سیستم اطفاء حریق آئروسل

سیستم اطفاء حریق آئروسل مانند سیستم‌های اطفای حریق گازی یا شیمیایی خشک، از ذرات بسیار ریز جامد برای خاموش کردن آتش استفاده می‌کنند. این ذرات درون یک سیستم فشرده و سرد نگهداری می‌شوند و هنگام فعال‌سازی، به‌صورت پودر ریز منتشر می‌شوند. این ذرات با تولید گازهای خنک‌کننده به‌صورت واکنش گرمازا فعال می‌شوند و آتش را خاموش می‌کنند.

مواد اطفای حریق آئروسل دارای ذرات بسیار ریزی هستند که ابعادشان کمتر از 10 میکرومتر است. این ذرات، پس از انتشار، تا زمانی که به حالت بخار تبدیل شوند، در هوا معلق می‌مانند و کمترین پسماندی را در محل اطفای حریق ترک می‌کنند.

برخلاف سیستم‌های اطفای حریق شیمیایی خشک که باید به طور مستقیم به سمت شعله هدف‌گیری شوند، سیستم‌های آئروسل اطفای حریق، به‌وسیله ذرات جامدی که محیط آتش را احاطه می‌کنند، می‌توانند از هر جهت و از ارتفاع‌های مختلف به‌طور مؤثر عمل کنند.

روش‌های تخلیه اطفائ آئروسل می‌تواند به صورت مکانیکی، الکتریکی یا ترکیبی از این دو باشد، که هرکدام از این روش‌ها بسته به نوع سیستم مورد استفاده قابلیت‌های خاص خود را دارند.

روش های اطفاء

سیستم‌های اطفای حریق آئروسل متراکم مشابه سیستم‌های اطفای حریق گازی، از چهار روش برای خاموش کردن آتش استفاده می‌کنند. آن‌ها بر اساس مولفه‌ های چهارضلعی آتش عمل می‌کنند،این چهار توانایی خاموش‌کننده آتش عبارت‌اند از:

کاهش یا جداسازی سوخت

1. کاهش گرما
2. کاهش یا جداسازی اکسیژن
3. جلوگیری از زنجیره‌ی واکنش مؤلفه‌ های فوق

مکانیسم اصلی اطفای آئروسل متراکم با استفاده از واکنش‌های شیمیایی با رادیکال‌های آزاد شعله، به منظور مهار و خنثی کردن فرایند سوختن آتش، بر روی چهارمین مؤلفه‌ی چهارضلعی آتش تأکید می‌کند. به‌عنوان مثال، ذرات آئروسل متراکم شامل موادی مانند کربنات پتاسیم (K2CO3) هستند که از تجزیه‌ی گرمایی ترکیب جامد به شکل آئروسل حاصل می‌شوند.

این ذرات شامل نیترات پتاسیم نیز می‌شوند که نقش اکسیدکننده را دارند. زمانی که ذرات آئروسل با آتش تماس می‌گیرند، گرمای آتش به عنوان انرژی برای آن‌ها عمل می‌کند و باعث تجزیه آن‌ها می‌شود.

این فرایند باعث آزاد شدن رادیکال‌های پتاسیم می‌شود که با رادیکال‌های آزاد هیدروکسید (OH)، هیدروژن (H) و اکسیژن (O) که در فرایند سوختن دخیل هستند، واکنش می‌دهند.

این واکنشات به تشکیل مولکول‌های غیرضررپذیر مانند هیدروکسید پتاسیم (KOH) و آب (H2O) منجر می‌شود.

رادیکال‌های پتاسیم همزمان با مصرف و تولید در واکنش با رادیکال‌های آتش، می‌توانند به طور مداوم تولید و تکثیر شوند.

این فرآیند منجر به ادامه‌ی چرخه‌ی سوخت و خاموش شدن آتش می‌شود، زیرا واکنش‌هایی که برای حفظ سوختن آتش لازم است، تا زمانی که این رادیکال‌ها فعال باقی بمانند، ادامه پیدا می‌کنند.

آئروسل‌های متراکم دارای یک مکانیسم اطفاء حریق ثانویه هستند که بر سه مؤلفه‌ی دیگر چهارضلعی آتش تأثیر می‌گذارد. این ذرات ریز که ابعاد جرمی کمتر از 1 تا 2 میکرومتر دارند، با جذب آتش، آن را سرد می‌کنند.

هرچند که سطح هر ذره بسیار کوچک است، تعداد زیادی از این ذرات که شعله‌های آتش را محاصره کرده و وارد آن می‌شوند، سطح کافی برای جذب گرمای شعله‌های آتش فراهم می‌آورند. در سطح ذرات، رادیکال‌های آتش که به عنوان انرژی در واکنش حضور دارند، با آئروسل‌ها بازترکیب می‌شوند و جذب می‌شوند.

شعله آتش، بخش گازی که از سوختن ماده‌ی سوختی به وجود می‌آید، است. مخلوط شدن گازها و ذرات آئروسل با اجزای گازی شعله، ماده‌ی سوختی را از آتش جدا می‌کند.

به دلیل اثرگذاری بر هر چهار مؤلفه‌ی چهارضلعی آتش، عوامل خاموش‌کننده‌ی آئروسل متراکم، جزو ابزارهای مؤثرتر برای خاموش کردن آتش هستند.

به عنوان مثال، برخی سیستم‌های اطفای حریق آئروسل متراکم می‌توانند با استفاده از عامل هالون 1301 یا فلوئوروکربن‌ها، آتشی که از احتراق مایعات قابل اشتعال کلاس B به وجود آمده است، را خاموش کنند.

نحوه عملکرد سیستم اطفای حریق آئروسل

آتش در ثانیه 35.25 ، قبل از تخلیه ذرات آئروسل

آتش درثانیه‌  36.13، به ‌محض تخلیه ذرات آئروسل

آتش در ثانیه‌  36.20، تخلیه کامل ذرات آئروسل

آتش در ثانیه‌ 36.25 اطفاء حریق کامل

کارایی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم به تعداد و چگالی ذرات آئروسل در نزدیکی آتش وابسته است. مشابه سیستم اطفای حریق گازی، هر چه عامل آئروسل سریع‌تر آتش را در بر گیرد، خاصیت خاموش‌کنندگی آن بهبود می‌یابد.

خاموش‌کنندگی این سیستم‌ها و چگالی ذرات آنها به ازای هر مترمربع با وزن کیلوگرم بیان می‌شود.

بنابراین، کارایی عوامل خاموش‌کننده‌ی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم به عوامل متعددی وابسته است، مانند موقعیت آئروسل نسبت به آتش، نزدیکی به مواد قابل اشتعال دیگر، نوع ماده‌ی سوختی و غیره.

این سیستم‌ها برای تخلیه‌ی کنترل‌شده طراحی می‌شوند. ترکیبات آئروسل به‌گونه‌ای در داخل سیستم قرار داده می‌شوند که با استفاده از سیستم الکتریکی یا مکانیکی، به‌راحتی فعال می‌شوند.

سیستم الکتریکی به کنترل پنل اطفای حریق وصل می‌شود و می‌تواند به‌صورت دستی یا خودکار از راه دور توسط کنترل پنل فعال شود.

استفاده ‌ها و کاربرد ها

استفاده از عوامل اطفاء حریق دارای دو کاربرد است:

1. سامانه‌ی غوطور سازی کامل آتش (Total Flooding): در این روش، آئروسل‌ها به صورت کامل در فضای ثابت پخش می‌شوند تا آتش را خاموش کنند. ابتدا باید تعداد لازم از آئروسل‌ها برای پوشش کامل فضا تعیین شود. این سیستم‌ها معمولا بر روی سقف یا دیوار نصب می‌شوند و به صورت مستقل عمل می‌کنند، به این معنی که نیازی به شبکه‌ی توزیعی برای انتقال عوامل خاموش‌کننده از محل ذخیره‌سازی به محیط خارجی ندارند. این ویژگی باعث می‌شود که فضای کمتری اشغال شود و راندمان حمل‌ونقل آنها افزایش یابد.

2. سیستم اطفاء حریق برای استفاده‌ی موضعی: در این روش، آئروسل‌ها به صورت موقعیتی خاص در نزدیکی به مناطق خطرناک یا مواد قابل اشتعال قرار می‌گیرند تا آتش را خاموش کنند. این سیستم‌ها برای محافظت از مناطق خاص و به صورت هدفمند عمل می‌کنند.

این دو روش با استفاده از ترکیبات آئروسل، به راحتی با استفاده از سیستم‌های الکتریکی یا مکانیکی فعال می‌شوند.

از سیستم اطفای حریق با کاربرد موضعی معمولا به‌ صورت دستگاه‌های قابل‌حمل دستی استفاده می‌کنند که مستقیماً به سمت آتش پرتاب می‌شود.

سیستم اطفاء حریق آئروسل متراکم قابل‌حمل با استفاده از آئروسل‌ها طراحی می‌شود که به‌صورت 360 درجه پخش می‌شوند تا یک ابر آئروسلی بزرگ را دور آتش ایجاد کنند.

زمانی که ذرات آئروسل به آتش می‌رسند، حمله به آن آغاز می‌شود و رادیکال‌های پتاسیم تولید می‌شوند که به آتش مقاومت می‌کنند. اگر چگالی آئروسل برای خاموش کردن آتش کافی نباشد، با کاهش دمای آتش می‌تواند کنترل آن را به دست آورد.

این ویژگی به عوامل آتش‌نشانی اجازه می‌دهد که از آن به عنوان ابزاری برای کاهش دما و کنترل آتش استفاده کنند. به‌عنوان مثال، آئروسل‌های متراکم می‌توانند برای کنترل آتش در حال انتقال ساکنین به منطقه‌ی امن، پرتاب شوند.

استفاده و محدودیت ها

کاربردهای توصیه شده:

سیستم های اطفاء حریق ذرات ایروسل در مکان هایی که تردد انسانی وجود ندارد نظیر موارد زیر می تواند مورد استفاده قرار گیرد:

• اتاقک موتور خودرو (Vehicle engine rooms)
• خطرات ناشی از فرایند مایعات هیدروکربنی (Process Liquid Hydrocarbon Risks)
• فضاهای ماشین آلات (Machinery Spaces)
• کانال های زیر زمینی کابل (Cable Tunnels)

کاربردهای غیر توصیه شده

• محیط هایی که در آن تردد انسانی وجود دارند.
• اتاق کامپیوتر (Computer rooms)
• ذخیره سازی داده ها (Data storage)
• اتاق تابلو کنترل ها (Switchgear)

با توجه به ریسک طبقه بندی دود و حرارت (Stratification)  ارتفاع محل نصب باید مطابق دستورالعمل شرکت سازنده بوده و نباید از حد خاصی بالاتر نصب شوند.

سرعت اطفاء

ذرات آئروسل حریق را به سرعت اطفاء می کند. تخلیه این ذرات در محیط معمولا بسیار سریع و بین 2 تا 120 ثانیه صورت می پذیرد.

ایمنی برای افراد

برخی مطالعات نشان می دهند که در معرض غلظت های پایین ذرات آئروسل قرار گرفتن به مدت 10 دقیقه برای افراد کشنده نمی باشند. اما اغلب غلظت لازم برای عملیات اطفاء بسیار بیشتر از غلظت شرایط تست می باشد. از استفاده ذرات آیروسل در محیط هایی که تردد انسانی وجود دارد پیشنهاد می شود که خودداری شود.

در معرض حریق

در معرض آتش قرار گرفتن هیچ مقدار قابل توجهی از محصوات تجزیه ای وجود ندارد و بعید است که خطری در نتیجه خارج شدن آیروسل به بیرون از محیط مورد اطفاء وجود داشته باشد.

قابلیت دید افراد در طول و بعد از تخلیه آیروسل بشدت کاهش می یابد و ممکن است فرار و تخلیه افراد را از محل اطفاء در طول و پس از تخلیه آیروسل دچار مشکل کنند.

تاثیرات زیست محیطی آیروسل

ذرات آئروسل به نظر می‌رسد که هیچ تأثیر مهمی بر محیط زیست ندارند. آن‌ها هیچ تأثیر مخربی بر پوشش ازون (ODP) و همچنین بر پتانسیل گرمایی اتمسفر (GWP) ندارند، به عبارت دیگر اثرات آن‌ها صفر است.

برخی از محدودیت های استفاده از سیستم اطفای حریق آیروسل

با توجه به استاندارد NFPA 2010، استفاده از سیستم‌های اطفای حریق آئروسل برای حریق‌های ناشی از برخی مواد خاص توصیه نمی‌شود، مگر اینکه برای موارد خاصی تأیید شده باشند:

1. استفاده برای حریق‌های عمقی که ناشی از مواد کلاس A هستند.

2. استفاده از ترکیبات شیمیایی خاص مانند نیتراتهای سلولوزی و باروت که قادر به اکسیداسیون سریع حتی در غیاب هوا هستند.

این استاندارد توصیه می‌کند که در صورت استفاده از سیستم‌های آئروسل برای این موارد خاص، اطمینان حاصل شود که شرایط مورد نیاز برای کنترل و خاموش کردن حریق‌ها ارائه شده باشد.

مضرات نصب آئروسل در اتاق های سرور و تجهیزات الکترونیکی

درباره استانداردهای مربوط به سیستم‌های اطفاء حریق برای مناطقی مانند مراکز دیتا، سوئیچینگ، و تأسیسات مرتبط، به شما اطلاعات زیر ارائه می‌شود:

این استانداردها و مدارک مشروح، مربوط به سیستم‌های اطفاء حریق مناسب برای اتاق‌های سرور می‌باشند.

1-NFPA 75 (Standard for the Protection of Information Technology Equipment)

8. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 8.1
9. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 8.1.1
10. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 8.1.4
11. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 8.4 (بخشهاي 8.4.1 تا 8.4.4)

2-NFPA 2010 (Standard for Fixed Aerosol Fire Extinguishing Systems)

4. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 4.2.2 الي 4.2.7
5. كليه مطالب عنوان شده ذيل بند Chapter 5 Safety Requirements (از بند 5.1 الي 5.3.4)
6. كليه مطالب عنوان شده سر تيتر 5.2.1 و ذيل آنها
7. كليه مطالب عنوان شده ذيل بند Annex B
8. كليه مطالب عنوان شده ذيل بند Annex C

3-TIA 942 (Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers)

5. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 5.37
6. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 5.49
7. پاراگراف اخر در صفحه 91
8. مطالب عنوان شده ذيل سر تيتر 6.1.10 ، 6.1.11 و 6.1.12
9. صفحه 129

در مورد استفاده از سیستم‌های آئروسل در مکان‌هایی مانند Sub-Station و Cable Gallery، باید به این نکته توجه داشت که این سیستم‌ها ممکن است برای پرسنلی که در این مکان‌ها حضور دارند، اثرات نامطلوب و خطرناک داشته باشند.

به همین دلیل، برای استفاده از سیستم‌های آئروسل، باید ملاحظات مرتبط با ایمنی و حفاظت از محیط زیست را که در استاندارد NFPA 2010 و سایت Environmental Protection Association (EPA) توضیح داده شده است، رعایت کرد.

استفاده از سیستم‌های آئروسل مانند PyroGen یا Soyuz، برای مکان‌هایی که احتمال حضور پرسنل در آن‌ها وجود ندارد (Unoccupied Area)، مجاز است، به شرطی که تمامی دستورالعمل‌ها و ملاحظات مرتبط با ایمنی و محیط زیست را رعایت کند.

از سوي ديگر بنا به ماهيت سيستم هاي آئروسل (نمكهاي پتاسيم) اين واقعيت كه وجود ذرات ريز و گرد گونه نمك (پس از تخليه) در محيط هاي الكتريكال مي تواند:

1. این باعث می‌شود که تجهیزات الکتریکی از تبادل حرارتی محافظت شوند و جلوی گرم شدن سریع و بیش از حد تجهیزات و تاسیسات الکتریکی گرفته شود.

2. باید به این نکته هم توجه کرد که نمک‌ها به دلیل حرارت ممکن است ذوب شوند و باعث اتصالات الکتریکی شوند.