Hệ thống chữa cháy khí Nitơ

Hệ thống chữa cháy khí Nitơ (N2) hay nitrogen được là một trong những hệ thống chữa cháy khí trơ được lựa chọn sử dụng phổ biến ở Việt Nam với nhiều ưu điểm tuyệt vời như: khả năng chữa cháy hiệu quả cao, thân thiện với môi trường, không phá hủy tầng Ozone, không gây hại cho con người và không để lại cặn bã sau khi phun,… Với những ưu điểm trên hệ thống chữa cháy khí Nitơ được sử dụng phổ biến chữa cháy cho các phòng điện thoại, phòng data center, phòng máy chủ,…

Khí Nitơ là gì?

Nitơ (N2) là một chất khí không màu, không mùi vị và chiếm tới 78% trong không khí tự nhiên

Xem khí Nitơ N2

Đặc điểm khí Nitơ

Khí Nitơ có mật độ khí dập cháy thấp nhất trong các loại khí trơ kể cả khí Argon và loại khí trộn giữa Nitơ và Argon.
Nitơ có hiệu năng dập lửa cao nhất. Việc dập tắt đám cháy (ngọn lửa) được thực hiện bằng cách giảm nồng độ oxy trong không khí xuống mức dưới 13.9% (mật độ khí chữa cháy để dập tắt lửa).
Khí Nitơ là loại thích hợp nhất cho hệ thống dập lửa bao trùm do nó không tạo ra các sản phẩm phân huỷ do nhiệt và do vậy nó rất an toàn đối với con người.
Khí Nitơ không có khả năng sản sinh ra các loại khí ăn mòn trong quá trình phân huỷ nhiệt, không tác động xấu tới môi trường.
Khí nitơ (mật độ 1.251g/l ở STP, khối lượng nguyên tử trung bình 28.00 g/mol) nhẹ hơn so với không khí và có thể lấp đầy toàn bộ không gian vùng lân cận của đám cháy giúp kiểm soát hỏa hoạn một cách hiệu quả (en.wikipedia.org).
Khí nitơ có nhiệt độ nóng chảy thấp (-210,1°C, độ dẫn nhiệt 24 mW/mK tại NTP) giúp tản nhiệt ở khu vực bịt kín, chính vì vậy, nó được phép sử dụng để ngăn ngừa và kiểm soát nhiệt/ cháy tự phát ở các khu vực kín (nopr.niscair.res.in).
Nitơ là một loại khí không độc hại có sẵn trong khí quyển.

Bảng tóm tắt tính chất vật lý của khí Nitơ

Chất khí chữa cháy	Nito
Công thức phân tử	N₂
Mật độ khí trong điều kiện bình thường	1.2507
Điểm sôi	-195.82
Điểm hóa hơi	-146.9
Điều kiện bảo quản	Khí áp lực
Mức không có hiệu quả *1	43%
Mức có hiệu quả thấp *1	52%
Nguyên lý chữa cháy	Làm loãng nồng độ khí Oxy
Tầm nhìn xả khí	Tốt
Các biện pháp an toàn cho người	Độ an toàn cao

Nguyên lý hoạt động của hệ thống chữa cháy bằng khí Nitơ

Bình thường, khi không cháy, hệ thống chữa cháy bằng khí nitơ làm việc ở chế độ thường trực, trung tâm điều khiển báo cháy và chữa cháy tự động sẽ hiển thị trạng thái làm việc của các thiết bị chính trong hệ thống.

Khi có sự cố cháy xảy ra tại một phòng bất kì các đầu cảm biến khói và nhiệt phát hiện ra sự cố báo về tủ điều khiển, tủ điều khiển nhận được tín hiệu báo cháy từ 2 đầu cảm biến sẽ xuất tín hiệu cho chuông và còi cảnh bào đồng thời sẽ đếm ngược thời gian 30s cho việc xuất tín hiệu điện áp 24V tới van điện từ ở đầu bình kích xả và van kích hoạt van chọn vùng .

Sau thời gian 30s đếm ngược tủ đưa ra tín hiệu điện áp 24V kích hoạt van điện từ xả khí bình kích. Khí được dẫn đến để kích mở van chọn vùng sau đó đến kích hoạt cụm bình chứa khí IG100 để xả đến khu vực cần chữa cháy.

Khí trong bình kích xả sẽ đi theo ống dẫn tới kích hoạt van chọn vùng tương ứng, khí đi qua van kích hoạt van chọn vùng đẩy van chọn vùng mở ra rồi qua van chọn vùng tới kích hoạt van đầu chai của bình chứa khí IG100. Khí IG100 sẽ được dẫn theo hệ thống đường ống có van chọn vùng đã được mở tới đầu xả khí trong phòng có cháy và dập tắt đám cháy.

Các thiết bị chính trong hệ thống chữa cháy khí Nitơ

Bình chứa khí Nitơ và phụ kiện trên bình
Đồng hồ giám sát áp lực của bình chứa Nitơ
Hệ thống van
Hệ thống ống dẫn khí
Đầu phun
Bảng cảnh báo
Trung tâm điều khiển xả khí
Chuông, còi đèn báo động
Các đầu báo cháy (đầu báo khói, đầu báo nhiệt,…)
Các nút nhấn tác động

Hoạt động của hệ thống cảnh báo xả Khí

Hệ thống cảnh báo xả khí sẽ phát ra tín hiệu cảnh báo với 2 mức:

Hệ thống cảnh báo mức 1: Phát ra khi 1 trong hai đầu báo trong cùng khu vực gửi tín hiệu báo cháy về tủ điều khiển. Lúc này, hệ thống chữa cháy vẫn chưa phun xả khí.

Hệ thống cảnh báo mức 2: Khi cả 2 loại đầu báo trong cùng khu vực bị tác động và gửi tín hiệu về tủ điều khiển. Lúc này, tủ điều khiển sẽ tác động chuông và còi đèn của khu vực đó, để báo cho mọi người có sự cố cháy và hệ thống chuẩn bị phun xả khí.

Ưu điểm của hệ thống chữa cháy khí Nitơ

Hệ thống khí Nitơ chữa cháy hiệu quả, không để lại cặn bã sau khi phun, không gây hư hại thiết bị
Khí Nitơ thân thiện với môi trường, không phá hủy tầng Ozone không ảnh hưởng đến sức khỏe con người

Nhược điểm của hệ thống chữa cháy khí Nitơ (IG-100)

Khí nitơ cần được bảo quản trong các bình có vỏ dày (vì áp suất cao đến 200 Bar), dẫn đến tốn nhiều không gian lắp đặt hơn so với thông thường. Do nhẹ hơn không khí nên hiệu quả của hệ thống chữa cháy khí nitơ ở những nơi thoáng gió không cao.
Bình chứa áp lực cao, có nguy cơ gây nổ vì thế phải để riêng biệt với khu vực cần chữa cháy.

Hệ thống chữa cháy khí N2 được thiết kế và lắp đặt dựa trên các tiêu chuẩn như:

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7161-1:2002; ISO 14520-1:2000: Hệ thống chữa cháy bằng khí – tính chất vật lý và thiết kế hệ thống.
Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7161-13:2002; ISO 14520-13:2000: Hệ thống chữa cháy bằng khí – tính chất vật lý và thiết kế hệ thống – Phần 13: Chất chữa cháy IG -100 (N2).

Mật độ thiết kế

Đám cháy lớp A: 37.2%
Đám cháy lớp B: 40.3%
Đám cháy lớp C: 41.85%

Lưu ý khi thiết kế hệ thống chữa cháy khí Nitơ

Khu vực sử dụng hệ thống chữa cháy khí nitơ 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 nitơ phun xả thì các thiết bị hoặc các không gian mở trên cần phải được đóng lại để đảm bảo phòng kín.

Tính toán khối lượng khí Nitơ

Thể tích phòng :V= dài x rộng x cao

Khối lượng khí cần để chữa cháy cho phòng = V(m3) x hệ số (kg/m3)

Ứng dụng hệ thống chữa cháy Nitơ

Phòng máy tính
Trạm biến thế
Tổng đài điện thoại
Cơ quan lưu trữ văn thư
Phòng phát điện
Căn cứ quân đội

Xưởng sản xuất
Xưởng công nghiệp
Kho chất lỏng dễ cháy
Cơ sở hóa dầu
Trung tâm điều khiển
Phòng cơ điện

Lưu ý khi sử dụng hệ thống chữa cháy khí nitơ

Mặc dù khí nitơ là một loại khí không độc, hại, thân thiện với con người và môi trường. Tuy nhiên, nếu không tuân thủ các quy định về an toàn thì nó cũng có thể gây ra những tai nạn đáng tiếc như:

Bỏng lạnh: Khí Nitơ trong bình khí được hóa lỏng ở nhiệt độ -196^oC, vì vậy khi phun ra và chạm vào da lâu có thể gây bỏng lạnh.
Ngạt thở: Mặc dù khí nitơ không gây hại cho con người, nhưng nếu ở trong không gian kín, với nồng độ khí nitơ quá cao, khiến khí oxy hạ xuống dưới 19,5% sẽ gây thiếu oxy và khiến con người bị ngạt thở.
Nổ thiết bị: Nitơ lỏng bị lưu trữ trong không gian kín, nếu có sự hóa hơi đột ngột do gia tăng áp suất có thể gây nổ.