עקרונות שאיבת עשן
אחד המצבים המסוכנים ביותר שעשויים להתמודד בתוך בניין הינו הצטברות עשן. בעוד ששריפות עצמן הן מסוכנות ומזיקות, העשן בפני עצמו הינו גורם סיכון גבוה ביותר וגורם לפגיעות.
על מנת להגן על דיירי הבניין, על הריהוט ועל הרכוש שעלולים להיפגע כתוצאה מהעשן, קיים צורך ממשי בהתקנת מערכת בקרת עשן. מערכת בקרת עשן הינה מערכת אשר יודעת לשלוט בניתוב זרימת העשן בבניין במקרה של שריפה. פעולה זו של מערכת פינוי העשן מונעת מהעשן להתפשט ברחבי הבניין ומאפשרת לדיירי הבניין מסלול פינוי ברור ובנוסף מונעת נזק נוסף לפנים הבניין.

שליטה בלחץ האוויר בבניין
האמצעי העיקרי לבקרת תנועת עשן הינו על ידי יצירת הבדלי לחץ אוויר בין אזורי בקרת עשן. התפיסה הבסיסית של השליטה בלחץ האוויר בבניין הינה לבסס לחץ גבוה יותר בחללים סמוכים מאשר באזור העשן. באופן זה האוויר מנותב לאזור העשן מהאזורים הסמוכים ובכך מונע מהעשן להתפזר ברחבי הבניין.

מערכות שאיבת עשן ייעודיות / לא ייעודיות
מערכות בקרת עשן הן ייעודיות או לא ייעודיות. מערכת ייעודית לבקרת עשן הינה מערכת אשר מותקנת בבניין למטרה אחת בלבד – שליטה בעשן. מדובר במערכת נפרדת של ניוד אוויר שאינה פונקציונאלית בתנאי שגרה בבניין. מערכות עשן ייעודיות משמשות לאזורים ספציפיים, כגון: פירי מעליות ומגדלי מדרגות הדורשים שימוש בטכניקות בקרת עשן ייחודיות.
מערכות בקרת עשן לא ייעודיות הינן מערכות שמשלבות פונקציונאליות של שאיבת עשן בניין יחד עם מערכות אחרות, כך לדוגמה, מערכת אוטומציה לבניין (HVAC). כאשר המערכת מופעלת, המערכת משנה את מצב הפעולה שלה באופן אוטומטי בכדי להשיג את יעדי בקרת העשן.

מערכות בקרת אש
המטרה העיקרית של מערכת בקרת האש הינה כיסוי וכיבוי האש במהירות האפשרית. מערכות בקרת אש עוצרות את האש, אך לא את העשן ולעיתים קרובות מופעלות אוטומטית על ידי חום השריפה. מערכות אלה מסתמכות על אספקת מים, כגון ממטרות ואילו מערכות בקרת עשן בדרך כלל מסתמכות על חשמל להפעלת מאווררים וניטרול העשן.
מערכת בקרת העשן הינה בדרך כלל מערכת נפרדת ממערכת בקרת האש מכיוון שיש לשתי מערכות אלו מטרות שונות. עם זאת, מערכת בקרת העשן אמורה להיות מתוכננת וערוכה לעבודה באינטגרציה עם מערכת בקרת האש ולא להפריע לפעולתה.
כך לדוגמה>>
במידה ובבניין קיימת מערכת ממטרות מים, מערכת בקרת העשן אינה נדרשת לשלוט בכמות גדולה של עשן מכיוון שגודל השריפה לאחר פעילות מערכת בקרת האש, צפוי להיות קטן יותר.
אם מערכת בקרת העשן משלבת מטף כיבוי גז, יש לנקוט בפעולות מסוימות.
ובמידה ומערכת בקרת העשן הייתה מנסה לפרוק עשן מחדר שבו הותקנה מערכת כיבוי אש מבוססת גז, מערכת בקרת העשן הייתה ככל הנראה מפרקת הן את העשן והן את הגז המדכא את האש! מצב מסוכן בהחלט מאחר ופירוק הגז יאפשר להמשך התלקחות השריפה, על כן מטפי כיבוי מבוססי גז ומערכות בקרת עשן אסור שיהיו פעילים באותו זמן ובאותו האזור.
מערכות בקרת עשן מדווחות על מיקום השריפה מלוח האש. לוח האש עושה שימוש בשילוב של חיישני עשן וחום כדי לקבוע היכן ממוקמת השריפה. במצב שבו שמתקבלים איתותים מיותר מאזור עשן אחד, מערכת בקרת העשן אמורה להמשיך בפעולה אוטומטית לפי המצב שנקבע על ידי אות העשן הראשוני שהתקבל.

מערכות בסיסיות לבקרת עשן
בדרך כלל ניתן לחלק את מערכות לבקרת עשן בבניין לשני סוגים בסיסיים: הגנת פיר והגנה מפני רצפות.
מערכת הגנה מפני פירים מורכבת ממערכות לחץ לחדר מדרגות וממערכות להרמת מעליות.
מערכת להגנת הרצפה כוללת מספר וריאציות של בקרת עשן. השימוש במערכת מסוימת או בשילוב של מערכות תלוי בדרישות הבניין, קוד האש וכן בדרישות התנאים הבטיחותיים הספציפיים שנדרשים במקרה של דליפת העשן.

**חשוב לציין כי מגמות אחרונות מצביעות על אזורי מקלט המיועדים למבנים רבים כפי שנקבע על ידי החוק האמריקאי למוגבלויות (ADA). מפרטים עשויים להתייחס לאזורי מקלט אלה הנמצאים בדרך כלל בסמוך לחדרי מדרגות או מעליות הרמה. אזורי מקלט אלה עשויים לדרוש שילוב מערכות מיוחדות לפיצוי לחץ אוויר, הדרישות למערכות אלה עליהן להיות מוכתבות על ידי מתכנן מערכת בקרת העשן של הבניין וזאת על סמך תכנון מערכות בקרת העשן ורצף הפעולות הנלוות אליו. כאשר נתקלים בסוגים אלה של אזורי מקלט, נדרשים זמן ומשאבים נוספים על מנת ליצור תאימות למפרט.

מערכות הגנת פיר בניין
ישנם שני סוגים של מערכות הגנה על פיר: מערכות לחץ אוויר במדרגות ומערכת בקרת עשן מעלית.
מגדלי מדרגות הם בניינים עם חדרי מדרגות בעלי מערכת אוורור עצמאית, אלו מבודדים מהבניין הראשי. במגדלי מדרגות קיים הסוג הנפוץ ביותר של מערכת בקרת עשן ייעודית. החיבור היחיד בין הבניין למגדל המדרגות הינו דלתות יציאת האש בכל קומה. מכיוון שעל דיירי הבניין להשתמש במגדל המדרגות כדי לצאת במהלך פינוי, קריטי לשמור על מגדל המדרגות נקי מעשן. התמונה הבאה מציגה את החלקים השונים במערכת מגדל מדרגות.

מטרת חדרי המדרגות היא שמירה על סביבה הניתנת לשימוש כמעבר יציאה למשך הזמן הדרוש לאפשר לדיירים לצאת מהבניין באופן הבטוח ביותר. סביבה הניתנת לחשיפה בעת התפרצות אש מוגדרת כסביבה בה מוצרי הבעירה, כולל גזים רעילים, חלקיקים וחום, מוגבלים כדי לשמור על ההשפעה
המינימלית על הדיירים לרמה שאינה מסכנת חיים. מטרה משנית של לחץ אוויר בחדר המדרגות הינה לספק אזור פעולות כיבוי לכבאים. זה ניתן ליישום כאשר על פירי מדרגות מופעל בלחץ מכני, ביחס לאזור השריפה, עם אוויר חיצוני כדי למנוע מזיהום עשן במהלך שריפה.

קיימים שני סוגים של מערכות לחדר המדרגות:
• ללא פיצוי – אספקת האוויר לחדר המדרגות הינה באמצעות הפעלת מאוורר. בדרך זו מספקים הפרשי לחץ חיוביים (שני הפרשים ומעלה): הפרש אחד כשכל הדלתות סגורות, הפרש שני עם דלת אחת פתוחה וכן הלאה.
• פיצוי – אספקת האוויר לחדר המדרגות הינה על ידי הפעלת מאוורר, אך מערכת האוורור מתאימה את ההפרש החיובי על בסיס השילובים השונים של דלתות פתוחות וסגורות. ניתן לבצע התאמה זו על ידי זרימת אוויר אספקה או על ידי הפגת לחץ יתר מחדר המדרגות. בדרך כלל, הקלה בלחץ יתר עשויה להשתמש בשיכוך ברומטריים, מנחתים המופעלים על ידי מנוע, דלת אוטומטית הפותחת דלת מדרגות לחוץ בגובה הקרקע, או מאוורר פליטה.
חשוב להפעיל לחץ אוויר על מגדל מדרגות באופן שיסלק את העשן. עם זאת, אם הלחץ במגדל המדרגות גבוה מדי, פתיחת הדלת המובילה אל מגדל המדרגות יכולה להיות קשה.

בקרת עשן מעליות

פירים במעליות מציבים בעיה ספציפית ביחס לבקרת עשן. פירי המעלית יוצרים ארובות מושלמות בכדי לשאוב עשן אל המפלסים העליונים של הבניין. מכיוון שבמעליות בדרך כלל קיימים פתחים בכל קומה והאטמים בדלתות המעלית לרוב דלים, פיר המעלית יכול להפוך למנגנון להפצת עשן ברחבי בניין.
על מנת שתהיה מעלית שמישה בעת מצב חירום בעשן, יש להפעיל לחץ אוויר על פירי המעליות באותו אופן שמפעילים על מגדל המדרגות. עם זאת, לחץ על פיר המעלית מעלה מספר בעיות.

ניתן לאטום את דלתות המעלית באמצעות איטום משופר וגומי. עם זאת, צעדים אלה אינם מבטלים לחלוטין את דליפת האוויר. יתר על כן, מרבית פירי המעליות אינם ערוכים ללחץ אוויר. ישנם גם הפרשי לחץ מקומיים שהמעליות יוצרות בעת תנועה במעלה ובמורד הפירים. פירים בנויים לרוב מחומר נקבובי שאינו יכול להכיל את לחץ האוויר. הפירים אינם ערוכים לבדיקה לאחר התקנת המעליות ולכן קיים קושי באיתור סדקים ותיקונם.
אמנם הוצעו ונחקרו מספר שיטות לתיקון בעיות לחץ האוויר במעליות, אך אין המלצות נחרצות לגבי בקרת עשן המעליות. יש לעיין בתקני NFPA 92 ו- UL864 למידע נוסף. יש לזכור כי ה- AHJ המקומי ומפרטי הפרויקטים עשויים לדרוש שליטה מעבר לזאת המפורטת בתקנים לעיל.

הגנת רצפה

כפי שצוין לעיל, חדרי מדרגות בלחץ נועדו לשלוט בעשן על מנת למנוע את חדירת העשן לחדר המדרגות. עם זאת, בבניין שמכיל רק חדר מדרגות בלחץ, עשן יכול לזרום דרך הסדקים ברצפות ובמחיצות ודרך פירים אחרים ולהוות סיכון חיים או לפגוע ברכוש במקומות מרוחקים מהאש. בקרת העשן מיועדת להגבלת סוג זה של תנועת עשן מתוך בניין.

בקרת עשן אזורית

בעזרת בקרת עשן אזורית, תנועת העשן מונעת על ידי חלוקת המבנה לאזורי בקרת עשן, כאשר כל אזור מופרד מהאחרים על ידי מחסומי עשן. מחסומי עשן אלו יכולים לכלול מחיצות, רצפות או דלתות שניתן לסגור. כאשר מתרחשת שריפה באחד מאזורי בקרת העשן הללו, האזור מוגדר כאזור עשן. במקרה של שריפה ניתן להשתמש בהפרשי לחץ וזרימת אוויר המיוצרים על ידי מאווררים מכניים ודיכוי הפעלה כדי להגביל את העשן לאזור שהוגדר כמקור השריפה. כאשר מתרחש מצב של שריפה או דליפת עשן, על כל האזורים ללא העשן הנמצאים ברציפות לאזור העשן מופעל לחץ חיובי ועל אזור העשן מופעל לחץ שלילי. לחלופין, על כל אזורי בקרת העשן שנותרו בבניין יופעל לחץ חיובי. כאשר העשן מונע לאזור העשן. בדרך כלל, אותות האש / העשן ממערכת איתות מגן (UOJZ, יחידת בקרת גילוי אש ברשימה UL 864 – , לוח אזעקה) משמשים להפעלת רצף בקרת העשן הייעודי.

הפעלת מערכת בקרת עשן

פקדי ההפעלה של מערכת HVAC מתוכננים כדי לספק למצב בקרת העשן את העדיפות הגבוהה ביותר על פני כל מצבי הבקרה האחרים. בדרך כלל, בדיקות בקרת העשן מופעלים אוטומטית. אך לעיתים, הפעלה ידנית תתאים יותר. בשני המקרים, ניתן לבטל או להשבית את מערכת בקרת העשן באופן ידני. מערכת בקרת העשן האוטומטית תופעל אוטומטית בתגובה לאותות שיתקבלו ממכשיר גילוי אש או משילוב של התקני גילוי אש. התקני גילוי אש כוללים התקנים אוטומטיים כמו גלאי עשן, מתגי זרימת מים וגלאי חום. ככלל, אין להשתמש בתחנות משיכה של אזעקת אש ידניות להפעלת מערכות אוטומטיות לבקרת עשן, למעט מערכות לחץ לחדר מדרגות, הסיבה לכך היא הסבירות שאדם עלול לאותת מצוקה מתחנה מחוץ למוצא עשן.

זמן תגובה

יש להפעיל את מערכת בקרת העשן מיד לאחר קבלת פקודת הפעלה. זמן העברה מירבי של 10 שניות, החל מהפעלה של אות הפעלה (כלומר אזעקת אש) ועד לזמן שהוא מגיע למערכת בקרת העשן. רצף בקרת העשן מפעיל רכיבים בודדים ומתחיל מרגע הוצאת הפקודה לבקרת עשן (בין אוטומטית ובין אם ידנית) לפעולה הסופית. הזמן הוא 60 שניות להפעלת מאוורר במצב הרצוי ו-75 שניות לסיום. במידה ורכיב אינדיבידואלי ייכשל, חלוף הזמן מהרגע שהרכיב יגיע למצב הסופי שלו לא יעלה על 10 שניות. משמעות הדבר הינה ששידור אות הבעיה למאוורר חייבת להתרחש תוך 70 שניות מהפקודה האוטומטית או הידנית. שידור אות הבעיה במנחת חייבת להתרחש תוך 85 שניות מהפקודה האוטומטית או הידנית.
הטבלה הבאה מסכמת את מגבלות זמן הבקרה והפיקוח המיושמות על ידי רישום UL 864 ו- NFPA 92. היישומים בתוך בקרי שדה אוטומציה, AS-P ו- BACnet יספקו תאימות לדברים הבאים.

תגובה אוטומטית למספר אותות

לאחר התרחשות הפעלה אוטומטית, יש לבטל את אותות האזעקה העוקבים שבדרך כלל יביאו להפעלה אוטומטית של רצף בקרת עשן בלבד. אין להפעיל מאווררים או מנחתים כתגובה לאות אזעקה אוטומטית זאת כדי להימנע מהאפשרות לעצור כל רצף בקרת עשן שנמצא בתהליך.