Khí FM200 (HFC-277ea) có tên hóa học là Heptafluoropropane và công thức hóa học là CF3CHFCF3, là một chất khí không màu, không mùi, không vị, không dẫn điện và nặng hơn không khí.
Đặc tính của chất chữa cháy khí FM200:
- Khối lượng phân tử: 03 g/mol
- Nhiệt độ sôi ở 1 atm: -16 ͒ C
- Nhiệt độ đông: -131.1 ͒ C
- Khối lượng riêng: 621 kg/m3
- Khả năng tác động đến tầng ozone: 0
- Thời gian tồn tại trong thiên nhiên: (31 – 42) năm
CF3CHFCF3 có ưu điểm không phá hủy tầng ozone (Khả năng gây hiệu ứng nhà kính thấp với thông số GWP - Global Warming Potential = 3500, khả năng phá hủy tầng ODP - Ozone Depletion Potential = 0), không chứa các nguyên tử chlorine hoặc bromin), an toàn cho con người và môi trường. Do đó, khí FM200 là một chất chữa cháy lý tưởng dùng để thay thế cho Halon (có đặc điểm phá hủy tầng ozon) hay CO2, Nitơ (có khả năng gây tử vong con người).
FM200 phù hợp sử dụng dập tắt các đám cháy:
- Loại A: gỗ hoặc các loại vật liệu xenlulo
- Loại B: các chất lỏng dễ cháy
- Loại C: các loại thiết bị điện
Trong khi các chất chữa cháy khác dập tắt đám cháy bằng cách giảm nồng độ oxy thì khí FM200 dập tắt đám cháy bằng cách hấp thụ nhiệt của đám cháy và gây gián đoạn phản ứng đốt cháy.
Có nghĩa là khi FM200 được phun ra, nó sẽ hấp thụ nhiệt, làm hạ nhiệt độ đám cháy xuống dưới ngưỡng gây cháy nhằm dập tắt đám cháy mà không tác động đến oxy và vật liệu cháy. Điều này cho phép con người có thể quan sát, thở và rời khu vực có cháy một cách an toàn.
Như đã đề cập bên trên, khí FM200 khi chữa cháy sẽ không làm giảm nồng độ hấp thụ khí oxy nên khi khí được phun ra con người vẫn có thể thở, quan sát và tiến hành các biện pháp khắc phục cháy cần thiết.
Ngoài ra, FM200 không dẫn điện, không ăn mòn kim loại và không tác động đến các loại vật liệu khác như nhựa, cao su hay các hợp chất trong ngành điện. Do đó, FM200 không gây ra bất kỳ tác hại nào đến các thiết bị điện, điện tử hay trang thiết bị trong khu vực chữa cháy.
Sau khi phun vào khu vực chữa cháy, FM200 bốc hơi ngay, không lưu lại các cặn bã hoặc dầu và nó dễ dàng được loại bỏ hoàn toàn bằng cách thông gió. Do đó loại trừ được chi phí vệ sinh sau khi dập tắt đám cháy và tiết kiệm thời gian khắc phục hậu quả của đám cháy.
Hiện nay khái niệm FM200 trở nên rất phổ biến, và trên thị trường có 2 tên gọi khác nhau về chất chữa cháy này: FM200 và HFC227ea
- FM200: là tên thương mại đã được đăng kí độc quyền của Dupont hay hiện nay là Chemours. Và chất chữa cháy với tên gọi này có xuất xứ Mỹ/Trung Quốc.
- HFC227ea: là công thức hóa học của chất chữa cháy khí FM200 và nó cũng được các nhà sản xuất khác sử dụng làm tên sản phẩm trong việc giao dịch mua bán (do vấn đề bản quyền nên các nhà sản xuất khác không được sử dụng tên gọi FM200 cho chất chữa cháy này).
Đôi nét về lịch sử ra đời của khí FM200 (HFC227ea)
Nghị định thư Montréal về các chất làm suy giảm ozone được ký kết vào ngày 16 tháng 09 năm 1987 và có hiệu lực từ ngày 01 tháng 01 năm 1989 nhằm bảo vệ tầng ozone bằng cách loại bỏ dần việc sản xuất nhiều các chất được cho có nguy cơ gây suy giảm ozone. Theo đó, Halon 1301 sẽ không được phép sử dụng trong hệ thống phòng cháy chữa cháy. Chính phủ nhiều quốc gia trên thế giới đã yêu cầu ngừng sản xuất chất chữa cháy này.
Để đáp ứng nhu cầu chữa cháy cũng như đáp ứng nghị định Montréal, tập đoàn hóa chất Great Lakes đã nghiên cứu và phát triển khí chữa cháy sạch với tên gọi ban đầu là 1,1,1,2,3,3,3-Heptafluoropropane, hoặc HFC227ea, thay thế cho chất chữa cháy Halon 1301.
Great Lakes được xem là nhà sản xuất và cung cấp HFC227ea duy nhất từ năm 1992 đến năm 2000 và khai thác thị trường HFC227ea dưới tên thương mại "FM-200TM" đã đăng ký bản quyền thương hiệu.
Vào thời điểm năm 2000, công ty hóa chất DuPont cũng bước vào thị trường HFC-227ea với thương hiệu riêng gọi là "FE-227", sau đó đã đăng ký bản quyền với thương hiệu "FM-200®". Sau này Great Lakes bán bản quyền thương hiệu "FM-200TM" cho Chemours. Hiện nay, Chemours (thương hiệu "FM-200TM") đã mua lại Dupont (thương hiệu "FM-200®"), trở thành nhà sản xuất HFC227ea hàng đầu trên thế giới đạt đầy đủ tiêu chuẩn UL/FM dưới thương hiệu "FM-200TM".
Vậy, về bản chất FM200 và HFC227ea là tên gọi cho cùng một hợp chất hoá học có công thức C3HF7 với tên khoa học là Heptafluoropropane. Tuy nhiên, FM200 là thương hiệu được Chemours/ Dupont đăng ký sử dụng độc quyền còn HFC227EA là thương hiệu thường được các đơn vị sản xuất hóa chất khác sử dụng.
Trên thị trường thương hiệu HFC227EA lại chia làm 2 loại khác:
- HFC227EA đạt tiêu chuẩn UL/FM
- HFC227EA không đạt tiêu chuẩn UL/FM, hầu hết được sản xuất tại Trung Quốc: Đây là sản phẩm giá rẻ, không đảm bảo được chất lượng cũng như hiệu quả chữa cháy. Người sử dụng cần xem xét kỹ lưỡng khi lựa chọn sản phẩm này.
Hệ thống chữa cháy FM200 sử dụng khí chữa cháy FM200 (HFC227ea) cung cấp khả năng dập tắt đám cháy hiệu quả và đặc biệt phù hợp với những khu vực có rủi ro cháy do các tác nhân điện hoặc điện tử.
Hệ thống chữa cháy khí FM200 không được sử dụng cho các khu vực có chứa những chất sau:
- Pyrotechnic (chất liệu làm pháo hoa)
- Reactive metals (kim loại dễ phản ứng hóa học): sodium, potassium, magnesium, titanium, uranium và plutonium.
- Metal hydrides. (kim loại thuỷ tinh)
Một hệ thống FM200 có 2 chức năng: báo cháy và chữa cháy tự động (Vì có chức năng báo cháy nên nhiều người lầm tưởng chúng ta có hệ thống báo cháy FM200). Và gồm những thành phần chính sau:
Đầu phun được sử dụng để phun khí vào vùng cần bảo vệ.
Đầu phun có hai loại, loại có góc phun 180° và 360° với nhiều đường kính trong và kích thước lỗ phun khác nhau tùy theo vị trí sử dụng và yêu cầu thiết kế. Đầu phun làm bằng thép không gỉ hoặc bằng đồng thau.
Lưu ý: kích thước lỗ phun phải được tính toán bằng phần mềm thiết kế chuyên dụng của hãng để đảm bảo hệ thống hoạt động có hiệu quả (phun xả khí trong vòng 8-10s).
Tủ điều khiển chữa cháy nhận tín hiệu báo cháy từ các đầu báo khói hoặc nhiệt, điều khiển thiết bị báo động và điều khiển xả khí.
Tủ điều khiển hoạt động dựa trên nguyên tắc phải nhận đủ tín hiệu báo cháy từ 2 vùng đầu báo (cross-zone) trước khi kích hoạt hệ thống chữa cháy.
3.1.5 Các đầu báo (Khói/nhiệt)
Các đầu báo dùng trong hệ thống FM200 thông thường là đầu báo khói loại quang điện (photoelectric). Đầu báo nhiệt chỉ được sử dụng cho một số ít ứng dụng.
Đầu báo khói có nhiệm vụ phát hiện khói và gửi tín hiệu báo động về tủ điều khiển chữa cháy. Các đầu dò khói sẽ được lắp đặt theo nguyên tắc 2 vùng chéo (cross-zone) để tăng hiệu quả báo khói và tránh tình trạng xả khí khi có báo cháy giả.
♦ Lưu ý thiết kế và lắp đặt đầu báo khói như sau theo TCVN 5738:2000
Cao độ phòng |
Khoảng cách tối đa giữa các đầu báo (m) |
Khoảng cách tối đa từ đầu báo đến tường nhà (m) |
Dưới 3.5m |
10 |
5.0 |
Từ 3.5 đến 6m |
8.5 |
4.0 |
Lớn hơn 6m đến 10m |
8 |
4.0 |
Lớn hơn 10 đến 12m |
7.5 |
3.5 |
♦ Lưu ý thiết kế và lắp đặt đầu báo khói như sau theo TCVN 5738:2000
Cao độ phòng |
Khoảng cách tối đa giữa các đầu báo (m) |
Khoảng cách tối đa từ đầu báo đến tường nhà (m) |
Dưới 3.5m |
7,0 |
3.5 |
Từ 3.5 đến 6m |
5,0 |
2.5 |
Lớn hơn 6m đến 9m |
8,0 |
2.0 |
Có 3 loại đầu kích hoạt: loại tự động bằng điện, loại tự động bằng khí, loại bằng tay.
Đầu kích hoạt xả khí được gắn trực tiếp trên van đầu bình của bình khí.
3.1.7 Chuông/đèn/còi báo cháy, nút nhấn hủy, nút xả khẩn
Gồm các bộ phận:
1. Bình chữa cháy FM 200 | 6. Đầu kích hoạt bằng tay |
2. Kẹp bình khí | 7. Ống nối xả khí DN40 và DN50 |
3. Đồng hồ đo áp suất | 8. Nút nhấn kiểm tra trên công tắc áp lực |
4A. Van đầu bình | 9. Công tắc áp lực |
4B. Van đầu bình tích hợp ngõ kích hoạt bằng điện | 10. Đường ống |
5. Đầu kích hoạt bằng điện | 11. Đầu phun |
Hệ thống có tích hợp khả năng kích hoạt bằng tay.
Đối với các phòng có diện tích lớn, lượng khí cần dùng để chữa cháy sẽ nhiều hơn vì vậy sẽ cần dùng nhiều bình chứa hơn (>1).
Đối với hệ đơn vùng sử dụng nhiều bình chứa khí thì bình khí đầu tiên được kích hoạt bằng đầu kích điện và đầu kích tay, các bình khí tiếp theo được kích hoạt liên hoàn bằng dòng khí từ bình đầu tiên.
Hệ thống gồm các thành phần:
1. Bình khí FM 200 | 10. Khớp nối ống nối kích hoạt |
2. Kẹp bình khí | 11. Van an toàn |
3. Đồng hồ đo áp suất | 12. Van một chiều |
4. Van đầu bình | 13. Đường ống |
5. Đầu kích điện | 14. Đầu phun |
6. Đầu kích tay | 15. Công tắc giám sát áp lực |
8. Đầu kích hoạt bằng khí | 16. Nút nhấn kiểm tra trên công tắc áp lực |
9. Ống nối kích hoạt |
Hệ thống có tích hợp khả năng kích hoạt bằng tay.
Việc trang bị hệ thống chữa cháy FM200 là rất cần thiết, tuy nhiên chi phí bỏ ra để đầu tư cho hệ thống này cũng tốn kém không ít. Để giải phóng được không gian sàn và tiết kiệm chi phí đáng kể thì hệ FM200 phân vùng là giải pháp rất lý tưởng.
Nhìn chung hệ phân vùng cũng giống như hệ đơn vùng. Điểm khác biệt duy nhất là hệ phân vùng sử dụng 1 cụm bình khí (các bình khí phải có cùng kích cỡ và được nạp đầy như nhau) để bảo vệ tất cả các khu vực. Mỗi khu vực được kết nối với 1 van chọn vùng riêng, khi có cháy tủ điều khiển trung tâm mở đúng van chọn vùng tương ứng và chỉ xả khí vào đúng 1 khu vực đó.
Hệ phân vùng bảo vệ nhiều khu vực khác nhau, trong trường hợp các khu vực được bảo vệ này có diện tích khác nhau thì lượng khí chữa cháy trong bình luôn được tính toán dựa vào khu vực lớn nhất thay vì dựa vào khối lượng khí kết hợp của tất cả khu vực. Nếu những khu vực nhỏ hơn có cháy thì lượng khí chữa cháy thích hợp (ít hơn) sẽ được phun vào khu vực đó.
Đối với các hệ thống có trang bị bình dự phòng, thì lượng khí chữa cháy của hệ thống luôn được đảm bảo, thậm chí ngay sau khi bị kích hoạt thì hệ thống vẫn hoạt động liên tục và không bị gián đoạn.
Các thành phần chính của hệ chữa cháy phân vùng:
1 |
Bình khí |
8 |
Van 1 chiều |
15 |
Van chọn vùng |
2 |
Đai kẹp bình |
9 |
Ống góp |
16 |
Giá đỡ van chọn vùng |
3 |
Đồng hồ giám sát áp lực |
10 |
Ống nối kích hoạt |
17 |
Thiết bị khoá kích hoạt |
4 |
Van đầu bình |
11 |
Công tắc giới hạn |
18 |
Van an toàn |
5 |
Van an toàn |
12 |
Công tắc giới hạn |
19 |
Ống góp điều khiển dòng khí kích hoạt |
6 |
Ống nối xả khí |
13 |
Đường ống dẫn khí |
20 |
Giám sát trọng lượng bình kích CO2 |
7 |
Đầu kích hoạt xả bằng khí |
14 |
Van chọn vùng |
21 |
Bình kích CO2 |
- TCVN 2622:1995 về thiết kế PCCC cho nhà ở và công trình
- TCVN 3890:2009 về phương tiện PCCC cho nhà ở và công trình
- TCVN 5738:2001 về thiết kế hệ thống báo cháy tự động
- TCVN 5760:1993 về thiết kế hệ thống chữa cháy
- TCVN 7161-1:2009 về thiết kế hệ thống chữa cháy bằng khí
- TCVN 7161-9:2009 về thiết kế hệ thống chữa cháy FM200 (HFC 227EA)
- Tiêu chuẩn quốc tế NFPA 2001 về thiết kế hệ thống chữa cháy khí sạch
Yêu Cầu Thiết Kế
- Nồng độ khí chữa cháy 7.9%
- Thời gian xả khí chữa cháy phải nằm trong khoảng từ 8 giây đến 10 giây
Bước 1: Xác định dạng công trình để chọn nồng độ chữa cháy thích hợp
Bước 2: Từ kích thước phòng tính toán lượng khí cần thiết để chữa cháy
Công thức tính khối lượng khí cần thiết để chữa cháy
W = ( V* c) : [s * (100 - c)]
W: khối lượng khí cần thiết để chữa cháy (kg)
V: thể tích phòng cần chữa cháy (m³)
s: hệ số hóa hơi của FM200 khi phun ra khỏi bình (m³/kg); s = 0.1378 ở 21ºC
c: nồng độ khí cần thiết để dập tắt đám cháy
Bước 3: Lựa chọn bình chứa phù hợp
Cần chọn bình có kích cở phù hợp để chứa lượng khí FM200 và đảm bảo thời gian phun xả khí FM-200 trong vòng 8-10s.
Bước 4: Xác định số lượng đầu phun
Dựa vào lượng khí cần thiết để chữa cháy và hiện trạng thực tế khu vực để chọn số lượng đầu phun và bố trí các đầu phun cho hợp lý, có thể tham khảo bảng bên dưới để chọn số lượng đầu phun cho thích hợp: