سیستم اطفا حریق CO2 به عنوان یکی از پیشرفتهترین و کارآمدترین روشها برای اطفای حریق شناخته میشود. این سیستمها به طور گسترده در محیطهای صنعتی و تجاری مورد استفاده قرار میگیرند و نقش مهمی در حفاظت از تجهیزات حساس و جلوگیری از خسارات گسترده دارند. اهمیت سیستم اطفاء حریق CO2 در سرعت عمل و کارایی بالا در خاموش کردن آتش بدون ایجاد پسماند و آسیب به تجهیزات است. در این مقاله، قصد داریم به بررسی دقیق این سیستمها بپردازیم و مزایا، نحوه کارکرد، و مقایسه آنها با دیگر سیستمهای ایمنی را مورد بررسی قرار دهیم.
سیستم اطفای حریق CO2 چیست؟
سیستم اطفا حریق CO2 یک سامانه خاموشکننده آتش است که از گاز کربن دیاکسید (CO2) برای مهار و خاموش کردن آتشسوزی استفاده میکند. این سیستم در دمای محیط، کربن دیاکسید را به صورت مایع تحت فشار در سیلندرهای مخصوص ذخیره کرده و هنگام فعال شدن، گاز CO2 را روی ناحیهی آتشسوزی تخلیه مینماید.
کربن دیاکسید گازی بیرنگ و بیبو است، خاصیت رسانایی الکتریکی ندارد و پس از تخلیه هیچ پسماندی بر جا نمیگذارد. این ویژگیها باعث میشود که سیستم اطفای حریق CO2 برای حفاظت از تجهیزات حساس (مانند دستگاههای الکترونیکی) بسیار مناسب باشد؛ زیرا برخلاف آب یا فوم، به تجهیزات الکتریکی آسیبی نمیرساند و نیازی به پاکسازی پس از تخلیه ندارد. همچنین این گاز تقریبا 50٪ از هوا سنگینتر بوده و بهراحتی در دسترس است و نسبت به بسیاری از گازهای خاموشکننده قیمت مناسبی دارد.
نحوه کارکرد سیستم اطفا حریق CO2
مکانیزم اصلی مهار آتش توسط سیستم CO2، بر کاهش میزان اکسیژن محیط استوار است. برای تداوم آتشسوزی وجود سه عنصر مثلث حریق یعنی سوخت، حرارت و اکسیژن ضروریست؛ سیستم اطفا حریق گاز کربن دیاکسید با حذف یا کاهش اکسیژن در مجاورت مادهی سوختنی، آتش را خاموش میکند.
به طور کلی در یک سیستم اطفا حریق اتوماتیک CO2، ابتدا دتکتورهای دود یا حرارت نشانههای آتشسوزی را تشخیص میدهند؛ سپس با همکاری کنترل پنل مرکزی فرمان آزادسازی گاز را صادر میشود. بلافاصله بعد از آن، شیرهای سیلندرهای فشارقوی CO2 باز شده و گاز با سرعت و فشار زیاد از طریق نازلها به محیط حریق تخلیه میشود. انتشار سریع CO2 باعث افزایش غلظت دیاکسیدکربن و کاهش درصد اکسیژن محیط به زیر حد لازم برای سوختن میگردد و در نتیجه آتش خفه و خاموش میشود. معمولا کاهش درصد اکسیژن هوا از سطح طبیعی 21٪ به کمتر از حدود 15٪ برای خاموش کردن آتش کافیست.
چرا از سیستم اطفا حریق CO2 در همه جا استفاده نمیشود؟
با وجود مزایای متعدد، سیستم اطفای حریق CO2 برای تمام مکانها مناسب نیست و دارای محدودیتها و معایبیست که کاربرد آن را به شرایط خاص محدود میکند:
- خطر برای انسان: مهمترین محدودیت گاز کربن دیاکسید، سمی یا خفهکننده بودن آن برای افراد است. افزایش غلظت CO2 در هوا به بیش از حدود 17٪ در مدت یک دقیقه میتواند برای انسان خطرناک باشد و تنفس غلظتهای بالاتر از 30٪ طی چند دقیقه منجر به بیهوشی و مرگ میشود. از این رو از سیستم CO2 عمدتا در فضاهایی استفاده میشود که حضور افراد به ندرت یا کنترلشده است (مانند اتاقهای تجهیزات بدون اپراتور، اتاقهای برق، اتاق سرور و…).
- نامناسب برای فضاهای باز یا غیرمحصور: سیستم CO2 نیازمند این است که گاز پس از تخلیه تا مدت معینی در غلظت خاموشکننده باقی بماند؛ بنابراین نصب آن در مکانهای باز یا فضاهای بزرگ با تهویه، کارایی ندارد. در فضای آزاد، گاز به سرعت پراکنده شده و به غلظت کافی برای اطفاء نمیرسد. حتی در روش موضعی نیز اگر محل تحت حفاظت در محیط باز باشد، باید طراحی نازلها بهگونهای باشد که باد یا جریان هوا اثر تخلیه CO2 را خنثی نکند. به همین دلیل CO2 بیشتر برای فضاهای بسته توصیه میشود.
- عدم کارایی برای برخی انواع حریق: CO2 برای اطفاء حریق مواد جامد عمقی (کلاس A با سوختهای خشک حرارت بالا) به اندازه سایر خاموشکنندههای دیگر موثر نیست؛ چون این گاز با سرد کردن حریق عمل نمیکند و ممکن است در خاموش کردن کامل آتشهای با بقایای داغ یا امکان بازافروزی ضعف نشان دهد.
به دلیل این محدودیتها، سیستم اتوماتیک CO2 به عنوان گزینهای تخصصی برای محیطهای خاص در نظر گرفته میشود و در فضاهای عمومی یا اداری معمول از سایر سیستمهای ایمنتر مانند گازهای بیاثر یا (FM200) استفاده میگردد.
مقایسه سیستم اطفای حریق CO2 با سایر سیستمها
جدول زیر مقایسهای از سه سیستم آبی، فوم و پودر با سیستم گاز کربن دیاکسید را نشان میدهد.
| ویژگیها | سیستم CO₂ | سیستم آبی | سیستم فوم | سیستم پودر خشک |
|---|---|---|---|---|
| نوع عامل | گاز کربن دیاکسید | آب | فوم شیمیایی/مکانیکی | پودر خشک خاموشکننده |
| نحوه عملکرد | کاهش اکسیژن و خفهکردن | خنکسازی شعله | پوشش و جداسازی اکسیژن | مهار واکنش زنجیرهای |
| اثر بر تجهیزات الکتریکی | ایمن | آسیبزا | نسبتاً آسیبزا | غیررسانا (در برخی انواع) |
| پسماند پس از تخلیه | ندارد | دارد | دارد | دارد |
| ایمنی برای انسان | خطر خفگی | ایمن | نسبتاً ایمن | تحریککننده تنفس |
| مناسب برای فضای باز | خیر | بله | بله | بله |
| سرعت عملکرد | بسیار سریع | متوسط | سریع | بسیار سریع |
| قابلیت استفاده مجدد | نیاز به شارژ | پیوسته در صورت اتصال | نیاز به تجدید فوم | نیاز به شارژ و تمیزکاری |
| کلاسهای حریق مناسب | B، C، تجهیزات الکتریکی | A | A، B | A، B، C |
انواع سیستم اطفاء CO2 از نظر پوشش
سیستمهای اطفاء حریق CO2 را میتوان بر اساس نحوه پوششدهی و کاربرد عامل خاموشکننده به دو دسته کلی تقسیم کرد:
- سیستم موضعی (Local Application)
- سیستم کلی یا سیلابی (Total Flooding)
علاوه بر این، اصطلاحات مستقیم و غیرمستقیم نیز در توصیف روش تخلیه CO2 به کار میروند که عملا معادل کاربردهای موضعی و کلی هستند. در ادامه هر کدام را توضیح میدهیم.
سیستم اطفای موضعی
در این روش، گاز CO2 به صورت متمرکز و مستقیم بر روی کانون آتش تخلیه میشود. نازلهای سیستم نزدیک به تجهیزات یا منطقه خطر نصب میشوند و CO2 را با غلظت بالا مستقیما روی آن میپاشند تا آتش سریع خاموش شود. سیستم موضعی زمانی به کار میرود که نتوان یا نخواهیم کل فضای اتاق را با گاز پوشش دهیم. به عنوان مثال، حفاظت از یک دستگاه خاص در سالن بزرگ یا یک بخش از خط تولید که اطراف آن محصور نیست. به دلیل تخلیه متمرکز، به آن روش مستقیم نیز گفته میشود، زیرا عامل اطفاء به صورت مستقیم بر روی منبع حریق تخلیه میگردد.
سیستم اطفای کلی
در این روش، گاز CO2 به صورت فراگیر در کل فضای یک محیط بسته تخلیه میشود تا به یک غلظت خاموشکننده یکسان در تمام فضا برسد. این سیستم که غرقهسازی کامل نیز نامیده میشود، برای اتاقها یا محیطهای کاملا بسته به کار میرود. هنگام فعال شدن، حجم محاسبهشدهای از CO2 طی زمان تخلیه مشخص به داخل فضا آزاد میشود و کل فضا را در بر میگیرد.
شرط موفقیت سیستم آن است که فضا به اندازه کافی آببندی شده باشد تا گاز برای مدت لازم (زمان نگهداشت) در غلظت طراحیشده باقی بماند و آتش را خاموش کند. این روش به صورت غیرمستقیم آتش را مهار میکند؛ زیرا گاز با پر کردن جو اطراف آتش، آن را خفه میسازد نه با تخلیه موضعی مستقیم.
اجزای اصلی تشکیلدهنده سیستم اطفاء حریق CO2
سیستم اطفاء CO2 از مجموعهای از تجهیزات مکانیکی و الکتریکی تشکیل شده است که بهصورت هماهنگ عمل میکنند. اجزای کلیدی این سیستم عبارتند از:
- مخازن ذخیرهسازی گاز CO₂: سیلندرهای فولادی فشار قوی هستند که گاز CO2 را بهصورت مایع در خود نگهداری میکنند. هر سیلندر مجهز به شیر اصلی، دیسک ایمنی (برای تخلیه در فشار بیش از حد) و در برخی موارد سیستم توزین جهت نظارت بر نشتی گاز است.
- شبکه لولهکشی و نازلها: لولههای فشارقوی هستند که گاز را از سیلندرها به نازلها هدایت میکنند. این نازلها در محلهای تعیینشدهای نصب شدند و CO2 را با الگوی خاصی پخش میکنند تا ناحیه موردنظر را تحت پوشش قرار دهند. طراحی نازلها و قطر لولهها باید متناسب با فشار کاری سیستم باشد.
- تجهیزات ایمنی و کنترلی: شامل مواردی مانند تاخیر زمانی (برای تخلیه ایمن)، شیر قطع دستی، آژیر پنوماتیک و افزودنیهای معطر برای شناسایی گاز در فضا هستند. این تجهیزات نقش حیاتی در جلوگیری از تخلیه ناخواسته و حفظ ایمنی افراد دارند.
انواع سیستمهای اطفا حریق گاز CO2
سیستمهای اطفاء حریق CO2 را علاوه بر نحوه پوششدهی، میتوان بر اساس روش ذخیرهسازی و آمادهسازی گاز نیز دستهبندی کرد. از این منظر، دو نوع اصلی سیستم CO2 وجود دارد.
- سیستم فشار بالا (High Pressure)
- سیستم فشار پایین (Low Pressure)
هر دوی این سیستمها عملکرد اطفایی یکسانی دارند (استفاده از گاز CO2 برای خفه کردن آتش) اما در نحوه نگهداری گاز و تجهیزات مورد استفاده تفاوتهایی وجود دارد که به آنها اشاره میکنیم.
سیستم CO2 فشار بالا
در این روش، گاز CO2 به صورت مایع تحت فشار در دمای محیط داخل سیلندرهای فولادی ذخیره میشود. اصولا از سیلندرهای 40 تا 80 لیتری بدوندرز با فشار کاری 150 بار استفاده میکنند که در دمای معمول (20 درجه سانتیگراد) فشار داخلی آنها حدود 57-58 بار است. هر سیلندر میتواند دهها کیلوگرم CO2 را در خود نگه دارد (مثلا حدود 45 کیلوگرم در سیلندر 67 لیتری).
در زمان فعال شدن، همین فشار بالای سیلندرها نیروی رانش گاز را تامین میکند و CO2 به سرعت تبخیر شده و از طریق نازلها خارج میشود. سیستمهای فشار بالا رایجترین نوع هستند و در عین حال نگهداری از آنها نیز سادهتر است؛ زیرا تنها نیاز به کنترل دورهای وزن یا نشتی سیلندرها دارند و تجهیزات سردکننده خاصی لازم نیست. در ایران تقریبا تمام سیستمهای اطفاء حریق CO2 از نوع فشاربالا هستند.
سیستم CO2 فشار پایین
در این روش از یک یا چند مخزن عایقشده و سردخانهای بزرگ برای نگهداری CO2 استفاده میشود. گاز CO2 در این مخازن در دمای حدود 18- درجه سانتیگراد به صورت مایع نگهداری میشود تا فشار بخار آن کاهش یابد. در دمای ذکر شده، فشار داخل مخزن تقریبا 20 بار (معادل 300 psi) است که به مراتب کمتر از فشار سیستمهای فشاربالاست.
به سبب دمای پایین، مخزن باید به واحد خنککننده مجهز باشد تا دما را ثابت نگه دارد و در صورت بالا رفتن دما، سیستم برودتی به صورت خودکار آن را به محدوده مطلوب برگرداند. سیستمهای فشار پایین معمولا برای پروژههای بسیار بزرگ که مقادیر عظیم CO2 (چندین تن گاز) مورد نیاز است بهصرفه هستند.
کلام آخر
در مجموع، سیستم اطفاء حریق CO2 راهکاری موثر و کارآمد برای مهار آتش در فضاهای خاص و حساس است. با وجود مزایای فنی، استفاده ایمن از آن مستلزم طراحی دقیق، آموزش کاربران و رعایت الزامات ایمنیست تا بیشترین کارایی با کمترین خطر حاصل شود.
