Đầu phun sprinkler – Mẫu mã và nguyên lý hoạt động của chúng

0
667

Đầu phun sprinkler là một trong những bộ phận quan trọng của hệ thống chữa cháy thông dụng nhất hiện nay. Đó là hệ thống chữa cháy tự động bằng nước. Vậy cấu tạo và nguyên lý hoạt động của đầu phun Sprinkler là gì? Cùng nhau tìm hiểu qua bài viết này nhé.

1. Đầu phun sprinkler

1.1 Đầu phun sprinkler là gì?

Đầu phun sprinkler (Sprinkler head) là vòi phun nước trong hệ thống chữa cháy tự động bằng nước. Vòi phun sprinkler được kích hoạt khi nhiệt độ của đám cháy đạt ngưỡng kích hoạt của bộ cảm biến nhiệt.

Mỗi đầu phun sprinkler thực hiện đồng thời hai chức năng vừa là cảm biến nhiệt, vừa là vòi phun nước. Nó được phân bố theo tuyến ống và số lượng ống được quy định dựa trên một diện tích thiết kế.

Theo Wikipedia, hệ thống chữa cháy tự động sprinkler được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới. Hiện này có hơn 40 triệu đầu sprinkler được lắp đặt mỗi năm.

Có rất nhiều người lầm tưởng đầu phun sprinkler được sử dụng trong hệ thống báo cháy cháy. Vì nó có hệ thống cảm biến nhiệt, nên họ gọi nó là hệ thống báo cháy. Tuy nhiên khái niệm đầu báo cháy sprinkler là không đúng. Vì chúng không có nhiệm vụ thông báo sự cố cháy nổ, mà bộ phận cảm nhiệt của đầu phun được thiết kế đặc việt. Nhằm phục vụ mục đích tự động thông minh của sprinkler trong hệ thống chữa cháy.

đầu phun sprinkler
Đầu phun sprinkler bộ phận quan trọng của hệ thống chữa cháy tự động

Dựa trên hướng dẫn của NFPA, đầu phun sprinkler sẽ giúp hệ thống phòng cháy chữa cháy giảm thiểu được thiệt hại về người và tài sản khi có hỏa hoạn. Bởi khả năng kích hoạt chữa cháy nhanh chóng sẽ giúp kiểm soát đám cháy một cách dễ dàng và hiệu quả.

Theo thống kê, số người thiệt mạng nhiều nhất khi hỏa hoạn xảy ra là do khói gây ngạt. Với hệ thống đầu phun sprinkler, nó giảm thiểu được đáng kể khói sinh ra từ đám cháy từ đó giúp cư dân có thời gian thoát ra đến nơi an toàn.

1.2 Cấu tạo đầu phun sprinkler

Các loại đầu phun sprinkler khá giống nhau, về cơ bản đều có thành phần chính như sau:

  • Phần khung: 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.
  • Cảm biến nhiệt: đây là bộ phận điều khiển xả nước; ở điều kiện bình thường nó giữ cố định chốt chặn, không cho nước xả ra. Cảm biến nhiệt thường được sử dụng là ống thủy tinh chứa chất lỏng hoặc là một thanh kim loại dễ nóng chảy .
  • Chốt chặn hay khóa hãm: nó có chức năng bịt kín lỗ phun nước không cho nước chảy ra khi chưa kích hoạt hệ thống phun nước.
  • Tấm định hướng: được lắp phía trên khung vòi phun và phía đối diện lỗ phun nước. Có chức năng phân tán dòng nước từ lỗ phun nước, nó làm tăng hiệu quả chữa cháy và độ rộng bao phủ của thiết bị. Các kiểu thiết kế tấm định hướng xác định các kiểu lắp đặt như: hướng lên, hướng xuống, hướng ngang…

1.3 Nguyên lý hoạt động của đầu phun sprinkler

Thông thường hệ thống sẽ có chốt chặn được giữ cố định bởi một cơ chế kích hoạt. Loại cơ chế kích hoạt phổ biến nhất chính là ống thủy tinh chứa chất lỏng và giãn nở khi gặp nhiệt độ nóng.

đầu phun sprinkler
Nguyên lý hoạt động của Đầu phun sprinkler

Chất lỏng này giãn nở ở một nhiệt độ nhất định (57°C, 68°C, 79°C, 93°C,…) sau đó làm vỡ ống thủy tinh. Khi đó dưới áp lực nước phía sau sẽ làm cho chốt rơi ra ngoài, từ đó cho phép nước phun ra lên tấm định hướng. Sau đó tấm định hướng sẽ phân tán dòng nước, phủ trực tiếp lên đám cháy.

Thường chỉ cần từ một đến hai đầu chữa cháy là đã có thể dập tắt được đám cháy. Một số ít đầu phun sprinkler sử dụng cơ chế kích hoạt gồm 2 miếng kim loại liên kết lại với nhau bằng mối hàn.

Ở trạng thái này, thường hai thanh kim loại giữ cố định cho chốt chặn ngăn không cho nước chảy ra ngoài khi hệ thống chữa cháy chưa được kích hoạt. Khi mối hàn gặp nhiệt độ cao sẽ bị nóng chảy, hai thanh kim loại tách nhau ra và giải phóng cho chốt chặn, từ đó cho phép nước phun ra.

Vòi phun sprinkler cần một khoảng thời gian ngắn để ống thủy tinh vỡ hoặc mối hàn nóng chảy. Từ lúc nhiệt độ đạt ngưỡng kích hoạt và tiếp tục tăng thì được gọi là thời gian phản ứng, nó có giá trị từ 35 m1/2s1/2 đến 250 m1/2s1/2. Đầu chữa cháy sprinkler có giá trị RTI nhỏ được xếp vào loại đầu phản ứng nhanh.

Ở điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (250°C và tốc độ gió 2.5m/s). Loại vòi phun 68°C sẽ vỡ ống thủy tinh trong khoảng thời gian từ 7s đến 35s tùy thuộc vào loại RTI. 

2. Các loại đầu phun sprinkler

2.1 Các loại đầu phun sprinkler theo kiểu lắp đặt

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

  1. Đầu phun Sprinkler hướng lên: loại đầu phun này có tấm định hướng ở phía trên khung. Sao cho khi nước xả ra từ vòi phun hướng lên trên và đập vào tấm định hướng, dòng nước phun ra sẽ có dạng hình nón. Vòi phun hướng lên thường được ký hiệu “SU” (Spray Upright), dòng chữ này được in trên tấm định hướng.
đầu phun sprinkler
Đầu phun sprinkler
  1. Đầu phun Sprinkler hướng xuống: có tấm định hướng ở bên dưới khung sao cho nước xả ra từ lỗ phun hướng xuống đập vào tấm định hướng, nước sẽ phun ra có dạng hình nón. Vòi phun hướng xuống dưới thường được x ký hiệu “SP” (Spray Pendent) và cũng được in trên tấm định hướng.
  1. Đầu phun Sprinkler hướng ngang (loại này được gọi chung là sidewall sprinkler): được dùng để lắp ở gần tường và trên trần nhà với tấm định hướng song song với mái hoặc trần. Nước phun ra sẽ có dạng hình cong của 1/4 hình cầu. Trên đầu phun sprinkler có đánh dấu mũi tên chỉ hướng nước chảy ra và in dòng chữ “SIDEWALL” và “TOP” để tránh người dùng lắp đặt sai cách.

2.2 Các Loại Đầu Phun Sprinkler Theo Ứng Dụng

Dựa trên các đặc tính như dòng chảy, thời gian phản ứng, tầm bao phủ, … Mà đầu phun sprinkler sẽ được phân loại theo các dòng như sau:

Đầu phản ứng nhanh (Quick Response Sprinkler): đầu phản ứng nhanh được thiết kế với thành phần cảm biến nhiệt. Có thể phản ứng nhanh với nhiệt độ và nó được xem là một trong những đầu chuyên dụng. Ứng dụng của đầu phản ứng nhanh này được giới hạn bởi xếp loại khu dân cư và mức độ nguy hiểm của khu vực cần được bảo vệ. Khi mua sản phẩm cần tham khảo mã ứng dụng trong các quy định.

Đầu với tầm phủ rộng (Extended Coverage Sprinkler): sở hữu tấm phủ bảo vệ nước xả ra lớn hơn nhiều, so các loại đầu phun thông thường. Đầu phun Sprinkler tầm phủ rộng, thường được ứng dụng cho khu vực có mức nguy hiểm thấp cũng như có trần phẳng.

Đầu phun phản ứng nhanh và tầm phủ rộng (Quick Response/Extended Coverage Sprinkler): Loại đầu phun này là sự kết hợp đặc tính của 2 loại trên và được giới hạn ở khu vực có mức nguy hiểm thấp.

Đầu đầu phun sprinkler giọt lớn (Large Drop Sprinkler): Loại đầu phun này được thiết kế để nước phun ra có dạng hình nón. Tuy nhiên, có những giọt nước lớn thấm vào các đám cháy sẽ khó dập tắt hơn, bằng những loại đầu phun thông thường.

Các đám cháy này thường đặc biệt nghiêm trọng, chúng tạo ra ngọn lửa lớn và các dòng đối lưu trong không khí. Làm lệch hướng dòng nước chữa cháy của các vòi phun thông thường trước khi đi đến được ngọn lửa. Các giọt nước lớn với khối lượng lớn hơn, sẽ có hiệu quả hơn trong việc thâm nhập sâu vào ngọn lửa và dập tắt chúng.

Đầu đầu phun dùng trong các trụ sở cơ quan (tyco illusion sprinkler): Loại này được thiết kế với các tính năng đặc thù như chống bị tác động. Có thuộc tính là ít gây chú ý và rất khó bị phá vỡ khi bị tác động lực lớn. Thiết bị này thường được sử dụng trong các nhà giam và bệnh viện tâm thần. Hoặc những nơi có nguy cơ tiềm ẩn nguy hiểm với nguyên nhân là con người.

đầu phun sprinkler
Các loại Đầu phun sprinkler

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

Đầu phun phản ứng nhanh dập tắt đám cháy lớn (Early Suppression Fast Response-ESFR): Chúng có độ nhạy nhiệt nhanh cùng với giọt nước phun ra lớn. Loại này thường được gắn trên trần và trong một vài trường hợp, chúng có thể thay thế cho đầu phun cho kệ hàng. Loại đầu phun này thường được dùng để bảo vệ cho nhà kho, chúng yêu cầu đủ áp suất cũng như dung tích nước lớn để hệ thống hoạt động tốt.

Xem thêm:

3. Lắp đặt và bảo trì đầu phun đúng tiêu chuẩn

3.1 Cách lắp đúng tiêu chuẩn

Cách lắp đầu phun đúng chuẩn, cần phải thực hiện cẩn thận và tuân theo các hướng dẫn dưới đây. Để sprinkler không bị hư hỏng cũng như hoạt động tốt theo đúng chức năng:

  • Tránh cất giữ đầu xả nước ở những nơi có nhiệt độ cao, trực tiếp dưới ánh sáng mặt trời, điều này có thể dẫn đến việc tự kích hoạt sớm của đầu phụ.
  • Thùng carton để lưu trữ đầu xả nước phải được thiết kế đặc biệt sao cho có thể bảo vệ chúng trong quá trình vận chuyển. Không đem sprinkler từ thùng carton chuyển sang chỗ khác trước khi lắp đặt, tốt nhất bạn nên lấy sprinkler trực tiếp từ hộp carton khi cần lắp đặt.
  • Lắp đặt đầu phun 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 và thay toàn bộ đầu chữa cháy bị hỏng trong quá trình lắp đặt để đảm bảo an toàn.
  • Không lắp đặt đầu sprinkler có ống thủy tinh bị vỡ hoặc chất lỏng trong ống bị rò rỉ. Sprinkler đúng tiêu chuẩn phải xuất hiện bọt bóng khí nhỏ trong ống thủy tinh, bọt khí này có đường kính bọt khí từ 1.6 mm (đối với đầu 57°C) đến 2.4 mm (đối với đầu 141°C).
đầu phun sprinkler
Đầu phun sprinkler
  • Không được thực hiện gia công ren cho đầu phun, hành động này có thể sẽ làm hỏng cấu trúc và ảnh hưởng lớn đến hiệu quả làm việc của đầu phun.
  • Không sơn hoặc phủ bất kỳ chất liệu gì lên đầu chữa cháy sprinkler.

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

3.1.1 Cách lắp vòi phun không có nắp chụp

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

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

Bước 3: Dùng cờ-lê 6 loại W để siết chặt đầu chữa cháy sprinkler vào đường ống. Bạn nên 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.

3.1.2 Cách lắp đầu phun sử dụng nắp chụp

  • Bước 1: Lắp nắp chụp vào đầu phun sprinkler và dùng cao su non bao quanh ren sprinkler. Sau đó bạn liền dùng tay gắn sprinkler kèm nắp chụp vào đường ống.
  • Bước 2: Sử dụng cờ-lê 7 loại W để siết chặt 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 nắp chụp (lớp ngoài-đối với loại nắp chụp đôi) cho đến khi mép nắp chụp vào sát trần nhà.

Lưu ý:

  • Không tháo nắp bảo vệ đầu phun cho đến khi nước được đưa vào đường ống và hệ thống sẵn sàng hoạt động. Để đảm bảo vòi phun không bị kích hoạt sớm hay bị hư hỏng do tác động bởi yếu tố bên ngoài.
đầu phun sprinkler
Đầu phun sprinkler
  • Khi lắp đặt đầu phun phải sử dụng đúng cờ lê nhà sản xuất yêu cầu để không làm hỏng thiết bị.

3.2 Hướng dẫn kiểm tra và bảo trì 

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

Tiến hành kiểm tra cái nào có dấu hiệu ăn mòn hoặc rò rỉ phải được thay thế ngay. 

  • Vòi phun không được sơn, mạ, tráng, hay thay đổi bất kỳ nào khác so với lúc sản xuất. Sprinkler bị thay đổi chắc chắn phải được thay mới.
  • Các sprinkler sau khi xảy ra cơn hỏa hoạn mà vẫn chưa kích hoạt. Nếu tiếp xúc với các chất sinh ra do đám cháy mà không làm sạch được bằng vải hoặc bàn chải lông thì cũng phải thay thế.
  • Thường xuyên kiểm tra sự ăn mòn của đầu sprinkler để đảm bảo tính toàn vẹn của sản phẩm trong môi trường lắp đặt.

Hy vọng bài viết đã đem lại những thông tin hữu ích về đầu phun sprinkler. Chúc bạn sớm tìm được sản phẩm phù hợp nhất cho bản thân mình.