Hệ thống chữa cháy aerosol ( sol khí)

1.Khái Niệm:

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol là một phương tiện chữa cháy gồm những hạt rắn mịn, kích thước cực nhỏ chỉ khoảng 10 micrômét và thuộc thể khí. 

2.Thành Phần Khí Aerosol:

Aerosol hay Sol khí là hệ keo của các hạt chất rắn hoặc các giọt chất lỏng, trong không khí hoặc chất khí khác. Một hệ Aerosol bao gồm cả các hạt và khí lơ lửng, thường là không khí.

3.Đặc Điểm Khí Aerosol Trong Các Hệ Thống Chữa Cháy:

Theo tiêu chuẩn NFPA 2010, bột Aerosol tồn tại ở hai dạng:

Aerosol cô đặc: Vật liệu dập lửa gồm các phần tử rắn được chia tách cực nhỏ, đường kính thông thường dưới 10 micrômét và chất khí, được tạo ra bởi quá trình đốt cháy hợp chất hình thành khí thuần nhất.

Aerosol phân tán: Vật liệu dập lửa gồm các phần tử hóa chấy chia tách cực nhỏ, có đường kính dưới 10 micrômét. Vật liệu này được nạp bên trong một bình chứa, và được nén dưới dạng khí trơ hoặc khí halocarbon.

Khi được kích hoạt, Aerosol chữa cháy trông giống như một đám sương mù dày đặc và khuếch tán ở dạng khí.

4.Nguyên Lý Dập Lửa Của Khí Aerosol:

Không giống như các chất chữa cháy cổ điển khác (CO2, Nitơ, FM200), aerosol dập tắt cháy bằng cách can thiệp về mặt hóa học vào những gốc tự do (oxy, hydrogen và hydroxide ion),  tại khu vực có cháy, nó làm gián đoạn chuỗi phản ứng đang tiếp diễn ấy của sự cháy.

Aerosol can thiệp vào chuỗi phản ứng hóa học của sự cháy, nhờ đó nó giữ nguyên vẹn mức oxy bình thường trong bầu không khí.

Nguyên Lý Dập Lửa Của Khí Aeroso

Aerosol Can Thiệp Vào Phản Ứng Hóa Học Của Sự Cháy:

Khi phun vào khu vực có cháy, aerosol giữ vai trò là một chất trung gian, tác động và phản ứng với những gốc hóa học trong quá trình cháy (hydrogen, oxygen, và hydroxyls) của sự cháy nói trên. Aerosol gồm chủ yếu là những hạt kali (K) li ti, có đường kính khoảng gần 2 micrômét.

Cháy Được Dập Tắt Bằng Tác Động Hóa Học:

Những hạt aerosol li ti (K) sẽ tạo ra một mặt phẳng rộng lớn để bắt lấy những gốc hóa học của sự cháy, liên tục phá vỡ chuỗi phản ứng hóa học của sự cháy, nghĩa là nó làm cho sự cháy không còn điều kiện hóa học để tiếp tục cháy. Khi aerosol can thiệp về mặt hóa học vào gốc tự do của sự cháy như thế, tuy nó làm gián đoạn chuỗi phản ứng đang tiếp diễn ấy của sự cháy, nhưng nó không phá hủy oxy. Nghĩa là nó giữ nguyên vẹn mức oxy bình thường trong bầu không khí giúp hít thở bình thường.

5.Hiệu Suất Dập Lửa Của Aerosol:

Hiệu suất dập tắt lửa của Aerosol phụ thuộc vào mật độ của các hạt Aerosol xung quanh khu vực đám cháy. Cũng như các hệ thống chữa cháy bằng khí khác, Aerosol xung quanh ngọn lửa được xả ra càng nhanh, càng nhiều thì hiệu quả dập tắt lửa càng tốt. Khả năng dập tắt lửa và thiết kế của hệ thống chữa cháy khí Aerosol thường được biểu thị bằng g/m³ (en.wikipedia.org).

Do đó, hiệu quả của các hệ thống chữa cháy khí Aerosol thay đổi tùy thuộc vào các yếu tố, chẳng hạn như vị trí của bình xịt khí với ngọn lửa, thể tích khu vực bảo vệ, lượng hạt Aerosol; ngoài ra nó cũng bị ảnh hưởng bởi các vật liệu dễ cháy xung quanh đám cháy, nguồn gốc đám cháy,…

6.Các Thiết Bị Chính Trong Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol:

Các thiết bị chính trong một hệ thống chữa cháy khí Aerosol bao gồm: máy phun khí; tủ trung tâm điều khiển; chuông, còi, đèn báo xả khí; đầu báo cháy (khói, nhiệt); nút ấn phun khí thủ công; nút ấn tạm dừng phun khí thủ công.

Máy Phun Khí Aerosol.

Máy phun khí Aerosol thường gồm một hộp chứa không áp lực, bên trong có chứa một hợp chất Aerosol ở thể cô đặc hoặc phân tán.

Nếu Aerosol ở thể cô đặc, khi bị kích hoạt, máy sẽ tạo ra quá trình đốt cháy hợp chất Aerosol cô đặc ở thể rắn và phóng ra chất chữa cháy Aerosol  dưới dạng những hạt cực mịn qua lỗ phun.

Nếu Aerosol ở thể phân tán, khi bị kích hoạt, máy sẽ trực tiếp phun ra chất chữa cháy Aerosol dưới dạng hạt mịn.

Trung Tâm Điều Khiển Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol.

Tủ trung tâm điều khiển hệ thống chữa cháy khí Aerosol có vai trò giám sát, điều khiển hoạt động của hệ thống; nhận và xử lý các tín hiệu do đầu báo cháy truyền đến; phát tín hiệu báo cháy ra còi/ đèn báo cháy, đóng/ mở các rơle điều khiển có nối kết; phát tín hiệu kích hoạt bình khí chữa cháy phun khí; phát tín hiệu thông báo hệ thống chữa cháy đã kích hoạt.

Chuông, Còi, Đèn Báo Xả Khí.

Chuông, còi, đèn báo xả khí thường được bố trí ngay trước cửa ra vào phòng nhằm kịp thời thông báo cho người bên trong nhanh chóng thoát ra ngoài và những người bên ngoài không vào vùng xả khí.

Đầu Báo Cháy (Khói/Nhiệt).

Đầu báo cháy (khói và nhiệt) sẽ tự động ghi nhận dấu hiệu có cháy xuất hiện tại nơi mà nó đang được lắp đặt để giám sát và truyền tín hiệu về tủ trung tâm.

Nút Ấn Kích Hoạt Phun Khí Thủ Công .

Trong trường hợp có cháy nhưng hệ thống chữa cháy chưa tự động làm việc, người phát hiện đám cháy có thể kích hoạt hệ thống bằng tay thông qua nút ấn kích hoạt thủ công.

Nút Ấn Tạm Dừng Kích Hoạt Phun. 

Nếu vì một lý do nào đó mà quá trình phun xả khí chữa cháy chưa được phép diễn ra ngay lập tức thì người dùng có thể bấm nút ấn ngưng kích hoạt phun.

7. Ưu, Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol:

Ưu Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol

So với các hệ thống chữa cháy khí khác (CO2, Nitơ, FM200), hệ thống chữa cháy khí Aerosol có chi phí lắp đặt rẻ hơn; dễ dàng lắp đặt và an toàn hơn.

Chi Phí Thấp, Dễ Dàng Lắp Đặt.

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol không cần bình chứa áp lực, không cần ống góp, đường ống dẫn khí, đầu phun. Điều đó đồng nghĩa là nó dễ dàng lắp đặt; làm giảm chi phí lắp đặt và bảo quản.

Linh Hoạt, Nhỏ, Nhẹ.

Số lượng chất Aerosol cần sử dụng để chữa cháy ít hơn nhiều so với các chất chữa cháy cổ điển khác như Nitơ, FM200, CO2,.. vì thế nó tiết kiệm được nhiều không gian lắp đặt hơn.

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol có thể lắp đặt ngay tại bất cứ nơi nào cần thiết. Do đó, nó không bị ràng buộc bởi kích thước không gian cần bảo vệ.

An Toàn Cao.

Vì không cần sử dụng đến bình chứa khí nên hệ thống chữa cháy khí Aerosol cực kỳ an toàn và người sử dụng không cần lo lắng đến vấn đề áp lực bình.

Vì nguyên lý chữa cháy của Aerosol  là bẻ gãy chuỗi phản ứng hóa học của các gốc tự do tại khu vực cháy mà không làm giảm lượng oxy có trong không khí nên con người có thể hoạt động ở khu vực chữa cháy.

Không Gây Hại Cho Thiết Bị, Vật Dụng Trong Vùng Chữa Cháy.

Aerosol trong các hệ thống chữa cháy là có dạng các hạt nhỏ liti không màu, không mùi, không ăn mòn cũng không dẫn điện nên hoàn toàn không gây hại cho thiết bị và vật dụng trong vùng chữa cháy.

Thân Thiện Với Môi Trường.

Cục Bảo vệ Môi sinh Hoa Kỳ đã phê duyệt Aerosol là chất thay thế chấp nhận được cho Halon 1301 trong Hệ thống phun chất chữa cháy. 

Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol.

Không thử nghiệm được vì khi kích hoạt hệ thống sẽ phun hết khí trong 15s không thể ngừng được.

Không hiệu quả bằng các hệ thống chữa cháy khí khác (FM200, Nitơ) nếu sử dụng trong phòng lớn.

Không hiệu quả nếu sử dụng tại những khu vực thoáng khí.

Chỉ sử dụng được 1 lần, sau khi chữa cháy phải thay bình mới mà không thể nạp khí để sử dụng cho những lần tiếp theo như các hệ thống chữa cháy khác.

8.Nguyên Lý Kích Hoạt Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol:

Giống như nhiều hệ thống chữa cháy khí khác, hệ thống chữa cháy khí Aerosol cũng có thể được kích hoạt bằng 2 cách: tự động và thủ công.

a. Kích Hoạt Tự Động.

Khi chỉ có một đầu báo cháy (nhiệt hoặc khói) truyền tín hiệu về tủ trung tâm điều khiển, tủ trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo cấp 1: chuông, còi báo cháy sẽ hoạt động để cảnh báo mọi người có sự cố cháy và để chuẩn bị thoát ra khỏi khu vực nguy hiểm. Lúc này hệ thống bình chứa Aerosol chưa kích hoạt, khí chữa cháy chưa được xả ra.

Khi cả hai đầu báo cháy đều được kích hoạt và truyền tín hiệu đến tủ trung tâm điều khiển, tủ trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo cấp 2 và bắt đầu đếm ngược thời gian để xả khí chữa cháy. Thời gian đếm ngược này được gọi là thời gian trễ để người trong và gần khu vực hỏa hoạn di tản. Thời gian này có thể được cài đặt từ 0 đến 10 phút.

Sau khi thời gian trễ kết thúc, tủ điều khiển sẽ kích hoạt bộ Starter của bình chứa Aerosol, sau đó bộ Starter này sẽ kích hoạt (nếu Aerosol ở thể cô đặc, nó sẽ tạo ra quá trình đốt cháy) và sau đó các hạt Aerosol li ti qua lỗ phun, lan tỏa ra khắp nơi trong khu vực xung quanh để dập tắt đám cháy.

Nếu trong thời gian trễ mà mọi người chưa kịp di tản thì có thể ấn nút “ABORT” của khu vực đó để tạm thời dừng quá trình kích hoạt hệ thống chữa cháy. Khi buông nút “ABORT”, hệ thống sẽ kích hoạt sau thời gian trễ.

Kích Hoạt Thủ Công.

Để kích hoạt hệ thống thủ công, các bạn chỉ cần ấn nút kích hoạt phun khí thủ công được thiết kế trong tòa nhà. Lúc này, tủ trung tâm sẽ phát tín hiệu cảnh báo và ngay lập tức tiến trình phun khí chữa cháy vào khu vực cần bảo vệ.

Cách Thức Thiết Kế, Tính Toán Khối Tích Bảo Vệ và Chọn Bình Chữa Cháy Khí Aerosol Theo NFPA 2010.

Tại Việt Nam, hệ thống chữa cháy khí Aerosol là một hệ thống mới chưa thực sự được sử dụng phổ biến như các hệ thống chữa cháy khác; do đó, đến nay vẫn chưa có tiêu chuẩn nào của nước ta dành riêng cho mục đích thiết kế, tính toán khối tích bảo vệ, tính toán lượng khí cần thiết,… cho hệ thống này. Chính vì thế, khi thiết kế và tính toán các bạn cần tham khảo tiêu chuẩn NFPA 2010.