PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG CHỮA CHÁY

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG

3.1. PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG CHỮA CHÁY

3.1.1. Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

1. Sơ lược về Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

- Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler là một hệ thống chữa cháy phổ biến nhất hiện nay.

- Các ứng dụng của hệ thống này phù hợp với các toà nhà cao tầng, nhà xưởng, công trình...

- Không phù hợp cho lắp đặt các khu vực phòng máy chủ IT hoặc những sản phẩm có đặc tính hư hại nhiều khi gặp nước.

- Lắp đặt nhanh, dễ dàng và không tốn nhiều chi phí như các hệ thống chữa cháy chuyên dụng khác.

-Hệ thống chữa cháy bằng nước tự động Sprinkler kết nối các đường ống đi ngầm dưới đất và các ống đi phía trên theo tiêu chuẩn kĩ thuật hiện hành.

- Hệ thống ống đi phía trên là một mạng đường ống thiết kế theo kiểu “Định dạng kích cỡ ống” hay “Áp lực nước” được lắp sát trần và cao hơn đầu người.

-Hệ thống chữa cháy Sprinkler là hệ thống chữa cháy phun nước tự động đủ khả năng kiểm soát và dập tắt đám cháy khi mới hình thành.

-Hệ thống bao gồm đầu phun nước Sprinkler, một hay nhiều nguồn cung cấp nước chữa cháy có áp lực, van điều khiển dòng chảy, hệ thống đường ống để phân phối nước đến các đầu phun và các phụ kiện khác như chuông báo động, thiết bị kiểm tra giám sát.

Hình 3.1. Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler.

2. Cấu tạo đầu phun Sprinkler

Đầu phun Sprinkler là lọai đầu phun nước tỏa đều lên trên khu vực cháy, mỗi lọai đầu phun khác nhau được thiết kế làm việc ở mỗi ngưỡng họat động riêng và kiểu đầu phun theo lọai cấu trúc của thân đầu phun.

a. Thân: Tạo nên cấu trúc cho đầu phun, chịu đựng được áp lực nước trong đường ống phun ra. Thân sẽ giữ bộ cảm ứng nhiệt và nút chặn để làm kín nước, nâng đỡ tấm lá dẫn hướng phun nước. Được chế tạo bằng đồng thau hoặt thép mạ crôm để chống gỉ. Chọn đúng kiểu thân đầu phun phụ thuộc vào diện tích khu vực cần chữa cháy.

b. Bộ cảm ứng nhiệt: Là thành phần kiểm sóat nhiệt độ để phun nước. Ở nhiệt độ bình thường, bộ cảm ứng sẽ chặn giữ nút chặn lại làm kín nước, khi nhiệt độ cao đạt đến ngưỡng họat động bộ cảm ứng sẽ giải phóng làm rơi nút chặn ra. Thông thường bộ cảm ứng nhiệt sử dụng là bầu thủy tinh có chứa thủy ngân.

c. Nút chặn: Dùng để chặn và làm kín không cho nước rò rỉ ra ngòai, được bộ cảm ứng nhiệt chặn lại không cho nước phun ra. Khi bộ cảm ứng họat động (bể vỡ hay đứt…) nút chặn sẽ rơi ra và nước trong đường ống sẽ phun ra ngoài.

d. Tấm dẫn hướng: Được lắp trên thanh đầu phun đối diện với nút chặn nơi mà nước sẽ phun ra ngoài. Nhiệm vụ của tấm dẫn hướng là chia đều dòng nước phun và tỏa rộng ra trên bề mặt diện tích chữa cháy. Tấm dẫn hướng sẽ quyết định kiểu lắp của đầu phun bởi hướng và góc phun. Các kiểu lắp thông thường của đầu phun là quay lên, quay xuống và quay ngang. Việc lắp đặt đầu phun Sprinkler phải theo đúng thiết kế, việc lựa chọn kiểu đầu phun phải dựa theo kiến trúc của tòa nhà.

Mỗi đầu phun Sprinkler sẽ họat động riêng lẻ khi đạt đến nhiệt độ kích họat đựơc thiết kế sẵn. Phần lớn các đầu phun Sprinkler phun khỏang 80-100 lít/phút, điều này còn phụ thuộc vào thiết kết của hệ thống. Một số lọai Sprinkler đặc biệt được thiết kế cho phép phun lên đến 400 lít/phút.

3. Các trạng thái hoạt động của Sprinkler

Nước được duy trì sẵn trong đường ống, các đầu phun Sprinkler khi phun sẽ hướng tia nước bao phủ lên khu vực cần bảo vệ. Nước phun ra sẽ làm giảm nhiệt độ của đám cháy và ngặn chặn đám cháy lan truyền ra khu vực kế cận. Phần lớn các hệ thống phun nước Sprinkler cũng kèm theo các thiết bị báo động cháy để cảnh báo khi xảy ra sự cố cháy.

Khi lửa mới bắt đầu xuất hiện, nhiệt độ tỏa ra vẫn còn thấp và nhiệt độ ở xung quanh đầu phun Sprinkler vẫn chưa đạt đến ngưỡng họat của bộ cảm ứng nhiệt. Tuy nhiên khi đám cháy bùng phát lớn hơn, nhiệt độ lan tỏa và đạt đến ngưỡng họat động của bộ cảm ứng nhiệt thì nó sẽ bể ra và giải phóng nút chặn.

Khi đám cháy bùng phát lớn sẽ làm nhiệt độ tăng cao, bộ cảm ứng nhiệt sẽ họat động sau 30 giây đến 4 phút và sẽ làm nút chặn thóat ra để nước từ trong đường ống phun ra ngoài. Trong phần lớn các trường hợp chữa cháy cần phải đòi hỏi có ít nhất là 2 đầu phun Sprinkler để chữa cháy. Đối với trường hợp đám cháy bùng phát và lan ra nhanh chóng thì cần phải có hơn 12 đầu phun để kiểm soát.

Sau khi nút chặn rời khỏi vị trí chặn sẽ làm nước trong đường ống thóat ra ngoài. Dòng nước chữa cháy phun ra hướng đến tấm dẫn hướng, tấm dẫn hướng sẽ chia đều dòng nước phun và tỏa rộng ra trên bề mặt diện tích để chữa cháy.

4. Các loại hệ thống Sprinkler a. Hệ thống ướt (Wet Pipe System)

Hệ thống Sprinkler ướt (Wet Pipe Systems) là hệ thống mà đường ống luôn có chứa sẵn nước và được kết nối với nguồn nước cung cấp, nhờ đó nước sẽ phun ra ngay lập tức khi đầu phun Sprinkler được kích họat bởi nhiệt độ của đám cháy. Do các thiết bị của hệ thống đơn giản và dễ dàng sử dụng nên hệ thống Sprinkler ướt được ứng dụng rộng rãi hơn so với các hệ thống khác.

Hệ thống đường ống ướt được lắp đặt ở các cơ sở mà ở đó không có nguy cơ đóng băng trên đường ống. Nếu không đảm bảo được điều kiện này cho mọi nơi trong các cơ sở thì ở những nơi có hiện tượng đóng băng xảy ra có thể kết hợp đường ống luân phiên khô-ướt.

b. Hệ thống khô (Dry Pipe System)

Hệ thống Sprinkler khô trong đường ống sẽ không có nước mà thay bằng không khí hay Nitrogen nén. Khi đầu phun Sprinkler họat động bởi nhiệt độ của đám cháy, khí sẽ thoát ra qua đầu phun làm giảm áp lực mở van hệ thống khô cho phép nước chảy vào hệ thống đường ống đi đến đầu phun đã mở.

Hệ thống khô được sử dụng cho những khu vực mà hệ thống ướt không đáp ứng được như những nơi nhiệt độ có thể gây ra đóng băng nước. So với hệ thống ướt đòi hỏi phức tạp hơn về thiết kế, lắp đặt, bảo dưỡng cũng như hệ thống duy trì khí nén.

c. Hệ thống xả tràn (Deluge system)

Hệ thống xả tràn được sử dụng ở những nơi đòi hỏi cần một lượng nước lớn phun ra để nhanh chóng kiểm soát được đám cháy trên một phạm vi rộng, không cho đám cháy lan truyền đi. Van xả tràn có thể kích để hoạt động bằng hệ thống điện, khí nén hay áp lực nước.

Bố trí sắp xếp đường ống của hệ thống xả tràn cũng giống như hai hệ thống đường ống ướt và khô nhưng có hai điểm khác biệt lớn:

- Sử dụng các đầu phun Sprinkler theo tiêu chuẩn, nhưng các đầu phun này không có nút chặn và luôn mở do yếu tố kích họat cảm ứng nhiệt của đầu phun bởi nhiệt độ của đám cháy đã lọai bỏ, vì vậy khi van xả tràn mở ra, nước chảy vào hệ thống đường ống và đi đến tất cả các đầu phun đã mở, phun nước ra cùng một lúc.

- Van xả tràn luôn luôn đóng và chỉ mở khi được kích họat do hệ thống báo cháy lắp riêng rẽ độc lập trong cùng khu vực với hệ thống đầu phun Sprinkler mở.

d. Hệ thống kích họat trước (Pre-Action Sprinkler system)

Hệ thống kích họat trước cũng giống như hệ thống Sprinkler xả tràn ngọai trừ là sử dụng đầu phun Sprinkler kín. Hệ thống này thích hợp cho những nơi chứa các thiết bị vật phẩm có giá trị hay những nhà kho mà không gian làm ảnh hưởng đến tính hoạt động hiệu quả của đầu phun như dễ va đập gây hư hỏng đầu phun. Van của hệ thống kích họat trước luôn luôn đóng và chỉ mở khi được kích hoạt do hệ thống báo cháy lắp riêng rẽ độc lập.

Hệ thống báo cháy sẽ kích họat mở van kích họat trước, để cho nước đi vào hệ thống đường ống. Nước vẫn chưa phun ra từ đầu phun cho đến khi nhiệt độ kích họat cho đầu phun mở ra và phun nước ra ngoài. Họat động của lúc này của van kích hoạt trước giống như kiểu lọai hệ thống Sprinkler ướt.

e. Hệ thống kết hợp hồng thủy (Deluge System)

Hệ thống sprinkler dùng các đầu sprinklers mở sẵn được gắn vào một nguồn nước, qua một van mà van đó sẽ được mở do sự kích hoạt của một hệ thống báo cháy được lắp đặt tại cùng những vị trí có đặt đầu sprinkler. Khi van này mở, nước sẽ chảy vào hệ thống đường ống, và rồi phun nước ra qua tất cả các sprinklers đã lắp đặt.

f. Hệ thống kết hợp hồng thủy - kích hoạt trước (Combined Dry Pipe-Preaction System)

Hệ thống sprinkler có các đầu sprinkler tự động được gắn vào hệ thống đường ống có chứa không khí, có áp lực, và có một hệ thống dò cháy bổ sung được lắp đặt tại cùng những vị trí có đặt đầu sprinkler. Khi hệ thống dò cháy kích hoạt, nó sẽ kích các thiết bị nhả và rồi thiết bị

nhả này sẽ mở các (dry pipe valves) cùng lúc mà không mất áp lực không khí trong hệ thống.

Việc kích hoạt hệ thống báo cháy cũng làm mở các van xả khí đặt ở điểm cuối của (feed main). Các van xả khí, thông thường, sẽ được mở trước khi các đầu sprinkler mở. Hệ thống dò cháy đồng thời cũng hoạt động như một hệ thống báo động.

3.1.2. Hệ thống chữa cháy vách tường

Hệ thống chữa cháy vách tường là hệ thống chữa cháy thường được đặt ở các vách tường, cầu thang thoát hiểm, hành lang thang máy. Hệ thống sử dụng nước để chữa cháy bao gồm trạm bơm cũng cấp nước chữa cháy được kết nối với hệ thống họng lấy nước vách tường. Khi xảy ra sự cố cháy thì chỉ cần mở van chặn, ngay lập tức dòng nước áp lực cao sẽ phun ra chữa cháy. Lúc đó áp lực của nước sẽ giảm, hệ thống bơm nước sẽ tự

động làm việc để cung cấp nước chữa cháy.

Hệ thống đường ống cấp nước chữa cháy phải được thiết kế theo mạng lưới vòng. Khi đường ống cấp nước chữa cháy bên ngoài không quá 200m, cho phép thiết kế đường ống cụt nhưng phải dự kiến thành mạng lưới vòng. Cho phép đặt các đường nhánh cụt dẫn nước chữa cháy đến từng ngôi nhà riêng lẽ, nếu chiều dài đường dài đường ống cụt không quá 200m, phải có bể chữa nước dự trữ chữa cháy và có dự kiến thành mạng lưới vòng.

Hình 3.2. Hệ thống chữa cháy vách tường.

Hệ thống bơm chữa cháy bao gồm các thành phần cơ bản:

Một bể chứa nước chữa cháy.

Hệ thống máy bơm chữa cháy dự phòng, chạy điện và bơm tăng áp. Tủ điện điều khiển máy bơm chữa cháy chạy điện.

Bình áp lực cao, đồng hồ đo áp lực, rơ le áp lực. Hệ thống đổi dòng và van báo động.

Hệ thống van chặn, van hút xả, van một chiều.

Hệ thống đường ống dẫn nước chữa cháy.

Họng lấy nước chữa cháy vách tường.

1. Nguyên lý hoạt động

Để đảm bảo trong điều kiện bình thường áp lực nước không đổi thì các bơm sẽ được điều khiển bằng một trung tâm tự động. Khi áp lực giảm dần, bơm bù áp sẽ tự động làm việc để cung cấp nước cho đường ống để bù cho lượng áp suất vừa mất. Trong trường hợp áp lực nước bị giảm đột ngột do đầu phun đã mở, bơm chính sẽ hoạt động để cung cấp nước chữa cháy và tín hiệu sẽ truyền cho trung tâm báo động cũng như các thiết bị báo động khác ngay cùng một thời điểm. Nếu bơm chính gặp sự cố và không hoạt động thì lúc này bơm chữa cháy phụ sẽ hoạt động để cung cấp nước cần thiết cho việc chữa cháy. Bên cạnh đó bơm chữa cháy phụ có thể sửa dụng bơm diesel hoặc bơm điện sử dụng nguồn điện dự phòng của máy phát.

Hình 3. 3. Nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy vách tường.

2. Quy trình lắp đặt hệ thống chữa cháy vách tường

Thiết kế hoàn thiện hệ thống.

Đệ trình tài liệu, nhà cung cấp, sản phẩm. Đệ trình mẫu vật tư.

Đệ trình bản vẽ thi công.

Chuẩn bị nhân lực.

Chuẩn bị thiết bị thi công.

Triển khai thi công.

3. Các bước lắp đặt hệ thống

Đo lường, lấy dấu và cắt ống theo đúng chiều dài được thể hiện trên bản vẽ thi công.

Lắp đặt các giá treo đỡ ống. Các giá đỡ sẽ được điều chỉnh theo đúng vị trí trên bản vẽ và được cố định, gắn chặt trên sàn, tường theo kết cấu tòa nhà.

Kết nối ống, van và phụ kiện bằng các mối nối được thể hiện trong tiêu chí kỹ thuật công trình.

Dùng rockwool và chất trét kén ngăn cháy để bịt kín khe hở.

Thực hiện công tác vệ sinh, lau chùi ống, van và phụ kiện tại vị trí lắp đặt. Thử áp lực, rò rỉ đường ống.

Đầu nối hoàn thiện hệ thống.

3.1.3. Hệ thông chữa cháy Drencher

Hệ thống chữa cháy Drencher hay còn gọi là Hệ thống chữa cháy hồng thủy, được sử dụng khá phổ biến hiện nay, bên cạnh các hệ thống chữa cháy khác như hệ thống chữa cháy bằng khí hay bằng bọt. Khả năng dập tắt đám cháy của hệ thống này cũng là một điểm đáng lưu tâm.

Các hệ thống này được thiết kế cho các cơ sở có nguy cơ cháy đặc biệt nằm trong phụ lục A3 (TCVN 7336-2003) nơi một đám cháy bất kì có thể bùng cháy mạnh và lan truyền với tốc độ nhanh.

1. Khái niệm và chức năng

Hệ thống Drencher thực chất là hệ thống chữa cháy sử dụng màng ngăn để hạn chế

và ngăn ngừa sự lây lan của đám cháy, áp dụng cho các khu vực cầu thang, tầng hầm chung cư hay các nhà xưởng sát nhau, hoặc nhà xưởng chia thành nhiều khu vực.

Hệ thống này gồm: hệ thống máy bơm tự động kết nối tới các đầu phụ hở và hệ thống van điện từ (van tràn) để điều khiển mở nước.

2. Quy trình hoạt động

Hệ thống này sử dụng các đầu Drencher mở được gắn vào nguồn nước qua hệ thống van điện từ. Khi có cháy, van này được kích hoạt tự động thông qua bảng điều khiển.

Khi mở van, nước sẽ chảy vào các hệ thống đường ống, cung cấp nước cho tất cả các đầu Drencher đã được mở trước đó để dập tắt đám cháy.

3. Phạm vi hoạt động

Hệ thống chữa cháy Drencher phát huy tác dụng tối đa khi sử dụng chúng trong các khu vực tầng hầm, gara tầng hầm, nhà xưởng rộng hoặc nhà xưởng chia thành nhiều khu vực,…Tùy theo sự lắp đặt hệ thống chữa cháy màng ngăn Drencher của các kỹ sư cũng như sự lựa chọn các thông số kỹ thuật của đầu phun, hay giải pháp kích hoạt hệ thống trong mỗi công trình cụ thể để có thể lắp đặt hệ thống này một cách chính xác nhất. Tuy nhiên, dù lắp đặt theo cách nào cũng phải dựa trên các cơ sở tiêu chuẩn theo quy định về lưu lượng và áp lực của hệ thống.

3.1.4. Hệ thống chữa cháy Nito Đặc điểm khí chữa cháy Nito (N2):

- Nito là một chất khí không màu, không mùi vị và chiếm tới 78% trong không khí xung quanh chúng ta.

- Khí Nito có mật độ khí dập cháy thấp nhất trong các loại khí trơ kể cả khí Argon và loại khí trộn giữa Nito và Argon.

- Nito có hiệu năng dập lửa cao nhất. Việc dập tắt đám cháy (ngọn lửa) được thực hiện bằng cách giảm nồng độ oxy trong không khí xuống mức dưới 13.9% (mật độ khí chữa cháy để dập tắt lửa).

- Khí Nito là loại thích hợp nhất cho hệ thống dập lửa bao trùm do nó không tạo ra các sản phẩm phân huỷ do nhiệt và do vậy nó rất an toàn đối với con người.

Khí Nito không có khả năng sản sinh ra các loại khí ăn mòn trong quá trình phân huỷ nhiệt, không tác động xấu tới môi trường.

Bảng 3.1. Bảng tóm tắt tính chất vật lý.

Chất khí chữa cháy Công thức phân tử

Mật độ khí trong điều kiện bình thường Điểm sôi

Điểm hóa hơi Điều kiện bảo quản