Van chống cháy có thể ngăn chặn sự lan rộng của lửa trong các ống thông gió không?

Nguyên tắc cốt lõi: Phân vùng thông qua cách ly ống dẫn tự động

Tại sao ống dẫn HVAC lại trở thành con đường lan truyền lửa—và cách van chống cháy ngăn chặn điều này

Hệ thống ống dẫn trong các hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí thực chất hoạt động như những tuyến đường cao tốc giúp lửa và khói độc lan truyền tự do giữa các khu vực khác nhau của tòa nhà trong các tình huống khẩn cấp. Việc lan rộng nhanh chóng này không chỉ làm hư hại công trình nhanh hơn mà còn khiến những người bên trong gặp nguy hiểm lớn hơn. Đó là lúc các van chống cháy phát huy tác dụng. Những thiết bị này tự động đóng lại tại các điểm then chốt trong hệ thống ống dẫn khi phát hiện nhiệt độ tăng, tạo thành các vách ngăn cháy cần thiết nhằm ngăn chặn ngọn lửa thoát ra khỏi khu vực phát sinh ban đầu. Bằng cách này, chúng duy trì nguyên tắc được các chuyên gia an toàn phòng cháy gọi là phân vùng, về cơ bản là kiểm soát đám cháy trong một khu vực nhất định. Các van này hoạt động bằng cách cắt đứt dòng oxy và sự lan truyền nhiệt qua hệ thống thông gió của tòa nhà, trở thành một phần quan trọng trong các chiến lược bảo vệ chống cháy hiện đại.

Kích hoạt nhiệt dạng an toàn khi sự cố: Các chốt nóng chảy, cảm biến nhiệt và ngưỡng nhiệt then chốt ở mức 165°F

Hầu hết các hệ thống hiện đại thực tế sử dụng hai phương pháp chính để kích hoạt chúng một cách đáng tin cậy. Thứ nhất là các thanh nối dễ nóng chảy được làm từ các hợp kim kim loại đặc biệt, sẽ tan chảy ở nhiệt độ xác định. Khi nhiệt độ đủ cao, các thanh nối này bị đứt ra và nhả các van đóng lò xo bên trong. Phương pháp thứ hai dựa vào cảm biến nhiệt điện tử. Các cảm biến này hoạt động khi phát hiện nhiệt độ duy trì ở mức khoảng 165 độ Fahrenheit trong một khoảng thời gian. Đây là tiêu chuẩn được thiết lập thông qua các bài kiểm tra UL 555S mà chúng ta đều biết. Điều làm cho hệ thống này hoạt động tốt là nó vẫn hoạt động ngay cả khi không có điện. Các bài kiểm tra thực tế gần đây do NFPA thực hiện cũng xác nhận điều này khá rõ ràng. Nghiên cứu năm 2023 của họ cho thấy gần 99 trên mỗi 100 hệ thống đã kích hoạt đúng cách trong các vụ cháy thực tế năm ngoái.

Chế độ vận hành van chống cháy: Phản ứng tĩnh so với động trong điều kiện cháy thực tế

Van tĩnh: Đóng bị động cho các hệ thống không có áp lực

Các van chống cháy giữ nguyên vị trí cho đến khi cần thiết hoạt động êm ái trong các hệ thống công trình được thiết kế để ngăn dòng không khí khi xảy ra cháy. Những thiết bị này hoàn toàn phụ thuộc vào tín hiệu nhiệt, ví dụ như các thanh nối dễ nóng chảy kiểu cũ tan chảy ở khoảng 165 độ Fahrenheit hoặc các cảm biến điện tử hiện đại hơn phát hiện nhiệt độ tăng lên. Khi được kích hoạt, các cánh van đóng sập lại nhờ lò xo bên trong, bịt kín các ống dẫn đi xuyên qua tường và sàn. Đây là những vị trí rất quan trọng vì chúng ngăn sự lan truyền khói giữa các khu vực khác nhau của tòa nhà ngay khi dòng không khí bình thường ngừng lại. Phù hợp nhất cho những nơi có áp suất không quá cao, các van chống cháy tĩnh cần có quy trình tắt hệ thống HVAC đúng cách để có thể đóng hoàn toàn mà không phải chống lại các luồng khí mạnh.

Van động: Đóng kín chịu được áp lực trong điều kiện dòng không khí và khói đang vận động

Các van chống cháy được thiết kế để hoạt động động chịu lực ngược lại dòng không khí liên tục trong các khu vực quan trọng như phòng chăm sóc tích cực tại bệnh viện và môi trường phòng thí nghiệm, nơi thông gió phải tiếp tục hoạt động trong các tình huống khẩn cấp. Nhóm kỹ thuật thường gia cố các lá van và khung van để chúng có thể chịu được chênh lệch áp suất vượt quá 4 inch cột nước. Theo tiêu chuẩn UL 555, các thiết bị này cần đóng lại khi không khí di chuyển qua chúng với tốc độ lớn hơn 2.000 feet mỗi phút, điều này cho thấy khả năng ngăn chặn hiệu quả sự lan truyền khói do lực quán tính. Hầu hết các hệ thống lắp đặt đều có thêm một biên độ an toàn để đảm bảo mọi thứ hoạt động bình thường ngay cả khi điều kiện vượt quá phạm vi hoạt động bình thường khoảng 400 feet mỗi phút.

Hiệu suất đã được kiểm chứng: Xếp hạng chống cháy, Tiêu chuẩn thử nghiệm và Hiệu quả thực tế

UL 555 và EN 1366-2: Ý nghĩa thực sự của các xếp hạng chịu lửa 90 phút và 180 phút

Các xếp hạng chịu lửa về cơ bản cho chúng ta biết các bộ phận công trình có thể chống chịu được nhiệt độ cao trong bao lâu theo các bài kiểm tra trong phòng thí nghiệm. Các tiêu chuẩn như UL 555 tại Hoa Kỳ và EN 1366-2 ở châu Âu kiểm tra khả năng của các van chống cháy ở nhiệt độ trên 1800 độ Fahrenheit. Khi thử nghiệm các van này, họ kiểm tra ba yếu tố chính: liệu ngọn lửa có xuyên qua được không, cấu trúc có bị sập không, và lượng nhiệt truyền qua có quá lớn không. Khi một van đạt xếp hạng 90 phút, điều đó có nghĩa là nó vẫn duy trì được sự nguyên vẹn trong khoảng một tiếng rưỡi bên trong các bài kiểm tra lò nung. Loại xếp hạng này sẽ kiểm soát khá tốt tình huống cháy văn phòng hoàn toàn. Các xếp hạng cao hơn như 180 phút lại quan trọng hơn nhiều ở những nơi như tòa nhà cao tầng hoặc bệnh viện, nơi con người cần thêm thời gian để sơ tán an toàn. Tất cả những con số này cũng không chỉ mang tính lý thuyết. Các phòng thí nghiệm thực sự tiến hành kiểm tra độc lập để đảm bảo chúng đáp ứng các yêu cầu tối thiểu trước khi được lắp đặt trong các công trình thực tế.

Bằng chứng từ NFPA: Mối tương quan giữa việc lắp đặt cửa chắn lửa được chứng nhận và việc giảm số ca tử vong do cháy

Khi các tòa nhà tuân thủ các tiêu chuẩn về cửa chắn lửa, con người thực sự có khả năng sống sót cao hơn trong các vụ cháy. Một phân tích dữ liệu từ hơn 450 vụ cháy tại các công trình thương mại trong giai đoạn 2019 đến 2023 cho thấy những nơi có cửa chắn được chứng nhận đúng tiêu chuẩn đã ghi nhận số ca tử vong do hít khói giảm khoảng 68%. Về cơ bản, có hai lý do giải thích hiện tượng này. Thứ nhất, các cửa chắn này cắt nguồn cung cấp oxy cho ngọn lửa, nhờ đó có thể làm chậm tốc độ lan rộng của đám cháy lên đến 40%, theo một số báo cáo kỹ thuật từ NFPA năm 2024. Thứ hai, chúng ngăn khói lan truyền qua các hệ thống thông gió – nơi xảy ra phần lớn các ca tử vong trong vụ cháy. Các tòa nhà có cửa chắn được kiểm tra bởi các chuyên gia độc lập thường mang lại cho người sử dụng thêm khoảng 11 phút để thoát ra ngoài an toàn. Khoảng thời gian bổ sung này tạo nên sự khác biệt lớn trong việc cứu sống con người khi xảy ra sự cố khẩn cấp.

Các Thành Phần Quan Trọng và Tích Hợp Hệ Thống nhằm Đảm Bảo Chức Năng Cửa Chắn Lửa Tin Cậy

Khung, lưỡi dao, gioăng và bộ truyền động—cách thiết kế phụ thuộc lẫn nhau đảm bảo đóng an toàn khi có sự cố

Khung giữ van chống cháy chắc chắn bên trong hệ thống ống dẫn và duy trì sự căn chỉnh ngay cả khi nhiệt độ thay đổi. Các cánh cong được tích hợp lò xo để có thể triển khai nhanh chóng khi cần thiết. Những cánh này khóa chặt vào nhau khi đóng, ngăn chặn cả không khí và ngọn lửa đi qua. Các gioăng cao su đặc biệt nở ra khi nhiệt độ tăng lên khoảng 165 độ Fahrenheit (khoảng 74 độ C), bịt kín các khe hở nhỏ giữa các cánh và khung nhằm ngăn khói lọt qua. Bộ truyền động kết nối tất cả các bộ phận này lại với nhau. Nó hoạt động bất kể các chốt nóng chảy bị đứt hay có tín hiệu điện tử được gửi đến. Khi được kích hoạt, nó di chuyển các cánh vào vị trí trong khi gioăng tự điều chỉnh để phù hợp với bất kỳ sai lệch nhỏ nào do sản xuất. Vì các thành phần này phụ thuộc lẫn nhau về mặt cơ học, nên có sẵn tính an toàn. Nếu một bộ phận bị hỏng, các bộ phận còn lại vẫn tiếp tục hoạt động ngăn sự lan truyền của lửa cho đến khi ai đó sửa chữa hoặc thay thế bộ phận lỗi bằng tay.

Đồng bộ hóa với hệ thống báo cháy, hệ thống phun nước chữa cháy và hệ thống quản lý tòa nhà

Việc ngăn chặn cháy lan hiệu quả nhất khi nó được kết nối đúng cách với các hệ thống an toàn của tòa nhà. Khi các cảm biến khói hoạt động, các van gió cần đóng lại nhanh chóng, thường là trong vòng vài giây. Các hệ thống chữa cháy mới hơn có các rơ le có địa chỉ (addressable relays) giao tiếp với bảng điều khiển báo động, nhờ đó chúng xác định chính xác khu vực cần xử lý. Điều này có nghĩa là các van gió phù hợp sẽ đóng lại gần khu vực phát hiện khói đầu tiên. Việc đóng tất cả các hệ thống kịp thời trước khi hệ thống phun nước tự động (sprinkler) hoạt động sẽ ngăn không cho khói độc lan rộng qua các ống thông gió hoặc làm ảnh hưởng đến các nỗ lực dập lửa. Hầu hết các tòa nhà hiện đại ngày nay đều được trang bị Hệ thống Quản lý Tòa nhà (BMS) để giám sát toàn bộ quá trình này từ một vị trí trung tâm. Các hệ thống này thực hiện kiểm tra tự động hàng tháng bằng tín hiệu tiếp điểm khô (dry contact signals) như chúng tôi đã đề cập trước đó. Các chuyên gia an toàn phòng cháy cũng đã phát hiện ra một điều thú vị: các tòa nhà có hệ thống tích hợp như vậy đã giảm thiểu sai sót do con người khoảng hai phần ba so với các hệ thống cũ độc lập. Điều này hoàn toàn hợp lý, vì trong tình huống khẩn cấp sẽ có ít người hơn cần phải kiểm tra thủ công các thiết bị.

Sự phối hợp giữa nhiều hệ thống này biến các van chống cháy từ thiết bị thụ động thành tài sản an toàn tính mạng chủ động, có khả năng thích ứng với các tình huống cháy thay đổi và tự động ghi lại dữ liệu hiệu suất phục vụ báo cáo tuân thủ.

Các câu hỏi thường gặp

Chức năng chính của van chống cháy là gì?
Các van chống cháy được thiết kế để ngăn chặn sự lan truyền của lửa và khói qua các hệ thống ống dẫn HVAC. Chúng tự động đóng lại khi phát hiện nhiệt độ cao, tạo ra các vách ngăn cháy quan trọng giúp giới hạn đám cháy trong một khu vực của tòa nhà.

Van chống cháy được kích hoạt như thế nào?
Van chống cháy có thể được kích hoạt thông qua các thanh liên kết dễ nóng chảy khi ở nhiệt độ cao hoặc các cảm biến nhiệt điện tử phát hiện nhiệt độ tăng kéo dài vượt ngưỡng nhất định—thường là khoảng 165 độ Fahrenheit.

Sự khác biệt giữa van chống cháy tĩnh và động là gì?
Van chống cháy tĩnh hoạt động thụ động bằng cách ngắt dòng không khí trong các hệ thống có áp suất không cao, trong khi van chống cháy động được thiết kế để chống lại áp lực đóng và tiếp tục hoạt động trong môi trường có dòng không khí chủ động, chẳng hạn như trong bệnh viện hoặc phòng thí nghiệm.

Tại sao xếp hạng chịu lửa lại quan trọng?
Các xếp hạng chịu lửa cho biết các bộ phận như van chống cháy có thể chịu được nhiệt độ cao trong bao lâu khi thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Xếp hạng cao hơn đảm bảo hiệu suất tốt hơn trong các tình huống cháy thực tế, tạo thêm thời gian để sơ tán.

Van chống cháy đóng góp như thế nào vào an toàn phòng cháy?
Bằng cách cắt nguồn cung cấp oxy và ngăn khói lan rộng qua hệ thống thông gió, van chống cháy làm tăng đáng kể khả năng kiểm soát đám cháy và tạo thêm thời gian để sơ tán an toàn.

Hệ thống quản lý tòa nhà có cần thiết cho hoạt động của van chống cháy không?
Có, việc tích hợp van chống cháy với hệ thống quản lý tòa nhà cho phép chẩn đoán từ xa, kiểm tra tự động và phối hợp hiệu quả với các hệ thống an toàn phòng cháy khác như báo động và hệ thống phun nước chữa cháy, giảm thiểu nguy cơ sai sót do con người trong các tình huống khẩn cấp.