اطفاء حریق آئروسل یا آیروسل ، مشابه اطفاء حریق گازی یا اطفاء حریق شیمیایی خشک، به روشی ذره محور برای مهار آتش است. مایع تعلیقی، از عامل اطفائی متشکل از ذرات بسیار ظریف و مواد گازی شکل برای مهار آتش استفاده می کند.

ریز ذرات تعلیقیِ چگالیده یا همان آئروسل و گازهای منتشرشده توسط واکنش گرما زا تشکیل می شوند؛ تاقبل از خروج از دستگاه، ذرات ور وضعیت بخار هستند. سپس داخل دستگاه سرد و "چگالیده" می شوند و به شکل ذرات جامد، پخش می شوند.

در قیاس با مهارکننده های گازی، که تنها گاز و عامل های شیمایی اطفاء که ذرات غبار مانندی با اندازه بزرگ (25-150 میکرومتر) هستند، منتشر می کنند، آئروسل طبق تعریف "انجمن ملی محافظت در مقابل آتش" انتشار منظم جامد هایی به قطر کمتر از 10 میکرومتر است. این ذرات جامد، قطر آئرودینامیکی میانه جرم (MMAD) کمتری از عامل های اطفاء شیمیایی خشک دارند، مدت بسیار طولانی تری در هوا معلق می مانند، و پسماند های بسیار کمتری در منطقه تحت پوشش به جا می گذارند. درحالی که سیستم های شیمیایی خشک باید مستقیماً سمت آتش هدف گیری شوند، آئروسل متشکل از عامل هایی سیل آسا است و لذا صرف نظر از مکان و ارتفاع آتش، موثر واقع می شود. سیستم های مرطوب شیمیایی، مثل انواع مرسوم مهارکننده های کفی، باید مثل سیستم های شیمیایی خشک، مستمقیاً سمت آتش افشانه شوند. عامل آئروسل را می توان به وسیله ابزار مکانیکی، الکتریکی یا ترکیب الکترو-مکانیکی پخش کرد.

لوله انتشار یا لوله نازل یک سیستم اطفاء حریق آئروسل:

روش های اطفاء حریق آئروسل

مهارکننده های تعلیق چگالیده، مثل مهارکننده های گازی، از چهار روش برای اطفاء حریق استفاده می کنند. این مهارکننده ها بر مبنای چهار عنصر مربع آتش عمل می کنند، اجزای مهمی که ترکیب آن ها، واکنش شیمیایی مولد آتش را به وجود می آورد. چهار عنصر اطفاء حریق عبارتند از:

1. کاهش یا انزوای سوخت

2. کاهش حرارت

3. کاهش یا انزوای اکسیژن

4. جلوگیری از واکنش زنجیره ای عناصر فوق

مربع آتش

مکانیسم اصلی اطفاء در آئروسل، چهارمین عنصر مربع آتش را هدف قرار می دهد و این کار را به وسیله انجام واکنش شمیایی با رادیکال های آزاد شعله، و لذا تداخل در فرایند احتراق آتش، انجام می دهد. معمولا ذرات آئروسل، پتاسیم کربنات (K2CO3) هستند که از تجزیه حرارتی یک ترکیب جامد تعلیق ساز بدست می آید که پتاسیم نیترات را به عنوان اکسیدکننده در خود دارد. همچنان که ذرات معلق، آتش را محاصره و با آن تماس پیدا می کنند، انرژی حرارتی شعله را جذب می کنند، تجزیه می شوند و رادیکال های پتاسیم (+K) (یون هایی با الکترون های جفت نشده) را در غلظت های زیاد آزاد می کنند. رادیکال های پتاسیم با رادیکال های آزاد هیدروکسید (+OH) ، هیدروژن (+H)، و اکسیژن (+O) که فرایند احتراق را پایدار نگه می دارند، واکنش می دهد، و فراورده های جانبی بی ضرری مثل پتاسیم هیدروکسید (KOH) و آب تولید می کند.

K• + OH• = KOH

KOH + H• = K• + H2O

رادیکال های پتاسیم تکثیر می شوند چون طی واکنش با رادیکال های آتش، نه تنها مصرف بلکه تولید هم می شوند. این چرخه، با ایجاد اختلال در واکنش های لازم جهت حفظ احتراق، ادامه پیدا می کند تا نقطه ای که واکنش های زنجیری احتراق متوقف شوند و آتش مهار شود.

عامل های آئروسل همچنین دارای مکانیسم های ثانویه ای برای اطفاء حریق هستند که به سه ضلع دیگر مربع آتش که در بالا معرفی شد، مربوط می شوند. ذرات معلق، شعله را با محاصره آن به وسیله ابری بزرگ از ریزذرات متراکمی که قطر آئرودینامیکی میانه جرم (MMAD) بسیار ناچیز 1 یا 2 میکرومتری دارند، سرد می کنند. گرچه مساحت سطح هریک از ذرات بسیار کوچک است، اما تعداد زیاد این ذرات که آتش را محاصره و به آن نفوذ می کنند باعث می شود مساحت سطح مجموع آن ها برای جذب حرارت آتش کافی باشد. روی سطح این ذرات، با جذب شدن انرژی، اتصال مجدد رادیکال های آتش اتفاق می افتد:

O• + H• = OH•

H• + OH• = H20

شعله، بخش گازی شکل آتش است که از احتراق سوخت، حاصل می شود. اختلاط گازها و ذرات معلق با اجزای گازی شکل شعله، سوخت آتش را منزوی می کند.

عامل های اطفاء حریق آئروسل، به دلیل هدف قرار دادن هر چهار ضلع مربع آتش، در زمره موثرترین عامل های اطفاء حریق هستند. برای مثال، بعضی اطفاء کننده های آئروسل، می توانند آتش موجود در استخری از یک مایع آتش زا نوع ب را با مقدار عاملی معادل با یک پنجم مقدار عامل هالون 1301 برحسب کیلوگرم برمترمکعب، یا یک دهم مقدار عامل سیستم های اطفاء هیدروفلوئوروکربنی یا فلوئورکْتونی، مهار کند.

عملکرد اطفا حریق آئروسل

عملکرد مهار آتش در اطفاء کننده های آئروسل به تراکم ذرات منتشر شده در مجاورت شعله بستگی دارد. شبیه سیستم های اطفاء حریق گازی، هرچه عامل سریع تر حول شعله تجمع کند، در مهار فرایند احتراق شعله موثرتر خواهد بود. چگالی طراحی و خاموش کننده عامل های اطفاء تعلیقی، عموماً برحسب کیلوگرم بر متر مکعب بیان می شود. لذا، کارایی عامل های اطفاء تعلیقی به فاکتورهایی مثل مکان دستگاه تعلیق نسبت به آتش، میزانی نزدیکی سایر مواد احتراق پذیر، نوع سوخت در صحنه و غیره بستگی دارد.

تجهیزات آئروسل به گونه ای طراحی شده اند که انتشار کنترل شده ای داشته باشند. قطعه ایجادکننده تعلیق در درون دستگاه تعبیه شده است، که در آنجا به یک آغازگر الکتریکی یا مکانیکی متصل است. آغازگر الکتریکی با یک واحد کنترل یا پنل شناسایی آتش در تعامل است، که فعال سازی آن می تواند از راه دور به وسیله ابزار فیزیکی مثل سیم، یا بطور دستی با سازوکار فیوز شبیه نارنجک های آتش زا، یا بطور خودکار هنگامی که به یک حسگر حرارتی مجهز باشد، انجام شود.

آتش، T1، در ثانیه 35.25، قبل از اعمال مهارکننده آئروسل:

آتش، T2، در ثانیه 36.13، مهارکننده آئروسل هم اکنون منتشر شده است:

آتش، T3، در ثانیه 36.20 مهارکننده آئروسل در حال انتشار است:

آتش،T4، در ثانیه 36.25، توسط اطفاء کننده آئروسل کاملاً مهار شده است:

موارد مصرف و کاربردهای اطفا حریق آئروسل

عامل های اطفاء حریق دو مصرف کاربردی دارند: به عنوان سیستم کامل حفاظتی سیل آسا در مقابل آتش، یا به عنوان سیستم مهارکننده موضعی آتش.

برای ایجاد مهار کامل سیل آسا، مقدار کل ذرات معلق لازم برای خاموش کردن آتش درون یک فضای ثابت باید تعیین شود. سپس دستگاه های تعلیقی که باهم ذرات معلق لازم را منتشر می کنند، معولاً روی سقف یا دیوار، به تعداد لازم نصب می شوند. دستگاه های تعلیقی که به آغازگر های الکتریکی مجهز هستند، به هم متصل می شوند و توسط یک پنل کنترل هشدار آتش، باهم در مخابره قرار می گیرند. چون دستگاه های تعلیقی سرخود کار می کنند، و هم نقش مخزن و هم لوله منتشر کننده گاز را بر عهده دارند، نیازی به شبکه توزیع برای انتقال یا پخش عامل اطفاء از یک مخزن دور نیست، چیزی که موجب صرفه جویی در فضا و بهره بیشتر از جابه جایی می شود.

اطفاء حریق موضعی معمولاً با پرتاب مستقیم یک دستگاه کوچک قابل حمل به سمت آتش انجام می شود. برخلاف کپسول های آتش نشانی قابل حمل، نیازی نیست که آتش نشان با نزدیک شده به آتش هنگام هدف گیری عامل اطفاء به سمت آن، جان خود را به خطر بیندازد. دستگاه آئروسل قابل حمل، معمولاً طوری طراحی می شوند که ذرات را در یک مسیر 360 درجه ای پخش کنند، چیزی که موجب تشکیل یک ابر معلق بزرگ حول ناحیه آتش سوزی می شود. ذرات معلق با نزدیک شدن به آتش فوراً به شعله حمله و رادیکال های پتاسیمی خنثی کننده آتش را تولید می کنند. تا زمانی که ذرات، تراکم کافی داشته باشند، آتش سرکوب می شود. اگر ذرات تراکم لازم برای خاموش کردن آتش را بدست نیاورند، همچنان به سرکوب کردن آتش ادامه می دهند، که نتیجه آن دمای بسیار پایین تری خواهد بود. این کار، برای مثال، ابزاری برای پایین آوردن حرارت شعله ها تا سطحی مطلوب و کاهش دمای اتاق در اختیار آتش نشان قرار می دهد تا شلنگ آب پاش وارد اتاق شود. به عنوان مثالی دیگر، اولین آتش نشانانی که در صحنه حاضر می شوند، ضمن انتقال ساکنین به جای امن، می توانند برای سرکوب آتش از آئروسل در محیط بسته استفاده کنند.

سیستم های تعلیق چگالید در بحران های خاص جانشین مناسبی برای سیستم های هالون 1301 و سیستمهای فشار بالای کربن دی اکسید هستند. سیستم های تعلیقی همچنین جانشینی برای سیستم های اطفاء حریق گازی و سیستم های آب-غبار هستند.

مسائل محیطی

سازمان حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، سیستم های اطفاء حریق آئروسل را به عنوان جانشین قابل قبولی برای هالون 1301 در سیستم های سیل آسای کامل، پذیرفته است. خاموش کننده های تعلیقی به لایه ازن آسب نمی رسانند و اثر گرمایش جهانی ندارند و اگر هم داشته باشند ناچیز است.