ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง
Fire sprinkler เป็นระบบป้องกันเพลิงไม้ให้ลุกลาม เป็นระงับเพลิง หลังจากเพลิงได้เกิดขึ้นแล้ว (Passive fire prevention) เช่นเดียวกับระบบอื่นๆ ที่แสดงในรูปข้างล่างนี้
สปริงเกลอร์ดับเพลิงเป็นส่วนสำคัญของความปลอดภัยในอาคาร ออกแบบมาเพื่อตรวจจับและระงับไฟอย่างรวดเร็ว โดยสรุปมีดังนี้
ส่วนประกอบของระบบดับเพลิงแบบสปริงเคลอร์
- หัวสปริงเกลอร์: อุปกรณ์ที่ทำงานเมื่อได้รับความร้อน จะปล่อยน้ำเพื่อดับไฟ
- ท่อ: ส่งน้ำจากปั๊มดับเพลิงไปยังหัวสปริงเกลอร์ทั่วทั้งอาคาร
- แหล่งน้ำ: จัดหาแหล่งน้ำที่มีปริมาณมากพอ ความดันและอัตราการไหลของน้ำที่ใช้ในการดับเพลิง
- วาล์วควบคุม: ควบคุมการไหลของน้ำไปยังระบบสปริงเกลอร์
- ปั๊มน้ำดับเพลิง: ต้องมีขนาดที่เหมาะสม มีความดันเพียงพอที่จะจ่ายน้ำไปยังจุด ที่ระดับต่างๆ
รูปแสดงวาล์วควบคุมน้ำดับเพลิงไปยังจุดต่างๆที่เกิดเพลิงไหม้
ประโยชน์ของสปริงเกลอร์ดับเพลิง
- การป้องกันไฟ: ตรวจจับและดับไฟได้อย่างรวดเร็ว ช่วยลดความเสียหายและความเสี่ยงต่อผู้อยู่อาศัย
- ความปลอดภัยของชีวิต: ช่วยปกป้องผู้คนในอาคารจากอันตรายและการเสียชีวิตจากไฟไหม้
- การปกป้องทรัพย์สิน: ลดความเสียหายต่อโครงสร้างและสิ่งของภายในอาคาร
- ใช้ง่าย ปลอดภัย มีความเชื่อถือได้สูง
ประเภทของระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง
- ระบบท่อน้ำเปียก (Wet pipe system) : น้ำอยู่ในท่ออย่างต่อเนื่อง
- ระบบท่อแห้ง (Dry pipe system): ท่อบรรจุอากาศอัด ซึ่งจะปล่อยออกเมื่อหัวสปริงเกลอร์ทำงาน
- ระบบแบบเปิด (Deluge system):
- ระบบก่อนทำงานแบบชลอน้ำเข้า (Pre action system): ผสมผสานระหว่างระบบท่อน้ำเปียกและท่อแห้ง ต้องมีสัญญาณสั่งงานก่อนปล่อยน้ำ
ระบบป้องกันเพลิงใหม้ (Fire protection) แบบระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิงอัตโนมัติจะประกอบด้วยระบบท่อ (Piping network), แหล่งน้ำ (Water supply source), ระบบปั๊ม (Pump), วาล์วควบคุม (Water control valve), อุปกรณ์แจ้งเตือนการไหลของน้ำ (Water flow alarm switch) และอุปกรณ์ระบายน้ำ (Drain) ที่ถูกออกแบบตามมาตรฐานทางวิศวกรรม (NFPA) ระบบบจะทำงานโดยอัตโนมัติ (Automatic) ระบบจะตรวจจับอัคคีภัย (Fire detection) จากการตรวจจับความร้อน , การตรวจจับควันไฟ , การตรวจจับเปลวไฟ ฯลฯ และระบบจะกระจายน้ำไปยังพื้นที่ที่เกิดเพลิงไหม้ เพื่อระงับหรือควบคุมเพลิง
รูปแสดงการติดตั้งและการทำงานที่อุณหภูมิต่างๆ
ระบบท่อเปียก
เป็นระบบที่มีหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติ (automatic sprinkler) ติดตั้งอยู่กับระบบท่อเปียก (Wet pipe) ที่เชื่อมต่อกับแหล่งส่งน้ำ (Water supply source) ระบบจะมีน้ำอยู่ภายในท่อตลอดเวลา น้ำจะถูกกระจายผ่านหัวสปริงเกอร์ (Automatic sprinkler) ทันทีที่บริเวณหัวสปริงเกอร์รับความร้อนจากเพลิงไหม้จนแก้วแตก ในระบบนี้ จะมีวาล์วสัญญาณแจ้งเตือน (Alarm Valve) เมื่อมีการไหลของน้ำในท่อ
Wet pipe system เป็นระบบที่มีความนิยมในประเทศไทย เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ครอบคลุมทั่วไป มีประสิทธิภาพในการควบคุมเพลิงได้รวดเร็ว
ระบบท่อแห้ง
เป็นระบบที่มีหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติ (Automatic sprinkler) ที่ติดตั้งอยู่กับระบบท่อแห้ง (Dry pipe) มีอากาศหรือแก๊สไนโตรเจนบรรจุอยู่ภายในท่อภายใต้แรงดันที่เหมาะสม เมื่อหัวฉีดของสปริงเกอร์ (Automatic sprinkler) เปิดออก แรงดันอากาศหรือแก๊สในระบบท่อลดลง ทำให้ Dry pipe valve เปิดออก น้ำจะถูกจ่ายเข้าสู่ระบบท่อ ปล่อยออกผ่านหัว Automatic sprinkler ที่เป็นแก้วแตกออก
ระบบท่อแห้ง (Dry pipe system) เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ครอบคลุมที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าจุดเยือกแข็ง ไม่ต้องมีน้ำภายในระบบท่อตลอดเวลา เพราะอาจเกิดการแข็งตัว (Freeze) ของน้ำในระบบ เช่น พื้นที่แช่เย็น (Refrigerated area) หรือห้องเย็น (Cold storage) เป็นต้น
ระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบเปิด หรือ ระบบท่อแห้งแบบเปิด
เป็นระบบที่มีหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบเปิด (Open sprinkler or spray nozzle) ติดตั้งอยู่กับระบบท่อแห้ง (Dry pipe) เชื่อมต่อกับแหล่งน้ำ (Water supply source) ผ่านวาล์วควบคุม ที่ปกติจะเปิด (Normally open) วาล์วควบคุม (Deluge valve) จะถูกเปิดโดยการสั่งโดยการทำงานของระบบตรวจจับเพลิงไหม้ (Detection system) ที่ติดตั้งในพื้นที่เดียวกับหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบเปิด เมื่อระบบส่งสัญญาณสั่งให้ Deluge Valve เปิดออก น้ำจะถูกจ่ายเข้าสู่ระบบท่อและหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบเปิดคลอบคลุมทั้งพื้นที่ เพื่อทำการดับเพลิงทันที
ระบบเปิด (Deluge System) เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ครอบคลุมพิเศษ (Special hazards) ที่เพลิงไหม้เกิดขึ้นได้อย่างฉับพลันและมีความรุนแรง จึงต้องมีการฉีดน้ำดับเพลิงเป็นปริมาณมากและอย่างรวดเร็วจากหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบเปิด (Open sprinkler) หรือหัวฉีดน้ำสเปรย์ (Water spray nozzle) พร้อมกันทั้งหมด เช่น พื้นที่จัดเก็บวัตถุไวไฟ หม้อแปลงไฟฟ้า การหล่อเย็นของถังน้ำมัน เป็นต้น
ระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบชะลอน้ำเข้า หรือ ระบบท่อแห้งแบบชะลอน้ำเข้า
เป็นระบบที่มีหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติที่ติดตั้งอยู่กับระบบท่อแห้ง (Dry pipe) และมีระบบตรวจจับเพลิงไหม้ (Detection system) ที่ติดตั้งในพื้นที่เดียวกันกับหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติ เมื่อระบบสั่งงานให้ Pre action Valve เปิดออก น้ำจะถูกจ่ายเข้าสู่ระบบท่อและหัวกระจายน้ำดับเพลิงแบบอัตโนมัติ โดยน้ำจะไหลออกจากหัวกระจายน้ำดับเพลิงที่แตกเท่านั้น
ระบบชะลอน้ำเข้า (Pre action System) เหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่ครอบคลุมที่มีทรัพย์สินมีค่า ต้องการให้มีความผิดพลาดน้อยที่สุดในการจ่ายน้ำเข้าระบบท่อและฉีดน้ำ เพื่อป้องกันความเสียหาย เช่น ห้องคอมพิวเตอร์ ห้องจัดเก็บของมีค่า ห้องสมุด และ ห้องเก็บเอกสารสำคัญ นอกจากนี้ประสิทธิภาพของ Pre action system ในการปกป้อง ทรัพย์สิน มีการแจ้งเตือนล่วงหน้าจากระบบตรวจจับเพลิงไหม้ เพื่อให้บุคคลากรที่เกี่ยวข้องทำการดับเพลิงด้วยระบบดับเพลิงอื่นๆ ก่อนที่หัว Automatic sprinkler จะแตกและปล่อยน้ำออกมา
ความสำคัญของระบบหัวฉีดน้ำดับเพลิง
- เป็นการปฏิบัติตามกฎหมาย: หลายกฎหมายอาคารกำหนดให้ต้องมีระบบสปริงเกลอร์ในงานก่อสร้างหรือปรับปรุงใหม่
- เป็นการลดความเสี่ยง: ช่วยลดความเสี่ยงจากความเสียด้านทรัพย์สินและบุคคลจากเพลิงไหม้ได้อย่างมาก
- เป็นระบบที่ลงทุนถูกและปลอดภับ
รูปแบบการวางท่อของระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิง
ในอดีต การออกแบบท่อใช้การคำนวณและสูตรแบบแมนนวล ทำให้เป็นกระบวนการที่ซับซ้อน เสียเวลา และมีโอกาสเกิดข้อผิดพลาดสูง ปัจจุบัน การออกแบบท่อใช้ซอฟต์แวร์อย่าง ANSYS, CFD, AUTOCAD ฯลฯ ซึ่งช่วยลดเวลาในการคำนวณ และสามารถจำลองแบบเสมือนจริงเพื่อประเมินประสิทธิภาพก่อนการติดตั้งจริง
ระบบน้ำดับเพลิง
เครือข่ายท่อจ่ายน้ำ คือระบบของท่อและร่องน้ำที่ให้ปริมาณและคุณภาพของน้ำที่เหมาะสมแก่ชุมชน การออกแบบ ก่อสร้าง และการวางท่อจะต้องวางแผนอย่างรอบคอบเพื่อให้แน่ใจว่ามีแรงดันที่เพียงพอในการจ่ายน้ำอย่างปลอดภัย
ข้อกำหนดของระบบจ่ายน้ำดับเพลิงที่เหมาะสม
- คุณภาพน้ำไม่ควรเสื่อมลงขณะไหลผ่านท่อ
- ต้องสามารถจ่ายน้ำด้วยแรงดันที่เพียงพอไปยังทุกจุดที่ต้องการ
- ต้องสามารถจ่ายน้ำที่จำเป็นในกรณีฉุกเฉิน (ดับเพลิง)
- ในกรณีซ่อมแซม ต้องยังสามารถจ่ายน้ำให้ผู้บริโภครายอื่นได้
- ระบบต้องกันการรั่วซึมได้ดีเพื่อลดการสูญเสียน้ำ
ขั้นตอนการออกแบบระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิง มี 4 ขั้นตอน
- การศึกษาขั้นต้น (เช่น แผนที่ภูมิประเทศ, ตำแหน่งแหล่งน้ำ)
- การกำหนดเกณฑ์การออกแบบ (เช่น ความเสี่ยง, ความหนาแน่นการออกแบบ)
- การวางผังเครือข่ายท่อ
- การวิเคราะห์ทางไฮดรอลิก
เกณฑ์การออกแบบที่สำคัญ ได้แก่
- การจำแนกความเสี่ยง: เช่น ความเสี่ยงเบา ปานกลาง รุนแรง
- ความต้องการใช้น้ำ = พื้นที่ × ความหนาแน่นการออกแบบ
- ค่า K-Factor: ค่าสัมประสิทธิ์การไหลของหัวกระจายน้ำ
- แรงดันขั้นต่ำ: ต้องไม่น้อยกว่า 0.5 บาร์ที่หัวกระจายน้ำที่อยู่ไกลที่สุด
- ขนาดท่อ: ขึ้นอยู่กับแรงเสียดทานและความต้องการการไหล
- ความเร็วของน้ำ: ไม่เกิน 6 ม./วินาทีที่วาล์ว หรือ 10 ม./วินาทีในจุดอื่น
- การสูญเสียแรงดัน (Head loss): คิดทั้งหมดที่เกิดจากแรงโน้มถ่วง ข้อต่อ และแรงเสียดทานในท่อ
- ความจุของแทงก์น้ำ: เช่น ความเสี่ยงเบา 30 นาที, ปานกลาง 60 – 90 นาที, รุนแรง 90 – 120 นาที
- ระยะห่างระหว่างหัวกระจายน้ำ: ปกติอยู่ที่ 3 – 4 เมตร (รูปแบบสามเหลี่ยม หรือ สี่เหลี่ยมผืนผ้า)
- วัสดุที่ใช้: มักใช้ท่อเหล็กชุบสังกะสี หรือ CPVC (กรณีความเสี่ยงเบา)
- มาตรฐานที่ใช้ในการออกแบบ: เช่น NFPA, FM, IS, NBC, TAC เป็นต้น
การวางรูปแบบเครือข่ายท่อน้ำดับเพลิง
- วางแผนผังโดยใช้โปรแกรม CAD เช่น AutoCAD
- แสดงตำแหน่งของท่อ วาล์ว หัวกระจายน้ำ เป็นต้น
รูปแบบการวางท่อในทางปฏิบัติ มี 3 แบบ
- แบบกิ่งไม้ (Tree system): เรียบง่าย ราคาถูก แต่มีปัญหาเรื่องน้ำขังและแรงดันตก
- แบบตาราง (Grid pattern): ไม่มีปลายตัน น้ำไหลได้หลายทาง ลดแรงดันสูญเสีย
- แบบตารางมีวงแหวน (Grid with loop): เหมาะสำหรับพื้นที่แรงดันต่ำ ออกแบบง่าย แต่ต้นทุนสูง
การวิเคราะห์ควาดันและปริมาณน้ำทางไฮดรอลิก
ใช้ซอฟต์แวร์เฉพาะ เช่น SprinkCALC, PipeNET ฯลฯ เพื่อคำนวณอัตราการไหล แรงดัน ปริมาณน้ำ ฯลฯ
ผลการวิเคราะห์ (เปรียบเทียบระบบท่อทั้ง 3 ระบบ)
| รูปแบบ | ความดันที่ต้องการ (บาร์) | ความเร็วสูงสุด (ม./วินาที) | น้ำที่ต้องใช้ (ล./นาที) | ความยาวท่อรวม (เมตร) |
| กิ่งไม้ | 2.5 | 8.1 | 2318.86 | 142.5 |
| ตาราง | 1.85 | 7.31 | 2091.77 | 170.5 |
| ตาราง+วงแหวน | 1.61 | 7.21 | 2064.67 | 189.25 |
ข้อสรุปและข้อเสนอแนะในการเลือกระบบท่อ
- ระบบแบบกิ่งไม้ต้องการแรงดันมากที่สุด แต่ใช้ท่อน้อยสุด
- ระบบแบบตารางใช้แรงดันน้อยลง แต่ต้องใช้ท่อมากขึ้น
- ระบบแบบตารางมีวงแหวนดีที่สุดในพื้นที่แรงดันต่ำ แม้ใช้ท่อมากและมีต้นทุนสูง
การออกแบบระบบน้ำดับเพลิงต้องอาศัยผู้ที่มีความรู้ มีทักษะ และมีความ
ประสบการณ์ที่เข้าใจมาตรฐานการออกแบบ ติดตั้ง และบำรุงรักษา (Engineering code) และข้อปฏินัติที่ดี (Industrial good practices) เป็นอย่างดี เพราะเป็นการรักษาความปลอดภัยของธุรกิจ ทรัพย์สิน และบุคลากร เพราะหากมีอะไรเกิดขึ้น ธุรกิจจะเสียหายอย่างประมาณไม่ได้