Hệ thống chữa cháy tự động bằng Aerosol- Ưu điểm và những lưu ý khi sử dụng

Aerosol trong phạm trù về chất chữa cháy (mà người Việt vẫn quen gọi là Xon-khí) là một dạng hỗn hợp của chất khí (aero) và các hạt rắn (solid) có kích thước rất nhỏ, thường không lớn hơn 10 microns. Chất chữa cháy này được tạo ra từ thành phần chính là muối của kim loại kiềm như sodium bicarbonate (NaHCO3) và potassium bicarbonate (KHCO3). Từ những năm 40 của thế kỉ trước, muối kim loại kiềm đã được sử dụng làm chất chữa cháy, trong khi tiêu chuẩn đầu tiên về phương tiện chữa cháy này đến năm 1955 mới được ban hành bởi Hiệp hội PCCC Quốc gia Hoa Kỳ. Tiếp nối những nghiên cứu trong thập niên 90 của thế kỉ trước, thập niên đầu của thế kỷ XX đã chứng kiến sự ra đời hàng loạt của các hãng sản xuất, cung cấp các hệ thống chữa cháy tự động bằng aerosol. Không nằm ngoài xu hướng chung của thế giới, việc lựa chọn lắp đặt các hệ thống chữa cháy tự động bằng aerosol cho các hạng mục công trình ở Việt Nam trong những năm gần đây đã dần phổ biến hơn.

Cấu tạo của bình chứa chất chữa cháy bằng aerosol cơ bản (Nguồn: Totalproteksi.com)

Hệ thống chữa cháy tự động bằng aerosol hoạt động theo trình tự: Sau khi nhận tín hiệu từ hệ thống báo cháy tự động, tủ điều khiển sẽ truyền tín hiệu đến các bộ kích kiện, nhiệt để gia nhiệt cho hợp chất rắn tạo aerosol, các sản phẩm của quá trình nhiệt phân sau khi được làm mát sẽ được phun vào không gian bảo vệ. Để đánh giá hiệu quả hoạt động, các ưu khuyết điểm của hệ thống chữa cháy tự động bằng aerosol, cần đi sâu vào bản chất phản ứng của chất chữa cháy khi bị tác động bởi nhiệt độ, được thể hiện ở các phương trình hóa học:

2KHCO3 → K2CO3 + H2O↑ + CO2↑  (1)

K2CO3 → K2O + CO2↑  (2)

K2O → 2K + ⅟2O2↑ (3)

Nghiên cứu chỉ ra rằng phản ứng thứ (3) chỉ xảy ra ở nhiệt độ cao (trên 1500 oC), bởi vậy lượng oxy sinh ra trong quá trình tạo môi trường chất chữa cháy là không đáng kể. Qua đó chúng ta nhận thấy có 03 cơ chế dập tắt đám cháy được hình thành: Cơ chế thu nhiệt do phản ứng; cơ chế phản ứng hóa học giữa các ion kim loại kiềm với các gốc hiđro, oxy, hiđroxít tự do; cơ chế làm giảm nồng độ oxy trong môi trường cháy do hơi nước và cácbon đioxit được sinh ra.

Mô phỏng hoạt động của các bình chứa aerosol (Nguồn: Http://stopogon.ru/)

Như vậy, dựa vào các cơ chế dập tắt đám cháy như trên, nhà sản xuất đưa các chất chữa cháy vào trong các bình chứa, các bình chứa này có thể dễ dàng đặt trong khu vực bảo vệ nhất là đối với hệ thống chữa cháy bằng aerosol cô đặc (chiếm tỉ lệ sử dụng cao hơn so với hệ thống chữa cháy bằng aerosol phân tán), qua đó mang đến những ưu điểm của hệ thống chữa cháy bằng aerosol so với các hệ thống chữa cháy khác như bằng khí, bằng nước, bằng bọt… 

Ưu điểm thứ nhất mà tại thị trường Việt Nam được đánh giá hàng đầu là chi phí đầu tư, một cách tương đối thì chi phí đầu tư chỉ bằng một nửa so với lắp đặt các hệ thống chữa cháy bằng khí. Thứ hai phải kể đến là dễ dàng thi công lắp đặt, đặc biệt đối với các hạng mục công trình hiện hữu, đã đưa vào sử dụng hay đối với các khu vực có khối tích cần bảo vệ nhỏ thì việc sử dụng các bình chứa dung tích nhỏ của hệ thống chữa cháy bằng aerosol là phù hợp, trong khi các hệ thống chữa cháy bằng khí chỉ mới bước đầu được áp dụng cho đối tượng bảo vệ này. Ngoài ra, hệ thống chữa cháy bằng aerosol cơ bản thân thiện với môi trường và an toàn đối với con người khi được lắp đặt, vận hành đúng quy định.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng các sản phẩm từ quá trình nhiệt phân muối kim loại kiềm trong quá trình cháy có khả năng làm hư hại đến các mạch điện tử, các thiết bị điện, kim loại… khi chúng không có các biện pháp bọc bảo vệ. Vì vậy, cần cân nhắc kỹ khi lựa chọn sử dụng hệ thống chữa cháy tự động bằng aerosol cho các đối tượng bảo vệ nêu trên, hoặc phải có giải pháp bảo vệ thích hợp chống lại sự ăn mòn của thiết bị trước các chất chữa cháy. 

Một yếu tố khác thường được các nhà sản xuất bình chứa chất chữa cháy bằng khí, bằng aerosol nhắc đến nhằm quảng bá cho sản phẩm của mình là vấn đề thân thiện với môi trường. Tuy nhiên có thể đánh giá khách quan rằng, lượng sản phẩm thải ra môi trường từ các hệ thống chữa cháy bằng khí, bằng aerosol là không đáng kể so với các tác nhân khác như khí thải từ các nhà máy công nghiệp, phương tiện giao thông… Mặt khác, nhìn vào các sản phẩm khi nhiệt phân muối của kim loại kiềm đã thấy rõ ngoài hơi nước, cácbon điôxít, oxy thì các sản phẩm còn lại là hạt rắn sẽ bám lại trên bề mặt của khu vực bảo vệ, vì vậy, nếu thực hiện tốt công tác vệ sinh sau sự cố thì hoàn toàn không gây ô nhiễm cho môi trường xung quanh.

Hiện nay, tại thị trường Việt Nam đã xuất hiện đa dạng sản phẩm của các nhà sản xuất khác nhau, trong đó không ít sản phẩm chưa được kiểm chứng về chất lượng và hiệu quả hoạt động của hệ thống, một mặt do các chủ đầu tư và các đơn vị nhà thầu chưa quan tâm đến, một mặt vì chúng ta hiện chưa có tiêu chuẩn thiết kế đối với hệ thống chữa cháy bằng aerosol. Trên thế giới có thể kể đến các tiêu chuẩn phổ biến, được nhiều nước áp dụng như tiêu chuẩn của Hiệp hội PCCC Quốc gia Hoa Kỳ NFPA 2010 Hệ thống chữa cháy cố định bằng aerosol (Standard for Fixed Aerosol Fire Extinguishing Systems) hay tiêu chuẩn của tổ chức UL 2775 Hệ thống chữa cháy cố định bằng aerosol cô đặc (Fixed Condensed Aerosol Extinguishing System Units). Hiện Cục Cảnh sát PCCC và CNCH đang chủ trì xây dựng tiêu chuẩn về hệ thống chữa cháy bằng aerosol, dự kiến được ban hành trong năm nay để từng bước chuẩn hóa các hệ thống, thiết bị, phương tiện về PCCC./.