Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2 là phương pháp hiệu quả để dập tắt đám cháy trong nhiều tình huống. Khí CO2 là chất khí không màu, không mùi và không gây ô nhiễm, và khi được phun ra nhanh chóng vào không gian cháy, tạo môi trường giàu CO2 làm giảm oxy và  làm mất đi sự phản ứng oxi hóa, ngăn chặn quá trình cháy.

Các hệ thống chữa cháy tự động này thường được lắp đặt trong các khu vực có nguy cơ cháy cao như phòng máy, phòng điện, hay nhà kho hóa chất,… Khi cảm biến phát hiện nguy cơ cháy, hệ thống tự động kích hoạt, phun khí CO2 vào khu vực để dập tắt đám cháy.

Trong hướng dẫn này, Hanata sẽ cung cấp các thông tin chi tiết và đầy đủ về việc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2, tuân thủ các quy định và tiêu chuẩn hiện hành, đảm bảo cơ quan chức năng.

Các tiêu chuẩn áp dụng cho thiết kế hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2

• TCVN 6101:1990 ISO 6183:1990: Thiết bị chữa cháy – Hệ thống chữa cháy Cacbon dioxit – Thiết kế và lắp đặt.
• TCVN 5760:1993: Hệ thống chữa cháy – Yêu cầu chung về thiết kế, lắp đặt và sử dụng.
• TCVN 5738:2021: Phòng cháy chữa cháy – Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu kỹ thuật.
• TCVN 3890:2023 – Trang bị phương tiện PCCC cho nhà và công trình

Hệ thống chữa cháy tự động khí CO2 phù hợp với những đám cháy nào?

Căn cứ theo bảng 1 TCVN 3890:2023, Khí CO2 hiệu quả với những đám cháy:

Chất chữa cháy	Hiệu quả chữa cháy các loại đám cháy
	A		B		C	D
	A1	A2	B1	B2		D1	D2	D3
Khí CO2	–		+		+	–

Trong đó:

• Dấu “+”  Chữa cháy thích hợp.
• Dấu “-“  Chữa cháy không thích hợp.
• A1: Cháy các chất rắn với quá trình cháy âm ỉ (Ví dụ : gỗ, giấy, cỏ khô, rơm rạ, than, sản phẩm dệt)
• A2: Cháy các chất rắn nhưng không có quá trình cháy âm ỉ. (Ví dụ : Chất dẻo)
• B1: Cháy chất lỏng không tan trong nước (Ví dụ : xăng ete, nhiên liệu dầu mỏ); cháy chất rắn hóa lỏng (ví dụ : paraphin)
• B2: Cháy các chất lỏng hòa tan trong nước (ví dụ : rượu, Metanol, glyxêrin)
• C: Cháy các chất khí (ví dụ : Metan, hyđro, Propan…)
• D1: Cháy các chất kim loại nhẹ (Ví dụ: nhôm, ma nhê và hợp kim của chúng)
• D2: Cháy kim loại kiềm và các kim loại đồng dạng khác (ví dụ: natri, kali)
• D3: Cháy các hợp chất có chứa kim loại (Ví dụ: các hợp chất hữu cơ kim loại, hydrua kim loại)

=> Có thể thấy hệ thống chữa cháy tự động khí CO2 sẽ phù hợp với những đám cháy các chất lỏng không tan trong nước, chất rắn hóa lỏng; đám cháy các chất lỏng hòa tan trong nước và cháy các chất khí.

Các yêu cầu chính khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2

Đối với các khu vực chữa cháy

• Việc xây dựng các không gian bao kín phải được bảo vệ bằng các hệ thống chữa cháy thể tích cacbon dioxit phải thực hiện sao cho cacbon dioxit không thể thoát ngay được. Các tường và cửa ra vào phải có khả năng chịu được tác động của lửa trong một thời gian đủ để cho phép sự xả cacbon dioxit được duy trì ở nồng độ thiết kế trong thời gian duy trì.

Đối với vị trí đặt bình khí

• Kho chứa CO2 cùng với các van, các cơ cấu xả và các thiết bị khác cần bố trí trong một buồng không có nguy hiểm về cháy và gần khu vực chữa cháy.

Van chọn vùng:

• Trong trường hợp có nhiều vùng phải chữa cháy, mỗi vùng đều cần được trang bị một van lựa chọn riêng. Các van này phải được thiết kế để tự động mở khi cần thiết.
• Đảm bảo rằng các van lựa chọn được lắp đặt sao cho có khả năng chống cháy. Điều này đảm bảo rằng hệ thống chữa cháy tự động bằng khí co2 có khả năng hoạt động đúng cách ngay cả trong tình huống khẩn cấp.
• Việc lắp đặt các van lựa chọn cần phải được thực hiện sao cho có thể dễ dàng kiểm tra được sự hoạt động chính xác của chúng cũng như các cơ cấu điều khiển liên quan.

Van an toàn

• Khi bố trí các van trong các hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2 có thể tạo ra các đoạn đường ống kín, thì những đoạn đường ống này phải được trang bị các van an toàn áp suất

Đường ống

• Vật liệu ống dẫn

Để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2, việc lựa chọn vật liệu cho đường ống rất quan trọng. Các vật liệu cần được chọn lọc kỹ càng, phải đảm bảo tính không cháy và khả năng chịu được ứng suất mà không bị biến dạng và hư hỏng.

• Loại đường ống phù hợp

Vật liệu không cháy: Các ống dẫn cần được làm từ vật liệu không cháy để tránh nguy cơ gây cháy nổ trong trường hợp xảy ra sự cố.

Không sử dụng ống nối bằng hàn: Các ống có đường kính danh nghĩa nhỏ hơn 50 mm không được nối bằng hàn. Điều này giúp đảm bảo tính toàn vẹn của hệ thống và tránh nguy cơ rò rỉ khi hoạt động.

Tránh sử dụng ống bằng gang xám: Không nên sử dụng các đường ống làm từ gang xám, vì chúng có thể không đảm bảo độ bền và tính chịu nhiệt cao cần thiết cho hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2.

Đầu phun khí

Trong quá trình thiết kế hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2, việc lựa chọn và thiết kế đúng các thành phần như đầu phun khí đóng vai trò quan trọng. Dưới đây là một số yếu tố cần xem xét để đảm bảo hiệu suất và an toàn của hệ thống:

• Áp suất hoạt động: Đối với hệ thống áp suất cao, đầu phun phải có khả năng làm việc ở áp suất tối thiểu 14 bar, trong khi đối với hệ thống áp suất thấp, áp suất tối thiểu là 10 bar. Điều này đảm bảo rằng đầu phun hoạt động hiệu quả khi cần thiết.
• Kích thước phù hợp: Để tránh tắc nghẽn bởi CO2 rắn, các đầu phun phải có kích thước phù hợp. Việc lựa chọn kích thước đúng sẽ đảm bảo luồng khí CO2 không bị gián đoạn và hệ thống hoạt động mạnh mẽ.
• Hướng xả CO2: Các đầu phun của hệ thống chữa cháy cục bộ cần được thiết kế và lắp đặt sao cho có thể hướng trực tiếp khí CO2 vào đối tượng cần bảo vệ mà không gây phân tán vật liệu cháy. Điều này đảm bảo hiệu quả tối đa trong việc dập tắt đám cháy.

Vận hành tự động

Trong thiết kế hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2, việc vận hành tự động là một yếu tố quan trọng đảm bảo hiệu suất và an toàn cho công trình. Theo đó:

• Điều kiện hoạt động: Hệ thống phải được thiết kế sao cho chỉ hoạt động sau khi nhận được hai tín hiệu báo cháy khác nhau từ hệ thống báo cháy.
• Kiểm soát điểm báo cháy: Trong trường hợp sử dụng hệ thống báo cháy tự động để điều khiển hệ thống chữa cháy, mỗi điểm trong khu vực bảo vệ cần được kiểm soát bởi ít nhất 2 đầu báo cháy tự động thuộc 2 kênh hoặc 2 địa chỉ khác nhau, đảm bảo tính tin cậy và chính xác trong quá trình hoạt động.
• Chất lượng cáp tín hiệu: Cáp tín hiệu điều khiển và dây tín hiệu được sử dụng trong hệ thống báo cháy tự động cần đáp ứng các tiêu chuẩn chất lượng nghiêm ngặt. Loại cáp này cần có khả năng chịu nhiệt cao, có thời gian chịu lửa ít nhất 30 phút. Đồng thời, cần sử dụng biện pháp bảo vệ chống lại tác động của nhiệt trong thời gian 30 phút, đảm bảo tính an toàn và ổn định của hệ thống.

Vận hành bằng tay

• Phải được bố trí bên ngoài khu vực chữa cháy, ở vị trí gần các cửa ra của phòng.

An toàn và cảnh báo

• Các lối thoát nạn được thiết kế với đầy đủ biển báo chỉ dẫn, đảm bảo người dân có thể dễ dàng tìm đường thoát hiểm trong trường hợp khẩn cấp.
• Hệ thống cảnh báo âm thanh phát ra tín hiệu báo động ngay khi phát hiện cháy và kích hoạt quá trình xả khí cacbon dioxit.
• Cửa tự động đóng một chiều được cài đặt, mở ra ngoài để tạo lối thoát cho người dân. Cửa có khả năng mở từ bên trong ngay cả khi bị khóa từ bên ngoài.
• Các lối vào được trang bị tín hiệu cảnh báo và hướng dẫn cụ thể để hướng dẫn người dân trong trường hợp khẩn cấp.
• Thiết bị báo động được cấp đủ năng lượng để báo động liên tục ít nhất trong 30 phút sau khi được kích hoạt.
• Hệ thống chữa cháy bằng khí CO2 được thiết kế để hoạt động tự động khi phát hiện cháy.
• Các cảm biến được đặt ở các vị trí chiến lược để phát hiện ra sự tồn tại của lửa và kích hoạt quá trình xả khí CO2.
• Hệ thống điều khiển tự động giúp đảm bảo rằng quá trình chữa cháy được thực hiện một cách hiệu quả và nhanh chóng.

Thời gian xả khí:

• Chữa cháy theo thể tích: ≤ 60 giây
• Chữa cháy cục bộ: 30 giây đến 60 giây

Thời gian duy trì

• Quy định đối với chữa cháy theo thể tích: Phụ thuộc loại chất cháy

Lượng khí Cacbon dioxit

Đối với chữa cháy theo thể tích

• m = KB x (0,2A + 0,7V)

+ m: Khối lượng khí Cacbon dioxit (kg);

+ KB: Hệ số đối với vật liệu được bảo vệ, lớn hơn hoặc bằng 1.

• A = AV + 30 AOV;

+ AV: Tổng diện tích của tất cả các mặt sàn và trần (bao gồm cả các chỗ hở AOV) của không gian bao kín phải bảo vệ (m2).

+ AOV: Tổng diện tích của tất cả các chỗ hở được giả thiết là mở khi xảy ra cháy (m2).

• V = VV + VZ – VG

+ VV: Thể tích của không gian bao kín được bảo vệ (m3).

+ VZ: Thể tích bổ sung do thất thoát trong thời gian duy trì bởi các hệ thống thông gió (Xem bảng 1) không thể đóng lại được (m3);

+ VG: Thể tích của thành phần kết cấu phải trừ đi (m3);

• Số 0,2 là phần Cacbon dioxit có thể thất thoát (kg/m2);
• Số 0,7 là lượng tối thiểu Cacbon dioxit dùng làm cơ sở cho công thức (kg/m3).

Đối với chữa cháy cục bộ: Phụ lục D TCVN 6101-1996

Lượng khí dự trữ của hệ thống: 100%

Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2 điển hình

Lưu đồ hoạt động của hệ thống

Sơ đồ nguyên lý

Chi tiết lắp đặt hệ thống

Hệ thống chữa cháy tự động bằng khí CO2 không chỉ đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và con người mà còn giúp giảm thiểu thiệt hại và nguy cơ từ các sự kiện cháy nổ, đảm bảo môi trường làm việc an toàn và ổn định.

Trên đây Hanata đã hướng dẫn chi tiết các bạn thiết kế hệ thống chữa cháy bằng khí CO2. Hi vọng bài viết này sẽ hữu ích cho các bạn đang tìm hiểu và làm việc trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy.

Hãy để chúng tôi giúp bạn tư vấn các giải pháp tổng thể về hệ thống PCCC An toàn và tin cậy cho công trình của bạn. Liên hệ với chúng tôi ngay hôm nay để biết thêm thông tin và nhận được báo giá tốt nhất!

• Facebook:  https://www.facebook.com/hanatavietnam
• Số điện thoại: 0985 849 199
• Email: hanata.ltd@gmail.com

Tham khảo thêm các bài viết khác dưới đây:

• Giải pháp kỹ thuật PCCC cho các khu tập thể,chung cư, cơ sở sản xuất cũ trên địa bàn thành phố Hà Nội
• Quy trình thi công hệ thống phòng cháy chữa cháy
• Thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho trường học
• Quy định về bảo trì hệ thống phòng cháy chữa cháy
• Hướng dẫn thiết kế hệ thống báo cháy tự động