Công nghệ không khí thiếu ôxy dùng trong công tác phòng cháy, chữa cháy, còn được gọi là hệ thống giảm ôxy (Oxygen Reduction System – ORS), là một kỹ thuật phòng cháy, chữa cháy chủ động dựa trên nguyên lý giảm nồng độ ôxy liên tục trong các phòng yêu cầu được bảo vệ. Không giống như các hệ thống chữa cháy truyền thống thường dựa trên những nguyên lý cơ bản của tam giác cháy (cắt nguồn nhiệt, cách ly chất cháy, loại bỏ ôxy) để dập tắt đám cháy sau khi phát hiện cháy, mà sử dụng công nghệ không khí thiếu ôxy có khả năng ngăn ngừa cháy và dập tắt đám cháy.
1. Đặc tính kỹ thuật.
Trong thành phần không khí ở áp suất khí quyển tiêu chuẩn (1 atm ≈ 101,325 kPa, ở mực nước biển), cụ thể:
– Đối với không khí khô theo thể tích:
+ Nitơ (N₂): ~78,08% → áp suất riêng phần ≈ 79,1 kPa
+ Ôxy (O₂): ~20,95% → áp suất riêng phần ≈ 21,2 kPa
+ Argon (Ar): ~0,93% → áp suất riêng phần ≈ 0,94 kPa
+ Carbon dioxide (CO₂): ~0,04% (dao động) → áp suất riêng phần ≈ 0,04 kPa
+ Khí hiếm khác (Ne, He, Kr, Xe, H₂, O₃…): vết (~0,001%)
– Không khí ẩm có hơi nước: Hơi nước (H₂O) có thể chiếm 0÷4% thể tích, tùy độ ẩm và nhiệt độ. Khi độ ẩm cao, phần trăm của các khí khác sẽ giảm nhẹ do hơi nước thay thế một phần thể tích.
Như vậy, ở áp suất khí quyển chuẩn, không khí chiếm chủ yếu là N₂ (~78%) và O₂ (~21%), còn lại là Ar, CO₂ và các khí hiếm, kèm hơi nước thay đổi.
Việc thiết lập môi trường thể tích kín được bảo vệ bởi không khí thiếu ôxy đẳng áp được duy trì liên tục. Điều này có nghĩa là áp suất riêng phần của ôxy trong không khí thấp hơn so với ở mực nước biển. Khác với môi trường đẳng áp thông thường, nơi mà áp suất ôxy bằng với áp suất khí quyển tại mực nước biển, hệ thống không khí thiếu ôxy duy trì mức ôxy thấp để ngăn ngừa nguy cơ cháy.
Thông thường, khi thay thế từ 1/4 đến 1/2 lượng ôxy trong không khí (tương ứng khoảng 5 đến 10% thể tích không khí) bằng khí nitơ (hoặc Cácbon đioxit), môi trường thu được sẽ chứa xấp xỉ 15% ôxy và 85% nitơ theo thể tích.
Kết quả cho thấy, trong môi trường trạng thái thiếu ôxy đẳng áp, các vật liệu thông thường khó có khả năng bốc cháy hoặc duy trì cháy khi tiếp xúc với nguồn đánh lửa cục bộ có quy mô nhỏ. Việc hạ thấp nồng độ ôxy xuống 15% mặc dù chưa tạo ra điều kiện để loại trừ hoàn toàn sự cháy hoặc dập tắt đám cháy đang tồn tại. Nhưng sự suy giảm này có tác động đáng kể đến khả năng xảy ra cháy, thể hiện ở các khía cạnh:
– Năng lượng cần thiết cho quá trình mồi cháy tăng lên.
– Thời gian cảm ứng bắt cháy (ignition delay) kéo dài.
Những kết quả nghiên cứu trên cho thấy, mặc dù việc giảm nồng độ ôxy không phải là biện pháp triệt để để ngăn ngừa cháy, nhưng nó đóng vai trò quan trọng trong việc giảm xác suất phát sinh cháy cũng như nâng cao mức an toàn cháy nổ trong các môi trường đặc thù.
2. Thiết kế và vận hành.
Không khí có hàm lượng ôxy thấp được bơm vào môi trường có thể tích kín để giảm nồng độ ôxy cho đến khi đạt được nồng độ ôxy mong muốn. Do sự xâm nhập của không khí, nồng độ ôxy bên trong thể tích được bảo vệ tăng lên: khi vượt quá một ngưỡng nhất định, không khí có hàm lượng ôxy thấp lại được bơm vào môi trường thể tích được bảo vệ cho đến khi giảm đạt được nồng độ ôxy mong muốn. Các cảm biến ôxy được lắp đặt trong khu vực được bảo vệ thể tích kín liên tục theo dõi nồng độ ôxy.
Không khí có nồng độ ôxy thấp được tạo ra bởi các máy phân tách không khí. Máy có thể được đặt bên trong hoặc bên ngoài các phòng được bảo vệ; được tích hợp với hệ thống quản lý tòa nhà. Và được vận chuyển đến các khu vực yêu cầu bảo vệ thông qua các đường ống chuyên dụng hoặc đơn giản hơn là thông qua hệ thống thông gió hiện có.
Mức nồng độ ôxy chính xác cần duy trì trong môi trường thể tích được bảo vệ được xác định sau khi đánh giá cẩn thận về loại cấu tạo vật liệu. Ví dụ áp dụng đối với một số loại vật liệu sau đây:
– Giới hạn nồng độ phần trăm (%) ôxy cho một số loại khí cháy khi sử dụng bơm không khí có hàm lượng ôxy thấp chứa khí Nitơ hoặc Cácbon đioxit:
| TT | Khí hoặc hơi | Nitơ | Cacbon đioxit |
| 1 | Hydro | 5 | 5,2 |
| 2 | Mêtan | 12 | 14,5 |
| 3 | Etan | 11 | 13,5 |
| 4 | Propan | 11,5 | 14,5 |
| 5 | n-Butan | 12 | 14,5 |
| 6 | Isobutan | 12 | 15 |
– Giới hạn nồng độ phần trăm (%) ôxy cho một số loại vật liệu rắn khi sử dụng bơm không khí có hàm lượng ôxy thấp chứa khí Nitơ:
| TT | Vật liệu | Nitơ |
| 1 | PE-HD | 16,0 |
| 2 | PP | 16,0 |
| 3 | PMMA | 15,9 |
| 4 | PVC | 16,9 |
| 5 | PE-LD | 15,9 |
| 6 | Gỗ thông | 17,0 |
| 7 | Bìa cứng | 15,0 |
| 8 | Bìa các tông được xếp chồng lên nhau | 15,0 |
| 9 | Giấy | 14,1 |
Hiểu một cách khác, việc thay đổi không khí có hàm lượng ôxy thấp bằng cách tăng nồng độ khí trơ (nitơ hoặc cacbon đioxit), có nhiệm vụ như một chất chịu nhiệt làm nguội nhiệt độ ngọn lửa xuống mức mà ngọn lửa không thể tồn tại. Qua nghiên cứu tài liệu cho thấy, sử dụng cacbon đioxit hiệu quả hơn nitơ do nhiệt dung mol cao hơn.
3. Ứng dụng.
Việc ngăn ngừa cháy thay vì dập tắt đám cháy bằng công nghệ không khí thiếu oxy không giống như các hệ thống chữa cháy thông thường, không cần ống dẫn hoặc vòi phun chuyên dụng, phù hợp sử dụng để phòng cháy, chữa cháy trong:
– Trung tâm dữ liệu/Cơ sở Công nghệ thông tin/Viễn thông.
– Ứng dụng di sản.
– Kho lưu trữ, nhà kho, nhà máy.
– Tủ đông và kho lạnh.
Ngoài ra, không khí thiếu ôxy có những công dụng khác như ngăn ngừa sự xuống cấp của hiện vật và bảo quản thực phẩm.
Tại Việt Nam, công nghệ này chưa phổ biến rộng rãi. Một số dự án trung tâm dữ liệu, kho tài liệu đặc biệt, bảo tàng tại Hà Nội, TP. Hồ Chí Minh đã có nhà thầu quốc tế giới thiệu và lắp đặt.
Công nghệ phòng cháy, chữa cháy bằng không khí thiếu ôxy là giải pháp phòng cháy chủ động hiện đại, hoạt động dựa trên nguyên lý giảm nồng độ ôxy trong môi trường xuống dưới ngưỡng cháy nhưng vẫn đảm bảo an toàn cho con người. Với khả năng phòng ngừa cháy hiệu quả, an toàn và thân thiện với môi trường, công nghệ không khí thiếu ôxy ngày càng được ứng dụng rộng rãi, hứa hẹn trở thành một trong những giải pháp bảo vệ thông minh và bền vững trong tương lai./.
Viện Nghiên cứu khoa học công nghệ PCCC và CNCH (sưu tầm).
Nguồn: cục cảnh sát phòng cháy chữa cháy và cứu nạn cứu hộ
S-TEC VINA – Tự hào sản xuất tại Việt Nam, vươn tầm chất lượng quốc tế.
Địa chỉ: Lô CN03, khu CN Đồng Văn IV, Phường Lê Hồ, Tỉnh Ninh Bình
Hotline: 0386 119 114
VP đại diện: Tòa 5, D’capitale, 119 Đ. Trần Duy Hưng, Trung Hoà, Cầu Giấy, Hà Nội
Email: info@stecvina.com
VI 
EN 
