Hệ thống chữa cháy khí Aerosol hay còn được biết đến với tên gọi hệ thống chữa cháy Sol khí là hệ thống chữa chữa cháy thuộc thế hệ mới nhất với rất nhiều ưu điểm tuyệt vời như chi phí rẻ (chỉ bằng 1/3 chi phí lắp đặt hệ thống chữa cháy khí CO2), dễ dàng lắp đặt (không cần đến bình chứa khí, ống dẫn khí), độ an toàn cực cao (không có bình chứa khí nên không cần lo về áp lực bình có thể gây nguy hiểm),…

Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol Là Gì?

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.

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol Granit Nga

Thành Phần Khí Aerosol Chữa Cháy Là Gì?

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.

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.

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 Aerosol

Cháy Xuất Hiện Khi Nào?

Cháy xuất hiện là do có sự tồn tại đồng thời của 3 yếu tố: nhiên liệu, nhiệt và oxygen. Những nguyên tố căn bản thuộc phản ứng dây chuyền của sự cháy có gốc hóa học là (O- oxygen, H- hydrogen, và OH- hydroxide ion).

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.

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,…

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.

Các loại máy phun khí Aerosol

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.

Ngoài những thiết bị trên, một hệ thống chữa cháy khí Aerosol còn được lắp đặt với các thiết bị khác như công tắc chuyển đổi chế độ tự động/ thủ công; chuông, còi, đèn báo cháy; nút ấn báo cháy thủ công;

Ưu, Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol

Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày những ưu nhược điểm của hệ thống chữa cháy khí Aerosol giúp các bạn có thể lựa chọn được hệ thống báo cháy phù hợp nhất với khu vực mà bạn cần bảo vệ.

Khu vực trang bị 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.

Có thể bạn đã biết, một số loại Aerosol trong khí quyển như: bụi núi lửa, bụi sa mạc, muối biển,…; Aerosol có nguồn gốc từ các nguồn sinh học và do con người tạo ra có ảnh hưởng đáng kể đến khí hậu Trái Đất.

Nhưng thực tế, không phải Aerosol nào cũng ảnh hưởng đến môi trường. Chất chữa cháy Aerosol trong hệ thống chữa cháy khí Aerosol có thành phần khí chính là K hoặc Sr hoàn toàn không làm suy giảm tầng ozone và ít hoặc không có tiềm năng gây nóng lên toàn cầu.

Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol

Bên cạnh những ưu điểm tuyệt vời của mình, hệ thống chữa cháy khí Aerosol cũng có một số nhược điểm nhất định, cụ thể như sau:

• 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.

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.

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.

Mẫu sơ đồ hệ thống chữa cháy khí Aerosol

Trong phần này, chúng tôi sẽ trình bày những tiêu chuẩn cơ bản mà hệ thống chữa cháy Aerosol cần đáp ứng được.

Tiêu Chuẩn An Toàn

• Khoảng cách an toàn tối thiểu giữa cổng xả khí Aerosol và nhân viên phải dựa trên nhiệt độ xả khí Aerosol, ở khoảng cách đó, nhiệt độ không được phép vượt quá 75°C.
• Khoảng cách an toàn tối thiểu giữa cổng xả khí Aerosol và các vật liệu dễ cháy phải dựa trên nhiệt độ xả khí Aerosol, ở khoảng cách đó, nhiệt độ không được vượt quá 200°C.
• Phải có các cảnh báo xả khí và thời gian hoãn để nhân viên thoát khỏi không gian bảo vệ nhằm mục đích ngăn chặn sự tiếp xúc của con người với tác nhân khí Aerosol.
• Máy tạo khí Aerosol phải có bảng tên hoặc nhãn hiệu cố định cho biết khối lượng hợp chất Aerosol có trong đó, nhà sản xuất, ngày sản xuất và ngày thay thế bắt buộc dựa trên tuổi thọ của thiết bị.

Bố Trí Máy Phun Khí Aerosol

• Máy tạo khí Aerosol phải được đặt trong hoặc càng gần với mối nguy hiểm hoặc khu vực mà chúng cần bảo vệ càng tốt.
• Máy tạo khí Aerosol không được đặt ở nơi chúng không thể hoạt động hoặc có thể bị hư hỏng cơ học, có khả năng tiếp xúc với hóa chất hoặc điều kiện thời tiết khắc nghiệt trừ khi được bảo vệ bằng các biện pháp khác.
• Máy tạo khí Aerosol phải được lắp đặt an toàn theo hướng dẫn cài đặt của nhà sản xuất.

Mật Độ Thiết Kế

Mật độ thiết kế của hệ thống chữa cháy khí Aerosol là 67% g/m³.

Khối Tích Bảo Vệ

Khối tích bảo vệ được tính bằng thể tích tính toán trừ đi thể tích vật chiếm chỗ.

Không Gian Bảo Vệ

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol xả khí chữa cháy

Trong thiết kế, tính toàn vẹn của không gian bảo vệ phải được xem xét vì giống như các hệ thống chữa cháy khí khác, hiệu quả chữa cháy của hệ thống chữa cháy khí Aerosol có thể bị ảnh hưởng.

Diện tích của các lỗ hở không thể nhìn thấy hoặc phải được giữ ở mức tối thiểu. Để ngăn ngừa sự ảnh hưởng, các lỗ hở phải được đóng kín vĩnh viễn hoặc được trang bị cửa tự động để có thể đóng kín khi xả khí chữa cháy.

Trong trường hợp không thể ngăn chặn tác nhân gây cháy, khối tích bảo vệ phải được mở rộng để bao gồm các mối nguy hiểm hoặc các khu vực liền kề. Nếu cần, các tác nhân bổ sung cần được đưa vào khối tích bảo vệ bằng cách sử dụng cấu hình xả mở rộng.

Các hệ thống thông gió cưỡng bức sẽ phải tự động tắt hoặc đóng trong trường hợp hoạt động của chúng có ảnh hưởng xấu đến hiệu suất làm việc của hệ thống chữa cháy hoặc có thể khiến lửa lan sang những khu vực khác.

Thể tích của hệ thống thông gió và các ống dẫn liên quan phải được coi là một mối nguy khi xác định số lượng tác nhân.

Phòng được bảo vệ phải có độ bền và tính toàn vẹn cấu trúc cần thiết để chứa chất thải của tác nhân.

Nếu áp lực quá nhiều và gây ra mối đe dọa đối với kết cấu của phòng thì việc thông hơi phải được cung cấp để ngăn chặn áp lực quá mức.

Khối Lượng Chất Aerosol

Khối lượng của hợp chất Aerosol được phun cần phải được tính toán từ công thức:

m= da x fa x V

Trong đó

• m = Tổng khối lượng hỗn hợp cần chữa cháy [g (lb)]
• da = Mật độ thiết kế cho 1 m³ [g/m³ (lb / ft3)]
• fa = Hệ số an toàn  (xem 7.5.2, NFPA 2010)
• V = Thể tích cần bảo vệ [m³ (ft3)]

Thời Gian Xả Khí

Đối với các hệ thống chữa cháy khí Aerosol cô đặc, thời gian xả cần thiết để đạt được 95% khối tích bảo vệ không được vượt quá 60 giây hoặc theo yêu cầu khác của cơ quan có thẩm quyền.

Đối với hệ thống chữa cháy khí Aerosol phân tán sử dụng các tác nhân halocarbon làm phương tiện phân tán, thời gian xả khí cần thiết đạt được 95% khối tích bảo vệ sẽ không vượt quá 10 giây hoặc theo yêu cầu khác của cơ quan có thẩm quyền.

Đối với các hệ thống chữa cháy khí Aerosol phân tán sử dụng khí trơ làm chất phân tán, thời gian xả khí cần thiết để đạt được 95% khối tích bảo vệ, bao gồm hệ số an toàn 30%, không vượt quá 60 giây hoặc theo yêu cầu khác của cơ quan có thẩm quyền.

Để thiết kế và tính toán chính xác, các bạn vui lòng tham khảo: NFPA 2010- Tiêu chuẩn cho hệ thống chữa cháy Aerosol.

Khi Nào Nên Và Không Nên Sử Dụng Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol?

Theo tiêu chuẩn NFPA 2010, hệ thống chữa cháy khí Aerosol có thể được sử dụng để dập các đám cháy:

• Đám cháy loại A: Đám cháy có nguồn gốc là các vật liệu dễ cháy thông thường như gỗ, vải, giấy, cao su và nhựa.
• Đám cháy loại B: Đám cháy có nguồn gốc là chất lỏng dễ cháy như mỡ dầu mỏ, xăng, hắc ín, dầu, dung môi, sơn dầu, sơn mài, rượu.
• Đám cháy loại C: Đám cháy liên quan đến các thiết bị điện năng.

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol không được sử dụng cho các đám cháy liên quan đến các loại nhiên liệu sau trừ khi các thử nghiệm liên quan mang đến kết quả được thông qua.

• Các hóa chất làm ô nhiễm nguồn cung cấp oxy, chẳng hạn như cellulose nitrate;
• Hỗn hợp chứa vật liệu oxy hóa, chẳng hạn như natri clorat hoặc natri nitrat;
• Các hóa chất có khả năng trải qua quá trình phân hủy tự động như một số peroxit hữu cơ và hydrazine.
• Các kim loại kiềm (như natri, kali, magiê, titan và zirconi), kim loại hydrua, một số trong đó có thể phản ứng mạnh với một số chất chữa cháy Aerosol;
• Các tác nhân oxy hóa như oxit nitric và flo.
• Vật liệu pyrophoric như phốt pho trắng hoặc hợp chất hữu cơ kim loại.

(*) Lưu ý:

• Danh sách này có thể không đầy đủ.
• Chất chữa cháy Aerosol không được phép sử dụng để dập tắt các đám cháy liên quan đến các chất kiềm và các chất cháy trong điều kiện không có oxy.

Những Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol Phổ Biến Ở Việt Nam

Hochiki FirePro và Granit Nga là hai hệ thống chữa cháy khí Aerosol rất phổ biến tại Việt Nam.

Các thiết bị trong hệ thống chữa cháy khí Aerosol Hochiki

Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol Hochiki Firepro

Hochiki FirePro được sản xuất và phân phối bởi tập đoàn Hochiki- công ty hàng đầu thế giới về thiết bị phòng cháy, chữa cháy được thành lập tại Nhật Bản năm 1918 (hochiki.co.jp).

Với quy trình thử nghiệm tân tiến, phòng thí nghiệm, thử nghiệm lớn nhất thế giới, Hochiki có thể thử nghiệm sản phẩm của mình trong điều kiện có cháy thực tế. Tất cả những quy trình này đảm bảo sản phẩm đến từ Hochiki có hiệu suất tối ưu và độ tin cậy lâu dài (hochikisingapore.com).

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol Hochiki FirePro có hiệu quả trong việc dập tắt đám cháy loại A, B và C; không sử dụng Hochiki FirePro để bảo vệ các khu vực chứa chất lỏng dễ cháy, hơi hoặc bụi có thể tạo thành vụ nổ.

Hệ Thống Chữa Cháy Khí Aerosol Granit

Hệ thống chữa cháy khí Aerosol Granite là sản phẩm đến từ Công ty Cổ phần NPG Granit-Salamandra (Nga)- một trong những đơn vị tiên phong trong việc sản xuất hệ thống chữa cháy khí Aerosol.

Trong suốt thời gian hoạt động, Granite đã luôn cố gắng giải quyết những thách thức cấp bách và phức tạp nhất, từ đó tạo ra những sản phẩm với chất lượng tốt nhất. Các hệ thống chữa cháy khí Aerosol mang nhãn hiệu Granite hiện đang được chấp nhận và sử dụng ở rất nhiều quốc gia trên thế giới bao gồm Việt Nam.