Hệ thống chữa cháy khí CO2

Hệ thống chữa cháy khí CO2 là một trong những hệ thống chữa cháy được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất tại Việt Nam vì những ưu điểm tuyệt vời như hiệu quả chữa cháy cao, sạch sẽ, không gây hại cho thiết bị, tiết kiệm chi phí và có tính ứng dụng cao trong công tác phòng cháy chữa cháy.

Khí CO2 chữa cháy là gì?

Cacbon Dioxit có công thức hóa học là CO2 và một số tên gọi khác: than khí, anhydrit cacbonic, khí cacbonic. Khí CO2 bao gồm một nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxy.

Khí CO2 ở điều kiện thông thường là một loại khí trơ không màu, không mùi và không dẫn điện, có khối lượng phân tử gấp 1.5 lần so với không khí.

Ở điều kiện bình thường, CO2 có dạng khí. Ở nhiệt độ dưới -78°C, CO2 ngưng tự lại thành các tinh thể màu trắng được gọi là băng khô. Cacbon Dioxit lỏng chỉ được tạo ra dưới áp suất trên 5,1 bar.

Đặc điểm của hệ thống chữa cháy khí CO2

Khi một nguồn lửa được đưa vào ống thử có chứa CO2 thì ngọn lửa sẽ tắt ngay lập tức do CO2 thường không duy trì sự cháy. Tuy nhiên, nếu sự cháy của các kim loại mang tính khử cao như Zn, Mg thì cacbon bị khử, tạo ra oxit kim loại và muội than.

CO2 được lưu trữ dưới dạng khí hóa lỏng. Khi kích hoạt hệ thống, dòng CO2 sẽ thoát qua hệ thống đường ống tới đầu phun.

Hệ thống chữa cháy khí CO2 sử dụng van xả có đường kính lớn, giúp cho dòng lưu lượng khí thoát ra lớn.

Nguyên lý dập tắt đám cháy của hệ thống CO2

Khí CO2 dập tắt lửa bằng cách giảm nồng độ oxy trong không khí xuống thấp hơn nồng độ oxy cần thiết để duy trì sự cháy (dưới 15%). Hơn nữa, độ lạnh của CO2 làm tăng thêm hiệu quả dập tắt cháy, và được sử dụng trong chữa cháy cục bộ, nơi CO2 được phun trực tiếp lên ngọn lửa và vật liệu cháy.

Nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy bằng khí CO2

Hệ thống chữa cháy khí CO2 hoạt động với 2 chế độ chính: chế độ kích hoạt tự động và chế độ kích hoạt bằng tay.

Chế độ tự động

Khi có đám cháy xảy ra, hệ thống sẽ kích hoạt phun xả tự động sau khi trải qua 2 mức cảnh báo.

Cảnh báo mức 1: Nếu một trong hai cảm biến (nhiệt/ khói) truyền tín hiệu về tủ trung tâm điều khiển, chuông báo cháy tại khu vực bảo vệ đổ chuông để thông báo về sự cố cháy. Lúc này, van điện từ của hệ thống bình chứa khí CO2 chưa bị tác động nên hệ thống vẫn chưa phun xả khí chữa cháy

Cảnh báo mức 2: Khi cảm biến khói và cảm biến nhiệt cùng báo cháy, bên trong và ngoài khu vực bảo vệ, còi và đèn sẽ được kích hoạt, tủ trung tâm điều khiển sẽ khởi động bộ điện từ của van xả trên bình chứa khí và van chọn vùng bảo vệ tương ứng để khí theo đường ống và đầu phun đến dập lửa tại khu bảo vệ chỉ định.

Chế độ kích hoạt bằng tay

Hệ thống chữa cháy khí CO2 có thể được kích hoạt vật lý bằng cách nhấn nút “EXTINGUISHANT RELEASE”. Khi nhấn nút này, hệ thống sẽ không thông qua thời gian chờ mà trực tiếp khởi động, xả khí.

Ưu điểm nhược điểm khi sử dụng hệ thống cháy bằng hệ thống khí CO2

Ưu điểm:

Hệ thống chữa cháy khí CO2 có khả năng dập lửa nhanh,

Chi phí rẻ hơn các hệ thống chữa cháy khí khác như Nitơ, FM200, Novec 1230

Không để lại cặn, không gây hư hại thiết bị

Tuổi thọ lâu dài.

Nhược điểm:

Gây ngạt thở cho con người hiện diện trong khu vực

Vật tư và thi công đường ống khá phức tạp

Hệ thống chữa cháy khí CO2 không đặt được hiệu quả cao khi chữa cháy ở khu vực thoáng gió

Thành phần chính của hệ thống chữa cháy khí CO2

Hệ thống chữa cháy CO2 gồm 2 phần:

Phần Điện: bao gồm tủ điều khiển trung tâm và các thiết bị điều khiển, thu phát tín hiệu và báo động….

Phần cơ: Bao gồm hê thống đầu xả khí, ống dẫn khí, bình chứa khí, nình kích xả khí và các van tác động,…

Các thiết bị của phần điện gồm có:

Tủ điều khiển trung tâm có vai trò thu nhận, xử lý và phát tín hiệu khi có cháy.

Các đầu báo khói và nhiệt có vai trò cảm biến tín hiệu từ đám cháy và gửi tín hiệu cho tủ điều khiển trung tâm.

Chuông, đèn, còi có vai trò nhận tín hiệu từ tủ điều khiển trung tâm và phát ra tín hiệu báo động về sự cố cháy đang xảy ra.

Các nút nhấn điều khiển có vai trò tác động vào quá trình xử lý của tủ điều khiển khi cần thiết.

Van điện từ có vai trò nhận tín hiệu từ tủ điều khiển trung tâm để tác động xả khí.

Các thiết bị của phần cơ gồm có:

Bình chứa khí CO2

Bình kích hoạt xả khí CO2

Van kích hoạt xả khí bằng tay để xả khí trong trường hợp khẩn cấp.

Hệ đường ống dẫn khí

Đầu phun xả khí

Ứng dụng của hệ thống chữa cháy khí CO2

Hệ thống chữa cháy sử dụng khí CO2 chữa cháy hiệu quả cho các lớp đám A, B, C và được ứng dụng chữa cháy cho các phòng, các khu vực như:

Phòng chuyển mạch

Hầm cable

Bồn dầu

Phòng máy phát

Phòng turbine khí

Kho

Bộ lọc kỹ thuật cao

Nhà máy cán thép/nhôm

Máy mạ

Phòng sơn

Bếp

Các bồn làm mát

Công cụ cơ khí giá trị cao

Tiêu Chuẩn Thiết kế Đối Với Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Để thiết kế và thi công lắp đặt hệ thống chữa cháy khí CO2, các bạn cần áp dụng các tiêu chuẩn sau:

TCVN 2622-1995 – Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế

TCVN 5760-1993 – Hệ thống chữa cháy – Yêu cầu chung về thiết kế, lắp đặt và sử dụng

TCVN 7161-9-2002 –Hệ thống chữa cháy bằng bình khí – Tính chất thiết kế hệ thống

TCVN 5738-2001 – Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu kỹ thuật

TCVN/6101-1996 PCCC – Chất chữa cháy CO2 – Thiết kế và lắp đặt

NFPA-12 – Tiêu chuẩn về hệ thống chữa cháy khí CO2

NFPA-70 – Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống điện

NFPA-72 – Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Cách tính để lựa chọn lượng khí và size bình phù hợp

Lượng cacbon dioxit thiết kế m tính bằng kilogam được tính theo công thức sau:

m = KB (0,2A+0,7V)

Trong đó:

A = AV + AOV

V = VV + VZ − VG

AV là tổng diện tích của tất cả các mặt sàn và trần (bao gồm cả các chỗ hở AOV, TCVN/6101-1996 PCCC) của không gian bao kín phải bảo vệ, tính bằng mét vuông

AOV là tổng diện tích của tất cả các chỗ hở được giả thiết là mở khi xảy ra cháy, tính bằng mét vuông (xem 15.6, TCVN/6101-1996 PCCC)

VV là thể tích của không gian bao kín được bảo vệ, tính bằng mét khối (xem 15.1, TCVN/6101-1996 PCCC)

VZ là thể tích bổ sung do thất thoát trong thời gian duy trì bởi các hệ thống thông gió (xem Bảng 1, TCVN/6101-1996 PCCC) không thể đóng lại được, tính bằng mét khối (xem 15.5, TCVN/6101-1996 PCCC)

VG là thể tích của thành phần kết cấu phải trừ đi, tính bằng mét khối (xem 15.1, TCVN/6101-1996 PCCC)

KB là hệ số đối với vật liệu được bảo vệ, lớn hơn hoặc bằng 1 (xem 15.3 và Bảng 1, TCVN/6101-1996 PCCC)

Số 0,2 là phần cacbon dioxit có thể thất thoát, tính bằng kilogam trên mét vuông

Số 0,7 là lượng tối thiểu cacbon dioxit dùng làm cơ sở cho công thức, tính bằng kilogam trên mét khối.

** Chú thích: Hai số 0,2 và 0,7 xét đến tác động của kích thước phòng, nghĩa là tỷ số giữa thể tích phòng (VV) và diện tích phòng (AV).

Lưu ý khi sử dụng hệ thống chữa cháy khí

Hầu hết các hệ thống chữa cháy CO2 được thiết kế để có nồng độ CO2 34% (Ở nồng độ 7,5%, CO2 có thể gây ngạt) cho toàn bộ không gian được bảo vệ, vì vậy cần lưu ý một số vấn đề sau:

Hệ thống luôn luôn dành một thời gian trì hoãn với tín hiệu báo động để cảnh báo trước khi phun khí, để con người kịp thoát ra khỏi khu vực nguy hiểm.

Các hệ thống chữa cháy CO2 được yêu cầu phải có một số thiết bị an toàn tính mạng nhất định để bảo vệ nhân viên xung quanh hoặc những người ở gần các không gian được bảo vệ.

Thiết kế các cửa, lối thoát nạn, thoát hiểm phù hợp, phải được giữ cho quang đãng ở mọi thời điểm và có đầy đủ biển báo chỉ dẫn thích hợp.

Theo TCVN/6101-1996 PCCC, phải cho thêm phụ gia có mùi vào cacbon dioxit để người trong khu vực cứu hỏa có thể phát hiện khí CO2 ngay khi ở nồng độ thấp

Hướng dẫn tất cả nhân viên, người lao động trong khu vực lắp đặt hệ thống chữa cháy CO2 về cách sơ tán an toàn nếu hệ thống đang chuẩn bị xả CO2 để dập tắt đám cháy.

Âm thanh báo động trong các khu vực xả khí và các tín hiệu báo động khác không được giống nhau vào phải hoạt động được ngay tức khắc khi phát hiện ra đám cháy và xả khí CO2.

Phải có thiết bị báo động nghe hoặc nhìn thấy ở các cửa vào cho tới khi khu vực trở nên an toàn.

Các khu vực được bảo vệ bằng hệ thống chữa cháy CO2 cần có phương tiện thông gió.