Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước ( đầu phun sprinkler)

Nhiệt độMàu của rượu lỏngbên trong bóng đèn
° C° F
57135trái cam
68155Màu đỏ
79174Màu vàng
93200màu xanh lá
141286Màu xanh da trời
182360Màu tím
227
260
440
500
Đen

Biểu đồ này từ lửa
tiêu chuẩn an toàn
chỉ màu
của bóng đèn và
điều hành tương ứng
nhiệt độ.

Bóng thủy tinh phun nước với nhiệt độ hoạt động khác nhau

Các hệ thống phun nước được dự định để kiểm soát đám cháy hoặc để dập tắt đám cháy. Vòi phun nước ở chế độ điều khiển nhằm kiểm soát tốc độ giải phóng nhiệt của đám cháy để ngăn sập cấu trúc tòa nhà, và làm ướt trước các chất dễ cháy xung quanh để ngăn lửa lan rộng. Ngọn lửa không được dập tắt cho đến khi các chất dễ cháy đang cạn kiệt hoặc việc dập tắt thủ công được thực hiện bởi lính cứu hỏa . Cácvòi phun chế độ ngăn chặn (trước đây gọi là các vòi phun phản ứng nhanh ngăn chặn sớm ( ESFR ) nhằm giảm tốc độ giải phóng nhiệt đột ngột của đám cháy, sau đó nhanh chóng được dập tắt hoàn toàn, trước khi can thiệp bằng tay.

Hầu hết các hệ thống phun nước được cài đặt ngày nay được thiết kế bằng cách sử dụng một cách tiếp cận diện tích và mật độ. Đầu tiên, việc sử dụng tòa nhà và nội dung tòa nhà được phân tích để xác định mức độ nguy hiểm cháy. Thông thường các tòa nhà được phân loại là nguy hiểm nhẹ, nhóm nguy hiểm thông thường 1, nhóm nguy hiểm thông thường 2, nhóm nguy hiểm thêm 1 hoặc nhóm nguy hiểm bổ sung 2. Sau khi xác định phân loại nguy hiểm, có thể xác định khu vực thiết kế và mật độ bằng cách tham khảo các bảng trong Lửa quốc giaTiêu chuẩn của Hiệp hội bảo vệ (NFPA). Khu vực thiết kế là khu vực lý thuyết của tòa nhà đại diện cho khu vực tồi tệ nhất mà lửa có thể cháy.Mật độ thiết kế là một phép đo bao nhiêu nước trên một mét vuông diện tích sàn nên được áp dụng cho khu vực thiết kế.

Ví dụ, trong một tòa nhà văn phòng được phân loại là nguy hiểm ánh sáng, diện tích thiết kế điển hình sẽ là 1.500 feet vuông (140 m 2 ) và mật độ thiết kế sẽ là 0,1 US gallon mỗi phút (0,38 l / phút) trên 1 feet vuông (0,093 m 2 ) hoặc tối thiểu 150 gallon Mỹ mỗi phút (570 l / phút) được áp dụng trên diện tích thiết kế 1.500 feet vuông (140 m 2 ). Một ví dụ khác là một cơ sở sản xuất được phân loại là nhóm nguy hiểm thông thường 2 trong đó diện tích thiết kế điển hình sẽ là 1.500 feet vuông (140 m 2 ) và mật độ thiết kế sẽ là 0,2 US gallon mỗi phút (0,76 l / phút) trên 1 feet vuông ( 0,093 m 2 ) hoặc tối thiểu 300 gallon Mỹ mỗi phút (1.100 l / phút) được áp dụng trên diện tích thiết kế 1.500 feet vuông (140 m 2 ).

Sau khi xác định được diện tích và mật độ thiết kế, các tính toán được thực hiện để chứng minh rằng hệ thống có thể cung cấp lượng nước cần thiết cho khu vực thiết kế cần thiết. Các tính toán này chiếm tất cả áp lực bị mất hoặc tăng giữa nguồn cấp nước và các vòi phun nước sẽ hoạt động trong khu vực thiết kế. Điều này bao gồm tổn thất áp suất do ma sát bên trong đường ống và tổn thất hoặc tăng do chênh lệch độ cao giữa nguồn và vòi phun nước xả. Đôi khi áp lực động lượng từ vận tốc nước bên trong đường ống cũng được tính toán. Thông thường các tính toán này được thực hiện bằng phần mềm máy tính nhưng trước khi hệ thống máy tính ra đời, các tính toán đôi khi phức tạp này được thực hiện bằng tay. Kỹ năng tính toán hệ thống phun nước bằng tay này vẫn cần được đào tạo cho một kỹ thuật viên thiết kế hệ thống phun nước, người tìm kiếm chứng chỉ cấp cao từ các tổ chức chứng nhận kỹ thuật như Viện công nghệ kỹ thuật quốc gia (NICET).

Các hệ thống phun nước trong các cấu trúc dân cư đang trở nên phổ biến hơn khi chi phí của các hệ thống đó trở nên thiết thực hơn và lợi ích trở nên rõ ràng hơn. Hệ thống phun nước dân cư thường thuộc một phân loại dân cư tách biệt với các phân loại thương mại được đề cập ở trên. Một hệ thống phun nước thương mại được thiết kế để bảo vệ cấu trúc và người cư ngụ khỏi đám cháy. Hầu hết các hệ thống phun nước dân dụng được thiết kế chủ yếu để dập tắt đám cháy theo cách như vậy để cho phép thoát khỏi an toàn của cư dân tòa nhà. Mặc dù các hệ thống này thường sẽ bảo vệ cấu trúc khỏi thiệt hại lớn về hỏa hoạn, đây là điều cần cân nhắc thứ yếu. Trong các cấu trúc dân cư, vòi phun nước thường được bỏ qua từ tủ quần áo, phòng tắm, ban công, nhà để xe và gác mái vì một đám cháy ở những khu vực này thường không ảnh hưởng đến lối thoát của người cư ngụ.

Nếu thiệt hại do nước hoặc thể tích nước là mối quan tâm đặc biệt, một kỹ thuật có tên là Water Mist Fire Suppression có thể là một giải pháp thay thế. Công nghệ này đã được phát triển trong hơn 50 năm. Nó đã không được sử dụng chung, nhưng được chấp nhận trên tàu và trong một vài ứng dụng dân cư. Các hệ thống khử sương mù hoạt động bằng cách sử dụng sức nóng của lửa để ‘chớp’ đám mây sương nước để hấp. Điều này sau đó đốt lửa. Như vậy, các hệ thống phun sương có xu hướng có hiệu quả cao, nơi có khả năng là một đám cháy nóng tự do. Trong trường hợp không đủ nhiệt (như trong một đám cháy sâu như sẽ được tìm thấy trong giấy được lưu trữ) sẽ không có hơi nước được tạo ra và hệ thống phun sương sẽ không dập tắt được đám cháy. Một số thử nghiệm đã chỉ ra rằng khối lượng nước cần thiết để dập tắt đám cháy với hệ thống như vậy được lắp đặt có thể ít hơn đáng kể so với hệ thống phun nước thông thường. [27]

Chi phí cơ bản của hệ thống chữa cháy bằng nước

Trong năm 2008, chi phí lắp đặt của các hệ thống phun nước dao động từ 0,31 – 3,66 đô la Mỹ mỗi foot vuông, tùy thuộc vào loại và vị trí.Hệ thống dân cư, được lắp đặt tại thời điểm xây dựng nhà ban đầu và sử dụng nguồn nước thành phố, trung bình khoảng 0,35 đô la Mỹ / foot vuông. [28] Hệ thống có thể được cài đặt trong quá trình xây dựng hoặc trang bị thêm. Một số cộng đồng có luật yêu cầu hệ thống phun nước dân cư, đặc biệt là nơi không có nguồn cung cấp nước lớn của thành phố (“dòng lửa”). Trên toàn quốc tại Hoa Kỳ, các ngôi nhà một và hai gia đình thường không yêu cầu hệ thống phun nước chữa cháy, mặc dù sự mất mát quá lớn về cuộc sống do hỏa hoạn xảy ra trong những không gian này. cần dẫn nguồn ] Hệ thống phun nước dân dụng là không tốn kém (tương đương với mỗi foot vuông như thảm hoặc lát sàn), nhưng yêu cầu đường ống cấp nước lớn hơn so với thường được lắp đặt trong nhà, do đó, việc trang bị thêm thường rất tốn kém.

Theo Hiệp hội Phòng cháy chữa cháy Quốc gia (NFPA), các đám cháy trong các khách sạn có vòi phun nước có thiệt hại trung bình thấp hơn 78% so với các đám cháy trong các khách sạn không có chúng (1983 Ảo1987). NFPA cho biết tổn thất trung bình trên mỗi đám cháy trong các tòa nhà có vòi phun nước là 2.300 đô la, so với tổn thất trung bình là 10.300 đô la trong các tòa nhà không có đèn. NFPA cho biết thêm rằng không có ghi nhận về trường hợp tử vong trong một tòa nhà được rắc đầy đủ bên ngoài điểm bắt nguồn lửa. cần dẫn nguồn ] Tuy nhiên, trong một so sánh kinh tế thuần túy, đây không phải là một bức tranh hoàn chỉnh; tổng chi phí cho việc lắp đặt và các chi phí phát sinh từ việc phát hành không kích hoạt lửa phải được tính đến.

NFPA tuyên bố rằng “không có hồ sơ nào về vụ hỏa hoạn giết chết hơn hai người trong một tòa nhà được phun nước hoàn toàn, nơi hệ thống phun nước hoạt động tốt, ngoại trừ trong một vụ nổ hoặc hỏa hoạn hoặc khi các thành viên hoặc nhân viên đội cứu hỏa công nghiệp bị giết trong khi dập lửa hoạt động. “

Nhà sản xuất phun nước chữa cháy lớn nhất thế giới là bộ phận Sản phẩm phòng cháy chữa cháy của Tyco International . cần dẫn nguồn ]