Sprinkler Là Gì

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 chữa cháy 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
Dựa trên hướng dẫn của NFPA, một tòa nhà được trang bị hệ thống chữa cháy nước 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 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 phun Tyco, mỗi năm con số đầu phun 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 “đầu phun 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.

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:
Xem thêm: 
Cấu tạo đầu phun sprinkler
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 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…

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 (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.
 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 Của 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 đầu phun sprinkler 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 chữa cháy 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 Định Nhiệt Độ Kích Hoạt Sprinkler Theo Màu Chất Lỏng Trong Ôsng Thủy Tinh
Quy Định Nhiệt Độ Kích Hoạt Của Sprinkler Theo Màu Chất Lỏng Trong Ống Thủy Tinh
Quy Định Nhiệt Độ Kích Hoạt Của Sprinkler
Quy Định Nhiệt Độ Kích Hoạt Của Sprinkler

Phân Loại Đầu Phun Sprinkler

Phân loại đầu phun sprinkler theo kiểu lắp đặt

Dựa trên kiểu lắp đặt, sprinklers tự động có 3 loại cơ bản như sau:
Phân loại đầu phun sprinkler theo kiểu lắp đặt
Phân loại đầu phun sprinkler theo kiểu lắp đặt
  1. 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.
  2. 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.
  3. 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 ứng dụng

Dựa trên các đặc tính về dòng chảy, thời gian phản ứng, tầm bao phủ… mà đầu sprinkler thường được phân loại theo các dòng như sau:
  • Đầu phun sprinkler phản ứng nhanh (Quick Response Sprinkler): là đầu phun nước 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 chữa cháy 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
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 (tyco illusion sprinkler): 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

Phân Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Ứng Dụng Đặc Biệt
Phân Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Ứng Dụng Đặc Biệt

Hệ số K và lưu lượng đầu phun Sprinkler

  • 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 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*p1/2
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/p11/2  Hoặc: p = (q/k)2
Bảng Hệ Số K Của Một Số Đầu Phun Sprinkler
ModelKSinMinium Flow, GPM (LPM)Minimum Pressure, Psi (bar)
BB18.0TY418038 (141)22.6 (1.5)
BB28.0TY418138 (144)22.6 (1.5)
BB38.0TY418240 (152)25.0 (1.7)
BB15.6TY318038 (144)46.0 (3.2)
BB25.6TY318138 (144)46.0 (3.2)
BB35.6TY318238 (144)46.0 (3.2)
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

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 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.
Định Nghĩa Lưu Lượng Đầu Phun Sprinkler
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 đầu phun sẽ là 5.6√10 hoặc  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.

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 (tyco sprinkler k factor), 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 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 sprinkler là 50 thì lưu lượng dòng chảy sẽ là 61.20 lít/phút
– Khi hệ số K của đầu 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 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.

Các thống số khác của đầu phun Sprikler

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 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 (bán kính đầu phun sprinkler). Sau đây chúng ta sẽ đi vào phân tích từng thông số đầu sprinkler.

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, 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 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 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 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.

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 sprinkler không bị phá hủy. Hiện tại có nhiều hệ thống chữa cháy nước tự động  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.
Áp Lực Làm Việc Của Một Số Đầu Phun Thông Dụng
ModelTên sản phẩmÁp lực làm việc tối đa (Bar)
TY-BTY315/TY32512.1 & 17.2 (UL)
TY-BTY415/TY425112.1
TY-FRLTY335112.1
TY-FRBTY315/TY32312.1 & 17.2 (UL)
ESFR-17TY7126/TY722612.1
RFLLTY353212.1
 D3 PROTECOSPRAY12.1
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 sprinkler hoạt động và tất cả đầu chữa cháy 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 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 chữa cháy 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, phải dựa vào tiêu chuẩn đầu phun sprinkler để tính toán áp lực cho mỗi đầu phun sao cho phù hợp nhất.

Bán Kính Bảo Vệ Của Đầu Phun Sprinkler

Bán kính bảo vệ của đầu phun sprinkler hay bán kính đầu phun sprinkler (tyco 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 chữa cháy 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 sprinklers tự động như sau: công trình có nguy cơ cháy thấp có diện tích được bảo vệ của một đầu phun sprinkler là 12 m2, 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 12 m2, 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 9 m2, 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 hệ thống chữa cháy sprinkler ra số lượng đầu phun phù hợp nhất cho từng khu vực bảo vệ, đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả nhất.

Hệ thống chữa cháy Sprikler

  • 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 (tyco sprinkler systems) 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 (tyco sprinkler mains proving pipe) 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 chữa cháy Sprikler

Phân loại hệ thống chữa cháy nước tự động sprinkler dựa trên mức độ nguy cơ và nhiệt lượng phát sinh đám cháy tại các cơ sở theo tiêu chuẩn NFPA13
  • 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)
  • 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)
  • 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)
  • Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy đặc biệt (Special Occupancy Hazards)
Phân loại hệ thống chữa cháy sprinkler theo kiểu đường ống
 
Các hệ thống chữa cháy  sprinkler tiêu chuẩn gồm các loại sau:
  • Hệ thống 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 thống đường ống khô: là hệ thống 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
  • 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 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 chữa cháy sprinkler tiêu chuẩn
  • 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.
  • Hệ thống tác động trước: Hệ thống tác động trước là sự kết hợp giữa hệ thống chữa cháy 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.

Tiêu Chuẩn Thiết Kế Hệ Thống Chữa Cháy Sprinkler

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

  • NFPA 13: Tiêu chuẩn thiết kế và tiêu chuẩn lắp đầu phun sprinkler và hệ thống chữa cháy Sprinkler
  • NFPA 13D: Lắp đặt hệ thống chữa cháy Sprinkler trong nhà ở một và hai gia đình và khu nhà sản xuất
  • NFPA 13R: Lắp đặt hệ thống chữa cháy 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 Sprinkler tự động.
  • 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

Yêu Cầu Về Việc Thiết Kế Hệ Thống Đầu Phun Sprinkler

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: Hệ số phun, kích thước đường ren…
  • Để rõ hơn về vấn đề này hãy tham khảo một số thông số nhận dạng đầu phun ở bảng sau:
Yêu Cầu Về Việc Thiết Kế Hệ Thống Đầu Phun Sprinkler

GPM/psi1/2 

(Danh nghĩa)

L/MIN/bar1/2 

(Danh nghĩa)

GPM/psi1/2 

(Phạm vi)

L/MIN/bar1/2

(Phạn vi)

%K=5.6

Kích thước ren

(in.NPT)

1.4201.3-1.519-22251/2
1.9271.8-2.026-2933.31/2
2.8402.6-2.938-42501/2
4.2604.0-4.457-63751/2
5.6805.3-5.876-841001/2
8.01157.4-8.2107-1181041/2
     3.4
11.216010.7-11.7150-1662001/2
     3.4
14.020013.5-14.5195-2092503.4
16.824016.0-17.6231-2543003.4
19.628018.6-20.6272-3013501
22.432021.3-23.5311-3434001
25.236023.9-26.5349-3874501
2840026.6-29.4389-4305001
– Nhiệt độ làm việc và khu vực bảo vệ
Nhiệt độ khu vực bảo vệ và nhiệt độ hoạt động của đầu phun Sprinkler
Nhiệt độ trần tối đa oCNhiệt độ hoạt động oCPhân loại mức nhiệt độMàu sắc thanh kim loạiMàu sắc ống thủy tinh
38oC55-77oCBình thườngKhông sơn hoặc đenCam hoặc đỏ
66oC79-107oCTrung bìnhTrắngVàng hoặc xanh lá
107oC121-149CaoXanh dươngXanh dương
149oC163-191oCRất caoĐỏTím
191oC204-246oCCực caoXanh láĐen
246oC260-302oCSiêu caoCamĐen
329oC343oCSiêu caoCamĐen

Phun Sprinkler

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 đầu phun không vượt quá 400 ft2 (36m2).
Yêu Cầu Thiết Kế Cụ Thể Đối Với Đầu Phun Tiêu Chuẩn Hướng Lên, Hướng Xuống
– Khu vực bảo vệ
  • Khu vực bảo vệ tối đa: 225 ft2 (21 m2)
  • Khoảng cách giữa 2 đầu phun sprinkler tối đa phụ thuộc khu vực và tuân theo bảng bên dưới:
Khoảng cách tối đa giữa hai đầu phun Sprinkler
Loại công trình xây dựngLoại hệ thốngDiện tích khu vực bảo vệ tối đa (m2)Khoảng cách tối đa giữ 2 đầu phun (m)
Không dễ cháy, không bị cản trởTính toán áp lực20.94.6
Không dễ cháy, không bị cản trởThiết kế đường ống18.64.6
Không dễ cháy, bị cản trởTính toán áp lực20.94.6
Không dễ cháy, bị cản trởThiết kế đường ống18.64.6
Dễ cháy, không bị cản trở, không tiếp xác vật dễ cháyTính toán áp lực20.94.6
Dễ cháy, không bị cản trở, không tiếp xác vật dễ cháyThiết kế đường ống18.64.6
Dễ cháy, không bị cản trở tiếp xúc vật dễ cháy (0.9m) hoặc khoảng cách lớn hơnTính toán áp lực20.94.6
Dễ cháy, không bị cản trở tiếp xúc vật dễ cháy (0.9m) hoặc khoảng cách lớn hơnThiết kế đường ống18.64.6
Dễ cháy, không bị cản trở tiếp xúc vật dễ cháy nhỏ hơn(0.9m)Tất cả12.14.6
Dễ cháy, không bị cản trở tiếp xúc vật dễ cháy (0.9m) hoặc khoảng cách lớn hơnTất cả15.64.6
Dễ cháy, không bị cản trở tiếp xúc vật dễ cháy nhỏ hơn(0.9m)Tất cả12.14.6
Không gian ẩn dễ cháy tuân thủ quy định 8.6.4.1.4Tất cả11.14.6
  Song song với độ dốc 10, Vuông góc với độ dốc *Song song với độ dốc 3.6, Vuông góc với độ dốc *
  • Khoảng cách giữa 2 đầu phun tối thiểu là 1.8m
  • Khoảng cách giữa đầu phun và tường không vượt quá một nửa so với khoảng cách tối đa giữa hai đầu phun.
  • Khoảng cách giữa đầu phun và tường ít nhất 4 inch (102 mm) từ tường
  • Điều chỉnh tấm định hướng

Tấm định hướng của đầu phun 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 phun, xả nước của đầu phun
Các đầu phun lắp đặt với vật cản tuân thủ các yêu cầu sau:
Vị trí của đầu phun để tránh vật cản khi xả nước
Khoảng các từ đầu phun đến mặt bên của vật cản (A)Khoảng cách cho phép tối đa từ tấm định hướng đầu phun đến mép dưới cùng vật cản (B)
Nhỏ hơn 1 ft0
1 ft đến nhỏ hơn 1ft 6 in21/2
1ft 6 in đến nhỏ hơn 2ft31/2
2ft đến nhỏ hơn 2ft 6 in51/2
2ft 6 in đến nhỏ hơn 3ft 71/271/2
3ft đến nhỏ hơn 3ft 6 in 91/291/2
3ft 6 in đến nhỏ hơn 4ft 1212
4ft đến nhỏ hơn 4 ft 6 in 1414
4 ft 6in đến nhỏ hơn 5ft 161/2161/2
5 ft đến nhỏ hơn 5 ft 6 in 1818
5ft 6 in đến nhỏ hơn 6 ft 2020
6 ft đến nhỏ hơn 6 ft 6 in 24 24
6ft 6 in đến nhỏ hơn 7 ft 3030
7 ft đến nhỏ hơn 7 ft 6 in 3035
 Vị Trí Của Đầu Phun Để Tránh Vật Cản Khi Xả Nước
Vị trí lắp đặt đầu phun sprinkler 01
• Các đầu phun được phép lắp cách cạnh đối diện của vật cản có chiều rộng không vượt quá 4ft (1.2 m), khoảng cách giữa đầu phun và vật cản không quá một nữa khoảng cách được cho phép giữa các đầu phun với nhau
• 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 đầu phun sprinkler 02
• 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 đầu phun sprinkler 03
– Trường hợp các vật cản có khoảng cách nhỏ hơn hoặc bằng 18 in (457 mm) phía dưới tấm định hướng của đầu phun phải tuân thủ yêu cầu sau:
• Các đầu 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 đầu phun sprinkler 04
Sơ Đồ Nguyên Lý Hệ Thống Chữa Cháy Sprinker Duy Trì Áp Lực Bơm Bù
 
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 chữa cháy sprinkler không sử dụng hệ thống báo cháy nên trung tâm điều khiển hệ thống chữa cháy 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.
Đầu phun nước chữa cháy sprinkler
• Đầu phun của hệ thống thực hiện đồng thời hai chức năng vừa là cảm biến nhiệt vừa là vòi phun nước. Đối với hệ thống chữa cháy sprinkler đầu 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 hệ thống vòi phun thông qua đường ống khi hệ thống chữa cháy làm việc.
• Trong hệ thống chữa cháy 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.
Xem thêm: 
Máy bơm bù (bơm duy trì áp lực)
• Bơm bù có nhiệm vụ duy trì áp lực nước làm việc trên toàn bộ hệ thống đường ống cấp nước chữa cháy cho đầu phun sprinkler.
• Bơm bù được điều khiển tự động từ trung tâm điều khiển hệ thống chữa cháy nước 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 đầu phun 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 lực trong đường ống giảm xuống một giá trị nào đó, giá trị này thay đổi tùy theo từng vị trí lắp đặt công tắc áp lực.
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 lực trong đường ống 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 nhiệt độ kích hoạt của đầu phun sprinkler. Đầu phun sprinkler được kích hoạt và nước trong đường ống dưới áp lực qua đầu phun 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 hệ thống đường ống tiếp tục giảm. Khi áp lực nước trong đường ống 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 đầu phun đã được kích hoạt, bảo dưỡng các thiết bị chính và đưa hệ thống về trạng thái trực.

Hướng Dẫn Kiểm Tra Và Bảo Trì Đầu Phun Sprinkler Đúng Tiêu Chuẩn

Trước khi ngắt van chính hệ thống chữa cháy 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 đầu phun, sprinkler có dấu hiệu ăn mòn hoặc rò rỉ phải được thay thế.
– Đầu 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 đầu phun trong môi trường lắp đặt.

Đơn giá thi công lắp đặt chữa cháy tự động (Sprinkler)

Thể loại công trìnhHệ thống chữa cháy tự động (Sprinkler)
INhà xưởng sản xuất18.000đ/m2
Nhà xưởng khung thép mái tôn.
Nhà kho chứa hàng hóa
Nhà kho bảo quản
IINhà chung cư19.500đ/m2
Nhà nghỉ, khách sạn
Nhà và tổ hợp văn hóa
Trung tâm triển lãm, quảng cáo
PGD Ngân Hàng, chí nhánh Ngân Hàng
Nhà hành chính, trụ sở làm việc, văn phòng.
IIIBệnh viện, nhà diều dưỡng, cơ sở khám chữa bệnh…19.500đ/m2
Trường học, cơ sở giáo dục…
Chợ, ráp hát, rạp chiếu phim
Đài phát thanh, truyền hình, cơ sở bưu chính viễn thông.
Ga, cảng, các bến xe khách…
IVCửa hàng kinh doanh xăng dầu, khí đốt hóa lỏng.30.000đ/m2
Kho bảo quản vật liệu dễ cháy nổ…
Nhà máy phát điện, trạm biến áp 35Kv trở lên.
Công trình an ninh, quốc phòng.
Công trình ngầm, công trình trong hang hầm có nguy cơ cháy nổ.
Dự án, thiết kế cả tạo khác.

Gọi ngay