Tiêu chuẩn bố trí đầu phun chữa cháy Sprinkler (tự động)

Hệ thống chữa cháy sprinkler (chúng ta sẽ tìm hiểu sprinkler system là gì ngay sau đây nhé) là một hệ thống chữa cháy tự động bằng nước phổ biến nhất hiện nay, phù hợp với các tòa nhà cao tầng, nhà xưởng, công trình... Cùng nhau tìm hiểu qua bài viết Tiêu chuẩn bố trí đầu phun chữa cháy Sprinkler (tự động)

1. HỆ THỐNG CHỮA CHÁY SPRINKLER

1.1. Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler Là Gì - Sprinkler System Là Gì

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

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

Phân loại hệ thống

- Phân loại hệ thống sprinkler chữa cháy tự động bằng nước dựa trên mức độ nguy cơ và nhiệt lượng phát sinh đám cháy tại các cơ sở theo tiêu chuẩn NFPA13

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

• 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)

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

• Cho cơ sở có nguy cơ cháy đặc biệt (Special Occupancy Hazards)

- Phân loại hệ thống sprinkler theo kiểu đường ống

Các hệ thống sprinkler tiêu chuẩn gồm các loại sau:

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

• Hệ đường ống khô: là hệ thống tiêu chuẩn trong đó các 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

• Đường ống luân phiên khô – ướt là hệ thống 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

• 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 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 chữa cháy sprinkler tiêu chuẩn

• Hệ thống nối thêm được nạp dung dịch chống đóng băng: Các hệ 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. Chúng 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 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.

• Hệ 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. 

Tìm hiểu về sản phẩm Đầu phun sprinkler Tyco

1.2. Tiêu Chuẩn Thiết Kế Lắp Đặt Hệ Thống Chữa Cháy Tự Động Sprinkler

1.2.1. Các Tiêu Chuẩn Tham Khảo Cho Việc Thiết Kế Hệ Thống Sprinkler

- NFPA 13: Tiêu chuẩn thiết kế và Tiêu chuẩn bố trí đầu phun chữa cháy Sprinkler (tự động) và hệ thống sprinkler

- NFPA 13D: Lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động sprinkler trong nhà ở một và hai gia đình và khu nhà sản xuất

- NFPA 13R: Lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động sprinkler trong khu dân cư với chiều cao bốn tầng trở lên

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

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

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

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

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

1.2.2. Yêu Cầu Về Việc Thiết Kế Hệ Thống Đầu Phun Sprinkler - Quy Định Về Khoảng Cách Giữa Các Đầu Sprinkler

- Đặc điểm nhận dạng

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

Để rõ hơn về vấn đề này hãy tham khảo một số thông số nhận dạng ở bảng sau:

Một Vài Thông Số Nhận Dạng Từng Loại Sản Phẩm

- Nhiệt độ làm việc và khu vực bảo vệ

Nhiệt Độ Khu Vực Bảo Vệ Và Nhiệt Độ Hoạt Động Của Thiết Bị 

- Áp lực làm việc:

• 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).

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

• Khu vực bảo vệ bất kỳ của vòi xả không vượt quá 400 ft2 (36m2).

1.2.3. Yêu Cầu Thiết Kế Cụ Thể Đối Với Vòi Xả Tiêu Chuẩn Hướng Lên, Hướng Xuống

- Khu vực bảo vệ

• Khu vực bảo vệ tối đa: 225 ft2 (21 m2)

- Khoảng cách tối đa giữa 2 vòi xả phụ thuộc khu vực và tuân theo quy định về khoảng cách giữa các đầu phun sprinkler dưới đây:

Khoảng Cách Tối Đa Giữa Hai Vòi Phun

- Khoảng cách giữa các đầu xả nước sprinkler tối thiểu là 1.8m

- Khoảng cách giữa vòi xả và tường không vượt quá một nửa so với khoảng cách tối đa giữa hai đầu.

- Khoảng cách giữa vòi xả và tường ít nhất 4 inch (102mm) từ tường

- Điều chỉnh tấm định hướng

• Tấm định hướng được cân chỉnh song song với trần nhà, mái nhà hoặc độ nghiêng cầu thang. Trường hợp đặc biệt khác theo quy định NFPA 13.

- Vật cản ảnh hưởng đến sự phun, xả nước của hệ thống sprinkler.

• Yêu cầu lắp đặt trong hệ thống sprinkler với vật cản:

Vị Trí Vòi Phun Để Tránh Vật Cản Khi Xả Nước

Vị Trí Lắp Đặt Ở Nơi Có Vật Cản (1)

• Các vòi phun được phép lắp cách cạnh đối diện của vật cản có chiều rộng không vượt quá 4ft (1.2 m), khoảng cách giữa vòi xả và vật cản không quá một nửa khoảng cách giữa các đầu xả được cho phép

• Trường hợp các vật cản nằm trên tường có chiều rộng không vượt quá 30 in (762 mm) phải được lắp đặt bảo vệ như sau:

Vị Trí Lắp Đặt Ở Nơi Có Vật Cản (2)

• Trường hợp các vật cản nằm trên tường có chiều rộng không vượt quá 24 in (609 mm) phải được lắp đặt bảo vệ như sau:

Vị Trí Lắp Đặt Ở Nơi Có Vật Cản (3)

- Trường hợp các vật cản có khoảng cách nhỏ hơn hoặc bằng 18 in (457 mm) phía dưới tấm định hướng phải tuân thủ yêu cầu sau:

• Các vòi phun lắp cách vật cản ít nhất gấp 3 lần khoảng cách tối đa

• Khoảng cách tối đa của vật cản không vượt quá 24 in (609 mm) 

Vị Trí Lắp Đặt Ở Nơi Có Vật Cản (4)

1.2.4. Sơ Đồ Nguyên Lý Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler Duy Trì Áp Lực Bơm Bù

Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động sprinkler

Sơ Đồ Nguyên Lý Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

Một số thành phần cơ bản của hệ thống

- Trung tâm điều khiển 

• Trung tâm điều khiển có nhiệm vụ nhận các tín hiệu từ các công tắc áp lực đưa về để điều khiển hoạt động của hệ thống.

• Do đặc điểm làm việc của hệ thống sprinkler không sử dụng hệ thống báo cháy nên trung tâm điều khiển không có sẵn các thiết bị báo động báo các trạng thái làm việc của hệ thống. Trong trung tâm thường có phần nguồn; phần tiếp nhận và xử lý tín hiệu từ thiết bị mở máy; phần tạo tín hiệu báo trạng thái làm việc của máy nén khí, các máy bơm chữa cháy; phần rơle khởi động các máy bơm chữa cháy, máy nén khí; phần hiển thị một số công năng của hệ thống.

- Vòi xả sprinkler

• Vòi phun của hệ thống thực hiện đồng thời hai chức năng vừa là cảm biến nhiệt vừa là vòi phun nước chữa cháy. Đối với hệ thống sprinkler thì vòi phun kín là bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ và chỉ phun nước khi nhiệt độ của môi trường đạt một giá khi nhất định, người ta phân bố chúng theo tuyến ống và số lượng đã quy định trên một diện tích thiết kế

- Máy bơm chữa cháy

• Máy bơm chữa cháy có nhiệm vụ cung cấp nước chữa cháy cho các vòi phun sprinkler thông qua đường ống khi hệ thống chữa cháy làm việc.

• Trong hệ thống chữa cháy tự động sprinkler có hai loại bơm được sử dụng là: bơm chữa cháy động cơ điện và bơm chữa cháy động cơ xăng hoặc diezel. Thông thường máy bơm chữa cháy động cơ điện được sử dụng để tận dụng năng lượng có công suất lớn của mạng điện xoay chiều. Và máy bơm chữa cháy động cơ diezel được sử dụng trong những trường hợp đòi hỏi độ tin cậy cao của hệ thống.
 

Bản Vẽ Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

- Máy bơm bù (bơm duy trì áp lực)

• Bơm bù có nhiệm vụ duy trì áp lực nước làm việc trên toàn bộ đường ống cấp nước chữa cháy cho đầu phun chữa cháy sprinkler.

• Bơm bù được điều khiển tự động từ trung tâm điều khiển hệ thống chữa cháy tự động thông qua sự làm việc của công tắc áp lực khởi động bơm bù.

• Bơm bù thường là các bơm điện, hầu như không sử dụng bơm bù động cơ xăng hoặc diezel.

- Cụm van kiểm tra báo động

Cụm van kiểm tra báo động có nhiệm vụ:

• Cho dòng nước chảy qua khi các hệ thống làm việc.

• Tạo ra tín hiệu truyền về trung tâm điều khiển khi hệ thống chữa cháy.

• Kiểm tra áp lực làm việc bình thường của hệ thống.

Về nguyên lý làm việc: van kiểm tra mở máy phát tín hiệu nhờ có sự liên kết với các đường ống mà ở đó đặt các van khóa vòi nước, các thiết bị đo và thiết bị tín hiệu.

- Công tắc áp lực: Công tắc áp lực có nhiệm vụ tạo ra tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển khi áp suất trong đường ống cứu hỏa giảm xuống một giá trị nào đó, giá trị này thay đổi tùy theo từng vị trí lắp đặt công tắc áp lực.

Tìm hiểu về sản phẩmĐầu phun sprinkler Trung Quốc

1.3 Nguyên Lý Làm Việc Của Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

- Bình thường trong mạng đường ống luôn được duy trì trong một áp lực làm việc nhất định, áp lực này có được là do bơm bù tạo ra. Do điều kiện khách quan, luôn luôn có sự thất thoát nước từ mạng đường ống về nguồn cấp nước do độ kín của các van. Khi đó áp lực trong hệ thống sẽ giảm chậm đến giá trị ngưỡng áp lực khởi động của công tắc áp lực điều khiển bơm bù làm việc tạo tín hiệu điện truyền về tủ trung tâm điều khiển, trung tâm điều khiển sẽ điều khiển các rơle cấp điện cho bơm bù hoạt động bù vào lượng nước bị hao hụt trên đường ống, đồng thời tạo ra tín hiệu báo chế độ làm việc của bơm bù. Khi áp suất trong đường ống cứu hỏa đạt đến giá trị áp lực làm việc ban đầu, công tắc áp lực đạt ngưỡng ngắt, tạo tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển và qua các rơ le sẽ cắt nguồn điện cung cấp cho bơm bù, bơm bù tự ngắt.

- Khi nhiệt độ tại nơi có cháy tăng lên và đạt đến ngưỡng cố định, hệ thống chữa cháy tự động sprinkler sẽ được kích hoạt và nước trong đường ống dưới áp lực sẽ phun vào đám cháy, khi đó bơm bù làm việc. Do lưu lượng chữa cháy lớn, áp lực trong hệ thống giảm rất nhanh, bơm bù làm việc nhưng không bù đủ lượng nước chữa cháy, nên áp lực trong đường ống tiếp tục giảm. Khi áp suất trong đường ống cứu hỏa giảm đến mức ngưỡng làm việc của công tắc áp lực điều khiển bơm chữa cháy, khi đó công tắc áp lực của máy bơm chữa cháy sẽ làm việc, thông qua trung tâm điều khiển sẽ khởi động máy bơm chữa cháy hoạt động tiếp tục cấp nước cho hệ thống chữa cháy. Đồng thời, trung tâm điều khiển sẽ điều khiển rơle ngắt điện bơm bù, máy bơm bù sẽ không làm việc. Song song đó, trung tâm điều khiển cũng phát các tín hiệu báo động và báo trạng thái làm việc của các bơm.

Trong trường hợp máy bơm chữa cháy chính không hoạt động vì hư hỏng thì sau một thời gian nhất định, trung tâm điều khiển chữa cháy tự động sẽ điều khiển rơle khởi động máy bơm chữa cháy dự phòng hoạt động cung cấp nước cho quá trình chữa cháy

- Sau khi chữa cháy xong cần phải tắt bơm, thay các vòi phun đã được kích hoạt, bảo dưỡng các thiết bị chính và đưa hệ thống về trạng thái trực.

2. CẤU TẠO ĐẦU PHUN SPRINKLER VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA NÓ

2.1. Sprinkler Là Gì

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

Hệ thống chữa cháy tự động 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, hệ thống phòng cháy chữa cháy trong tòa nhà sẽ giúp 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 sprinkler giảm thiểu đáng kể khói sinh ra từ đám cháy, giúp cư dân có thời gian thoát ra đến nơi an toàn.

Riêng đối với đầu Tyco, mỗi năm số đầu xuất xưởng đã lên đến 30 triệu ứng dụng cho nhiều dự án trên thế giới như:

- Hơn 45 công ty dầu khí hàng đầu

- 300 sân bay quốc tế

- Hơn 100 sân vận động lớn trên khắp thế giới

- Gần 3.000.000 khách hàng thương mại, chính phủ, dân cư

- ...

Đến đây chắc các bạn cũng đã giải thích được thắc mắc “hệ thống sprinkler là gì?” hay “sprinkler là gì?”. Tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểm tiếp về cấu tạo đầu phun sprinkler và ứng dụng của nó.

2.2. Cấu Tạo

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:

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

Cấu Tạo Đầu Phun 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 (tyco 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 chưa được kích hoạt hệ thống phun nước.

• Tấm định hướng (deflector): được lắp phía trên khung vòi 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 thiết bị. Các kiểu thiết kế tấm định hướng xác định kiểu lắp đặt như: hướng lên, hướng xuống, hướng ngang…

2.3. Nguyên Lý Hoạt Động Của Đầu Phun Chữa cháy Trong Hệ Thống Sprinkler

Thông thường hệ thống sẽ 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 (tyco sprinkler protected glazing). 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 Thiết Bị

Thường chỉ cần từ một đến hai đầu chữa cháy đã có thể dập tắt đám cháy.

Một số ít vòi 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 Miếng 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 hệ thống chữa cháy 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.

Vòi 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 chữa cháy sprinkler có giá trị RTI nhỏ là loại đầu phản ứng nhanh.

Ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (nhiệt độ 250°C, tốc độ gió 2.5m/s), loại vòi 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 5 phần 5.2) 

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

2.4. Các Loại Đầu phun Sprinkler 

2.4.1. Các Loại Đầu phun Sprinkler Theo Kiểu Lắp Đặt

Phân Loại Các Loại Đầu Theo Kiểu Lắp Đặt

Dựa trên kiểu lắp đặt, sprinklers tự động có 3 loại cơ bản như sau:

- Sprinkler hướng lên (trả lời cho câu hỏi upright sprinkler là gì?): có tấm định hướng (deflector) ở phía trên khung (frame) sao cho nước xả ra từ lỗ phun hướng lên trên đập vào tấm định hướng, nước phun ra có dạng hình nón hướng lên. Vòi phun hướng lên thường được xác định với ký hiệu “SU” ( Spray Upright) được in trên tấm định hướng.

- Sprinkler hướng xuống (Trả lời cho câu hỏi pendent sprinkler là gì?): có tấm định hướng (deflector) ở phía dưới khung (frame) sao cho nước xả ra từ lỗ phun hướng xuống trên đập vào tấm định hướng, nước phun ra có dạng hình nón hướng xuống. Vòi phun hướng xuống thường được xác định với ký hiệu “SP” ( Spray Pendent) được in trên tấm định hướng.

- Sprinkler hướng ngang (gọi chung là sidewall sprinkler): được dùng để lắp gần tường và trần nhà với tấm định hướng song song với mái hoặc trần. Nước phun ra 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.

2.4.2. Các Loại đầu phun Sprinkler Theo Ứng Dụng

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

- Đầu phản ứng nhanh (Quick Response Sprinkler): được thiết kế với thành phần cảm biến nhiệt phản ứng nhanh với nhiệt độ và được xem là đầu chuyên dụng. Ứng dụng của đầu 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 với tầm phủ rộng (Extended Coverage Sprinkler): được thiết kế với tầm phủ bảo vệ của nước xả ra lớn hơn nhiều so các loại thông thường (tầm bao phủ tối đa của sprinkler được nhà sản xuất cung cấp trong tài liệu đặc tính). Sprinkler tầm phủ rộng thường được sử dụng cho khu vực có mức nguy hiểm thấp và có trần phẳng.

Phân Loại Theo Ứng Dụng

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

- Đầu giọt lớn (Large Drop Sprinkler): 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 những loại 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 vòi 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 cho các trụ sở cơ quan (tyco illusion sprinkler): 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. Dòng thiết bị này thường được sử dụng cho các nhà giam và bệnh viện tâm thần hoặc những nơi có nguy cơ bị tác động hoặc bị sử dụng là vũ khí gây tổn thương con người.

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

- Đầu phản ứng nhanh, dập tắt đám cháy sớm (Early Suppression Fast Response-ESFR): Có độ nhạy nhiệt nhanh với giọt nước phun ra lớn. Loại vòi này gắn trên trần và trong một vài trường hợp có thể thay thế 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 hệ thống hoạt động đúng.

Phân Loại Theo Ứng Dụng Đặc Biệt

3. HỆ SỐ K VÀ LƯU LƯỢNG PHUN

3.1. Hệ Số K Của Sprinkler Là Gì - Tính Toán Hệ Thống Chữa Cháy 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 vòi phun. Hệ số K là con số chỉ định được đưa ra để thể hiện đặc tính thủy lực của sản phẩm.

Khi chúng ta bắt đầu tính toán hệ thống chữa cháy sprinkler hay tính toán thủy lực cho bất kỳ hệ thống 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 thiết bị 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 làm việc của vòi xả theo yêu cầu với công thức này.

Lưu lượng sản phẩm được tính bởi công thức sau:

q = k*p1/2

Trong đó:

• q là lưu lượng dòng chảy

• k là hệ số phun

• p là áp lực

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

k = q/p11/2 

Hoặc:

p = (q/k)2

Bảng Hệ Số K Của Một Số Thiết Bị

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:

- 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

- 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

3.2. Ý Nghĩa Hệ Số K

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

3.3. Định Nghĩa Lưu Lượng Phun

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

q = k*p1/2

Trong đó:

• q: đơn vị tính GPM (ga –lông/ phút)

• k: là hệ số từ nhà sản xuất

• p: đơn vị tính PSIG (pounds per square inch)

Với đầu sprinkler tyco điển hình có hệ số k=5.6 và áp lực dòng chảy là 10 PSIG, thì lưu lượng của nó sẽ là 5.6√10 hoặc 17.7 GPM. Tiêu chuẩn NFPA yêu cầu áp lực tối thiểu thông thường là 7 PSIG, nhưng có 1 số loại 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.

3.4. Mối Tương Quan Giữa Hệ Số K Và Lưu Lượng Phun

Biểu đồ bên dưới thể hiện mối tương quan giữa hệ số K đầu phun sprinkler (tyco sprinkler k factor), áp lực và lưu lượng. Có thể dễ dàng nhận ra rằng: đối với các vòi xả ở cùng 1 áp lực với hệ số phun K càng cao thì dòng chảy của nó càng tăng hay nói cách khác hệ số K tỷ lệ thuận với dòng chảy. Đôi khi chúng ta có thể dựa vào yếu tố này để lựa chọn chính xác thiết bị 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 Thiết Bị

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

• Khi hệ số K là 50 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 61.20 lít/phút

• Khi hệ số K là 100 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 122.50 lít/ phút

• Tương ứng khi hệ số K 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 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 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.

Tìm hiểu về sản phẩmĐầu phun sprinkler Protector

4. CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT KHÁC

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 thiết bị phù hợp với yêu cầu. Để có được lựa chọn phù hợp, chúng ta dựa vào những thông số kỹ thuật, tuy nhiên với mỗi nhà sản xuất sẽ có những tiêu chuẩn riêng. Trong bài viết này chúng ta sẽ đề cập đến 4 tiêu chuẩn: nhiệt, áp lực và bán kính của sprinkler. Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích từng thông số.

4.1. Nhiệt Độ Kích Hoạt

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

Tiêu chuẩn NFPA chia ra 6 mức nhiệt độ kích hoạt (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 loại dễ dàng hơn. 

Cách chọn nhiệt độ của vòi xả là dựa vào nhiệt độ của khu vực cần lắp đặt, khi khu vực hoạt động bình thường (không có sự cố cháy). Nhiệt độ kích hoạt vòi sprinkler phải cao hơn nhiệt độ bình thường của khu vực, nếu chọn nhiệt độ hoạt động của vòi chữa cháy sprinkler thấp hơn nhiệt độ bình thường của khu vực cần lắp đặt thì khi khu vực hoạt động sẽ kích hoạt hệ thống chữa cháy. Cũng không được chọn vòi có nhiệt độ 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 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 nó.

4.2. Áp Lực Đầu Phun Sprinkler

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

Áp Lực Làm Việc Của Một Số Đầu Thông Dụng

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

4.3. Bán Kính Đầu Phun Sprinkler

Bán kính bảo vệ của vòi sprinkler hay bán kính đầu phun sprinkler (tyco sprinkler coverage area) là thông số quan trọng khi sử dụng đầu sprinkler để bảo vệ cho công trình. Dựa vào bán kính sprinkler sẽ có được diện tích bảo vệ của nó, từ đó tùy vào diện tích của khu vực cần bảo vệ sẽ tính toán ra số lượng vòi 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 sprinkler cho cơ sở có nguy cơ cháy thấp, 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), 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 thiết bị tự động như sau: công trình có nguy cơ cháy thấp có diện tích được bảo vệ của một đầu 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 vòi 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 sprinkler chữa cháy 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 sprinkler là 9m2. Từ tiêu chuẩn về diện tích bảo vệ, bán kính vòi sprinkler mà tính toán hệ thống chữa cháy sprinkler ra số lượng vòi phun phù hợp nhất cho từng khu vực bảo vệ, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả nhất. 

5. BÍ QUYẾT LẮP ĐẶT VÀ BẢO TRÌ ĐẦU SPRINKLER ĐÚNG TIÊU CHUẨN

5.1. Cách Lắp Đầu Phun Sprinkler Đúng Tiêu Chuẩn

Cách lắp đúng chuẩn phải thực hiện cẩn thận và tuân theo các hướng dẫn dưới đây để sprinkler không hư hỏng và hoạt động đúng chức năng:

• Tránh cất giữ và lưu trữ đầu xả nước ở nơi có nhiệt độ cao, trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời có thể dẫn đến kích hoạt sớm.

• Thùng carton lưu trữ đầu xả nước được thiết kế đặc biệt để bảo vệ chúng trong quá trình vận chuyển, không đem sprinkler từ thùng carton sang túi, xô, chậu… trước khi lắp đặt, điều này có thể làm hỏng chúng, tốt nhất nên lấy sprinkler trực tiếp từ hộp carton khi lắp đặt.

• Dựa theo tiêu chuẩn NFPA13 về lắp đặt vòi sprinkler, lựa chọn nhiệt độ kích hoạt theo nhiệt độ của trần lắp đặt như sau:

Bảng Hướng Dẫn Chọn Nhiệt Độ Thích Hợp

Lắp đặt đầu sprinkler không đúng nhiệt độ có thể dẫn đến sự hoạt động không đúng thiết kế, ảnh hưởng đến hiệu quả chữa cháy.

• Không lắp đặt sprinkler có dấu hiệu bị hư hỏng, thay toàn bộ đầu chữa cháy bị hỏng trong quá trình lắp đặt.

• Không lắp đặt sprinkler có ống thủy tinh bị vỡ hoặc chất lỏng trong ống bị thất thoát. Sprinkler đúng tiêu chuẩn phải xuất hiện bọt bóng khí nhỏ trong ống thủy tinh, đường kính bọt khí từ 1.6 mm (đối với đầu 57°C) đến 2.4 mm (đối với đầu 141°C).

• Không thực hiện gia công ren cho đầu phun, hành động này có thể làm hỏng cấu trúc ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc.

• Không sơn hoặc phủ bất kỳ lớp gì lên đầu chữa cháy sprinkler.

Trước khi lắp đặt phải xác định đúng model, kiểu phun, hệ số K, nhiệt độ cũng như đặc tính phản ứng, độ bao phủ…

5.1.1. Cách Lắp Vòi Phun Không Có Nắp Chụp:

Bước 1: Xác định đúng sprinkler chữa cháy theo vị trí lắp đặt, ví dụ: loại sprinkler hướng lên phải lắp hướng lên và ngược lại.

Bước 2: Dùng cao su non bao quanh ren sprinkler, sau đó dùng tay lắp sprinkler vào đường ống.

Bước 3: Dùng cờ-lê 6 loại W siết chặt đầu chữa cháy sprinkler vào đường ống, tránh dùng lực quá mạnh từ 9.5 đến 19.0 Nm đối với đầu DN15 và từ 13.4 đến 26.8 Nm đối với đầu DN20.

Hướng Dẫn Chọn Và Sử Dụng Cờ Lê Khi Lắp Đặt

5.1.2. Cách Lắp Đầu Sprinkler Sử Dụng Nắp Chụp:

Bước 1: Lắp nắp chụp vào đầu sprinkler, dùng cao su non bao quanh ren sprinkler, sau đó dùng tay gắn sprinkler kèm nắp chụp vào đường ống.

Bước 2: Sử dụng cờ-lê 7 loại W để siết chặt đầu phun vào đường ống, tránh dùng lực quá mạnh, từ 9.5 đến 19.0 Nm đối với đầu DN15 và từ 13.4 đến 26.8 Nm đối với đầu DN20.

Bước 3: Trượt (đẩy) nắp chụp (lớp ngoài-đối với loại nắp chụp đôi) cho đến khi mép nắp chụp sát trần nhà.

Lưu ý:

• Không tháo nắp bảo vệ vòi phun sprinkler cho đến khi nước được đưa vào đường ống và hệ thống sẵn sàng hoạt động nhằm đảm bảo vòi phun không bị kích hoạt sớm hay bị hư hỏng do yếu tố bên ngoài.

• Khi lắp đặt phải sử dụng đúng cờ lê nhà sản xuất yêu cầu để không làm hỏng thiết bị.

5.2. Hướng Dẫn Kiểm Tra Và Bảo Trì Vòi Phun Sprinkler Đúng Tiêu Chuẩn

Trước khi ngắt van chính để tiến hành bảo trì nên xin phép và thông báo đến bộ phận có liên quan cũng như những người bị ảnh hưởng bởi hành động này.

• Tiến hành kiểm tra các sprinkler, cái nào có dấu hiệu ăn mòn hoặc rò rỉ phải được thay thế. 

• Vòi phun không được sơn, mạ, tráng, hoặc thay đổi khác so với lúc sản xuất; sprinkler bị thay đổi phải được thay mới.

• Các sprinkler sau khi xảy ra hỏa hoạn mà vẫn chưa kích hoạt nếu bị tiếp xúc với các chất sinh ra do cháy mà không làm sạch được bằng vải hoặc bàn chải lông thì phải thay thế.

Thường xuyên kiểm tra sự ăn mòn của sprinkler để đảm bảo tính toàn vẹn của nó trong môi trường lắp đặt.

Vậy mua đầu phun chữa cháy sprinkler ở đâu đảm bảo chất lượng? 

 Liên hệ hotline 0938 450 114 (zalo/call)

Công ty PCCC PHÁT ĐẠT chuyên phân phối mua bán đầu phun chữa cháy sprinkler sỉ và lẻ. Chúng tôi cung cấp các sản phẩm đầu phun chữa cháy đạt theo tiêu chuẩn PCCC mua bán có chứng từ cam kết sản phẩm và bảo hành theo định kỳ.  PCCC PHÁT ĐẠT chuyên nhập khẩu cung cấp các vật tư PCCC và thiết bị bảo hộ PCCC như : Bình chữa cháy ( Renan, VNSAFE, YongJin, JIS, SRI, Multron, Dragon, Tomoken), vòi chữa cháy ( TQ, HQ, Đức,Tomoken, Dragon) đầu phun chữa cháy sprinkler ( Tyco/UK, Pro/Taiwan, TQ), thiết bị báo cháy ( Horing, GST, Formosa, Chungmei, Yunyang, Multron, Hochiki), bình dưỡng khí thở SCBA, mặt nạ phòng khói độc XHZLC40, TZL30, cáng cứu thương, túi y tế loại A,B,C, và các vật tư pccc theo tiêu chuẩn thông tư 150/2020 ( TT150), theo thông tư 48/2015 ( TT48), theo thông tư 56/2014, theo thông tư 17/2021, thông tư 136, thông tư 149/2020.........

Bảng báo giá các thiết bị chữa cháy mới nhất

Hi vọng bài viết Tiêu chuẩn bố trí đầu phun chữa cháy Sprinkler (tự động) sẽ giúp các đọc giả biết thêm về cách trang bị đầu phun chữa cháy cho công ty, nhà xưởng. Để tìm hiểu thêm các kiến thức PCCC khác khách hàng hãy theo dõi trang web www.phongchaygiare.com để đọc được những bài viết hay khác nhé! Bạn có thể xem thêm các bài viết khác về đầu phun chữa cháy tại danh mục Đầu phun chữa cháy Sprinkler

Mọi chi tiết liên hệ :

CÔNG TY TNHH XNK TM DV PCCC PHÁT ĐẠT

Đ/C Chính : 116 Lương Thế Vinh, P. Tân Thới Hòa, Quận Tân Phú, HCM.

Chi nhánh Q7 : 988 Huỳnh Tấn Phát, P.Tân Phú, Q.7, HCM

Hotline: 0938 450 114 ( Zalo/ Call) - 0902 492 114

Email: phongchaygiare@gmail.com 

Website: www.phongchaygiare.com