دلیل یکنواختی و ریزی حباب‌ها از پایداری بیشتری برخوردار است و زمان بیشتری خاصیت اطفایی خود را حفظ می‌کند. این کف یکنواخت با ایجاد پوششی موقت اما مؤثر، علاوه بر خاموش کردن سریع‌تر آتش، به کاهش چشمگیر دمای محیط حریق نیز کمک می‌کند. در حقیقت CAFS با ترکیب مزایای آب و کف، راندمان هر دو را افزایش می‌دهد و مصرف آب را بهینه‌تر می‌کند. به عنوان نمونه، در یک عملیات اطفای ساختاری با CAFS، به دلیل اثرگذاری بیشتر کف، حجم آب مصرفی و در نتیجه خسارت آب کاهش می‌یابد. مزیت دیگر CAFS، کاهش دود و بهبود دید در صحنه حریق است؛ کف با جذب و به دام انداختن ذرات دود و دوده، محیط را شفاف‌تر می‌کند که این امر به ایمنی آتش‌نشانان کمک می‌کند.

معرفی سیستم اطفای حریق مه‌آب (Water Mist)

سیستم مه‌آب روشی نوین در اطفای حریق است که تنها از آب خالص به شکل پودر یا مه بسیار ریز استفاده می‌کند. در این فناوری، آب با فشار بسیار بالا از طریق نازل‌های مخصوص به قطرات میکروسکوپی (مه) تبدیل و به سمت آتش پاشیده می‌شود. اندازه قطرات آب در سیستم‌های واترمیست معمولاً بسیار کوچک‌تر از قطرات آب در اسپرینکلرهای معمولی است (معمولاً قطر قطرات کمتر از ۱۰۰۰ میکرون و در سیستم‌های پرفشار حتی زیر ۲۰۰ میکرون است). تولید چنین مه پودری، رفتار آب را در برابر آتش متحول می‌کند: سطح تبخیرکننده مجموع قطرات به شکل چشمگیری افزایش می‌یابد به طوری که در یک حجم آب معین، مه‌آب می‌تواند تا ۱۰۰ برابر سطح مؤثر تبخیر بیشتر نسبت به سیستم‌های فشار پایین ایجاد کند. این بدان معناست که آب در قالب مه، حرارت آتش را بسیار سریع‌تر و کارآمدتر جذب می‌کند و موجب خنک‌کنندگی شدید و فوری در ناحیه حریق می‌شود.

اجزا و نحوه عملکرد: یک سامانه اطفای مه‌آب عمدتاً شامل اجزای زیر است: منبع آب (مخزن ذخیره یا اتصال به لوله‌کشی آب)، پمپ‌های فشار قوی مخصوص (قادر به تأمین فشار بسیار بالا، مثلاً 80 تا 200 بار) یا در برخی مدل‌ها کپسول گاز محرک (نیتروژن تحت فشار) جهت تخلیه سریع آب، مجموعه لوله‌کشی ضد زنگ فشارقوی، و نازل‌های مه‌پاش طراحی‌شده با منافذ بسیار ریز. در سیستم‌های خودکار، معمولاً پس از تشخیص حریق، شیرهای مخصوص باز شده و آب تحت فشار از نازل‌ها خارج می‌شود و مه غلیظی در فضای آتش پخش می‌گردد. هر نازل مه‌آب بسته به طراحی می‌تواند الگوی پاشش خاصی (پوشش مخروطی، مه پودری گسترده و غیره) ایجاد کند تا بخش مشخصی از فضا را محافظت نماید. برخی سیستم‌های مه‌آب به صورت تمام‌سیلابی (Total Flooding) برای فضاهای بسته عمل می‌کنند، بدین صورت که حجم زیادی مه در کل اتاق آزاد می‌شود (مثلاً برای اتاق موتور کشتی‌ها یا اتاق سرور)، در حالی‌که انواع دیگر ممکن است محلی یا منطقه‌ای باشند و تنها در محل‌های مشخصی مه پاشیده شود.

مکانیسم اطفا: مه‌آب از دو طریق اصلی آتش را مهار می‌کند: سرد کردن شدید و خفه کردن موضعی آتش. وقتی قطرات بسیار ریز آب بر روی آتش پاشیده می‌شوند، به دلیل حرارت بالای شعله‌ها بلافاصله تبخیر می‌گردند. فرایند تبخیر آب، گرمای عظیمی را جذب می‌کند (آب برای تبخیر نیاز به حرارت نهان قابل توجهی دارد) در نتیجه دمای آتش و محیط اطراف آن با سرعت زیادی افت می‌کند. هر واحد حجم آب مایع پس از تبخیر به بخاری با حجمی حدود ۱۶۴۰ برابر تبدیل می‌شود. این بخار آب تولید‌شده در نزدیکی شعله‌ها، جایگزین اکسیژن می‌شود و غلظت اکسیژن را در ناحیه آتش به طور موضعی کاهش می‌دهد. در واقع بخار حاصل نقش یک گاز خاموش‌کننده را ایفا می‌کند و مانند سیستم‌های گازی، با کاهش اکسیژن باعث خفه شدن آتش می‌گردد. تفاوت مهم در اینجاست که برخلاف گازهای اطفایی (مثل CO2 یا FM200) که برای تأثیرگذاری باید اکسیژن کل فضا را پایین بیاورند – امری که برای افراد حاضر خطرناک است – در سیستم مه‌آب، کاهش اکسیژن فقط در محدوده‌ی آتش صورت می‌گیرد و در نتیجه برای افراد حاضر ایمن‌تر است. این ویژگی مه‌آب که تنها اطراف شعله را کم‌اکسیژن می‌کند یک مزیت ایمنی کلیدی به شمار می‌رود و نیازی به تخلیه افراد یا روشن کردن آلارم پیش از فعال‌سازی ندارد.

افزون بر خنک‌سازی و خفگی موضعی، مه‌آب مزایای جانبی دیگری نیز دارد: قطرات بسیار ریز آب می‌توانند تشعشعات حرارتی آتش را جذب و پراکنده کنند و مانند یک سپر حرارتی عمل نمایند. این امر از گسترش آتش به سوخت‌های دورتر (بر اثر تابش گرما) و همچنین از آسیب دیدن افراد و تجهیزات در معرض تابش جلوگیری می‌کند. به دلیل مصرف آب کم و تبخیر سریع، خسارت ناشی از آب نیز به حداقل می‌رسد؛ آب اضافی زیادی روی زمین تجمع نمی‌یابد و وسایل اطراف آتش کمتر خیس می‌شوند. عدم ایجاد سیلاب و کاهش قابل توجه ارتفاع آب جمع‌شده، مزیتی مهم در اماکنی است که تجهیزات حساس یا کالاهای با ارزش دارند. همچنین چون آب خالص به‌کار می‌رود، این سیستم آلودگی شیمیایی برجای نمی‌گذارد و برای محیط زیست و لایه ازن نیز سازگار است.

انواع و سطح فشار: سیستم‌های واترمیست از نظر فشار کاری به دسته‌های فشار پایین، متوسط و بالا تقسیم می‌شوند. در سیستم‌های پرفشار (بالای ~35bar)، قطرات بسیار ریزتری تولید می‌شود و اثر اطفایی قوی‌تری حاصل می‌گردد. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که مه‌آب پرفشار حتی برای حریق‌های کلاس B (مایعات قابل اشتعال) نیز کارآمد است و برخلاف پاشیدن آب معمولی که می‌تواند باعث پخش مایع مشتعل یا انفجار بخار شود، مه‌آب پرفشار به دلیل سردسازی سریع و تبخیر قبل از رسیدن آب به سطح مایع، از این خطرات جلوگیری می‌کند. این یافته جدید باعث شده استفاده از مه‌آب به عنوان جایگزینی برای سیستم‌های گازی در محافظت از فضاهای حاوی سوخت مایع (مانند اتاق موتور کشتی‌ها، توربین‌های گازی و غیره) مورد توجه قرار گیرد. به طور کلی مه‌آب به عنوان روش تکمیل‌شده استفاده از آب، بسیاری از محدودیت‌های آب‌پاشی سنتی را برطرف کرده است و در عین حال ایمنی و سازگاری بیشتری ارائه می‌دهد.

کاربردهای سیستم CAFS در صنایع مختلف

سیستم‌های CAFS ابتدا در خودروهای آتش‌نشانی به عنوان یک فناوری ارتقای عملکرد پاشش کف مورد استفاده قرار گرفتند و امروزه در حوزه‌های گوناگونی به کار می‌روند. یکی از کاربردهای اصلی CAFS در آتش‌سوزی‌های صنعتی و محیط‌های پرخطر است. به عنوان مثال در پالایشگاه‌ها، انبارهای مواد شیمیایی و تأسیسات نفت و گاز، CAFS به دلیل توان بالا در اطفای آتش مایعات قابل اشتعال (به کمک فوم کلاس B) بسیار موثر ظاهر شده است. پژوهش‌ها نشان داده که در خاموش‌سازی حریق‌های ناشی از نشت مایعات قابل اشتعال یا آتش‌سوزی در انبارهای طبقاتی، سیستم CAFS عملکرد بهتری نسبت به اسپرینکلرهای معمولی و حتی سیستم‌های مه‌آب داشته است. این سیستم با ایجاد پوشش سریع کف روی سطح مایع و ممانعت از رسیدن اکسیژن، شعله‌های حریق را در کوتاه‌ترین زمان خنثی می‌کند. همچنین در سوله‌ها و انبارهای بزرگ که آتش می‌تواند به سرعت گسترش یابد، توانایی CAFS در پرتاب کف به فواصل دور و پوشاندن سطوح گسترده، آن را به گزینه‌ای جذاب برای سیستم اطفای اتوماتیک تبدیل کرده است.

از سوی دیگر، خودروهای آتش‌نشانی شهری و فرودگاهی به طور فزاینده‌ای به سیستم CAFS مجهز می‌شوند. در خودروهای آتش‌نشانی فرودگاهی که باید با خطرات ویژه‌ای چون آتش‌سوزی هواپیما (سرعت اشتعال بالا و وجود سوخت جت) روبرو شوند، CAFS با امکان نصب روی مانیتورهای سقفی و نازل‌های جلویی، قابلیت اطفای سریع و مؤثر را فراهم کرده است. کف CAFS روی بدنه و موتور هواپیما می‌چسبد و ضمن خاموش کردن آتش، از بازافروزی جلوگیری می‌کند. نیروهای آتش‌نشانی جنگل نیز از مزایای CAFS بهره می‌برند؛ کف هوای فشرده در حریق‌های جنگلی می‌تواند دور تا دور منطقه آتش را از فاصله امن پوشش دهد و با خیس کردن پوشش گیاهی پیرامون، از پیشروی آتش ممانعت کند. این ویژگی به ویژه در شرایطی که دسترسی زمینی محدود است، ارزشمند است. به طور کلی هر جا که نیاز به قدرت اطفایی بالا و حداقل مصرف آب باشد (مانند مناطق با محدودیت تأمین آب یا اماکن با تجهیزات حساس به آب)، CAFS گزینه مطلوبی است. برای مثال در برخی مجتمع‌های صنعتی که کمبود فشار آب شهری وجود دارد، استفاده از CAFS می‌تواند با همان آب اندک، اثر خاموش‌کنندگی بیشتری حاصل کند.

کاربردهای سیستم مه‌آب در صنایع مختلف

سیستم‌های اطفای مه‌آب به علت ویژگی‌های منحصربه‌فردشان در بسیاری از صنایع و اماکن مورد توجه قرار گرفته‌اند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای واترمیست، محیط‌های سرپوشیده پرجمعیت یا دارای تجهیزات حساس است. به دلیل ایمنی بالا برای افراد و حداقل خسارت به محتویات، مه‌آب برای حفاظت از فضاهایی نظیر ساختمان‌های اداری و مسکونی پرجمعیت، هتل‌ها، بیمارستان‌ها، مراکز خرید و مدارس به کار گرفته می‌شود. در این اماکن، وجود افراد حاضر ایجاب می‌کند از سیستمی استفاده شود که در صورت تخلیه شدن، خطری برای تنفس یا دید افراد نداشته باشد و همزمان خسارت جانبی (مثلاً آب‌گرفتگی وسایل) ایجاد نکند. مه‌آب دقیقاً چنین شرایطی را فراهم می‌کند و حتی بدون تخلیه فوری افراد قادر به کنترل آتش است.

دومین حوزه مهم کاربرد واترمیست، محیط‌های دارای تجهیزات الکتریکی و الکترونیکی حساس نظیر اتاق‌های سرور، مراکز داده، اتاق‌های کنترل برق و مخابرات است. استفاده از آب به روش سنتی یا گازهای خاموش‌کننده هر یک معایبی در این فضاها دارند (آب می‌تواند به تجهیزات صدمه زند و گازهای خاموش‌کننده نیز گران و برای افراد زیان‌آورند). اما مه‌آب به دلیل مصرف کم آب و تبدیل سریع به بخار، ریسک آسیب‌رسانی به تجهیزات را به حداقل می‌رساند و با به‌کارگیری آب دیونیزه در سیستم‌های مخصوص، حتی خطرات برق‌گرفتگی را نیز منتفی می‌کند. به همین خاطر در سال‌های اخیر بسیاری از دیتاسنترها و اتاق‌های مخابراتی به سیستم‌های واترمیست مجهز شده‌اند.

در صنایع سنگین و حمل‌ونقل نیز مه‌آب نقش مهمی ایفا می‌کند. اتاق موتور کشتی‌ها و شناورها یکی از اولین کاربردهای موفق واترمیست بود؛ پس از محدود شدن استفاده از هالون، سیستم‌های مه‌آب به عنوان جایگزین در کشتی‌ها نصب شدند تا آتش سوزی اتاق ماشین را بدون نیاز به تخلیه خدمه خاموش کنند. همچنین توربین‌های گاز نیروگاهی، ژنراتورهای دیزلی، پمپ‌خانه‌های نفت و گاز و نظایر آن به واسطه وجود سوخت مایع و تجهیزات داغ، با خطر حریق همراهند که سیستم مه‌آب پرفشار برای این موارد بسیار مناسب تشخیص داده شده است. گزارش شده که در برخی نیروگاه‌ها و تأسیسات نفتی، مه‌آب پرفشار توانسته آتش کوره‌ها و مخازن سوخت را بدون انفجار مهار کند. کاربرد دیگر، موزه‌ها، کتابخانه‌ها و اماکن تاریخی است؛ در این اماکن ارزشمند، کمینه کردن آسیب اهمیت بالایی دارد. سازمان‌های مسئول حفاظت میراث فرهنگی، مه‌آب را به خاطر عدم ایجاد سیلاب و عدم تخریب اشیاء قیمتی، بر روش‌های دیگر ترجیح می‌دهند. برای نمونه در یک موزه با اشیای تاریخی، تخلیه حجم زیادی گاز خاموش‌کننده می‌تواند به اشیاء آسیب شیمیایی بزند یا استفاده از آب معمولی موجب خسارت آب‌گرفتگی شود، در حالی‌که مه‌آب به نرمی و بدون اثر خورنده، آتش را خاموش می‌کند. همین‌طور در فضاهای عمومی شلوغ مثل قطارهای مسافربری، هواپیماها و مترو، سیستم مه‌آب قابل به‌کارگیری است زیرا برای مسافران خطری نداشته و نیاز به تهویه پس از اطفا ندارد.

مقایسه عملکرد، مزایا و معایب CAFS و مه‌آب

هر دو سیستم CAFS و مه‌آب با هدف بهبود کارایی اطفای حریق و کاهش خسارات جانبی طراحی شده‌اند، اما رویکرد و ویژگی‌های آن‌ها تفاوت‌های اساسی دارد. در ادامه، مزایا و معایب هر سیستم در مقایسه با یکدیگر مرور می‌شود:

مزایای سیستم CAFS:
– اثربخشی بالا و سرعت خاموش‌کنندگی: CAFS به علت ترکیب آب و کف، قدرت مهار آتش بسیار بالایی دارد و طبق مطالعات می‌تواند توان اطفا را تا دو برابر افزایش دهد. این سیستم در اطفای آتش‌سوزی‌های کلاس A (مواد جامد) و کلاس B (مایعات اشتعال‌زا) بسیار کارآمد بوده و آتش را سریع‌تر از آب خالص کنترل می‌کند.
– کاهش مصرف آب و خسارات ثانویه: به دلیل بهره‌وری بیشتر کف، برای خاموش کردن یک حریق مقدار آب بسیار کمتری مصرف می‌شود. این به معنای کاهش آسیب آب به سازه و اموال و نیز وزن کمتر آب مصرفی در مأموریت‌های آتش‌نشانی است.
– پوشش‌دهی و جلوگیری از بازگشت شعله: کف CAFS به خوبی به سطوح عمودی، دیوارها و سقف‌ها می‌چسبد و یک لایه‌ی عایق بین آتش و سطح ایجاد می‌کند. این ویژگی از بازافروزی مجدد (Reflash) جلوگیری کرده و آتش را محصور می‌کند. همچنین روی مایعات، لایه‌ی کف ایجادشده از تبخیر مجدد سوخت و شعله‌ور شدن دوباره جلوگیری می‌کند.
– برد و قدرت مانور بیشتر: جریان کف هوای فشرده را می‌توان به مسافت‌ها و ارتفاعات دورتری نسبت به آب معمولی پرتاب کرد. در نتیجه آتش‌نشان می‌تواند از فاصله امن‌تری عملیات را انجام دهد یا نقاط بلند (مثلاً طبقات بالای ساختمان یا مخازن مرتفع) را هدف قرار دهد.
– کاهش دود و ایمنی بیشتر صحنه: CAFS با ترکیب هوا در کف، ضمن خاموش کردن آتش، ذرات دود و کربن را نیز به دام می‌اندازد و محیط حریق را پاک‌تر می‌کند. این باعث بهبود دید و کاهش دمای محیط برای نیروهای امدادی می‌شود. همچنین به دلیل ساختار کف‌دار، پدیده‌هایی نظیر ضربه قوچ در شیلنگ‌ها رخ نداده و کار با آن ایمن‌تر است.

معایب و محدودیت‌های سیستم CAFS:
– هزینه اولیه بالا: راه‌اندازی CAFS نیازمند تجهیزات اضافه نظیر کمپرسور هوا، مخازن کف و سیستم‌های کنترل ترکیب است. این موضوع قیمت آن را بالاتر از سیستم‌های آب معمولی می‌برد. تخمین زده شده افزودن سامانه CAFS به یک پمپ آتش‌نشانی می‌تواند حدود ۱۰٪ به قیمت آن اضافه کند. همچنین هزینه تأمین کف (فوم) و تجهیزات جانبی باید مد نظر قرار گیرد، هرچند کف کلاس A نسبتاً ارزان و در درصد مصرفی پایین به‌کار می‌رود.
– پیچیدگی عملیاتی و نیاز به آموزش: عملکرد درست CAFS مستلزم آموزش پرسنل است؛ تنظیم نسبت کف به هوا و کار با تجهیزات آن نیازمند تجربه است. هرگونه استفاده نادرست (مثلاً نسبت ناصحیح) می‌تواند به کاهش کارایی اطفا یا آسیب تجهیز بینجامد. بنابراین کاربران باید دوره‌های آموزشی ببینند و تمرین منظم داشته باشند.
– نگهداری بیشتر و احتمال خرابی: افزوده شدن اجزای مکانیکی (پمپ کف و کمپرسور هوا) به معنی نیاز به سرویس و نگهداری دوره‌ای بیشتر است. عدم رسیدگی می‌تواند به مشکلاتی نظیر گرفتگی خطوط توسط رسوبات کف یا خرابی کمپرسور منجر شود. اگر سیستم CAFS برای مدت طولانی استفاده نشود و نگهداری نگردد، در زمان نیاز ممکن است دچار اشکال شود. همچنین باید پس از هر عملیات، خطوط و نازل‌ها شستشو شوند تا باقی‌مانده کف خشک نشده و انباشته نشود.
– نیاز به ماده کف و محدودیت در برخی محیط‌ها: برخلاف مه‌آب که تنها آب نیاز دارد، CAFS وابسته به موجودی کف آتش‌نشانی است. در کاربردهای ثابت باید مخازن کف بازه‌های زمانی پر یا تعویض شوند و در خودروهای آتش‌نشانی نیز مقدار کف حمل‌شده محدود است. علاوه بر این، در محیط‌هایی نظیر آرشیوهای اسناد یا موزه‌ها، باقی‌ماندن هرگونه ماده شیمیایی (هرچند بی‌ضرر) نامطلوب است و شاید استفاده از آب خالص ترجیح داده شود. کف پس از اطفا نیاز به تمیزکاری دارد و ممکن است به برخی مواد (مثلاً کاغذ، آثار هنری) آسیب بزند. بنابراین در اینگونه مکان‌ها CAFS کاربرد محدودی دارد در حالی‌که مه‌آب گزینه بهتری است.

مزایای سیستم مه‌آب:
– ایمنی برای انسان و سازگار با محیط زیست: سیستم واترمیست فقط از آب استفاده می‌کند، بنابراین غیرسمی و بی‌خطر برای افراد حاضر است. در هنگام تخلیه مه‌آب نیازی به تخلیه فوری افراد یا استفاده از ماسک تنفسی نیست، زیرا اکسیژن کل فضا را مصرف نمی‌کند بلکه فقط اطراف آتش کاهش می‌یابد. همچنین این سیستم پس از عملکرد، نیازی به تهویه جهت خروج گازهای باقی‌مانده ندارد (برخلاف برخی گازهای اطفایی). از منظر زیست‌محیطی نیز آب ماده‌ای پاک است و مشکلی برای لایه ازن یا آلودگی محیط ایجاد نمی‌کند.
– کاهش چشمگیر خسارت و خرابی: به دلیل قطرات ریز و تبخیر سریع، مصرف آب در مه‌آب به مراتب کمتر از آبپاش‌های سنتی است. این امر باعث می‌شود خسارت ناشی از آب و رطوبت ثانویه ناچیز باشد؛ تجهیزات الکتریکی، اسناد و لوازم در محل حریق کمترین آسیب را می‌بینند. مه‌آب به عنوان سیستم کم‌تخریب شناخته می‌شود که حتی برای فضاهای پر از تجهیزات الکترونیکی ظریف یا آثار تاریخی قابل استفاده است. علاوه بر این، چون ذرات آب سریع بخار می‌شوند، بعد از اطفا رطوبت زیادی باقی نمی‌ماند و پاکسازی ساده است.
– کارایی بالای خنک‌کنندگی: همان‌طور که اشاره شد، مه‌آب به خاطر افزایش سطح مؤثر تبخیر، توان سرمایشی بسیار بالایی دارد. این ویژگی سبب می‌شود آتش را به سرعت از طریق کاهش حرارت مهار کند و از سرایت آن جلوگیری نماید. خنک شدن سریع محیط همچنین امکان نزدیک‌شدن ایمن‌تر آتش‌نشانان به کانون آتش را فراهم می‌کند. مه‌آب در کاهش حرارت تابشی نیز مؤثر است و پیرامون حریق را محافظت می‌کند.
– عدم نیاز به مواد شیمیایی و سازگاری با موارد خاص: در مه‌آب هیچ ماده افزودنی به کار نمی‌رود و تنها با تغییر فشار و طراحی نازل به انواع آتشسوزی‌ها تطبیق می‌یابد. بنابراین خطراتی مانند تمام‌شدن یا تاریخ انقضای ماده عامل (که در سیستم‌های کف یا گازی مطرح است) وجود ندارد. این سیستم برای محیط‌های مختلف از جمله مکان‌های بسته با تعداد زیاد افراد، اتاق‌های سرور، موزه‌ها و حتی فضاهای دارای ولتاژ الکتریکی قابل استفاده است. با رعایت تمهیدات (مثلاً استفاده از آب دیونیزه)، مه‌آب می‌تواند آتش‌سوزی تجهیزات برقی را نیز بدون ایجاد اتصال کوتاه خاموش کند. بسیاری از استانداردهای ایمنی بین‌المللی نیز استفاده از واترمیست را در اماکن خاص مجاز شمرده یا توصیه کرده‌اند و این سیستم‌ها تطابق بالایی با الزامات قانونی دارند.

معایب و محدودیت‌های سیستم مه‌آب:
– هزینه اولیه و تجهیزات تخصصی: سامانه‌های مه‌آب خصوصاً از نوع پرفشار، به پمپ‌های قوی، لوله‌های مقاوم به فشار بالا و نازل‌های دقیق نیاز دارند. هزینه نصب این تجهیزات معمولاً بالاتر از سیستم اسپرینکلر استاندارد است (برآورد برخی پیمانکاران حاکی از حدود ۲۰٪ هزینه بیشتر نسبت به اسپرینکلر سنتی است) و ممکن است برای بودجه پروژه‌ها چالش‌برانگیز باشد. با این حال، باید توجه داشت که در عوض، خسارات ناشی از حریق و آب کاهش می‌یابد که توجیه‌کننده هزینه خواهد بود.
– برد محدود و تأثیرپذیری از شرایط محیطی: قطرات بسیار ریز آب پس از خروج از نازل در فاصله نسبتاً کوتاهی (چند متر) پراکنده و تبخیر می‌شوند، لذا پوشش‌دهی هر نازل محدود است. برای حفاظت از یک فضای بزرگ، نازل‌های بیشتری مورد نیاز است تا همپوشانی کافی ایجاد شود. همچنین در فضاهای باز یا دارای جریان هوای شدید، مه‌آب کارایی کمتری دارد زیرا باد یا تهویه قوی می‌تواند مه را از محل آتش دور کند و مانع تمرکز آن بر شعله شود. بنابراین مه‌آب عمدتاً برای فضاهای نسبتاً محصور یا کنترل‌شده مناسب‌تر است و در هوای آزاد (مثلاً آتش‌سوزی جنگل یا حریق‌های شهری در محیط بیرونی) تاثیر محدودتری دارد.
– نیاز به منبع آب پاک و خطر انسداد: چون روزنه‌های نازل واترمیست بسیار ریز هستند، آب مورد استفاده باید عاری از ذرات معلق و املاح باشد تا منافذ را مسدود نکند. این به معنای لزوم وجود فیلترهای کارآمد و بازدید منظم آنهاست. در صورت عدم نگهداری، ممکن است نازل‌ها گرفته و سیستم عملاً غیرفعال شود. همچنین در محیط‌های سردسیر، آب موجود در لوله‌های ظریف مه‌آب مستعد یخ‌زدگی است که می‌تواند عملکرد سیستم را مختل کند؛ برای جلوگیری از این مشکل تدابیری مانند سیستم‌های گرم‌کن یا استفاده از ضدیخ مخصوص ضروری است.
– محدودیت در برخی انواع آتش و واکنش اشخاص: هرچند مه‌آب برای اغلب کلاس‌های حریق به کار می‌رود، اما در آتش‌سوزی‌های عمیق با مواد جاذب آب (مثل انبار کاغذ یا پنبه که نیاز به نفوذ آب دارند) ممکن است به خوبی کف نفوذ نکند، زیرا قطرات آن عمدتاً تبخیر می‌شوند و رطوبت کمتری به ماده سوختنی می‌رسانند. در این موارد CAFS یا سیستم‌های کف ممکن است کارایی بهتری در خیس کردن کامل مواد داشته باشند. از سوی دیگر، آزاد شدن مه غلیظ در یک فضا می‌تواند برای ساکنین احساس وحشت یا گیجی ایجاد کند، چون دید به شدت کاهش یافته و مه سرد اطرافشان را فرا می‌گیرد. البته این مه غیرسمی است، اما آشنایی نداشتن افراد با آن ممکن است واکنش‌هایی مانند ترس در پی داشته باشد. آموزش و علامت‌دهی مناسب می‌تواند این اثر را کاهش دهد.

ملاحظات نصب، نگهداری و هزینه‌ها

سیستم CAFS: نصب یک سیستم CAFS (چه به صورت ثابت در یک تأسیسات و چه به عنوان تجهیز خودرو آتش‌نشانی) نیازمند توجه به فضای کافی برای مخازن کف و آب، کمپرسور و سامانه کنترل است. در کاربردهای ثابت صنعتی، تجهیزات CAFS باید در محیطی با تهویه مناسب و دور از حرارت شدید نصب شوند. همچنین باید تمهیدات محافظتی در برابر خطرات فیزیکی (مثلاً برخورد اشیاء یا انفجار ناشی از آتش) اندیشیده شود تا اجزای سیستم آسیب نبینند. از نظر هزینه، CAFS جزو سیستم‌های گران‌قیمت اطفا محسوب می‌شود. علاوه بر هزینه خرید تجهیزات (پمپ ویژه، کمپرسور، واحد کف‌ساز و …) هزینه نگهداری شامل تعویض روغن کمپرسور، فیلترها و تأمین دوره‌ای کف آتش‌نشانی نیز وجود دارد. مهم‌ترین نکته در نگهداری CAFS سرویس منظم و پیشگیرانه است؛ باید پمپ، کمپرسور و خطوط لوله به طور دوره‌ای بازبینی و تست شوند و دستگاه در فواصل زمانی معین راه‌اندازی شود تا از عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل گردد. عدم انجام نگهداری مستمر می‌تواند به تجمع رسوبات کف یا زنگ‌زدگی و خرابی قطعات بینجامد. برای مثال اگر آب ورودی حاوی املاح زیاد باشد یا فیلترها تمیز نشوند، نازل‌ها و مخلوط‌کن‌ها به مرور دچار گرفتگی می‌شوند که راندمان کف را کاهش داده و حتی ممکن است کل سیستم را از کار بیاندازد. بنابراین استفاده‌کنندگان CAFS باید برنامه منظم شستشو و پاکسازی اجزا (خصوصاً بعد از هر بار استفاده) را اجرا کنند. همچنین آموزش تیم فنی جهت بهره‌برداری صحیح و عیب‌یابی ضروری است. از لحاظ تامین مواد، کف‌های کلاس A مورد استفاده در CAFS قیمت نسبتاً پایینی دارند (در حدود لیتری ۱۲ تا ۱۵ دلار در بازارهای جهانی) و چون با غلظت بسیار کم (حدود 0.3% یا کمتر) مصرف می‌شوند، هزینه عملیاتی فوم در هر مأموریت ناچیز خواهد بود. با این وجود، انبارداری صحیح کف (دوری از یخ‌زدگی، گرمای شدید و انقضا) نکته‌ای است که باید رعایت شود.

سیستم مه‌آب: هزینه نصب سیستم واترمیست به عوامل متعددی وابسته است از جمله گستره فضای تحت حفاظت، نوع سیستم (پرفشار یا کم‌فشار)، جنس لوله‌کشی و برند تجهیزات. معمولاً تجهیزات پرفشار (پمپ‌ها، اتصالات و نازل‌های خاص) گران‌تر هستند. برای برآورد هزینه، علاوه بر قیمت دستگاه‌ها باید هزینه طراحی مهندسی، نصب و تست را نیز در نظر گرفت. در برخی پروژه‌ها، لزوم اعمال تغییرات ساختمانی (مانند تقویت سازه برای لوله‌های فولادی یا ایجاد فضای پمپ‌خانه) نیز می‌تواند هزینه را افزایش دهد. با این حال استفاده از لوله‌های قطر کوچکتر نسبت به اسپرینکلر و عدم نیاز به مخازن بزرگ گاز یا کف، در مواردی ممکن است بخشی از هزینه اضافی را جبران کند. از نظر نگهداری، سیستم‌های مه‌آب به نگهداری منظم اما نه پیچیده نیاز دارند. مشابه اسپرینکلرها باید به صورت دوره‌ای شیرآلات و عملکرد نازل‌ها تست شوند و هر چند وقت یک‌بار شبکه لوله‌کشی از نظر نشتی یا انسداد بررسی شود. چون تنها آب در این سیستم جریان دارد، هزینه‌های تعمیر و نگهداری جاری آن عموماً کمتر از سیستم‌های شیمیایی (گازی یا فومی) است. با این وجود پمپ‌های فشار قوی نیازمند سرویس و روغن‌کاری دوره‌ای هستند و فیلترهای آب نیز باید طبق برنامه تعویض یا تمیز شوند. در صورت استفاده از کپسول‌های نیتروژن (در سیستم‌های مه‌آب خودکانتینر)، باید فشار و سلامت این کپسول‌ها مرتب بازبینی شود. یک ملاحظه دیگر، قطعات یدکی خاص سیستم مه‌آب است؛ نازل‌های مه‌پاش، شیرهای فشار بالا و پمپ‌های ویژه ممکن است از تامین‌کنندگان خاصی قابل تهیه باشند و دسترسی فوری به آنها همیشه میسر نباشد، لذا نگهداری چند قطعه یدکی کلیدی و قرارداد سرویس با شرکت نصب‌کننده توصیه می‌شود. در مجموع، گرچه هزینه اولیه مه‌آب بالاتر است و نگهداری فنی دقیقی می‌طلبد، اما هزینه‌های عملیاتی آن (صرفاً آب و برق پمپ) پایین بوده و مهم‌تر آنکه مزایای حاصل از جلوگیری از خسارت آتش و آب، سرمایه‌گذاری اولیه را توجیه می‌کند.

نتایج تحقیقات و مطالعات موردی

به منظور ارزیابی دقیق‌تر این دو سیستم، نگاهی به برخی تحقیقات و تجربیات عملی می‌اندازیم:

• عملکرد CAFS در پژوهش‌های مقایسه‌ای: تحقیقات انجام‌شده توسط شورای ملی تحقیقات کانادا (NRCC) در اواخر دهه 1990 میلادی نشان داد که سامانه‌های CAFS در خاموش‌سازی آتش‌سوزی‌های ناشی از مایعات قابل اشتعال و نیز حریق قفسه‌های انباری، به شکل قابل ملاحظه‌ای از اسپرینکلرهای معمولی و حتی سیستم‌های مه‌آب موفق‌تر بودند. در این آزمایش‌ها که با فوم کلاس A و B انجام گرفت، زمان اطفا کوتاه‌تر و کنترل بهتر شعله‌ها در سیستم CAFS مشاهده شد. علاوه بر این، CAFS با تولید کف پایدار، نیاز به دبی آب و غلظت عوامل خاموش‌کننده کمتری نسبت به سیستم‌های دیگر داشت که تأییدکننده بهره‌وری بالاتر آن است. نکته جالب دیگر گزارش NRCC، بهبود میدان دید در فضای حریق به واسطه CAFS بود (چرا که کف ذرات دود را رسوب می‌داد). این تحقیقات پایه علمی محکمی برای مزایای CAFS فراهم کرد و پس از آن پیشرفت‌های بیشتری نیز در تکنولوژی CAFS صورت گرفت. در یک مطالعه عددی دیگر، تاثیر تغییر نسبت هوا به کف در CAFS بر اندازه و پایداری حباب‌ها بررسی شده که نشان می‌دهد کوچکتر بودن و یکنواختی حباب‌ها به علت روش تزریق هوای تحت فشار، از دلایل اصلی عملکرد برتر CAFS در خاموش‌کنندگی و ماندگاری لایه کف است.
• ایمنی مه‌آب در حریق مایعات قابل اشتعال: همان‌طور که اشاره شد، کاربرد آب در آتش‌سوزی مایعات نفتی همواره با احتیاط همراه بوده چون ریختن آب معمولی روی مایعات سبک می‌تواند باعث پخش شدن حریق یا even boil-over شود. با این حال، مطالعات جدید نشان داده‌اند که استفاده از سیستم مه‌آب پرفشار چنین خطراتی را ایجاد نمی‌کند. به عنوان نمونه، آزمایش‌هایی در زمینه اطفای حریق مخازن سوخت با مه‌آب انجام شده که در آنها آب تحت فشار بالا قبل از تماس با سطح سوخت تبخیر شده و ضمن سرد کردن شدید سوخت، مانند یک گاز خنثی روی آن را می‌پوشاند. نتیجه این فرآیند عدم رخ دادن انفجار یا پرتاب سوخت بوده است، که یک موفقیت بزرگ برای فناوری واترمیست محسوب می‌شود. این یافته باعث گسترش استفاده از مه‌آب در صنایع نفت و گاز به عنوان جایگزینی ایمن‌تر به جای CO2 یا سایر گازها (که خفگی‌آورند) شده است. همچنین مطالعات متعدد دیگری توسط سازمان‌های دریایی و نظامی انجام گرفته که کارایی مه‌آب را در محیط‌های بسته مانند کابین کشتی‌ها، قطارهای مسافربری و هواپیماها تأیید کرده است. برای مثال، سازمان دریانوردی بین‌المللی (IMO) پس از آزمون‌های گسترده واترمیست در اتاق موتور کشتی‌ها، این سیستم را به عنوان یکی از سیستم‌های قابل قبول برای جایگزینی هالون معرفی کرده است. در حوزه حفاظت ساختمان‌های تاریخی نیز گزارش‌های موردی نشان می‌دهد که نصب مه‌آب در برخی کلیساها و کتابخانه‌های قدیمی، در موارد آتش‌سوزی احتمالی توانسته بدون آسیب رساندن به بنا و آثار، آتش را خاموش کند؛ این تجربیات موفق باعث تشویق مدیران مراکز میراث فرهنگی به استفاده از مه‌آب شده است.
• تجربیات عملی آتش‌نشانی: در میدان عمل، آتش‌نشانان دیدگاه‌های متفاوتی درباره CAFS و واترمیست گزارش کرده‌اند. برخی تیم‌های آتش‌نشانی شهری که به CAFS مجهز شده‌اند اعلام کرده‌اند که مدت زمان مهار آتش و خسارات آب در آتش‌سوزی منازل به شکل محسوسی کاهش یافته و عملیات لکه‌گیری پایانی نیز سریع‌تر صورت می‌گیرد، زیرا بسیاری از نقاط پنهان با لایه کف پوشیده شده و خنک مانده‌اند. از سوی دیگر، در حریق یک مرکز مخابراتی، سیستم مه‌آب نصب‌شده توانست در لحظات اولیه آتش‌سوزی تجهیزات الکترونیکی را خاموش کند بدون آن‌که آسیبی به سایر تجهیزات برسد یا وقفه زیادی در کار مرکز ایجاد شود. این حادثه به عنوان یک مطالعه موردی موفق در کنفرانس‌های ایمنی مطرح گردیده و مزیت مه‌آب را در محافظت از زیرساخت‌های حساس نشان داده است. البته باید توجه داشت که آموزش و آمادگی در بهره‌گیری از هر دو سیستم نقش مهمی ایفا می‌کند. به عنوان نمونه، یک ایستگاه آتش‌نشانی گزارش کرد که در استفاده نخستین از CAFS، به دلیل عدم تنظیم صحیح نسبت کف، صحنه پر از کف اضافی شده و دید کاهش یافته بود؛ اما با کسب تجربه، تیم عملیاتی توانستند دفعه بعد میزان کف را دقیقاً متناسب با آتش تنظیم کنند که نتایج عالی به دست آمد.

به طور خلاصه، تحقیقات دانشگاهی و تجربیات میدانی هر دو مؤید آن هستند که اگر سیستم CAFS و سیستم مه‌آب در جای مناسب خود و به شکل صحیح به کار گرفته شوند، می‌توانند به شکل قابل توجهی ایمنی حریق را ارتقا دهند. انتخاب بین این دو به نوع خطر حریق، ماهیت دارایی‌های مورد حفاظت و ملاحظات اقتصادی و عملیاتی وابسته است.

نتیجه‌گیری

سیستم‌های CAFS و مه‌آب به عنوان دو فناوری پیشرفته اطفای حریق، هر یک رویکردی متفاوت برای مقابله با آتش ارائه می‌کنند. CAFS با ترکیب همزمان آب، کف و هوای فشرده توانسته است قابلیت اطفایی آب را چند برابر کرده و با ایجاد کف پایدار، در بسیاری از آتش‌سوزی‌های سخت پیشرو باشد. این سیستم به ویژه در خاموش کردن سریع آتش‌های گسترده و پرحرارت و نیز کاهش آسیب‌های ناشی از آب سنگین، عملکرد درخشانی از خود نشان داده است. در مقابل، سیستم مه‌آب با بهره‌گیری از قطرات فوق‌ریز آب شیوه‌ای تمیز، ایمن و مؤثر برای طیف وسیعی از کاربردها فراهم کرده که در آن نیاز به استفاده از عوامل شیمیایی نیست و خسارات ثانویه به حداقل ممکن رسیده است. مه‌آب در فضاهای دارای افراد یا تجهیزات حساس، یک انتخاب ایده‌آل محسوب می‌شود و توانسته بسیاری از محدودیت‌های سیستم‌های سنتی را برطرف کند.

در مقایسه این دو، نمی‌توان یکی را مطلقاً برتر از دیگری دانست؛ بلکه شرایط کاربردی تعیین‌کننده است. اگر هدف اصلی، حداکثر قدرت خاموش‌کنندگی در کوتاه‌ترین زمان و مهار انواع حریق با ماده پوشاننده باشد (مثلاً در آتش‌سوزی‌های صنعتی بزرگ یا عملیات آتش‌نشانی شهری و جنگلی)، CAFS گزینه جذابی خواهد بود. از سوی دیگر اگر حداقل خسارت جانبی و ایمنی افراد در اولویت باشد (مانند فضاهای اشغال‌شده، مراکز داده، موزه‌ها)، مه‌آب برتری می‌یابد. همچنین در برخی موارد می‌توان این دو فناوری را مکمل هم به کار گرفت؛ برای مثال در یک ساختمان اداری ممکن است بخش اتاق‌های عمومی با مه‌آب محافظت شوند در حالی که برای اتاق دیزل‌ژنراتور از یک واحد CAFS استفاده گردد.

نکته پایانی اینکه موفقیت هر یک از این سیستم‌ها در عمل وابسته به طراحی صحیح، نصب مطابق استاندارد، نگهداری منظم و آموزش کاربران است. تنها در این صورت است که در لحظه بحرانی وقوع حریق، سیستم عملکرد بهینه خود را نشان خواهد داد. آینده اطفای حریق، ترکیبی از چنین فناوری‌های نوینی است که ایمنی را ارتقا داده و خسارات را کاهش می‌دهند. با شناخت دقیق سیستم اطفای CAFS و سیستم اطفای مه‌آب و درک مزایا و محدودیت‌های هر کدام، می‌توان استراتژی‌های هوشمندانه‌تری برای حفاظت از جان و مال افراد در برابر آتش به کار بست.