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.

Tìm hiểu thêm: Hệ thống chữa cháy khí

Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 Là Gì?

Theo TCVN/6101-1996 PCCC: Thiết bị chữa cháy- Hệ thống chữa cháy Cacbon Dioxit thiết kế và lắp đặt, hệ thống chữa cháy cacbon dioxit (CO2) là “nguồn cung cấp CO2 cố định được nối thường xuyên với hệ thống dẫn cố định có các đầu phun được bố trí để xả CO2 vào diện tích phải bảo vệ sao cho đạt được nồng độ dập tắt đám cháy theo thiết kế”.

Cụm bình chứa khí CO2

Cụm bình chứa khí CO2 chữa cháy

Thành Phần Khí CO2 Chữa Cháy Là Gì?

Cacbon Dioxit (công thức hóa học CO2; tên gọi khác: than khí, anhydrit cacbonic, khí cacbonic) bao gồm một nguyên tử cacbon và 2 nguyên tử oxy là một loại khí không màu với mật độ cao hơn khoảng 60% so với không khí khô.

Đặc Điểm Của Khí CO2

CO2 không màu. Ở nồng độ thấp, nó không có mùi; tuy nhiên, khi con người hít phải CO2 nồng độ đủ cao, chúng ta sẽ thấy mùi axit mạnh, có vị chua trong miệng và cảm giác nhói ở mũi, cổ họng.

Ở nhiệt độ và áp suất tiêu chuẩn, mật độ cacbon dioxit là khoảng 1,98kg/m³; gấp khoảng 1,67 lần so với không khí (en.wikipedia.org).

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.

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.

Nguyên lý dập tắt cháy của khí CO2

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.

CO2 có điểm sôi thấp do đó nó dễ dàng hóa hơi trong quá trình phun.

Sự lan tỏa nhanh trong khu vực bảo vệ của CO2 giúp cho nó dễ dàng tới được những đám cháy trong khu vực khó tiếp cận.

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

Ảnh hưởng của khí CO2 với sức khỏe con người

CO2 là một loại khí độc hại nhất định khi nói đến sức khỏe con người. Nó có thể gây nghẹt thở, nếu nồng độ lên đến 7% nó có thể con người bất tỉnh trong vài phút.

Nồng độ CO2 (% CO2/ không khí)Thời gianTriệu chứng
2%Vài giờNhức đầu, khó thở khi gắng sức
3%1 giờGiãn mạch máu não, tăng thông khí phổi, tăng lượng oxy cung cấp cho các mô
4-5%Vài phútĐau đầu nhẹ, đổ mồ hôi và khó thở khi nghỉ ngơi
6%2 phútRối loạn thính giác và thị giác
< 16 phútNhức đầu và khó thở
Vài giờRun rẩy
7-10%Vài phútVô thức hoặc gần bất tỉnh
< 1 giờNhức đầu, tăng nhịp tim; khó thở, chóng mặt; đổ mồ hôi, thở nhanh
10- 15%Hơn 1 phútChóng mặt, buồn ngủ, nghiêm trọng hơn là co giật cơ và bất tỉnh
17-30%< 1 phútMất kiểm soát, hoạt động vô thức, co giật, hôn mê và tử vong

Ưu, Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Trong phần này, các bạn hãy cùng chúng tôi tìm hiểu về ưu, nhược điểm của hệ thống chữa cháy khí CO2 để có thể đưa ra lựa chọn sử dụng phù hợp nhất nhé!

Bình chứa khí CO2 và phụ kiện

Bình chứa khí CO2 và phụ kiện

Ưu Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

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; hoàn toàn không để lại cặn, an toàn với thiết bị và có tuổi thọ lâu dài.

Khả Năng Dập Lửa Nhanh, Hiệu Quả Cao

Tính phản ứng nhanh của hệ thống và van giúp cho việc xả khí CO2 được thực hiện chỉ trong vài giây, tạo nên sự khác biệt sau cháy so với các hệ thống chữa cháy khác.

Chi Phí Rẻ Hơn

Khi áp dụng vào đám cháy, CO2 cung cấp một lớp khí nặng làm giảm mức oxy đến mức không thể xảy ra cháy. Vì cacbon dioxit là một loại khí vì thế việc làm sạch sau cứu hỏa diễn ra đơn giản hơn rất nhiều.

Trên thực tế, chi phí làm sạch và các thiệt hại về thiết bị sau khi cứu hỏa bằng các hệ thống chữa cháy nước, bọt và tác nhân hóa học khô có thể vượt quá chi phí liên quan đến thiệt hại do cháy. Trong khi đó chi phí dọn dẹp và thời gian trì hoãn hoạt động sau khi xả CO2 là không đáng kể.

Khi so sánh hệ thống chữa cháy khí CO2 với các hệ thống chữa cháy khí khác như FM200, Nitơ,… thì chi phí đầu tư cho hệ thống này cũng rẻ hơn khá nhiều.

Không Để Lại Cặn, An Toàn Cho Thiết Bị Và Vật Dụng

Khí CO2 là một loại khí sạch, không ăn  mòn, không dẫn điện và không để lại bất kỳ chất cặn nào sau khi được sử dụng. Bình chữa cháy CO2 thường được sử dụng trong nhà bếp vì chúng ít có nguy cơ gây ô nhiễm đối với các thực phẩm.

Tuổi Thọ Dài

So với nhiều hệ thống chữa cháy khác, hệ thống chữa cháy khí CO2 có thể hoạt động trong vòng 10 năm trước khi cần thay đổi. Tuy nhiên, việc kiểm tra, giám sát an toàn vẫn cần được thực hiện thường xuyên.

Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Dù có nhiều ưu điểm, nhưng khí CO2 vẫn là một loại khí độc hại đối với con người do đó cần đặc biệt lưu ý tới các yếu tố an toàn. Con người không được phép hoạt động trong khu vực đang được chữa cháy bằng khí CO2.

Do áp lực bình chữa khí cao (75- 150 bar) nên vật tư và thi công đường ống cũng phức tạp hơn.

Và cũng giống như nhiều hệ thống chữa cháy khí khác, hiệu quả chữa cháy của hệ thống chữa cháy khí CO2 không cao khi sử dụng ở khu vực thoáng gió.

Các bạn có thể tham khảo bài viết “Hệ thống chữa cháy khí Nitơ” để so sánh các hệ thống chữa cháy khí CO2, FM200, Nitơ, Novec 1230 một cách cụ thể hơn.

Sử Dụng Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 An Toàn

Ở nồng độ 7,5%, CO2 có thể gây ngạt cho con người. Hầu hết các hệ thống chữa cháy CO2 được thiết kế để có nồng độ CO2 34% cho toàn bộ không gian được bảo vệ. 

Do sự nguy hiểm rõ ràng của khí CO2, 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. 

Lắp Đặt Thiết Bị Cảnh Báo Cho Hệ Thống

Một trong những thiết bị an toàn tính mạng là còi báo động bằng khí nén cảnh báo mọi người xung quanh khu vực rằng CO2 sẽ được xả ra khỏi hệ thống để chữa 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.

Thiết Kế Lối Thoát Hiểm Đạt Tiêu Chuẩn

  • Các lối thoát nạn phải được giữ cho quang đãng ở mọi thời điểm, phải có đầy đủ biển báo chỉ dẫn thích hợp.
  • Phải có các cửa tự động đóng một phía thông ra ngoài, các cửa này có thể mở từ bên trong ngay cả khi khóa bên ngoài.
  • 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.

Thêm Phụ Gia Có Mùi Vào CO2

Vì CO2 ở nồng độ thấp không có mùi do đó sẽ rất khó để con người có thể nhận ra sự tồn tại của loại khí này và điều đó có thể là nguy cơ gây ra những nguy hiểm nhất định. Chính vì thế, 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 không khí nguy hiểm.

Huấn Luyện Nhân Viên

Điều quan trọng là phải hướng dẫn tất cả nhân viên, người lao động trong khu vực về sự nguy hiểm của hệ thống chữa cháy CO2 và cách sơ tán an toàn nếu hệ thống đang chuẩn bị xả CO2 để dập tắt đám cháy.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Cụm bình chứa khí CO2 cố định

Cụm bình chứa khí CO2 cố định

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

Chế Độ Tự Động

Mỗi khu vực cần bảo vệ sẽ được lắp đặt đầu báo nhiệt và đầu báo khói. 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 2 cảm biến 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 để cứu hỏa.

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 tổ hợp bình chứa khí và van của khu bảo vệ tương ứng để khí theo đường ống và đầu phun đến dập lửa tại khu bảo vệ chỉ định.

Sau khi xả 1 lượng khí, công tắc áp suất lắp trên đường ống sẽ truyền tín hiệu về tủ điều khiển. Còi và đèn báo vẫn tiếp tục làm việc trong thời gian chữa cháy, cảnh báo nhân viên không đi vào khu vực bảo vệ, đến khi xác nhận hỏa hoạn đã được đẩy lùi.

Sau khi tủ điều khiển của hệ thống kích hoạt tất cả chuông, còi và đèn báo cháy, trong giai đoạn chờ xử lý, nếu phát hiện kích hoạt sai hoặc thực sự có cháy nhưng có thể chữa cháy bằng bình chữa cháy bằng tay hoặc xe đẩy thì người điều khiển có thể nhấn nút dừng khẩn cấp phía ngoài cửa khu vực bảo vệ để hệ thống tạm thời dừng xả khí chữa cháy (giữ tay đến khi hệ thống phục vị).

Nếu cần khởi động hệ thống chữa cháy bằng khí, chỉ cần buông nút nhấn dừng.

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.

Các Thiết Bị Chính Trong Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Các thiết bị chính trong hệ thống chữa cháy khí CO2

Các thiết bị chính trong hệ thống chữa cháy khí CO2

Một hệ thống chữa cháy khí CO2 hoàn chỉnh gồm các bình chữa khí được nối với hệ thống đường ống dẫn khí và các thiết bị phụ trợ khác. Khi có sự cố, khí CO2 được đưa đến khu vực cần bảo vệ qua hệ thống đường ống dẫn và vòi xả khí.

Có rất nhiều cách để phân loại các thiết bị trong hệ thống chữa cháy khí CO2, nếu chia theo tiêu chí cơ điện ta có:

Thiết bị cơ: Hệ thống bình chứa khí CO2 (bình chứa khí, khung bình, van đầu bình), ống dẫn, đầu phun xả khí.

Thiết bị điện có chức năng tiếp nhận, xử lý và phát tín hiệu khi có cháy gồm: tủ điều khiển xả khí; đầu báo cháy (khói & nhiệt); nút ấn còi báo động; nút ấn kích hoạt xả khí bằng tay; nút nhấn trì hoãn xả khí; chuông báo cháy; còi đèn chớp báo cháy.

Căn Cứ Thiết Kế, Tiêu Chuẩn 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

Yêu Cầu Kỹ Thuật Với Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2

Sơ đồ hệ thống chữa cháy khí CO2

Sơ đồ hệ thống chữa cháy khí CO2

Khi thiết kế và lắp đặt hệ thống chữa cháy khí CO2, các bạn cần tuân thủ những yêu cầu kỹ thuật cơ bản sau:

Nồng Độ Cacbon Dioxit

Hệ số nồng độ gốc của cacbon dioxit là hệ số tương ứng với KB = 1 , nghĩa là 34%.

Đối với các vật liệu đòi hỏi một nồng độ thiết kế lớn hơn 34%, lượng cacbon dioxit gốc phải tăng lên bằng cách nhân lượng này với một hệ số vật liệu thích hợp ở Bảng 1, TCVN/6101-1996 PCCC.

Đối với các hệ thống có kho chứa áp suất cao, lượng cacbon dioxit tính toán thiết kế phải được tăng lên 40% để xác định dung tích danh nghĩa của bình chứa hình trụ vì chỉ có phần lỏng của lượng xả là hữu hiệu. 

Lưu Lượng Xả Khí

Lưu lượng xả của đầu phun được tính toán bằng phương pháp diện tích hoặc bằng phương pháp thể tích như 16.2 và 16.3, TCVN/6101-1996 PCCC.

Lưu lượng xả tổng đối với hệ thống phải là tổng của các lưu lượng riêng lẻ của tất cả các đầu phun hay cơ cấu xả được dùng trong hệ thống.

Thời Gian Xả Khí

Thời gian cần thiết để xả lượng cacbon dioxit tính toán theo thiết kế phải phù hợp với Bảng 2, TCVN/6101-1996 PCCC. Thời gian tối thiểu phải tăng lên để bù cho những điều kiện bất trắc nào đó đòi hỏi thời gian làm nguội dài hơn để đảm bảo dập tắt hoàn toàn.

Ở nơi có khả năng xảy ra tình trạng kim loại hay vật liệu khác có thể bị đốt nóng cao hơn nhiệt độ tự bắt cháy của chất đốt, thời gian xả hữu hiệu phải được tăng lên để cho phép có được thời gian làm nguội thích hợp.

Diện Tích Bảo Vệ Của Một Đầu Phun

Diện tích lớn nhất được bảo vệ bởi mỗi đầu phun phải được xác định trên cơ sở vị trí hay bán kính phun và lưu lượng xả thiết kế phù hợp với yêu cầu kỹ thuật đã được xét duyệt.

Vị Trí Và Số Lượng Các Đầu Phun

Phải sử dụng đủ số lượng các đầu phun để bao trùm toàn bộ diện tích xảy ra cháy, dựa trên cơ sở diện tích mỗi đầu phun bảo vệ được.

Truy cập TCVN/6101-1996 PCCC: Thiết bị chữa cháy- Hệ thống chữa cháy Cacbon Dioxit để tìm hiểu đầy đủ yêu cầu kỹ thuật về hệ thống chữa cháy khí CO2.

Tính Toán Chi Tiết Và Cách Lựa Chọn Bình Khí CO2

Bình chứa khí CO2

Bình chứa khí CO2

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

\(m= K_{B}\left ( 0,2A+0,7V \right )\)

Trong đó:

\(A= A_{V}+A_{OV}\) &

\(V= V_{V}+V_{Z}-V_{G}\)
  • \( A_{V}\) 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;
  • \(A_{OV}\) 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);
  • \(V_{V}\) là thể tích của không gian bao kín được bảo vệ, tính bằng mét khối (xem 15.1, TCVN/6101-1996 PCCC);
  • \(V_{Z}\) 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);
  • \(V_{G}\) là thể tích của thành phần kết cấu phải trừ đi, tính bằng mét khối (xem 15.1, TCVN/6101-1996 PCCC);
  • \(K_{B}\) 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 (\(V_{V}\)) và diện tích phòng (\( A_{V}\)).

Khi Nào Nên Và Không Nên Sử Dụng Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2?

Theo TCVN/6101-1996 PCCC, hệ thống chữa cháy khí CO2 thích hợp cho việc dập tắt các dạng cháy sau:

  • Cháy các chất lỏng hay các chất rắn hóa lỏng được;
  • Cháy các chất khí, trừ các trường hợp sau khi dập cháy có thể phát triển một môi trường nổ do khí tiếp tục thoát ra;
  • Trong một số điều khiển nhất định, cháy các vật liệu rắn thường có gốc là chất hữu cơ trong đó sự cháy thường xảy ra cùng với các tàn lửa hồng;
  • Cháy các dụng cụ điện đang hoạt động;

Hệ thống chữa cháy khí CO2 không thích hợp trong việc chữa các đám cháy có nguồn gốc từ những vật liệu sau:

  • Các hóa chất mà bản thân có chứa nguồn cung cấp oxy như xenlulozơ nitrat;
  • Các kim loại có hoạt tính hóa học và các hydroxyt của chúng (như natri, kali, magiê, titan và zincroni). Nồng độ cacbon dioxit đậm đặc sử dụng trong các hệ thống chữa cháy có tác dụng gây ngạt và phải được coi là nguy hiểm cao. Do đó, những yêu cầu về an toàn trong Điều 5 phải được xem xét một cách nghiêm túc.

Những Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 An Toàn Nhất Tại Việt Nam

Hệ thống chữa cháy khí CO2 UBE, PNP, Eversafe là những hệ thống chữa cháy an toàn, hiệu quả cao được tin dùng tại Việt Nam và trên toàn thế giới.  

Hệ thống chữa cháy khí CO2 PNP

Hệ thống chữa cháy khí CO2 PNP

Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 UBE

Hệ thống chữa cháy khí CO2 UBE được sản xuất trên công nghệ hiện đại của Malaysia tuân thủ tiêu chuẩn NFPA-12 là một trong những hệ thống chữa cháy khí được sử dụng phổ biến nhất trên thế giới.

Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 PNP

PNP là một công ty Hàn Quốc chuyên sản xuất các thiết bị và hệ thống phòng cháy, chữa cháy, máy móc công nghiệp, thiết bị môi trường,… được thành lập vào tháng 12 năm 2000.

Ngoài hệ thống chữa cháy khí FM200, hệ thống chữa cháy khí CO2 PNP cũng là một hệ thống an toàn được nhiều đơn vị trên thế giới tin dùng.

Hệ Thống Chữa Cháy Khí CO2 Eversafe

Eversafe Extinguisher Sdn.Bhd được thành lập vào năm 1979 và là thành viên của Leeden National Oxygen Ltd, Singapore; hiện là một phần của Taiyo Nippon Sanso, Nhật Bản.

Eversafe là một trong những đơn vị sản xuất thiết bị và hệ thống chữa cháy hàng đầu tại Malaysia. Hệ thống chữa cháy khí CO2 của Eversafe đáp ứng được các tiêu chuẩn NFPA-12 và BS EN ISO 9001: 2015.

Trên đây là những vấn đề cơ bản về hệ thống chữa cháy khí CO2. Hi vọng những thông tin mà chúng tôi cung cấp trong bài viết sẽ hữu ích với bạn.

Tìm hiểu các hệ thống chữa cháy khí khác:

Nguồn: https://phongchayphucthanh.com/