Đầu phun sprinkler - Hệ thống chữa cháy tự động bằng nước (Sprinkler system)-Phần 1

1.1. Sprinkler Là Gì?

Sprinkler là đầu phun nước chữa cháy trong hệ thống chữa cháy nước tự động. Đầu phun sprinkler được kích hoạt khi nhiệt độ của đám cháy đạt ngưỡng kích hoạt chữa cháy của bộ cảm biến nhiệt trên đầu phun. Đầu phun sprinkler thực hiện đồng thời hai chức năng vừa là cảm biến nhiệt, vừa là vòi phun nước. Đầu phun sprinkler được phân bố theo tuyến ống và số lượng được quy định trên một diện tích thiết kế.

Đầu phun chữa cháy sprinkler được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới và có hơn 40 triệu đầu sprinkler được lắp đặt mỗi năm (Nguồn: Wikipedia).

Dựa trên hướng dẫn của NFPA, một tòa nhà được trang bị hệ thống chữa cháy tự động sprinkler sẽ giảm thiểu thiệt hại về người và tài sản khi có hỏa hoạn vì khả năng kích hoạt chữa cháy nhanh chóng của nó giúp kiểm soát đám cháy dễ dàng và hiệu quả. Số người thiệt mạng nhiều nhất khi có cháy xảy ra là do khói gây ngạt, đám khói sẽ lan rộng rất nhanh trong tòa nhà. Hệ thống chữa cháy tự động sprinkler giảm thiểu đáng kể khói sinh ra từ đám cháy, giúp cư dân có thời gian thoát ra đến nơi an toàn.

1.2. Cấu Tạo Đầu Phun Sprinkler

Các loại đầu phun sprinkler khác nhau có thể có cấu tạo không hoàn toàn giống nhau nhưng về cơ bản đều có thành phần chính như sau:

• Khung đầu phun (frame): là thành phần chính giữ cho các bộ phận của đầu phun sprinkler liên kết với nhau và kết nối với đường ống nước.

Cấu Tạo Đầu Phun Nước Chữa Cháy Sprinkler

• Cảm biến nhiệt (heat sensitive operating): đây là bộ phận điều khiển xả nước; ở điều kiện bình thường nó giữ cố định chốt chặn (cap), không cho nước xả ra. Cảm biến nhiệt thường được sử dụng là ống thủy tinh chứa chất lỏng (sprinkler bulb) hoặc là thanh kim loại dễ nóng chảy (spring arms)

• Chốt chặn hay khóa hãm (cap): có chức năng bịt kín lỗ phun nước không cho nước chảy ra khi đầu phun chưa được kích hoạt phun nước.

• Tấm định hướng (deflector): được lắp phía trên khung đầu phun và đối diện lỗ phun nước, có chức năng phân tán dòng nước từ lỗ phun nước, làm tăng hiệu quả chữa cháy và độ bao phủ của đầu phun. Các kiểu thiết kế tấm định hướng xác định kiểu lắp đặt đầu phun như: hướng lên, hướng xuống, hướng ngang…

1.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Đầu Phun Sprinkler

Đầu phun sprinkler thông thường có chốt chặn (cap) được giữ cố định bằng một cơ chế kích hoạt. Loại cơ chế kích hoạt phổ biến nhất là ống thủy tinh chứa chất lỏng giãn nở khi gặp nhiệt độ nóng.

Chất lỏng này được thiết kế để giãn nở ở một nhiệt độ nhất định (57°C, 68°C, 79°C, 93°C…) và làm vỡ ống thủy tinh. Khi đó dưới áp lực nước phía sau làm cho chốt giữ (cap) rơi ra ngoài, cho phép nước phun ra lên tấm định hướng đã được thiết kế để phân tán dòng nước, phủ trực tiếp lên đám cháy.

Nguyên Lý Hoạt Động Của Đầu Phun Chữa Cháy Sprinkler

Thông thường, chỉ cần từ một đến hai đầu phun đã có thể dập tắt đám cháy.

Một số ít đầu phun sử dụng cơ chế kích hoạt gồm 2 miếng kim loại (spring arms) liên kết lại với nhau bằng mối hàn (solder). 

Cấu Tạo Đầu Phun Chữa Cháy Sprinkler Sử Dụng Thanh Kim Loại Nóng Chảy

Ở trạng thái bình thường hai thanh này giữ cố định cho chốt chặn (plug) ngăn không cho nước chảy ra khi đầu phun chưa được kích hoạt phun nước, khi mối hàn gặp nhiệt độ cao bị nóng chảy, hai thanh kim loại (spring arm) tách nhau ra, giải phóng cho chốt chặn (plug) cho phép nước phun ra.

Đầu phun sprinkler cần một ít thời gian để ống thủy tinh vỡ hoặc mối hàn nóng chảy từ lúc nhiệt độ đạt ngưỡng kích hoạt và tiếp tục tăng lên được gọi là thời gian phản ứng (RTI-Response Time Index), có giá trị từ 35 m1/2s1/2 đến 250 m1/2s1/2. Đầu phun sprinkler có giá trị RTI nhỏ là loại đầu phun phản ứng nhanh.

Ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (nhiệt độ 250°C, tốc độ gió 2.5m/s), một đầu phun 68°C sẽ vỡ ống thủy tinh trong thời gian từ 7s đến 35s tùy thuộc vào RTI.

Quy định nhiệt độ trần tối đa, nhiệt độ hoạt động của sprinkler, màu ống thủy tinh, mối hàn theo nhiệt độ trong tiêu chuẩn NFPA 13 2013 (Xem tại bảng ở mục 4 phần 4.2)

Quy Ước Nhiệt Độ Kích Hoạt Của Sprinkler Theo Màu Chất Lỏng Trong Ống Thủy Tinh

1.4. Phân Loại Đầu Phun Sprinkler

1.4.1. Phân loại đầu phun sprinkler theo kiểu lắp đặt

Dựa trên kiểu lắp đặt, đầu phun sprinkler có 3 loại cơ bản như sau:

- Đầu phun sprinkler hướng lên: là đầu phun có tấm định hướng (deflector) ở phía trên khung đầu phun (frame) sao cho nước phun ra từ lỗ đầu phun hướng lên trên đập vào tấm định hướng, nước phun ra có dạng hình nón hướng lên. Đầu phun hướng lên thường được xác định với ký hiệu “SU” ( Spray Upright) được in trên tấm định hướng.

- Đầu phun sprinkler hướng xuống: là đầu phun có tấm định hướng (deflector) ở phía dưới khung đầu phun (frame) sao cho nước phun ra từ lỗ đầu phun hướng xuống trên đập vào tấm định hướng, nước phun ra có dạng hình nón hướng xuống. Đầu phun hướng xuống thường được xác định với ký hiệu “SP” ( Spray Pendent) được in trên tấm định hướng.

- Đầu phun sprinkler hướng ngang: đây là đầu phun được dùng để lắp gần tường và trần nhà với tấm định hướng song song với mái hoặc trần. Nước phun ra khỏi đầu phun có dạng hình cong của 1/4 hình cầu. Trên sprinkler có đánh dấu mũi tên chỉ hướng nước chảy ra và in chữ “SIDEWALL” và “TOP” để tránh lắp đặt sai cách.

Phân Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Kiểu Lắp Đặt

 1.4.2. Phân loại đầu phun theo ứng dụng

Dựa trên các đặc tính về dòng chảy, thời gian phản ứng, tầm bao phủ… mà đầu phun sprinkler thường được phân loại theo các dòng như sau:

- Đầu phun sprinkler phản ứng nhanh (Quick Response Sprinkler): là đầu phun sprinkler được thiết kế với thành phần cảm biến nhiệt phản ứng nhanh với nhiệt độ và được xem là đầu phun chuyên dụng. Ứng dụng của đầu phun phản ứng nhanh có thể được giới hạn bởi xếp loại lớp dân cư và mức nguy hiểm của khu vực bảo vệ, cần tham khảo mã ứng dụng trong các quy định.

- Đầu phun sprinkler tầm phủ rộng (Extended Coverage Sprinkler): đây là đầu phun được thiết kế với tầm phủ bảo vệ của nước phun ra lớn hơn nhiều so các đầu phun thông thường (tầm bao phủ tối đa của sprinkler được nhà sản xuất cung cấp trong tài liệu đặc tính của đầu phun). Đầu phun sprinkler tầm phủ rộng thường được sử dụng cho khu vực có mức nguy hiểm thấp và có trần phẳng.

Phân Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Ứng Dụng

  - Đầu phun sprinkler phản ứng nhanh và tầm phủ rộng (Quick Response/Extended Coverage Sprinkler): đầu phun bao gồm đặc tính của 2 loại trên và được giới hạn ở khu vực có mức nguy hiểm thấp.

- Đầu phun sprinkler giọt lớn (Large Drop Sprinkler): đây là đầu phun đặc biệt được thiết kế để nước phun xuống có dạng hình nón, tuy nhiên nước phun ra có giọt nước lớn để thấm vào các đám cháy khó dập tắt bằng các đầu phun thông thường. Các đám cháy này thường đặc biệt nghiêm trọng, chúng tạo ra ngọn lửa lớn và các dòng đối lưu không khí làm lệch hướng dòng nước của các đầu phun thông thường trước khi đến được ngọn lửa. Các giọt nước lớn với khối lượng lớn có hiệu quả hơn trong việc thâm nhập vào ngọn lửa.

- Đầu phun sprinkler cho các trụ sở cơ quan (Institutional Sprinklers): là dòng đầu phun đặc biệt được thiết kế với các tính năng như chống bị tác động, có thuộc tính ít gây chú ý và khó bị phá vỡ khi tác động lực quá lớn lên đầu phun. Dòng đầu phun này thường được sử dụng cho các nhà giam và bệnh viện tâm thần hoặc những nơi có nguy cơ đầu phun bị tác động hoặc sử dụng đầu phun để làm tổn thương chính bản thân hoặc người khác.

- Đầu phun sprinkler cho kệ hàng (In-Rack-Sprinkler): là đầu phun dùng để bảo vệ cho các kệ hàng cao trong kho lưu trữ, nơi mà các đầu phun gắn trần thông thường không thể phun tới ngọn lửa. Đầu phun có miếng che trên đầu để bảo vệ đầu phun bởi tác động của các đầu phun phía trên khi xả nước.

- Đầu phun sprinkler phản ứng nhanh, dập tắt đám cháy sớm (Early Suppression Fast Response-ESFR): là đầu phun phản ứng nhanh với giọt nước phun ra lớn. Đầu phun này gắn trên trần và trong một vài trường hợp có thể thay thế đầu phun cho kệ hàng (in rack sprinkler), thường sử dụng để bảo vệ cho nhà kho và yêu cầu đủ áp suất và dung tích nước để đầu phun hoạt động đúng.

Phân Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Ứng Dụng Đặc Biệt

2. Hệ Số K Và Lưu Lượng Phun Sprinkler

2.1. Định Nghĩa Hệ Số K Của Đầu Phun Sprinkler

Như ta đã biết nước được xả thông qua lỗ phun của đầu sprinkler. Đường kính và các đặc tính thủy lực của lỗ phun này quyết định dòng chảy và áp suất tại đầu phun. Hệ số K của đầu phun sprinkler là con số chỉ định được đưa ra để thể hiện đặc tính thủy lực của đầu sprinkler.

Khi chúng ta bắt đầu tính toán thủy lực cho bất kỳ hệ thống chữa cháy cơ bản nào, ví dụ hệ chữa cháy nước hoặc hệ thống phun sương thì công thức hệ số K là công thức đầu tiên chúng ta cần sử dụng. Công thức hệ số K là nền tảng cơ bản giúp cho những kỹ sư phòng cháy chữa cháy có những hiểu biết đúng đắn về các hệ thống này. Ở dạng phổ biến nhất của công thức này, nó cho phép ta tính được lưu lượng của 1 đầu phun khi ta có các giá trị áp lực và hệ số phun K. Chúng ta cũng có thể tính được hệ số K hoặc áp lực của đầu phun sprinkler theo yêu cầu với công thức này.

Lưu lượng của 1 đầu phun được tính bởi công thức sau:

q = k*p^½

Trong đó:

• q là lưu lượng dòng chảy
• k là hệ số phun của đầu sprinkler
• p là áp lực

Chúng ta cũng có thể viết lại công thức này ở các dạng sau:

k = q/p^½

Hoặc

p = (q/k)²

Bảng Hệ Số K Của Một Số Đầu Phun Sprinkler

  Và đơn vị tính cho các thông số này cũng là đều khá quan trọng và không được nhầm lẫn. Thông thường có 2 hệ đơn vị cho công thức này:

Ø  Hệ đo lường SI (hệ mét)

-  p: áp suất tính bằng đơn vị BAR

-  q = lưu lượng tính bằng đơn vị LPM (lít/phút)

-  k = hệ số phun tính bằng đơn vị LPM/BAR1/2

Ø  Hệ đo lường Anh

- p: áp suất tính bằng đơn vị psi

-  q = lưu lượng tính bằng đơn vị GPM (ga-lông/phút)

-  k = hệ số phun tính bằng đơn vị GPM/PSI1/2

 2.2. Ý Nghĩa Hệ Số K Của Đầu Phun Sprinkler

Đầu phun sprinkler có hệ số K càng lớn thì dòng chảy càng lớn, nhưng áp lực dòng chảy lại yếu. Ngược lại đầu phun sprinkler có hệ số K càng nhỏ thì tạo ra dòng chảy càng nhỏ, nhưng áp lực dòng chảy lại cao. Áp lực tại đầu phun rất quan trọng, vì nó ảnh hưởng đến kích cỡ các giọt nước và mô hình phun của dòng nước khi thoát khỏi đầu phun – 1 trong 2 đặc tính quyết định hiệu quả chữa cháy của đầu phun sprinkler.

2.3. Định Nghĩa Lưu Lượng Đầu Phun Sprinkler

Lưu lượng đầu phun sprinkler được mô tả bằng công thức sau:

q = k*p^½

Trong đó:

• q: đơn vị tính GPM (ga –lông/ phút)
• k: là hệ số từ nhà sản xuất
• p: đơn vị tính PSI (pounds per square inch)

  Với đầu phun điển hình có hệ số k=5.6 và áp lực dòng chảy là 10 PSIG, thì lưu lượng của đầu phun sẽ là 5.6√10 hoặc 17.7 GPM. Tiêu chuẩn NFPA yêu cầu áp lực tối thiểu tại 1 đầu phun thông thường là 7 PSIG, nhưng có 1 số đầu phun đặc biệt yêu cầu áp lực tối thiểu là 50 PSIG để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả. Vì vậy trước khi thực hiện việc tính toán thủy lực cần xem xét kỹ tiêu chuẩn NFPA và tài liệu của nhà sản xuất.

2.4. Mối Tương Quan Giữa Hệ Số K Và Lưu Lượng Của Đầu Phun Sprinkler

 Biểu đồ bên dưới thể hiện mối tương quan giữa hệ số K của đầu phun sprinkler, áp lực và lưu lượng.  Có thể dễ dàng nhận ra rằng: đối với một đầu phun ở cùng 1 áp lực với hệ số phun K càng cao thì dòng chảy của đầu phun càng tăng hay nói cách khác hệ số K của đầu phun sprinkler tỷ lệ thuận với dòng chảy. Đôi khi chúng ta có thể dựa vào yếu tố này để lựa chọn chính xác đầu phun sprinkler với hệ số K thích hợp nhằm đáp ứng yêu cầu thiết kế với áp lực dòng chảy nhỏ nhất có thể. 

Biểu Đồ Tương Quan Giữa Hệ Số K, Áp Lực Và Lưu Lượng Của Đầu Phun Sprinkler

  Ví dụ: nếu chúng ta cố định thông số áp lực là 1.50 BAR thì:

-  Khi hệ số K của đầu phun sprinkler là 50 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 61.20 lít/phút
-  Khi hệ số K của đầu phun sprinkler là 100 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 122.50 lít/ phút
-  Tương ứng khi hệ số K của đầu phun sprinkler là 150 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 183.70 lít/ phút.

→ Chúng ta có thể thấy lưu lượng dòng chảy thay đổi khoảng 61 lít/ phút mỗi khi chúng ta tăng hệ số K của đầu phun sprinkler lên 50, điều này xảy ra bởi vì áp lực luôn được giữ ở giá trị 1.50 BAR và nếu nhìn vào công thức hệ số K bên trên (q = k*p1/2) thì khi lấy căn bậc 2 của áp lực p ta được 1.225, sau đó nhân lần lượt với hệ số K của đầu phun sprinkler trong các trường hợp 50, 100, 150. Khi đó mỗi lần hệ số K tăng lên 50 thì lưu lượng dòng chảy cũng tăng lên 1 lượng tương tự.

3. Các Thông Số Khác Của Đầu Phun Sprinkler

Tùy vào môi trường hoạt động khác nhau, yêu cầu khác nhau của mỗi hệ thống, mỗi công trình, mỗi khu vực, cần phải lựa chọn đầu phun phù hợp với yêu cầu. Để lựa chọn đầu phun phù hợp, chúng ta dựa vào những thông số đầu phun sprinkler, tuy nhiên với mỗi nhà sản xuất sẽ có những tiêu chuẩn đầu phun sprinkler riêng. Trong bài viết này chúng ta sẽ đề cập đến 4 tiêu chuẩn: nhiệt độ kích hoạt đầu phun sprinkler, áp lực làm việc của đầu phun sprinkler, bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler. Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích từng thông số đầu phun sprinkler.

3.1. Nhiệt Độ Kích Hoạt Của Đầu Phun Sprinkler

Nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler là nhiệt độ làm cho bóng thủy tinh bị vỡ hoặc làm cho khung kim loại nóng chảy, phá vỡ kết cấu của cơ cấu bịt kín đầu phun, khiến nước từ hệ thống đường ống phun ra tại lỗ phun nước của đầu phun.

Tiêu chuẩn NFPA chia ra 6 mức nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler (tyco sprinkler head temperature ratings) như sau: 135°F - 170°F nhiệt độ thông thường, 175°F - 225°F nhiệt độ trung bình, 250°F - 300°F nhiệt độ cao, 325°F - 375°F nhiệt độ khá cao, 400°F - 475°F nhiệt độ rất cao, từ 500°F trở lên là nhiệt độ vô cùng cao. Đồng thời, những bóng thủy tinh và khung kim loại nóng chảy này đều được quy định bằng bảng màu cho từng nhiệt độ hoạt động khác nhau để việc nhận định nhiệt độ hoạt động của từng đầu phun được dễ dàng hơn.

Cách chọn nhiệt độ của đầu phun sprinkler là dựa vào nhiệt độ của khu vực cần lắp đặt đầu phun sprinkler khi khu vực hoạt động bình thường (không có sự cố cháy). Nhiệt độ kích hoạt đầu phun sprinkler phải cao hơn nhiệt độ bình thường của khu vực, nếu chọn nhiệt độ hoạt động của đầu phun sprinkler thấp hơn nhiệt độ bình thường của khu vực cần lắp đặt thì khi khu vực hoạt động sẽ kích hoạt hệ thống đầu phun sprinkler. Cũng không được chọn nhiệt độ hoạt động đầu phun sprinkler quá cao so với nhiệt độ bình thường của khu vực vì khi xảy ra sự cố, để đám cháy đạt được nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler thì đám cháy đã gây ra thiệt hại quá lớn. Nhiệt độ, tiêu chuẩn đầu phun sprinkler sẽ quyết định khả năng phản ứng khi xảy ra sự cố của đầu phun sprinkler.

3.2. Áp Lực Làm Việc Của Đầu Phun Sprinkler

Áp lực làm việc của đầu phun sprinkler là áp lực mà tại đó cơ cấu của đầu phun sprinkler không bị phá hủy. Hiện tại có nhiều hệ thống chữa cháy nước sử dụng đầu phun sprinkler như: hệ thống ướt ( hệ thống mà đường ống luôn có sẵn nước), hệ thống khô (hệ thống mà đường ống không có nước mà thay thế bằng không khí hoặc khí khác), hệ thống xả tràn (hệ thống sử dụng đầu phun sprinkler hở, không có yếu tố cảm ứng nhiệt), hệ thống kích hoạt trước (hệ thống sử dụng hệ thống báo cháy để mở van xả nước vào đường ống và sử dụng đầu phun kín)… mỗi hệ thống có một cách tính toán áp lực riêng, nhưng áp lực tại mỗi đầu phun sprinkler trong hệ thống đều có yêu cầu về áp lực là như nhau.

Bảng: Áp Lực Làm Việc Của Một Số Đầu Phun Thông Dụng

Model	Tên sản phẩm	Áp lực làm việc tối đa (Bar)
TY-B	TY315/325	12.1 & 17.2 (UL)
TY-B	TY4151/TY4251	12.1
TY-FRL	TY3351	12.1
TY-FRB	TY313/TY323	12.1 & 17.2 (UL)
ESFR-17	TY7126/TY7226	12.1
RFII	TY3532	12.1
	D3 PROTECTOSPRAY	12.1

 Theo tiêu chuẩn NFPA 13 mục 6.4.4.8 quy định áp lực tại đầu phun sprinkler khi hoạt động tối thiểu phải đạt 7 PSI (0.5 BAR), đây là áp lực tối thiểu để đầu phun sprinkler hoạt động và tất cả đầu phun sprinkler trong hệ thống đều phải đạt áp lực tối thiểu này. Với mỗi đầu phun sprinkler của mỗi hãng sẽ có áp lực làm việc tối đa của đầu phun sprinkler khác nhau, khi áp lực của hệ thống vượt qua áp lực này đầu phun sprinkler có thể bị phá hủy, đây là áp lực tối đa mà đầu phun sprinkler có thể làm việc, khi thiết kế hệ thống không nên để áp lực tại một đầu phun bất kì vượt qua ngưỡng này. Áp lực đầu phun sprinkler cần được lưu ý kỹ khi thiết kế hệ thống chữa cháy nước, phải dựa vào tiêu chuẩn đầu phun sprinkler để tính toán áp lực cho mỗi đầu phun sao cho phù hợp nhất.

3.3. Bán Kính Bảo Vệ Của Đầu Phun Sprinkler

Bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler (sprinkler coverage area) là thông số quan trọng khi sử dụng đầu phun sprinkler để bảo vệ cho công trình. Dựa vào bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler sẽ có được diện tích bảo vệ của đầu phun sprinkler, từ đó tùy vào diện tích của khu vực cần bảo vệ sẽ tính toán ra số lượng đầu phun cần sử dụng để bảo vệ cho toàn bộ khu vực.

Theo tiêu chuẩn Việt Nam 7336:2003 hệ thống sprinkler được phân loại dựa trên mức độ nguy cơ phát sinh đám cháy tại các cơ sở và được gọi một cách tương ứng, cụ thể như sau: hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy thấp, hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình (hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình tiếp tục được chia thành 4 nhóm: Nhóm I, Nhóm II, Nhóm III và Nhóm III đặc biệt), hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy cao (bao gồm khu vực sản xuất và khu vực kho bãi bảo quản chất cao).

Dựa vào nhóm các cơ sở, công trình, tiêu chuẩn Việt Nam 7336:2003 quy định diện tích bảo vệ của mỗi đầu phun sprinkler như sau: công trình có nguy cơ cháy thấp có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 12m2, công trình có nguy cơ cháy trung bình thuộc Nhóm I, Nhóm II và Nhóm III có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 12m2, công trình có nguy cơ cháy trung bình thuộc Nhóm III đặc biệt có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 9m2, công trình có nguy cơ cháy cao như khu vực sản xuất, kho bảo quản chất cao có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 9 m2. Từ tiêu chuẩn đầu phun sprinkler về diện tích bảo vệ, bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler mà tính toán số lượng đầu phun phù hợp nhất cho từng khu vực bảo vệ, đảm bảo hệ thống đầu phun sprinkler hoạt động hiệu quả nhất.

4. Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

4.1. Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler Là Gì

Hệ thống chữa cháy sprinkler là hệ thống chữa cháy sử dụng đầu phun kín luôn ở chế độ thường trực, các đầu phun chỉ làm việc khi nhiệt độ môi trường tại đó đạt đến một giá trị kích hoạt chữa cháy nhất định. Vì vậy hệ thống chữa cháy sprinkler chỉ có khả năng chữa cháy theo điểm (chữa cháy cục bộ) trên một diện tích bảo vệ nhất định.

Hệ thống chữa cháy sprinkler được sử dụng để chữa cháy ở các cơ sở có mức độ nguy cơ cháy thấp, nguy cơ cháy trung bình. Đặc điểm chính của hệ thống này là trong đường ống luôn chứa đầy nước và được duy trì ở một áp lực nhất định theo tính toán (áp lực đó có thể được duy trì bằng bơm bù hoặc bể nước có khí nén).

Phân loại hệ thống

Ø  Phân loại hệ thống sprinkler dựa trên mức độ nguy cơ và nhiệt lượng phát sinh đám cháy tại các cơ sở theo tiêu chuẩn NFPA13

o   Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy thấp (Light Hazard Occupancies): Diện tích khu vực bảo vệ tối đa 52,000 ft2 (4831 m2)

o   Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình (Ordinary Hazard Occupancies): Diện tích khu vực bảo vệ tối đa 52,000 ft2 (4831 m2)

o   Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy cao (Extra Hazard Occupancies): Diện tích khu vực bảo vệ tối đa 40,000 ft2 (3716 m2)

o   Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy đặc biệt (Special Occupancy Hazards)

Ø  Phân loại hệ thống sprinkler theo kiểu đường ống

Các hệ thống sprinkler tiêu chuẩn gồm các loại sau:

o   Hệ thống đường ống ướt: Hệ thống đường ống ướt là hệ thống sprinkler tiêu chuẩn thường xuyên nạp đầy nước có áp lực ở cả phía trên và phía dưới van báo động đường ống ướt.

o   Hệ thống đường ống khô: là hệ thống sprinkler tiêu chuẩn trong đó hệ thống đường ống thường xuyên được nạp khí nén ở phía trên van báo động đường ống khô và được nạp nước có áp lực ở phía dưới van này

o   Đường ống luân phiên khô – ướt: Hệ thống đường ống luân phiên khô – ướt là hệ thống sprinkler tiêu chuẩn bao gồm một van báo động hỗn hợp hoặc là một tổ hợp van báo động đường ống ướt và một van báo động đường ống khô

o   Đường ống ướt hoặc đường ống luân phiên khô – ướt, kết hợp với phần cuối của hệ thống đường ống khô: Hệ thống này nói chung tương tự các hệ thống đã mô tả ở các ở trên ngoại trừ chúng có quy mô tương đối nhỏ và tạo thành phần nối thêm cho hệ thống sprinkler tiêu chuẩn

o   Hệ thống nối thêm được nạp dung dịch chống đóng băng: Các hệ thống này sử dụng thích hợp trong các phòng lạnh nhỏ, khoang nước đá và các khu vực khác như cảng bốc dỡ, nhà phụ ở những vùng chịu tác động của băng giá. Các hệ thống này cũng thực hiện các nhiệm vụ tương tự như mô tả ở - Đường ống ướt hoặc đường ống luân phiên khô – ướt, kết hợp với phần cuối của hệ thống đường ống khô. Các đường ống trong khu vực chịu tác động của băng giá phải được nạp một dung dịch chống đóng băng thích hợp và phải được lắp đặt sao cho nước không thâm nhập vào khu vực đó.

o   Hệ thống tác động trước: Hệ thống tác động trước là sự kết hợp giữa hệ thống sprinkler tiêu chuẩn và hệ thống báo khói hoặc báo nhiệt độc lập đã được phê chuẩn và được lắp đặt trong cùng khu vực như các sprinkler.

4.2. Tiêu Chuẩn Thiết Kế Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

4.2.1. Các Tiêu Chuẩn Tham Khảo Cho Việc Thiết Kế Hệ Thống Đầu Phun Sprinkler

Ø  NFPA 13: Tiêu chuẩn thiết kế, lắp đặt hệ thống chữa cháy Sprinkler

Ø  NFPA 13D: Lắp đặt hệ thống Sprinkler trong nhà ở một và hai gia đình và khu nhà sản xuất

Ø  NFPA 13R: Lắp đặt hệ thống Sprinkler trong khu dân cư với chiều cao bốn tầng trở lên

Ø  NFPA 20 :Tiêu chuẩn cho việc lắp đặt máy bơm cố định

Ø  Bộ tiêu chuẩn TCVN 6305 (ISO 6182) Phòng cháy, chữa cháy-Hệ thống Sprinkler tự động

Ø  Tiêu chuẩn 7336-2003-Hệ thống chữa cháy Sprinkler tự động.

Ø  TCVN 5040 – 1990: Thiết bị phòng cháy và chữa cháy – Kí hiệu hình vẽ dùng trên sơ đồ phòng cháy – Yêu cầu kĩ thuật

Ø  TCVN 5760 – 1993: Hệ thống chữa cháy – Yêu cầu chung về thiết kế, lắp đặt và sử dụng

4.2.2. Yêu Cầu Về Việc Thiết Kế Hệ Thống Đầu Phun Sprinkler

Ø  Đặc điểm nhận dạng đầu phun

Để nhận dạng đầu phun chúng ta thường dựa vào các thông số hoạt động của nó. Ví dụ như dựa vào: Hẹ số phun, kích thước đường ren…

Để rõ hơn về vấn đề này hãy tham khảo bảng một số thông số nhận dạng đầu phun bên dưới của chúng tôi. 

Ø  Nhiệt độ làm việc và khu vực bảo vệ

Ø  Áp lực làm việc:

o   Áp lực làm việc tối đa 175 psi (12.1 bar): đối với các bộ phận lắp đặt trên mặt đất và 150 psi (10.4 bar): đối với bác bộ phận lắp đặt dưới lòng đất (đường hầm).

o   Áp lực làm việc tối thiểu 7 psi (0.5 bar)

Ø  Khu vực bảo vệ bất kỳ của đầu phun không vượt quá 400 ft2 (36m2).

(Phần 1)