سیستم اطفائ حریق آئروسل (Aerosol)

اطفای حریق آئروسل متراکم، شکلی از سیستم اطفای حریق مشابه سیستم اطفای حریق گازی یا سیستم اطفای حریق شیمیایی خشک و مبتنی بر ذرات است. اطفای حریق آئروسل از عاملی برای خاموش کردن آتش استفاده میکند که حاوی ذرات جامد بسیار ریز و مادهی گازی است. ذرات ریز آئروسل متراکم و گاز سیال خروجی توسط یک واکنش گرمازا تولید میشوند. این ذرات تا زمان خروج از تجهیز به حالت بخار باقی میمانند. مواد اطفایی آیروسل در درون سیستم متراکم و سردند و بهصورت ذرات جامد تخلیه میشوند.

برخلاف سیستم اطفای حریق گازی که تنها گاز بیرون میدهد و نیز عوامل خاموشکنندهی شیمیایی خشک که ذرات پودر مانندی با ابعاد بزرگ (25 تا 150 میکرومتر) هستند، سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم توسط انجمن حفاظت از حریق آمریکا (NFPA)، بهعنوان منتشرکنندهی ذرات بسیار کوچک با ابعاد کمتر از 10 میکرومتر معرفی میشوند. ذرات جامد آیروسل دارای ابعاد جرمی بسیار کوچکتری نسبت به عوامل خاموشکنندهی شیمیایی هستند، مدت بیشتری در هوا معلق میمانند و در منطقهی تحت محافظت، پسماند کمتری از خود بهجای میگذارند. درحالیکه سیستم اطفای حریق شیمیایی خشک باید مستقیماً به سمت شعله هدفگیری شوند، آئروسلهای متراکم، عوامل اطفای حریق احاطهکنندهای هستند و ازاینرو صرفنظر از محل و ارتفاع آتش میتوانند مؤثر باشند. سیستم اطفای حریق شیماییِ تر، مانند مواد داخل خاموشکنندههای کف، باید مانند سیستم اطفای حریق شیمیایی خشک مستقیماً به سمت آتش پاشیده شوند. عامل آئروسل میتواند بهوسیلهی عمل مکانیکی، الکتریکی یا ترکیبی از عمل الکترومکانیکی به سمت هدف پرتاب شود.

روشهای اطفاء حریق

چهارضلعی آتش

سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم مانند سیستم اطفای حریق گازی از چهار روش برای خاموش کردن آتش استفاده میکنند. آنها روی چهار مؤلفهی چهارضلعی آتش کار میکنند، مؤلفههای مختلفی که باهم جمع میشوند تا واکنش شیمیایی متضمن هر آتشی را ایجاد کنند. این چهار توانایی خاموشکننده آتش عبارتاند از:

1. کاهش یا جداسازی سوخت
2. کاهش گرما
3. کاهش یا جداسازی اکسیژن
4. جلوگیری از زنجیرهی واکنش مؤلفههای فوق

مکانیسم اولیهی اطفاءِ آئروسل متراکم با استفاده از واکنشهای شیمیایی با رادیکالهای آزاد شعله، و درنتیجه ممانعت از فرایند سوختن آتش، چهارمین مؤلفهی چهارضلعی آتش را نشانه میرود. بهطور نمونه، ذرات آئروسل متراکم شامل کربنات پتاسیم (K2CO3) است که از تجزیهی گرمایی ترکیب جامدی به شکل آئروسل به دست میآید که شامل نیترات پتاسیم است که نقش اکسیدکنندگی دارد. وقتی ذرات آئروسل آتش را فرا میگیرند و با آن تماس پیدا میکنند، این ذرات گرمای آتش را بهعنوان انرژی دریافت میکنند، تجزیه میشوند و مقدار زیادی رادیکال پتاسیم (K+) (یونهایی با الکترون منفرد) آزاد میکنند. رادیکالهای پتاسیم با رادیکالهای آزاد هیدروکسید (OH+)، هیدروژن (H+ ) و اکسیژن (O+) که به ادامهی فرایند سوختن کمک میکنند پیوند ایجاد کرده و مولکولهای بیضرری مانند هیدروکسید پتاسیم (KOH) و آب (H2O) تولید میکنند.

ازآنجاکه رادیکالهای پتاسیم در واکنش با رادیکالهای آتش هم مصرف میشوند و هم تولید، پس میتوانند تکثیر شوند. برای متوقف کردن واکنشهایی که برای تداوم سوختن آتش لازماند، این چرخه تا توقف واکنشهای چرخهی سوخت و خاموش شدن آتش ادامه پیدا میکند.

عوامل آئروسل متراکم، مکانیسم اطفاء حریق ثانویهای نیز دارند که سه مؤلفهی دیگر چهارضلعی آتش را که در بالا بیان شد تحت تأثیر قرار میدهد. آئروسل با فراگرفتن آتش با ابری غلیظ از ذرات ریزی که ابعاد جرمی کمتر از 1 تا 2 میکرومتر دارند آن را سرد میکنند. اگرچه سطح مقطع هر ذره بسیار کوچک است، تعداد زیادِ ذراتی که شعلههای آتش را محاصره کرده و به آن نفوذ میکنند، سطح مقطع بهقدر کفایت بزرگی را برای جذب گرمای شعلههای آتش فراهم میآورد. بر روی سطح ذرات، بازترکیب رادیکالهای آتش که بهعنوان انرژی در واکنش شرکت میکنند جذب میشوند:

شعله، بخش گازیِ آتش است که از سوختن مادهی سوختی حاصل میشود. مخلوط شدنِ گازها و ذرات آئروسل با مؤلفههای گازی شعله، مادهی سوختی را از آتش جدا میکند.

به خاطر یورش به هر چهار مؤلفهی چهارضلعی آتش، عوامل خاموشکنندهی آئروسل متراکم، در زمرهی مؤثرترین شعله خاموشکنها قرار میگیرد. برای مثال، برخی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم میتوانند با یکپنجم مقدار عامل هالون 1301 یا یکدهم اطفای حریق گازی با عامل مبتنی بر هیدروفلوئوروکربن یا فلوئوروکتون، برحسب جرم عامل در هر مترمربع، آتش حاصل از احتراق استخری از مایع قابل اشتعال کلاس B را خاموش کند.

نحوه عملکرد سیستم اطفای حریق آیروسل

آتش، T1، ثانیه 35.25 ، قبل از استفاده از اطفای حریق آئروسل متراکم

آتش، T2، ثانیهی 36.13، بهمحض پاشیدن اطفای حریق آئروسل متراکم

آتش، T3، ثانیهی 36.20، وقتی اطفای حریق آئروسل متراکم پاشیده شده است.

آتش، T4، ثانیهی 36.25. پس از استفاده از اطفای حریق آئروسل متراکم بهطور کامل خاموش شده است.

عملکرد خاموشکنندگی سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم به چگالی ذرات آئروسل در مجاورت آتش بستگی دارد. مانند سیستم اطفای حریق گازی، هرچقدر که عامل سریعتر آتش را احاطه کند، عامل خاموشکننده در متوقف کردن فرایند سوختن آتش مؤثرتر خواهد بود. خاموشکنندگی و چگالیهای عوامل خاموشکنندهی آئروسل برحسب کیلوگرم بر مترمربع بیان میشوند. بنابراین، کارایی عوامل خاموشکنندهی آئروسل به تعداد زیادی عوامل مانند محل آئروسل نسبت به آتش، مجاورت دیگر مواد قابل اشتعال سوختنی، نوع مادهی سوختی و غیره بستگی دارد.

سیستم اطفای حریق آئروسل متراکم، برای ایجاد امکان تخلیهی کنترلشده طراحی میشوند. ترکیبات آئروسل به گونه ای درون این سیستم قرار داده میشود که به راحتی با چاشنی الکتریکی یا مکانیکی می توانند فعال شوند. چاشنی الکتریکی به کنترل پنل اعلام حریق وصل میشود و میتواند از راه دور بصورت دستی و یا بصورت خودکار توسط کنترل پنل فعال شود.

استفادهها و کاربردهای سیستم اطفاء حریق ایروسل

استفاده از عوامل اطفاء حریق دو کاربرد دارد: بهعنوان سامانهی غرقه سازی کامل آتش (Total Flooding) یا بهعنوان سامانهی اطفاء حریق برای استفادهی موضعی.

برای دستیابی به اطفاء حریق با غرقه سازی کامل، باید تعداد کل آئروسلهای موردنیاز برای خاموش کردن آتش درون فضای ثابت تعیین شود. این سیستم ها معمولاً بر روی سقف یا دیوار نصب میگردند. به خاطر اینکه سیستم اطفای حریق آئروسل بهصورت مستقل و هم بهعنوان مخزن ذخیرهسازی و هم نازلی که گاز را به حرکت وامیدارد عمل میکنند، برای انتقال یا توزیع عامل خاموشکننده از محل ذخیرهسازی به محیط خارج، به هیچ شبکهی توزیعی نیازی ندارد که این باعث صرفهجویی در فضای اشغالشده و بالا بردن راندمان حملونقل میشود.

از سیستم اطفای حریق با کاربرد موضعی معمولاً بهصورت دستگاههای قابلحمل دستی استفاده میکنند که مستقیماً به سمت آتش پرتاب میشود. برخلاف سیستم اطفای حریق قابلحمل پاشیدنی، نیاز نیست وقتی کاربر از این سیستم به عنوان یک سیستم خاموش کننده قابل حمل استفاده میکند، خودش را در معرض خطر نزدیک شدن به آتش قرار دهد. اطفای حریق آئروسل متراکم قابلحمل معمولاً برای پراکنده کردن آئروسل بهصورت 360 درجه طراحی میشود و ابر آئروسلی بزرگی را دورتادور آتش ایجاد میکند. آئروسل بهمحض رسیدن ذراتش به آتش، حمله به آن را آغاز میکند و رادیکالهای پتاسیم خنثیکنندهی آتش تولید میکند. تا زمانی که آئروسل چگالی کافی دارد آتش تحت کنترل است. حتی اگر چگالی آئروسل برای خاموش کردن آتش کافی نباشد، بازهم با پایین آوردن دمای آتش بهاندازه کافی میتواند جلو آن را بگیرد. این ویژگی این امکان را در اختیار عوامل آتشنشانی میگذارد که مثلاً بهعنوان ابزاری برای پایین آوردن دما تا سطحی قابلکنترل و کاهش دمای اتاق برای ورود شلنگ آتشنشانی به داخل منطقهی حریق از آن استفاده کنند. بهعنوان مثالی دیگر، ابتدا نیروی واکنشدهنده میتواند آئروسلهای متراکم را به منطقهی محصور در آتش پرتاب کند تا هنگام انتقال ساکنین به منطقهی امن، آتش کنترل شود.

سیستم اطفاء حریق آئروسل قابل حمل

سامانهی آئروسل متراکم برای کاربردهای خاصی بهعنوان جایگزینی برای سیستم اطفای حریق هالون 1301 و سیستم اطفای حریق دیاکسید کربن پرفشار مورد استفاده قرار میگیرد. همچنین در برخی موارد سیستم های اطفاء حریق آئروسل میتوانند بهعنوان گزینهxad ای بجای سیستم های گازی هالوکربن و یا سیستم های واترمیست (Watermist) مورد استفاده قرار بگیرند.

مسائل محیط زیستی

سازمان محیط زیست ایالاتمتحده، در کنار سایر سیستم های اطفای حریق، سامانهی اطفاء حریق آئروسل متراکم را نیز به عنوان یکی از جایگزین های مناسب، برای هالون 1301 در سامانههای غرقه سازی کامل (Total Flooding) پذیرفته است. سیستم اطفای حریق آئروسل آسیبی به لایه اوزون نمیزنند و منجر به گرم شدن تدریجی جهان نمیشوند یا تأثیر ناچیزی روی آن دارند.

منبع: آموزشکده حریق (www.wikifire.ir)