Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống chữa cháy Sprinkler 2024

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).

1. Phân loại hệ thống chữa cháy Sprinkler:

1.1 Phân loại hệ thống chữa cháy Sprinkler theo nguy cơ:

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)

1.1 Phân loại hệ thống chữa cháy Sprinkler theo kiểu đường ống:

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.

2. Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống chữa cháy Sprinkler

2.1. 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

Xem thêm: Tiêu Chuẩn NFPA Về Phòng Cháy Chữa Cháy 2024

2.2. 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:

Bảng một số thông số nhận dạng đầu phun, Nhiệt độ làm việc và khu vực bảo vệ

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).

2.3 Yêu cầu thiết kế cụ thể đối với đầu phun tiêu chuẩn hướng lên, hướng xuống

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 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

• 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:

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 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 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 ở nơi có vật cản (4)

2.4. 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.
• 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.

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 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.

Qua bài viết: Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống chữa cháy Sprinkler 2024 nếu vẫn còn thắc mắc hoặc cần tư vấn, hỗ trợ. Quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin dưới đây:

Cám ơn bạn đã theo dõi bài viết. Vui lòng chia sẻ bài viết nếu bạn thấy thông tin ở trên là hữu ích với nhiều người.

Chúc bạn một ngày mới tốt lành, nhớ ngủ sớm nhé bạn!