Hvordan slukker et CO2-slukningsapparat en brann? Kvelende fysikk forklart

Se for deg et lite serverrom klokken to om morgenen. Et UPS-batteriskap begynner å ryke, så dukker det opp flammer ved ventilasjonsåpningene. Noen løfter et 5 kg CO2-slukningsapparat av braketten, retter hornet mot bunnen av brannen og klemmer på håndtaket. Tolv sekunder senere er flammene borte, stativene står fortsatt, og den eneste oppryddingen er en tørket ned skapdør.

Det korte svaret er dette: slukkeapparatet frigjør karbondioksid under høyt trykk og danner en tett sky av gass og mikroskopiske tørrispartikler over det brennende materialet. Inne i den skyen synker oksygennivået ved brannsetet under det en flamme trenger, og forbrenningen stopper. Avkjøling skjer underveis, men oksygenforskyvning gjør den virkelige jobben.

Et CO2-slukningsapparat drukner ikke en brann eller gjennomvåter drivstoffet. Det skaper en midlertidig atmosfære der flammen ikke kan puste, og så forsvinner den atmosfæren.

Oksygenfortrengning først, avkjøling andre

Brann trenger drivstoff, oksygen og varme samtidig, og CO2 angriper oksygensiden av trekanten. Det gjør det lokalt i stedet for hele rommet. Karbondioksid er omtrent 1,5 ganger så tett som luft, så skyen synker og sprer seg lavt i stedet for å stige rett til taket. Ettersom den dekker drivstoffet, fortynner den oksygenet i flammesonen. Flammeforbrenning trenger generelt rundt 15 prosent oksygen eller mer, og en konsentrert CO2-strøm skyver det lokale tallet godt under det. På en løsemiddel- eller malingsbrann skyver den også bort den brennbare dampen som faktisk brenner; væsken er ikke i brann, dampen over den er det.

Avkjøling: ekte, men sjelden avgjørende

Hornet slipper ut gass og tørrispartikler ved rundt minus 78 grader Celsius, og disse partiklene absorberer varme når de sublimerer. Det hjelper på en grunne brann og gjør veldig lite på en dyp brann. Vann tar inn omtrent 2260 kilojoule per kilogram når det blir til damp; CO2 tar inn ca. 570 når den sublimerer. Vann trekker også inn i papir, klut eller tømmer og avkjøler materialet fra innsiden. CO2 berører bare overflater, og derfor kan en søppel full av returpapir slås ned på sekunder og blusse opp igjen minutter senere.

Fra væske til sky: inne i sylinderen, ventilen og hornet

Et CO2-slukningsapparat er en trykkbeholder i stedet for en pumpe. Karbondioksidet sitter som en væske i likevekt med sin egen damp ved omtrent 55 til 60 bar ved 20 grader Celsius, omtrent 800 psi. Et dyprør fører væske fra bunnen av sylinderen opp til ventilen, slik at utslippet ikke forsvinner etter det første sekundet eller to.

Fra ventilen går ladningen gjennom en kort slange til utløpshornet, den utstrakte kjeglen i enden. Den kjeglen blir kald nok til å forårsake frostskader, og det er derfor du holder det isolerte håndtaket og aldri metallet. Ved hornet blinker væsken inn i gass- og tørrispartikler og utvider seg med omtrent 450 til 500 ganger væskevolumet.

Trykk stiller også klokken. Et CO2-slukningsapparat er bygget for å tømmes på sekunder i stedet for minutter, og at lagret trykk er det som gjør at hvert sekund teller mens en brann fortsatt er liten nok til å stoppe.

En godt bygget 5 kg bærbar enhet, størrelsen som vanligvis velges for serverrom og små løsemiddellagre, gir omtrent 12 til 15 sekunders brukbar utslipp fra en CK45-sylinder og en CE-merket ventilenhet som holder strømmen jevn i stedet for skarp.

Som avfyrer CO2-håndtak, og som den ikke kan fikse

CO2 er ikke et universalmiddel. Dens grenser betyr like mye som dens styrker:

• Væske- og gassbranner i klasse B: den sterkeste matchen, fra bensin og løsemidler til maling og parafin.
• Strømførende elektrisk utstyr: gassen er ikke ledende og etterlater ingen rester, så paneler, kabler og servere slipper vann- eller pulverskader.
• Klasse A faste stoffer som papir, tre og tekstiler: overflateflammer slukker, dyptliggende varme ikke, og gjentenning er vanlig.
• Klasse D brennbare metaller: ikke bruk. Metaller som magnesium brenner varmt nok til å reagere med karbondioksid, noe som kan gjøre brannen mer voldsom.
• Klasse F matoljer og fett: uegnet. Olje som sitter over selvantennelsestemperaturen tennes igjen når gassen spres, og strålen kan sprute brennende olje ut av pannen.

Les etiketten før du kjøper

To tall forteller deg det meste av det du trenger: ladevekten i kilo og klasse B-klassifiseringen. Tallet foran bokstaven er størrelsen på standard testbrannen enheten måtte slukke under sertifiseringen, så en 89B rating dekker en betydelig større brann enn en 34B rating.

En tyngre sylinder kjøper tid og rekkevidde, ikke bare volum. Halve utslippet av en liten bærbar går med til å dekke de to første meterne, slik at en vognenhet tjener gulvplassen der faren sitter bak utstyr eller dypt inne i et rom. Der faren er et enkelt skap, gir ekstra kapasitet for det meste vekt å bære.

Uansett hvilken størrelse du velger, bekreft at enheten har sertifiseringen som forsikringsselskapet eller lokale myndigheter forventer, og at erstatningsventiler, slanger og horn er tilgjengelige fra samme leverandør.

Å bruke en uten å gjøre ting verre

1. Bær sylinderen oppreist og sett den ned før du starter; Å håndtere en 15 kg-enhet med én hånd mens du trekker en pinne er hvordan folk slipper den.
2. Bryt tukleforseglingen, trekk i sikkerhetsnålen og hold kun i det isolerte håndtaket.
3. Stå en til to meter bakover og sikt hornet mot bunnen av flammene, ikke mot røyken.
4. Sveip side til side over nærkanten av bålet, og arbeid deretter bakover.
5. Fortsett å slippe ut et sekund eller to etter at flammene dør, slik at skyen kan legge seg.
6. Se etter gjentenning i flere minutter, og evakuer hvis ett brannslukningsapparat ikke er nok.

Velge og vedlikeholde en enhet som vil fungere

Tre ting avgjør om en CO2 brannslukningsapparat utfører i en nødssituasjon: integriteten til sylinderen og ventilen, den faktiske ladevekten og vedlikeholdsprotokollen. Fordi gassen holdes av trykk i stedet for av en kjemisk reaksjon, er den praktiske kontrollen vekt, ikke en måler, og mange CO2-enheter har ingen trykkmåler i det hele tatt. Et tap på mer enn 10 prosent av ladevekten betyr en oppladning, mens selve sylinderen normalt er gjenstand for en hydraulisk trykktest på en tiårs syklus i mange standarder.

Ventilenheten holder det trykket mellom tjenester og frigjør det på forespørsel, så det fortjener samme gransking som kapasiteten som er trykt på etiketten. Holde reserveventiler, slanger og håndtakshetter tilpasset brannslukningsmodellen gjør årlig service raskere og unngår at en lydsylinder går ut av drift i mangel av en liten del.

Et CO2-slukningsapparat slukker en brann ved å endre atmosfæren rundt den. Flytende karbondioksid blinker inn i en kald, tett sky av gass og tørrispartikler, dekker det brennende drivstoffet og senker den lokale oksygenkonsentrasjonen under nivået en flamme kan overleve. Varme absorberes underveis, men ilden slukker fordi den er sultet, ikke fordi den er frossen.

Den mekanismen forklarer både styrken og grensene. CO2 er raskt, rent og trygt rundt strømførende elektrisk utstyr, og det er et dårlig valg for dyptliggende faste stoffer, brennende metaller og matolje. Tilpass agenten til den faktiske faren, dimensjoner ladingen til rommet og avstanden du må gå i, og hold vektkontrollen på kalenderen. Slukningsapparatet som fungerer er det som ble spesifisert for brannen foran deg.