NEWS

JOHN KNAPP - Phó chủ tịch Giải pháp kiểm soát khí Ruskin Grandview, Mo.

SỰ KHÁC BIỆT QUAN TRỌNG GIỮA VAN LỬA VÀ VAN KHÓI

Thiết kế phòng cháy chữa cháy hiệu quả nhất phải bao gồm các chức năng: tìm kiếm, triệt tiêu và ngăn chặn lửa cả chủ động và thụ động. Phòng chữa cháy (PCCC) chủ động bao gồm tất cả các hệ thống được thiết kế để triệt tiêu hoặc dập tắt lửa khi có sự hiện diện của lửa cũng như hỗ trợ cho bảo vệ con người. Những hệ thống này bao gồm cả truy tìm khói, tạo áp suất, báo cháy, bép phun nước, biển thoát hiểm và sơ đồ sơ tán con người. Tuy nhiên, các hệ thống phòng chữa cháy chủ động không ngăn ngừa sự lan tỏa khói và khí độc là nguyên nhân hàng đầu gây tử vong. Phòng chữa cháy thụ động được thiết kế để ngăn ngừa sự lây lan của khói, khí độc và lửa. Bằng cách phân vùng lửa (Vùng cháy), hệ thống PCCC thụ động có thể:

- Tăng tính hiệu quả cho các hệ thống PCCC chủ động

-Tạo điều kiện tốt cho công tác sơ tán người

- Bảo vệ tài sản

- Tối thiểu hóa thiệt hại

Phân vùng công trình xây dựng bằng những cấu kiện chống cháy đã được phân loại như tường chống cháy, tấm ngăn cháy, vách ngăn cháy, tấm chắn khói và vách ngăn khói là một đặc trưng quan trọng. Khi các thiết bị ống thông gió, ống khí sưởi hoặc ống điều hòa (HVAC) chạy xuyên qua những cấu kiện trên thì tính đồng nhất của hệ thống về mặt cấp độ PCCC phải được bảo đảm bằng việc sử dụng các van lửa, van khói hoặc van kết hợp lửa-khói tại các vị trí mà đường ống đi xuyên qua tường. Ba loại van này có những chức năng hoạt động khác nhau và được lắp đặt và bảo trì khác nhau. Kiến thức về những khác biệt này quyết định tính đúng đắn khi áp dụng của từng van và hoạt động của chúng trong hệ thống an toàn cháy nổ.

Theo các hệ chuẩn quốc tế mà Việt Nam áp dụng trong QCVN 03:2021/BCA qui định thì có 2 loại van được dịch là VAN NGĂN CHÁY (Van lửa) và VAN KIỂM SOÁT KHÓI (Van khói). 2 loại van này tuân thủ các tiêu chuẩn thử nghiệm khác nhau, điều kiện đánh giá khác nhau. Van kết hợp lửa khói là van ngăn cháy nhưng phải đạt chỉ tiêu rò rỉ khí khi cháy <200 m3/h/m2. (Van EIS). 

Van lửa (còn gọi là van chặn lửa, van ngăn cháy...) là van thường mở sẽ đóng một lần khi nhiệt độ trong ống gió đạt mức tới hạn cho nó bằng một cầu chì nóng chảy hoặc tín hiệu báo cháy từ trung tâm. Van khói (còn gọi là van kiểm soát khói) là van thường đóng, sẽ mở khi có sự xuất hiện của khói và đóng lại khi xuất hiện nhiệt độ tới hạn haowcj tín hiệu báo cháy. Van Lửa khói kết hợp là van ngăn cháy thường mở, sẽ đóng lại khi có nhiệt tới hạn hoặc có tín hiệu báo cháy từ trung tâm để ngăn cháy lan đồng thời ngăn cả khói (Điều kiện S). Luật đã quy định và các kỹ sư cũng nhất trí rằng phương thức tốt nhất để phân vùng cháy là áp dụng van kết hợp lửa-khói. Van kết hợp không chỉ đóng theo nhiệt độ cao trong ống gió mà còn có thể đóng khi thấy có khói. Van kết hợp cũng có thể bỏ qua kiểm soát thông thường để tạo áp cho các không gian riêng. Van này được phân cấp rò rỉ đạt tiêu chuẩn kiểm soát khói theo chuẩn UL555S hoặc BS-EN 12101-8:2011, tiêu chuẩn thử nghiệm BS-EN 1366-10:2011 theo qui định của QCVN 03:2021/BCA để ngăn khói theo các dấu vết nó tìm được - đây là khác biệt chính so với van lửa. Chỉ các van kết hợp lửa-khói và van khói mới là những thiết bị được phân cấp kín khí (như bảng 1 dưới đây)

VAN NGĂN CHÁY LAN (VAN LỬA)
Có thể định nghĩa van lửa là "một thiết bị được lắp trên các ống gió và cửa vận chuyển khí (dạng mở) của hệ thống phân phối không khí hoặc hệ thống kiểm soát khói được thiết kế để tự động đóng khi phát hiện nhiệt nóng. Nó còn được dùng để cắt sự luân chuyển khí nhằm ngăn sự lan tràn của lửa và duy trì sự đồng nhất của phân vùng đã được phân cấp" 1. Chức năng đầu tiên của van là ngăn ngừa lửa xuyên từ một mặt (ranh giới) của một phân vùng san mặt kia.
Van lửa (hình 1) hoạt động bằng thiết bị cầu chì, đa số là loại cầu chì nóng chảy hoặc điều khiển đóng bằng mô tơ điện bởi chức năng lò xo phản hồi. Van lửa được thiết kế và thử nghiệm theo Tiêu chuẩn UL 555: Standard for Safety for Fire Dampers, hoặc ISO 10294-1-2-4 :1996 theo qui chuẩn kỹ thuật QCVN 03:2021/BCA để bảo đảm sự đồng nhất với các phân vùng PCCC. Van lửa được lắp cầu chì (cấp 165OF tới 286OF / 74OC tới 141OC) giữ cho các cánh van mở cho tới khi chì nóng chảy. Tùy giới hạn chảy (cấp nóng chảy) mà các cánh van lúc đó sẽ đóng và ngăn lửa đi vào phân vùng lân cận.

Vị trí lắp: Van lửa được lắp trong hoặc sát gần tường hoặc sàn tại điểm ống gió chạy xuyên để bảo đảm sự đồng nhất và cấp chống cháy của tường, sàn bất luận là nó áp dụng cho ống gió hay hộp khí hồi dạng mở. Nếu hệ thống ống gió bị sập (do hỏa hoạn) thì các van lửa vẫn phải còn gắn với tường hoặc sàn. Van lửa có thể được coi như một phần của hệ thống tường chống cháy.

Ống nối (sleeve) và phụ kiện: Các van lửa đều yêu cầu phải được lắp trong các ống nối (sleeve - Thân van). Các sleeve mỏng (18-20 ga./0.9-1.2 mm) yêu cầu phải được kết nối với ống gió bằng bích kẹp (S-clip), các sleeve dày hơn (16 ga./1.6 mm) có thể kết nối bằng các phương pháp chắc hơn. Hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất phải bao gồm phương pháp đã được phê chuẩn đối với các phụ kiện và khe hở áp dụng trong thử nghiệm.

Làm kín: Khe hở giữa khung van và lỗ mở phải được trám kín bằng vật liệu có sự dãn nở nhiệt. Bích kẹp và các kết nối khác có thể được làm kín bằng những chất trám kín chuẩn UL do nhà sản xuất giới thiệu theo biện phái đã thực hiện trong thử nghiệm. 

Có hai kiểu áp dụng van lửa là tĩnh và động. Van lửa tĩnh chỉ áp dụng trong các hệ thống HVAC có thiết kế cho van đóng trong trường hợp hỏa hoạn. Van động được thử nghiệm để đóng theo dòng khí và có kèm theo cả cấp lưu tốc và chênh áp. Cấp thấp nhất cho van lửa động là 2,000 fpm và 4.0 in. wg. (10.16 m/s và 1.0 kPa)

Ngoài 2 ứng dụng thì van lửa cũng có 2 thiết kế cơ bản: kiểu màn sập và kiểu đa cánh. Loại van lửa phổ biến nhất là kiểu màn sập có cầu chì để giữ màn sập. Van lửa đa cánh cấu tạo tương tự van điều khiển lưu lượng (VCD) với các cánh van bố trí trên đường đi luồng khí, van này nói chung gây cản trở luồng khí nhiều hơn so với van kiểu màn sập cùng kích cỡ. Tuy nhiên, van lửa đa cánh có thể áp dụng cho các trường hợp mà lưu tốc khí của hệ thống vượt quá cấp đóng của van màn sập. Van lửa đa cánh được thử nghiệm theo chuẩn UL đã được phân loại "động" đóng tại 4,000 fpm và 8.0 in.wg (20.32 m/s và 2.0 kPa)

VAN KIỂM SOÁT KHÓI (VAN KHÓI)
Van khói được định nghĩa là "một thiết bị được lắp trên hệ ống gió và chuyển vận khí mở của hệ thống phân phối khí hoặc kiểm soát khói. Thiết bị này hoạt động tự động và được điều khiển bởi hệ thống tầm soát. Các van khói có thể được mở hoặc đóng từ xa từ phòng kiểm soát nếu cần"1. Chức năng đầu tiên của van khói là để ngăn ngừa khói đi qua thông qua hệ thống khí sưởi, thông gió và điều hòa hoặc đi từ một mặt qua mặt kia của vách ngăn giữa các phân vùng cháy.
Van khói hoạt động bằng bộ kích hoạt lắp sẵn hoặc kích hoạt thủy lực được điều khiển bởi bộ tìm khói hoặc bộ báo cháy. Van khói được phân cấp theo Tiêu chuẩn UL 555S, UL Standard for Safety for Smoke Dampers, Hoặc BS-EN 12101-8:2011 và có hai ứng dụng chính:
1. Như một phần của "hệ thống kiểm soát khói thụ động", trong đó van đóng khi khói được tìm thấy và ngăn sự luân chuyển không khí và khói qua ống gió, thiết bị lưu chuyển khí hoặc cửa thông gió.
2. Như một phần của "hệ thống kiểm soát khói kỹ thuật" được thiết kế với các vách, sàn ngăn để kiểm soát khói thâm nhập và để tạo ra chênh lệch áp suất. Việc tạo áp vây quanh điểm cháy là để ngăn khói lan sang các vùng lân cận.

Van khói có những yêu cầu sau cho việc lắp đặt
Vị trí lắp đặt: van khói được lắp trên hoặc sát các vách ngăn khói. Van phải được lắp cách vách ngăn khói không xa hơn 24 in. (610 mm). Tất nhiên, van khói được dùng để cách ly AHU thì không bị ràng buộc bởi yêu cầu này. Tiêu chuẩn NFPA 90A công bố rằng các van khói được dùng để cách ly các AHU trên 15,000 cfm (7m /s).
Ống nối (sleeve) và phụ kiện: van khói không nhất thiết phải lắp bằng sleeve mà có thể được lắp thẳng vào ống gió. Các hướng dẫn của nhà sản xuất phải bao gồm phương pháp lắp đã được phê duyệt cho các phụ kiện và khoảng cách lắp đặt.
Làm kín: các đường nối giữa khung van và ống gió phải được làm kín để ngăn rò rỉ khói không mong muốn. Cấp rò rỉ của van khói dựa trên mức rò rỉ qua các cánh van và khung trong của van chứ không cộng thêm mức rò rỉ giữa khung và và ống gió hoặc sleeve.

VAN KẾT HỢP LỬA KHÓI
Van kết hợp lửa-khói (hình 4) phải đạt các yêu cầu cả hai tiêu chuẩn UL về an toàn đối với van lửa UL555 và van khói UL555S và các yêu cầu cho các ứng dụng như đã mô tả ở trên. Van được dùng trong các điểm chạy xuyên tường, sàn, trần yêu cầu cả van lửa và khói trong hệ thống HVAC. Van đóng khi phát hiện nhiệt tới hạn (qua nhiệt độ ống gió) hoặc khói (qua bộ dò khói) và sẽ đóng kín các cửa mở.

Hướng dẫn về các tiêu chuẩn cho công tác sau lắp đặt
Khi thiết kế các hệ thống bảo vệ lửa và khói, các kỹ sư cần xem xét, tính toán cách chúng sẽ được thử nghiệm và bảo trì trong nhiều năm sau khi lắp đặt. NFPA ban hành 2 tiêu chuẩn với các yêu cầu về hoạt động, bảo trì và thử nghiệm trong Chương 6 tiêu chuẩn NFPA 105-2010 (Standard for Smoke Door Assemblies and Other Opening Protectives) và Chương 19 NFPA 80- 2010 (Standard for Fire Doors and Other Opening Protectives). Hai tiêu chuẩn này cùng bao quát các hoạt động thử nghiệm và kiểm định ngay sau khi lắp đặt, thử nghiệm và kiểm định định kỳ và bảo trì các van lửa, khói và kết hợp lửa-khói. Các tiêu chuẩn này còn bào gồm các yêu cầu về lập biên bản kiểm định, thử nghiệm và bảo trì. QCVN chỉ mới qui định về biện pháp lắp đặt phải tương tự trong thử nghiệm mà chưa đề cập đến hệ tiêu chuẩn chèn bịt cụ thể nào. Vấn đề lắp đặt đáp ứng công tác kiểm tra định kỳ, bảo trì trong sử dụng cũng chưa được đề cập cụ thể. 

Khác với các van càu chì, van được trang bị thiết bị đóng ngắt nhiệt điện tử thay vì cầu chì cơ khí có các thiết bị đóng ngắt điện tử có thể cài đặt lại và cho phép điều khiển mức độ đóng của van chứ không đóng sập mạnh gây ra các vấn đề áp suất đối với hệ thống HVAC

Các nhà thiết kế hệ thống nên dứt khoát yêu cầu các cầu chì điện tử này khi lựa chọn van kết hợp lửa-khói hoặc van khói. Những model van kết hợp lửa khói có thiết kế cánh kín khí (airfoil blades) thường hoạt động tốt hơn (ít sụt áp hơn) so với các loại van khác. Độ sụt áp thấp trong một hệ thống đồng nghĩa với việc tiết kiệm năng lượng. Các nhà thiết kế hệ thống nên chọn những sản phẩm được chứng nhận hoạt động từ bên thứ ba như Hiệp hội Quốc tế về Luân chuyển và Kiểm soát không khí (AMCA). Vị trí lắp, phụ kiện sleeve và làm kín cho các van kết hợp lửa-khói phải tuân thủ theo cùng các tiêu chí như đối với van lửa.

Lưu ý quan trọng về lắp đặt
Lắp đặt các van an toàn (lửa/khói) luôn phải tuân thủ đúng các hướng dẫn của nhà nhà xuất, van phải được thử nghiệm bởi một đơn vị hợp pháp. Không được dùng hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất này áp dụng cho van của nhà sản xuất khác vì van đó có thể chưa được thử nghiệm và chưa đạt yêu cầu lắp đặt. Gần đây, nhiều thiết kế van, đặc biệt là van kết hợp lửa-khói EI, đã tăng thêm độ linh hoạt trong ứng dụng và lắp đặt, ví dụ lắp ngoài tường/ Trên tường (hình 5a và 5b). Số thử nghiệm hoạt động theo chuẩn EI cho van kết hợp lửa-khói cũng đã tăng lên đáng kể nhằm đáp ứng cho các thiết kế và phương thức lắp đặt mới. Những thiết kế này đã làm cho việc lựa chọn và lắp đặt van được dễ dàng và chuẩn xác hơn mà không cần tốn nhiều công sức của các kỹ sư, nhà thầu cũng như các nhà quản lý từ các cơ quan chức năng. Các thanh tra cơ khí và đội kiểm tra đã được đào tạo về những thay đổi này và có nhận thức rõ hơn về các phương thức lắp đặt mới. Một lần nữa, điểm quan trọng là phải có bảng hướng dẫn lắp đặt được phê chuẩn của nhà sản xuất van để trình cho những đơn vị chức năng kiểm tra.

Đối với bất kỳ hệ thống nào thì công tác thanh kiểm tra và bảo trì các cấu kiện là chìa khóa bảo đảm tính hiệu quả hoạt động. Điều này đặc biệt đúng với hệ thống an toàn PCCC. Tiêu chuẩn NFPA 105: Standard for Smoke Door Assemblies and Other Opening Protective đã công bố rằng sau khi lắp đặt một năm thì từng van an toàn đều phải được thử nghiệm và kiểm định. Sau đó thì định kỳ thử nghiệm và kiểm định là 4 năm một lần trừ trường hợp bệnh viện là 6 năm một lần. Luật còn quy định rằng van phải được kích hoạt và luân chuyển quay vòng. Các cuộc kiểm định phải được ghi biên bản chỉ rõ vị trí lắp van, ngày kiểm định, tên kiểm định viên và những vấn đề được phát hiện. Qui định này trong qui chuẩn Việt Nam cũng chưa đề cập.

Tương tự, tiêu chuẩn NFPA 80: Standard for Fire Doors and Other Opening Protective cũng quy định rằng các van lửa và van kết hợp lửa-khói phải được kiểm định và thử nghiệm sau khi lắp đặt một năm. Ngoài ra, thử nghiệm và kiểm định phải theo định kỳ 4 năm trừ trường hợp bệnh viện là 6 năm. NFPA 80 cũng yêu cầu lập biên bản cho các lần kiểm định.

Lắp đặt và bảo trì đúng cho các van lửa, khói và kết hợp lửa-khói cho các công trình có hoặc không có hệ thống bép phun nước là công việc có ý nghĩa sống còn trong thiết kế hệ thống an toàn phòng cháy. Trong trường hợp hỏa hoạn xảy ra, các van khói, lửa, kết hợp khói-lửa sẽ giúp khoanh vùng lửa và khói phát sinh trong khu vực phát cháy, nhờ đó tối thiểu hóa tử vong và thiệt hại tài sản đồng thời giúp cho lực lượng cứu hỏa ngăn cản sự bùng phát của đám cháy.

Tài liệu tham khảo
1.Ấn bản AMCA 503-03, Fire, Ceiling (Radiation) Smoke and Fire/Smoke Dampers Application Manual. AMCA, 2003.
2.UL 555S, Standard for Safety - Smoke Damper, Underwriters Laboratory, June 1999