Hải Minh Group ® | Công Ty Phòng Cháy Chữa Cháy Số #1

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của đầu phun nước tự động Sprinkler

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của đầu phun nước tự động Sprinkler

Đầu phun Sprinkler nằm trong nhóm các thiết bị chữa cháy không thể thiếu trong hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler.

Bài viết dưới đây Hải minh Group sẽ tóm tắt các kiến thức về loại thiết bị chữa cháy này để các bạn cùng tham khảo.

Với các nội dung gồm: Đầu phun sprinkler là gì? Cách lắp đầu phun sprinkler; Cấu tạo đầu phun sprinkler; Các loại đầu phun sprinkler.

Đầu phun sprinkler là gì

Đầu phun sprinkler là gì?

Sprinkler là đầu phun nước chữa cháy trong hệ thống chữa cháy nước tự động. Hoạt động nhằm phun nước tỏa đều lên trên khu vực cháy khi có sảy ra hỏa hoạn.

Đầu phun sprinkler có thể 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. 

Cấu tạo đầu phun Sprinkler

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:

1: Thân đầu phun

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.

2: 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.

3: 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.

4: Tấm dẫn hướng

Được lắp trên thanh đầu phun đối diện với nút chặn nơi mà nước sẽ phun ra ngòai.

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.

Phân loại đầu phun Sprinkler

Phân loại đầu phun sprinkler

Sprinkler được phân loại theo TCVN 6305-1:2007 như sau:

1. Phân loại theo kiểu phần tử cảm ứng nhiệt

Sprinkler có phần tử dễ cháy (fusible element sprinkler): Sprinkler được mở ra do sự tác động của nhiệt tới bộ phận nóng chảy.

Sprinkler có bầu thủy tinh (glass bulb sprinkler): Sprinkler được mở ra do sự tác động của nhiệt làm giãn nở chất lỏng chứa trong bầu thủy tinh và làm tăng áp suất gây ra vỡ bầu thủy tinh.

2. Phân loại sprinkler theo kiểu phân bố nước

  • Sprinkler thông thường (conventional sprinkler): Sprinkler phân bố nước theo dạng hình cầu hướng xuống dưới và được lắp ở trần nhà để bảo vệ cho một diện tích xác định sao cho 40 % đến 60 % tổng lượng nước hướng xuống dưới lúc ban đầu.
  • Sprinkler phun sương (spray sprinkler): Sprinkler phân bố nước theo hình paraboloit hướng xuống dưới để bảo vệ cho một diện tích xác định sao cho 80 % đến 100 % tổng lượng nước hướng xuống dưới lúc ban đầu.
  • Sprinkler phun sương phẳng (flat spray sprinkler): Sprinkler phân bố nước theo hình paraboloit hướng xuống dưới để bảo vệ cho một diện tích xác định sao cho 60 % đến 80 % tổng lượng nước hướng xuống dưới lúc ban đầu.
  • Sprinkler bên vách (sidewall sprinkler): Sprinkler phân bố nước một phía (nửa paraboloit) trên một diện tích bảo vệ xác định.
  • Sprinkler hướng lên trên (upright sprinkler): Sprinkler được lắp đặt sao cho luồng nước hướng đi lên dội vào tấm phân tán đối diện.
  • Sprinkler hướng xuống dưới (pendent sprinkler): Sprinkler được lắp đặt sao cho luồng nước phun xuống dưới dội vào tấm phân tán đối diện.
  • Sprinkler nằm ngang (horizontal sprinkler): Sprinkler được lắp đặt sao cho luồng nước hướng theo chiều ngang dội vào tấm phân tán đối diện.

3. Các loại sprinkler đặc biệt

  • Sprinkler trần (flush sprinkler): Sprinkler có toàn bộ hoặc một phần thân, bao gồm cả phần ren ở chuôi được lắp ráp phía trên mặt phẳng dưới của trần nhưng một phần hoặc toàn bộ phần tử phản ứng nhiệt lắp ở phía dưới mặt phẳng dưới của trần (nhà).
  • Sprinkler lắp chìm (recessed sprinkler): Sprinkler mà toàn bộ hoặc một phần thân không bao gồm phần ren ở chuôi được lắp ráp chìm.
  • Sprinkler lắp chìm có nắp đậy (concealed sprinkler): Sprinkler mà toàn bộ hoặc một phần thân không bao gồm phần ren ở chuôi được lắp ráp chìm có nắp đậy.
  • Sprinkler được phủ bảo vệ (coated sprinkler): Sprinkler được phủ lớp bảo vệ chống ăn mòn tại nhà máy chế tạo.

Nguyên lý hoạt động của đầu phun sprilker

Đầu phun sprinkler hoạt động khi nhiệt độ thay đổi sẽ tự động mở nước trực tiếp lên đám cháy, nhiệt độ hoạt động của đầu phun được cố định trên từng loại đầu.

Nguyên lý hoạt động dựa trên sự giãn nở nóng cháy khi gặp nhiệt độ của bầu thủy tinh bên trong đầu phun nước được đẩy ra ngoài với áp lực lớn dong chảy của nước

Được điều hướng bởi cánh cố định trên đầu phun sẽ tác động trực tiếp lên đám cháy khống chế hoặc dập tắt hoàn toàn đám cháy.

Thông thường sử dụng dạng đầu phun xuống hướng dòng nước trực tiếp xuống đám cháy ( khu vực văn phòng ..) hoặc đầu phun hướng dòng nước đi lên sau đó quay ngược trở lại dám cháy ( dùng trong nhà để xe, nhà kho … )

Chỉ một số lượng nhất định đầu phun hoạt động khi có đám cháy do đáp ứng của hệ thống bơm và tiêu chuẩn an toán, hệ thống chỉ khích hoạt khi có nhiệt độ thay đổi tương đối hạn chế đến mức thấp nhất tình trạng khích hoạt giả.

Đọc thêm: Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

Đầu phun sprinkler có nhiệt độ kích hoạt được mã hóa theo màu sắc trên bầu thủy tinh của đầu phun, nhiệt độ kích hoạt tương ứng là vấn đề mấu chốt trong việc vận hành kiểm soát hệ thống hoạt động theo yêu cầu đề ra

Đối với khu dân cư nơi đòi khỏi an toàn cao người ta sử dụng loại đầu phun sprinkler phản ứng nhanh ( thời gian đáp ứng, kích hoạt khi thay đổi nhiệt độ rất nhanh )

Các thông số kỹ thuật của đầu phun Sprinkler

Tùy vào môi trường hoạt động khác nhau, yêu cầu khác nhau của mỗi hệ thống, mỗi công trình, mỗi khu vực, cần phải lựa chọn đầu phun phù hợp với yêu cầu.

Để lựa chọn đầu phun phù hợp, chúng ta dựa vào những thông số đầu sprinkler, tuy nhiên với mỗi nhà sản xuất sẽ có những tiêu chuẩn đầu phun sprinkler riêng

Hệ số K của đầu phun sprinkler là gì?

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.

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. 

Công thức tính lưu lượng của 1 đầu phun

  • 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 1 số loại đầu phun sprinkler

Bảng hệ số K của 1 số loại đầu phun sprinkler 

Và đơn vị tính cho các thông số cho hệ thống chữa cháy 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.

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

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.

Quy định về khoảng cách giữa các đầu phun sprinkler

Trong một tòa nhà nơi chiếm một lượng lớn không gian và trần nhà cao, các đầu phun nước phải kích hoạt ở khoảng cách tối thiểu từ nơi tích tụ nhiệt.

Chúng không thể bị cản trở bởi các vật phẩm xếp chồng lên nhau trên sàn, ngăn không cho hơi nóng kích hoạt vòi phun nước. Lý thuyết tương tự giữ cho không gian dân cư.

Một không gian chưa hoàn thành, chẳng hạn như một nhà kho, sử dụng đường ống nối song song với trần nhà và giảm không quá 12 inch khi lắp đặt vòi phun Sprikler nước.

Không lắp đặt đường ống hơn 12 inch dưới trần nhà vì túi nhiệt tăng lên trên đầu vòi phun nước và sẽ không gây ra phản ứng.

Được lắp đặt trong trần hoàn thiện, đầu phun nước nên cách trần nhà không quá 1 inch.

Một trần thả có nghĩa là các công trình đường ống được giấu giữa thả và trần thực tế, và đầu phun nước được đặt một inch dưới thả hoàn thành.

Để lại ít nhất một chân không gian giữa đỉnh của giá lưu trữ và trần nhà.

Giữ không khí và lưu lượng nhiệt phù hợp cho phép đầu phun nước phản ứng thích hợp.

Đọc thêm: Quy trình bảo trì hệ thống chữa cháy Sprinkler

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai.