Hệ thống báo cháy tự động khái niệm và nguyên lý

I. KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

Hệ thống báo cháy tự động là hệ thống gồm tập hợp các thiết bị có nhiệm vụ phát hiện và báo động khi có cháy xảy ra. Việc phát hiện ra các tín hiệu cháy có thể được thực hiện tự động bởi các thiết bị hoặc bởi con người, và nhất thiết phải hoạt động liên tục trong 24/24 giờ.

II. CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG BÁO CHÁY TỰ ĐỘNG

Một hệ thống báo cháy tự động tiêu biểu sẽ có 3 thành phần như sau:
1. Trung tâm báo cháy
Được thiết kế dạng tủ, bao gồm cc thiết bị chính : một mainboard, một biến thế, một battery.
2. Thiết bị đầu vào
- Đầu báo: báo khói, báo nhiệt, báo gas, báo lửa.
- Công tắc khẩn (nút nhấn khẩn).
3. Thiết bị đầu ra
- Bảng hiển thị phụ (bàn phím).
- Chuông báo động, còi báo động.
- Đèn báo động, đèn exit.
- Bộ quay số điện thoại tự động.

III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG BÁO CHÁY

Quy trình hoạt động của hệ thống báo cháy là một quy trình khép kín. Khi có hiện tượng về sự cháy (chẳng hạn như nhiệt độ gia tăng đột ngột, có sự xuất hiện của khói hoặc các tia lửa) các thiết bị đầu vào (đầu báo, công tắc khẩn) nhận tín hiệu và truyền thông tin của sự cố về trung tâm báo cháy. Tại đây trung tâm sẽ xử lý thông tin nhận được, xác định vị trí nơi xảy ra sự cháy (thông qua các zone) và truyền thông tin đến các thiết bị đầu ra (bảng hiển thị phụ, chuông, còi, đèn), các thiết bị này sẽ phát tín hiệu âm thanh, ánh sáng để mọi người nhận biết khu vực đang xảy ra sự cháy và xử lý kịp thời.

IV. PHÂN LOẠI HỆ THỐNG BÁO CHÁY

•Hệ thống báo cháy sử dụng 2 loại điện thế khác nhau : 12V và 24V.
Về mặt lý thuyết cả hai loại này đều có tính năng kỹ thuật và công dụng như nhau. Nhưng, so với hệ thống báo cháy 24V thì hệ thống báo cháy 12V không mang tính chuyên nghiệp, trung tâm 12V chủ yếu được sử dụng trong hệ thống báo trộm, ngoài ra hệ thống còn bắt buộc phải có bàn phím lập trình. Trong khi hệ thống báo cháy 24V là một hệ thống báo cháy chuyên nghiệp, khả năng truyền tín hiệu đi xa hơn, và không bắt buộc phải có bàn phím lập trình. Tuy nhiên, trung tâm xử lý hệ báo cháy 12V ( trung tâm Networx) có giá thành thấp hơn so với trung tâm xử lý hệ báo cháy 24V (trung tâm Mircom,…)

Ngoài ra, Hệ thống báo cháy được chia làm 2 hệ chính, gồm:

1.Hệ báo cháy thông thường:
Với tính năng đơn giản, giá thành không cao, hệ thống báo cháy thông thường chỉ thích hợp lắp đặt tại các công ty có diện tích vừa hoặc nhỏ (khoảng vài ngàn m2), số lượng các phòng ban không nhiều (vài chục phòng); lắp đặt cho những nhà, xưởng nhỏ… Các thiết bị trong hệ thống được mắc nối tiếp với nhau và mắc nối tiếp với trung tâm báo cháy, nên khi xảy ra sự cố trung tâm chỉ có thể nhận biết khái quát và hiển thị toàn bộ khu vực (zone) mà hệ thống giám sát (chứ không cho biết chính xác vị trí từng đầu báo, từng địa điểm có cháy). Điều này làm hạn chế khả năng xử lý của nhân viên giám sát

2.Hệ báo cháy địa chỉ:
Với tính năng kỹ thuật cao, hệ thống báo cháy địa chỉ dùng để lắp đặt tại các công ty mà mặt bằng sử dụng rộng lớn (vài chục ngàn m2), được chia ra làm nhiều khu vực độc lập, các phòng ban trong từng khu vực riêng biệt với nhau. Từng thiết bị trong hệ thống được mắc trực tiếp vào trung tâm báo cháy giúp trung tâm nhận tín hiệu xảy ra cháy tại từng khu vực, từng địa điểm một cách rõ ràng, chính xác. Từ đó trung tâm có thể nhận biết thông tin sự cố một cách chi tiết và được hiển thị trên bảng hiển thị phụ giúp nhân viên giám sát có thể xử lý sự cố một cách nhanh chóng.

V. GIẢI THÍCH CHI TIẾT CÁC THIẾT BỊ

1- Trung tâm báo cháy: (Tủ trung tâm , Trung tâm điều khiển, Control Panel)
Đây là thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống và quyết định chất lượng của hệ thống. Là thiết bị cung cấp năng lượng cho các đầu báo cháy tự động. Có khả năng nhận và xử lý các tín hiệu báo cháy từ các đầu báo cháy tự động hoặc các tín hiệu sự cố kỹ thuật, hiển thị các thông tin về hệ thống và phát lệnh báo động, chỉ thị nơi xảy ra cháy. Trong trường hợp cần thiết có thể truyền tín hiệu đến nơi nhận tin báo cháy. Có khả năng tự kiểm tra hoạt động bình thường của hệ thống, chỉ thị sự cố của hệ thống như đứt dây, chập mạch.

2- Thiết bị đầu vào:
Là thiết bị nhạy cảm với các hiện tượng của sự cháy (sự tăng nhiệt, tỏa khói, phát sáng, phát lửa), và có nhiệm vụ nhận thông tin nơi xảy ra sự cháy và truyền tín hiệu đến trung tâm báo cháy.

2.1- Đầu báo:

2.1.1 Đầu báo khói: (Smoke Detector)
- Là thiết bị giám sát trực tiếp, phát hiện ra dấu hiệu khói để chuyển các tín hiệu khói về trung tâm xử lý. Thời gian các đầu báo khói nhận và truyền thông tin đến trung tâm báo cháy không quá 30s. Mật độ môi trường từ 15% đến 20%. Nếu nồng độ của khói trong môi trường tại khu vực vượt qua ngưỡng cho phép (10% -20%) thì thiết bị sẽ phát tín hiệu báo động về trung tâm để xử lý.
- Các đầu báo khói thường được bố trí tại các phòng làm việc, hội trường, các kho quỹ, các khu vực có mật độ không gian kín và các chất gây cháy thường tạo khói trước.
- Đầu báo khói được chia làm 2 loại chính như sau :

2.1.1.1 Đầu báo khói dạng điểm.
Được lắp tại các khu vực mà phạm vi giám sát nhỏ, trần nhà thấp (văn phòng, chung cư …)
a. Đầu báo khói Ion : Thiết bị tạo ra các dòng ion dương và ion âm chuyển động, khi có khói, khói sẽ làm cản trở chuyển động của các ion dương và ion âm, từ đó thiết bị sẽ gởi tín hiệu báo cháy về trung tâm xử lý.
b. Đầu báo khói Quang (photo): Thiết bị bao gồm một cặp đầu báo (một đầu phát tín hiệu, một đầu thu tín hiệu) bố trí đối nhau, khi có khói xen giữa 2 đầu báo, khói sẽ làm cản trở đường truyền tín hiệu giữa 2 đầu báo, từ đó đầu báo sẽ gởi tín hiệu báo cháy về trung tâm xử lý.

2.1.1.2 Đầu báo khói dạng Beam
- Gồm một cặp thiết bị được lắp ở hai đầu của khu vực cần giám sát. Thiết bị chiếu phát chiếu một chùm tia hồng ngoại, qua khu vực thuộc phạm vi giám sát rồi tới một thiết bị nhận có chứa một tế bào cảm quang có nhiệm vụ theo dõi sự cân bằng tín hiệu của chùm tia sáng. Đầu báo này hoạt động trên nguyên lý làm mờ ánh sáng đối nghịch với nguyên lý tán xạ ánh sáng (cảm ứng khói ngay tại đầu báo).
- Đầu báo khói loại Beam có tầm hoạt động rất rộng (15m x 100m), sử dụng thích hợp tại những khu vực mà các loại đầu báo khói quang điện tỏ ra không thích hợp, chẳng hạn như tại những nơi mà đám khói tiên liệu là sẽ có khói màu đen.
- Hơn nữa đầu báo loại Beam có thể đương đầu với tình trạng khắc nghiệt về nhiệt độ, bụi bặm, độ ẩm quá mức, nhiều tạp chất,… Do đầu báo dạng Beam có thể đặt đằng sau cửa sổ có kiếng trong, nên rất dễ lau chùi, bảo quản.
- Đầu báo dạng Beam thường được lắp trong khu vực có phạm vi giám sát lớn, trần nhà quá cao không thể lắp các đầu báo điểm (các nhà xưởng, …)

2.1.2 Đầu báo nhiệt: (Heat Detector)
- Đầu báo nhiệt là loại dùng để dò nhiệt độ của môi trường trong phạm vi bảo vệ , khi nhiệt độ của môi trường không thỏa mãn những quy định của các đầu báo nhiệt do nhà sản xuất quy định, thì nó sẽ phát tín hiệu báo động gởi về trung tâm xử lý.
- Các đầu báo nhiệt được lắp đặt ở những nơi không thể lắp được đầu báo khói (nơi chứa thiết bị máy móc, Garage, các buồng điện động lực, nhà máy, nhà bếp,…)

2.1.2.1 Đầu báo nhiệt cố định
Là loại đầu báo bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động khi cảm ứng nhiệt độ trong bầu không khí chung quanh đầu báo tăng lên ở mức độ nhà sản xuất quy định (57o, 70o, 100o…).
2.1.2.2 Đầu báo nhiệt gia tăng

Là loại đầu báo bị kích hoạt và phát tín hiệu báo động khi cảm ứng hiện tượng bầu không khí chung quanh đầu báo gia tăng nhiệt độ đột ngột khoảng 9oC / phút

2.1.3 Đầu báo ga (Gas Detector)
- Là thiết bị trực tiếp giám sát, phát hiện dấu hiệu có gas khi tỉ lệ gas tập trung vượt quá mức 0.503% (Propane/ Butane) và gởi tín hiệu báo động về trung tâm xử lý.
- Các đầu báo gas thường được bố trí trong khoảng gần nơi có gas như các phòng vô gas hay các kho chứa gas. Các đầu báo gas được lắp trên tường, cách sàn nhà từ 10-16cm, tuyệt đối không được phép lắp đặt dưới sàn nhà.

2.1.4 Đầu báo lửa (Flame Detector)
- Là thiết bị cảm ứng các tia cực tím phát ra từ ngọn lửa, nhận tín hiệu, rồi gởi tín hiệu báo động về trung tâm xử lý khi phát hiện lửa.
- Được sử dụng chủ yếu ở các nơi xét thấy có sự nguy hiểm cao độ, những nơi mà ánh sáng của ngọn lửa là dấu hiệu tiêu biểu cho sự cháy (ví dụ như kho chứa chất lỏng dễ cháy).
- Đầu báo lửa rất nhạy cảm đối với các tia cực tím và đã được nghiên cứu tỉ mỉ để tránh tình trạng báo giả. Đầu dò chỉ phát tín hiệu báo động về trung tâm báo cháy khi có 2 xung cảm ứng tia cực tím sau 2 khoảng thời gian, mỗi thời kỳ là 5s.

2.2- Công tắc khẩn: (Emergency breaker, nút nhấn khẩn)
Được lắp đặt tại những nơi dễ thấy của hành lang các cầu thang để sử dụng khi cần thiết. Thiết bị này cho phép người sử dụng chủ động truyền thông tin báo cháy bằng cách nhấn hoặc kéo vào công tắc khẩn, báo động khẩn cấp cho mọi người đang hiện diện trong khu vực đó được biết để có biện pháp xử lý hỏa hoạn và di chuyển ra khỏi khu vực nguy hiểm bằng các lối thoát hiểm. Gồm có các loại công tắc khẩn như sau:
2.2.1 Khẩn tròn, vuông
2.2.2 Khẩn kính vỡ (break glass)
2.2.3 Khẩn giật

3- Thiết bị đầu ra:
Nhận tín hiệu từ trung tâm báo cháy truyền đến và có tính năng phát đi các thông tin bằng âm thanh (chuông, còi), bằng tín hiệu phát sáng (đèn) giúp mọi người nhận biết đang có hiện tượng cháy xảy ra.

3.1 Bảng hiện thị phụ
Hiển thị thông tin các khu vực xảy ra sự cố từ trung tâm báo cháy truyền đến, giúp nhận biết tình trạng nơi xảy ra sự cố để xử lý kịp thời.

3.2 Chuông báo cháy
Được lắp đặt tại phòng bảo vệ, các phòng có nhân viên trực ban, hành lang, cầu thang hoặc những nơi đông người qua lại nhằm thông báo cho những người xung quanh có thể biết được sự cố đang xảy ra để có phương án xử lý, di tản kịp thời.
Khi xảy ra sự cố hỏa hoạn, chuông báo động sẽ phát tín hiệu báo động giúp cho nhân viên bảo vệ nhận biết và thông qua thiết bị theo dõi sự cố hỏa hoạn (bảng hiển thị phụ) sẽ biết khu vực nào xảy ra hỏa hoạn, từ đó thông báo kịp thời đến các nhân viên có trách nhiệm phòng cháy chữa cháy khắc phục sự cố hoặc có biện pháp xử lý thích hợp.

3.3 Còi báo cháy
Có tính năng và vị trí lắp đặt giống như chuông báo cháy, tuy nhiên còi được sử dụng khi khoảng cách giữa nơi phát thông báo đến nơi cần nhận thông báo báo động quá xa.

3.4 Đèn
Có công dụng phát tín hiệu báo động, mỗi lọai đèn có chức năng khác nhau và được lắp đặt ở tại các vị trí thích hợp để phát huy tối đa tính năng của thiết bị này. Gồm có các lọai đèn:

3.4.1 Đèn chỉ lối thoát hiểm (Exit Light)
Được đặt gần các cầu thang của mỗi tầng lầu, để chỉ lối thoát hiểm trong trường hợp có cháy. Tự động chiếu sáng trong trường hợp mất nguồn AC.

3.4.2 Đèn báo cháy (Corridor Lamp)
Được đặt bên trên công tắc khẩn của mỗi tầng. Đèn báo cháy sẽ sáng lên mỗi khi công tắc khẩn hoạt động, đồng thời đây cũng là đèn báo khẩn cấp cho những người hiện diện trong tòa nhà được biết. Điều này có ý nghĩa quan trọng, vì trong lúc bối rối do sự cố cháy, thì người sử dụng cần phân biệt rõ ràng công tác khẩn nào còn hiệu lực được kích hoạt máy bơm chữa cháy.

3.4.3 Đèn báo phòng (Room Lamp)
Được lắp đặt trước cửa mỗi phòng giúp nhận biết phòng nào có sự cố một cách dễ dàng và nhanh chóng.

3.4.4 Đèn chiếu sáng trong trường hợp khẩn (Emergency Light):
Khi có báo cháy, thao tác đầu tiên là phải cúp điện. Bây giờ đèn chiếu sáng này sẽ tự động bật sáng (nhờ có bình điện dự phòng battery), nó giúp cho mọi người dễ dàng tìm đường thoát hiểm, hoặc giúp cho các nhân viên có trách nhiệm nhanh chóng thi hành phận sự. Hoặc trong trường hợp mất điện đột ngột do có sự cố về điện, đèn Emergency cũng tỏ ra hữu hiệu.

3.5 Bộ quay số điện thoại tự động
Được lắp trong trung tâm báo cháy, khi nhận được thông tin báo cháy từ trung tâm thiết bị sẽ tự động quay số điện thoại đã được cài đặt trước để thông báo đến người chịu trách nhiệm chính. Thông thường quay được từ 3 tới hơn 10 số.

3.6 Bàn phím (Keypad, Bàn phím điều khiển):
Là phương tiện để điều khiển mọi hoạt động của hệ thống. Qua bàn phím, bạn có thể điều khiển hoạt động theo ý muốn một cách dễ dàng, như nhập lệnh đưa hệ thống vào chế độ giám sát, hoặc có thể ngưng chế độ giám sát một số khu vực trong toàn bộ hệ thống, hoặc có thể lập trình để hệ thống tự động chuyển sang chế độ giám sát vào một thời gian nhất định trong ngày đối với một số khu vực nào đó.

3.7 Modul địa chỉ:
Modul địa chỉ được sử dụng trong hệ thống báo cháy địa chỉ, nó có khả năng cho biết vị trí chính xác nơi xảy ra sự cố cháy trong một khu vực đang bảo vệ.

VI. TIÊU CHUẨN VÀ CÁC YÊU CẦU THIẾT KẾ

1.Tiêu chuẩn
TCVN5738-1993: Hệ thống báo cháy tự động –yêu cầu kỹ thuật. Tiêu chuẩn này áp dụng cho các hệ thống báo cháy được trang bị tại các nhà máy, xí nghiệp, cơ sở sản xuất, cơ quan công trình công cộng v.v.. - Hệ thống báo cháy tự động là một hệ thống các thiết bị có thể tự động phát hiện và thông báo địa điểm cháy chính xác, đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục 24/24 giờ.
2.Yêu Cầu Thiết Kế
* Việc thiết kế, lắp đặt, hệ thống báo cháy phải được sự thỏa thuận của cơ quan phòng cháy, chữa cháy và thỏa mãn các yêu cầu, quy định của các tiêu chuẩn, quy phạm hiện hành có liên quan.
* Hệ thống báo cháy đáp ứng những yêu cầu như sau :
- Phát hiện cháy nhanh chóng tại khu vực xảy ra sự cố.
- Chuyển tín hiệu khi phát hiện có cháy, tín hiệu báo động rõ ràng để những người xung quanh có thể thực hiện ngay các giải pháp thích hợp.
- Có khả năng chống nhiễu tốt.
- Không bị ảnh hưởng bởi các hệ thống khác lắp đặt chung hoặc riêng lẻ.
- Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra trước khi phát hiện ra cháy.
- Hệ thống báo cháy phải đảm bảo độ tin cậy. Hệ thống này thực hiện đầy đủ các chức năng đã được đề ra mà không xảy ra sai sót hoặc các trường hợp đáng tiếc khác.
- Những tác động bên ngoài gây sự cố cho một bộ phận của hệ thống không gây ra những sự cố tiếp theo trong hệ thống.
- Khả năng dự phòng cao.
- Khả năng mở rộng dể dàng với chi phí thấp.