Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200

Hệ thống chữa cháy khí FM200

Hệ thống chữa cháy khí FM200 hay HFC-227ea là một hệ thống phòng cháy chữa cháy khí sạch được thiết kế để xả khí chữa cháy vào khu vực hỏa hoạn trong vòng 10 giây. Đây là một trong những hệ thống chữa cháy khí an toàn, hiệu quả cao được nhiều đơn vị tại Việt Nam tin dùng.

Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea) Là Gì?

Hệ thống chữa cháy khí FM200 là hệ thống chữa cháy dập lửa chủ yếu thông qua sự hấp thụ nhiệt, không để lại cặn, thân thiện với môi trường, không dẫn điện và an toàn với con người. Hệ thống chữa cháy này được chấp nhận và sử dụng trên toàn thế giới.

Thành Phần Khí FM 200 (HFC-227ea) Chữa Cháy Là Gì?

Khí FM200 hay 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane (còn được gọi là heptafluoropropane, HFC-227 hoặc HFC-227ea (tên ISO), apaflurane (INN)), là một loại khí halocarbon không màu, không mùi được sử dụng như một chất chữa cháy khí.

FM200 được hình thành từ các nguyên tố carbon, flo và hydro (CF3CHFCF3 -heptafluoropropane).

Công thức hóa học của nó là CF3-CHF-CF3, hoặc C3HF7, với nhiệt độ sôi −16,4°C, FM200 tồn tại ở dạng khí ở nhiệt độ phòng. Nó ít tan trong nước (260 mg/L).

Ứng Dụng Khí FM200 (HFC-227ea)

FM200 được sử dụng trong các hệ thống chữa cháy khí sạch và chịu sự điều chỉnh của NFPA 2001- Tiêu chuẩn cho Hệ thống chữa cháy khí sạch.

Việc chữa cháy hiệu quả đòi hỏi nồng độ chất FM200 phải nằm trong khoảng 6,25% đến 9% tùy thuộc vào mối nguy cần được ngăn chặn. Mức NOAEL (mức tác hại không quan sát được) của khí này với sự nhạy cảm của tim là 9%. Chính vì thế, Cơ quan bảo vệ môi trường Hoa Kỳ cho phép tập trung 9% lượng khí FM200 không giới hạn thời gian hoặc lên tới 10,5% trong một khoảng thời gian nhất định. Hầu hết các hệ thống chữa cháy khí FM200 hiện nay đều được thiết kế để cung cấp nồng độ khí dao động khoảng 6,25% đến 9%.

FM200 không chữa các nguyên tử clo hoặc brom, không có tác dụng làm suy giảm tầng ozone. Nó cũng không để lại cặn và có thể được loại bỏ khỏi không gian bị ảnh hưởng bằng cách thông gió.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Cơ chế dập tắt chính của FM200 là hấp thụ nhiệt, với đóng góp hóa học thứ cấp từ sự phân hủy nhiệt của FM200 trong ngọn lửa. FM200 không làm giảm lượng oxy trong không khí xuống thấp để chữa cháy như hệ thống chữa cháy khí Nitơ và CO2 vì vậy trong phòng vẫn còn khí oxy và không gây ngạt, không ảnh hưởng đến người còn ở trong phòng.

Hệ thống chữa cháy khí FM200 hoạt động ở 2 chế độ: tự động và bằng tay

Chế Độ Tự Động

Hệ thống sẽ kích hoạt phun xả tự động sau khi trải qua 2 mức cảnh báo:

Cảnh báo mức 1: Khi 1 trong 2 loại đầu báo (khói và nhiệt) trong cùng 1 khu vực báo tín hiệu, tủ trung tâm điều khiển sẽ phát ra cảnh báo mức 1. Lúc này, tủ sẽ tác động đến chuông của khu vực với ý nghĩa cảnh báo mọi người có sự cố cháy. Khi đó, van điện từ của hệ thống bình chứa khí FM200 chưa bị tác động nên hệ thống vẫn chưa phun xả khí để cứu hỏa.

Cảnh báo mức 2: Khi cả 2 đầu báo trong cùng 1 khu vực bị tác động, tủ trung tâm điều khiển sẽ phát tín hiệu cảnh báo cấp 2. Lúc này, chuông và còi báo cháy sẽ kêu để báo cho mọi người có sự cố cháy và hệ thống chuẩn bị phun xả khí.

Sau thời gian trễ khoảng 30 đến 60 giây (thời gian được cài đặt đủ để mọi người di tản ra khỏi khu vực nguy hiểm), tủ trung tâm sẽ cấp điện cho van điều khiển để kích hoạt hệ thống bình chứa khí; và khí FM200 được phân phối qua đường ống đến nơi cần dập lửa.

Sau thời gian trễ, nếu có lý do nào đó chưa thể phun xả khí FM200, mọi người có thể nhấn và giữ nút “ABORT” của khu vực để trì hoãn quá trình kích hoạt van điều khiển của hệ thống chữa cháy khí. Sau khi không giữ nút này nữa, hệ thống sẽ kích hoạt sau thời gian trễ.

Chế Độ Kích Hoạt Bằng Tay

Hệ thống chữa cháy khí FM200 có thể được kích hoạt vật lý bằng cách nhấn nút “EXTINGUISHANT RELEASE” – Nút Xả Khí Bằng Tay.

Các Thiết Bị Chính Trong Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Hệ thống chữa cháy khí FM200: Tủ trung tâm, bình chứa khí và các thiết bị phụ kiện

Một hệ thống chữa cháy khí FM200 gồm các thiết bị sau:

Thiết bị lưu trữ khí FM200 gồm các cụm bình khí chữa chất hóa học FM200, và các khung bình có tác dụng giữ cho cụm bình chứa khí được đứng một cách vững chắc.

Thiết bị phân phối khí FM200 gồm các đầu phun xả khí được dùng để đưa khí FM200 vào khu vực đang có hỏa hoạn cùng với hệ thống đường ống liên quan được sử dụng để kết nối các đầu phun với cụm bình chứa khí.

Thiết bị phụ kiện bao gồm phụ kiện kết nối, đồng hồ đo áp suất, công tắc giám sát áp suất thấp, bộ truyền động van điện và bộ truyền động van thủ công.

Thiết bị phụ thuộc bao gồm bộ truyền động van khí nén, van kiểm tra hoạt động, kiểm tra lỗ thông hơi, ống dẫn động và các phụ kiện cần thiết cho việc bố trí nhiều bình chứa khí.

Thiết bị bổ sung bao gồm công tắc áp suất xả, và cụm van 1 chiều.

Thiết bị phát hiện cháy: đầu báo cháy (nhiệt, khói)

Tủ trung tâm điều khiển: Thiết bị này theo dõi tình trạng của bộ truyền động điện, thiết bị dò, thiết bị cảnh báo, áp suất bình chứa khí và bất kỳ yêu cầu xả khí hoặc hủy bỏ thủ công nào. Tất cả các thiết bị điện hoặc điện tử phải kết nối với trung tâm điều khiển.

Thiết bị cảnh báo và phát hiện cảnh báo sớm kết hợp với trung tâm điều khiển giúp nâng hiệu quả của hệ thống lên mức tối đa. Các thiết bị cảnh báo bằng âm thanh và hình ảnh (còi đèn báo xả khí) giúp nhân viên biết về tình trạng báo động.

Thiết bị kích hoạt bằng tay bao gồm nút ấn xả khí, nút ấn tạm dừng, nút ấn còi báo động.

Ưu Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Hệ thống chữa cháy khí FM200 có khả năng chữa cháy hiệu quả; tiết kiệm chi phí tới mức tối đa; không để lại cặn an toàn cho thiết bị, vật dụng; thân thiện với môi trường và tuyệt đối an toàn với con người.

Bình khí FM200 và phụ kiện Kidde

Khả Năng Chữa Cháy Hiệu Quả

Hầu hết các hệ thống chữa cháy khí FM200 đều đạt được mức dập tắt lửa trong 10 giây hoặc ít hơn, nó có khả năng ngăn chặn các đám cháy bắt nguồn từ chất lỏng dễ cháy, điện,.. trước khi chúng gây ra các thiệt hại nghiệm trọng.

Tiết Kiệm Chi Phí

Giống như bất kỳ hệ thống chữa cháy nào khác, các hệ thống chữa cháy khí FM200 rất đơn giản và tiết kiệm chi phí.

Vì có khả năng dập tắt đám cháy nhanh chóng, nên sẽ ít thiệt hại hơn, chi phí sửa chữa cũng thấp hơn. Cùng với đó, hệ thống FM200 không chiếm nhiều diện tích lắp đặt vì có thể lựa chọn size bình phù hợp với kích thước phòng.

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

FM200 là một loại khí sạch, điều đó có nghĩa là nó an toàn để sử dụng trong các không gian kín. Sự an toàn của hệ thống chữa cháy FM200 đã được chứng minh trong hơn một thập kỷ với kinh nghiệm sử dụng thực tế và được xác nhận bởi các nhà khoa học.

FM200 không để lại cặn sau khi sử dụng. Hầu hết các kim loại phổ biến, chẳng hạn như nhôm, đồng thau, thép, gang, chì, thép không gỉ và đồng, cũng như cao su, nhựa và linh kiện điện tử,… không bị ảnh hưởng khi tiếp xúc với FM200.

Thân Thiện Với Môi Trường

Ngoài những lợi ích phòng cháy chữa cháy khi sử dụng FM200, môi trường cũng được hưởng lợi. Chất chống cháy FM200 không làm suy giảm tầng ozone, tác động của nó đến việc nóng lên toàn cầu cũng nhỏ hơn nhiều so với tác động do một đám cháy gây ra.

An Toàn Với Con Người

Khí FM200 là một hợp chất có trong ống hít y tế, do đó, chúng ta có thể chắc chắn rằng nó an toàn đối với con người. Theo các nhà cung cấp thiết bị cho hệ thống chữa cháy FM200, con người hoàn toàn có thể hoạt động bình thường ở khu vực đang được phun khí FM200.

Những ưu điểm tuyệt vời này chính là lý do khiến hệ thống chữa cháy khí FM200 được lựa chọn sử dụng trong suốt hàng chục năm tại hơn 70 quốc gia trên thế giới bao gồm Việt Nam.

Ưu, Nhược Điểm Của Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea) Với Các Hệ Thống Chữa Cháy Khí Khác

Khi so sánh hệ thống chữa cháy khí FM200 với các hệ thống chữa cháy khí khác như Nitơ, CO2 thì hệ thống này có nhiều ưu điểm hơn bao gồm:

Hoàn toàn không gây hại cho con người vì vậy con người có thể hoạt động ở khu vực chữa cháy.

Có nhiều kích thước bình chứa khác nhau vì thế có thể lựa chọn loại bình chứa có kích thước phù hợp với kích thước phòng, giúp giảm diện tích lắp đặt.

Thi công lắp đặt đơn giản hơn nhờ áp lực làm việc của bình thấp (25- 42 bar)

Mặc dù có nhiều ưu điểm, nhưng hệ thống chữa cháy khí FM200 cũng vẫn tồn tại một số nhược điểm, chẳng hạn như chi phí cao hơn (so với hệ thống chữa cháy khí CO2, Nitơ). Và cũng giống như hầu hết các hệ thống chữa cháy khí sạch khác, hệ thống chữa cháy khí FM200 hoạt động không hiệu quả với những khu vực thông khí.

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

Yêu Cầu Kỹ Thuật Với Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Cấu tạo bình chứa khí FM200

Một hệ thống chữa cháy khí FM200 đạt tiêu chuẩn phải đảm bảo tuân thủ những vấn đề sau:

Tỷ Trọng Nạp

Tỷ trọng nạp của bình không được vượt quá các giá cho trong Bảng 8, TCVN 7161-9-2002 đối với hệ thống 25bar và trong Bảng 9 tới với hệ thống 42bar. Vượt quá tỷ trọng nạp lớn nhất có thể đưa đến kết quả là trong bình trở lên “hoàn toàn lỏng” với kết quả là làm áp suất tăng cao với sự tăng rất ít nhiệt độ, điều này có thể gây ảnh hưởng bất lợi đến tính nguyên vẹn của bộ bình chứa.

Nén Tạo Áp

Bình chứa phải được nén tạo áp bằng Nitơ với hàm lượng hơi nước không lớn hơn 0,006% khối lượng đến áp suất cân bằng 25 bar và 41 bar đối với hệ thống tương ứng với nhiệt độ 21°C.

Lượng Chất Chữa Cháy

Phải quy định lượng chất chữa cháy tối thiểu để đạt được nồng độ thiết kế bên trong thể tích vùng nguy hiểm ở nhiệt độ dự tính nhỏ nhất, được xác định bằng cách sử dụng Bảng 3, TCVN 7161-9-2002 và phương pháp quy định ở 7.6, TCVN 7161-1:2002. Nồng độ thiết kế được quy định cho các mối nguy hiểm tương ứng trong Bảng 4, TCVN 7161-9-2002. Nó bao gồm cả hệ số an toàn 1,3 đối với nồng độ chất chữa cháy. Phải tính đến việc tăng nồng độ đối với các nguy hiểm đặc biệt và yêu cầu sự hướng dẫn từ các cơ quan có thẩm quyền thích hợp.

Tính Toán Thể Tích Của Khu Vực Cần Chữa Cháy

Khu vực sử dụng hệ thống chữa cháy khí FM200 cần phải được thiết kế là phòng kín khi phun xả khí, vì vậy nếu phòng có hệ thống quạt hút, máy điều hòa, khe hở thì phải đảm bảo khi có cháy xảy ra và trước khi hệ thống chữa cháy khí FM200 phun xả thì các thiết bị hoặc các không gian mở trên cần phải được đóng lại để đảm bảo phòng kín.

Lựa Chọn Số Đầu Phun

Mỗi đầu phun có diện tích bao phủ 8.6m x 8.6m, cao độ tối đa là 5m, nếu cao độ phòng cao hơn 5m cần phải thiết kế đầu phun chữa cháy 2 lớp trong phòng.

Van

Tất cả các van, đệm kín, vòng đệm chữ O, vật liệu bịt kín và các chi tiết khác của van phải được thiết kế bằng vật liệu thích hợp với khí FM200, đồng thời phải thích hợp với áp suất và nhiệt độ khi làm việc.

Các van phải được bảo vệ chống hư hỏng cơ học, hóa học và các hư hỏng khác.

Van phải được làm từ vật liệu chịu ăn mòn hoặc các lớp phủ trong môi trường có sự ăn mòn khốc liệt.

Bộ Lọc

Đầu vào của bất kỳ cụm đầu phun hoặc cụm giảm áp nào có lỗ phun với diện tích nhỏ hơn 7 mm² phải được lắp một bộ lọc bên trong có khả năng ngăn ngừa làm tắc lỗ phun.

Căn Cứ Thiết Kế, Tiêu Chuẩn Đối Với Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Sơ đồ hệ thống chữa cháy khí FM200 đơn giản

Để thiết kế và thi công lắp đặt hệ thống chữa cháy khí FM200, 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; Phần 9: Chất chữa cháy HFC 227EA
TCVN 5738-2001– Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu kỹ thuật
NFPA-2001– Tiêu chuẩn về hệ thống chữa cháy khí sạch
NFPA-70– Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống điện
NFPA-72– Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống báo cháy tự động

Tính Toán Chi Tiết Và Cách Lựa Chọn Bình Khí FM200 (HFC-227ea)

Cơ sở tính toán thiết kế:

Bảng 3- Lượng chất chữa cháy toàn bộ HFC227ea, TCVN 7161-9:2002.
Áp dụng công thức:

m=c100−cx VS

Trong đó:

c là nồng độ (tính bằng phần trăm), nghĩa là nồng độ thể tích của HFC 227ea trong không khí ở nhiệt độ đã cho và áp suất 1,013 bar tuyệt đối.
V là thể tích của khu vực nguy hiểm (tính bằng mét khối)
S là thể tích riêng (tính bằng mét khối trên kg), thể tích riêng của hơi quá nhiệt HFC 227ea ở áp suất 1,013 bar có thể gần bằng S = k1 + k2T (k1 = 0,1269; k2 = 0,000513)

Khi Nào Nên Sử Dụng Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)?

Phòng chứa bình khí FM200 và các thiết bị liên quan

Khí FM200 được sử dụng để dập tắt đám cháy loại A (6.6%); đám cháy loại B (8.7%); đám cháy loại C (7%). Theo điều 4, Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7161-1:2002, hệ thống chữa cháy khí FM200 có thể được sử dụng để chữa cháy cho các khu vực được bao che kín hoặc các thiết bị có sẵn cấu kiện bao che vây quanh để có thể giữ được khí chữa cháy. Chẳng hạn:

Trung tâm dữ liệu
Phòng thiết bị viễn thông
Phòng máy tính
Phòng điều khiển
Phòng máy cho tàu biển
Thư viện sách
Viện bảo tàng
Phòng trưng bày nghệ thuật
Phòng chứa thiết bị y tế
Phòng thiết bị điện tử

(*) Lưu ý: Theo Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 4878: 2009 về Phòng cháy chữa cháy- Phân loại cháy:

Đám cháy loại A: Đám cháy các chất rắn (thông thường là các chất hữu cơ), khi cháy thường kèm theo sự tạo ra than hồng.
Đám cháy loại B: Đám cháy các chất lỏng và chất rắn hóa lỏng.
Đám cháy loại C: Đám cháy các chất kim loại.

Đảm Bảo An Toàn Khi Sử Dụng Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM200 (HFC-227ea)

Mặc dù Chương trình các chất thay thế mới (SNAP) của Tổ chức bảo vệ môi trường đã liệt kê FM200 trong danh sách các chất khí được chấp nhận sử dụng trong không gian kín, nhưng Tiêu chuẩn NFPA 2001 và SNAP cũng cảnh báo:

Việc xả FM200 quá nhiều có thể làm giảm tầm nhìn trong một thời gian ngắn.

Ở nhiệt độ cao (700°C), heptafluoropropane sẽ phân hủy và tạo ra hydro florua. Điều này có thể quan sát được vì nó có mùi hăng, sắc có thể nhận thấy ngay ở nồng độ thấp hơn mức nguy hiểm. Các sản phẩm phân hủy khác bao gồm carbonyl fluoride, carbon monoxide và carbon dioxide.

Tất cả các hệ thống FM200 đều được thiết kế để chữa cháy trong 10 giây hoặc ít hơn nhằm giảm thiểu lượng hydro florua (HF).

Một bình chứa khí FM200 cần được xử lý cẩn thận. Thiết bị an toàn chống giật phải được đặt đúng vị trí mọi lúc khi bình chứa không được kết nối với đường ống xả khí.

Những Hệ Thống Chữa Cháy Khí FM-200 (HFC-227ea) An Toàn Nhất Tại Việt Nam

Tại Việt Nam, hệ thống chữa cháy khí FM200 của Janus, Fike, Kidde, PNP là những hệ thống chữa cháy khí FM200 an toàn và được nhiều người tin tưởng và lựa chọn sử dụng nhất.