Fire Sprinkler System

ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง

ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิงเป็นระบบป้องกันอัคคีภัยแบบทำงานอัตโนมัติ (Active Fire Protection System) ซึ่งจะปล่อยน้ำออกมาโดยอัตโนมัติเมื่อสามารถตรวจจับความร้อนจากไฟไหม้ได้

ระบบท่อดับเพลิง

ระบบท่อน้ำดับเพลิง คือ ระบบท่อลำเลียงน้ำเพื่อใช้ระงับอัคคีภัยภายในอาคาร หรือภายในโรงงาน โดยต้องออกแบบองค์ประกอบหลักและประเภทการใช้งาน ตามมาตรฐานสากล และกฎหมายควบคุมอาคาร

องค์ประกอบหลักของระบบ

• ท่อดับเพลิง เป็นท่อเหล็กผิวเรียบทาสีแดง เพื่อให้สังเกตได้ง่ายและทนความร้อนสูง
• เครื่องสูบน้ำดับเพลิง (Fire Pump) ทำหน้าที่รักษาแรงดันและสูบน้ำจากถังสำรองจ่ายเข้าสู่ระบบท่อ
• หัวรับน้ำดับเพลิง (Connection) จุดต่อภายนอกอาคารเพื่อให้รถดับเพลิงส่งน้ำเสริมเข้ามาในระบบ

ประเภทของระบบท่อน้ำดับเพลิง

• ระบบท่อเปียก (Wet Pipe System): มีน้ำแรงดันอยู่ในเส้นท่อตลอดเวลา พร้อมใช้งานทันทีเมื่อเกิดเหตุ เหมาะกับอาคารทั่วไป
• ระบบท่อแห้ง (Dry Pipe System): ภายในท่อบรรจุอากาศหรือลมอัด จะมีน้ำไหลเข้าท่อก็ต่อเมื่อหัวกระจายน้ำทำงาน เหมาะกับพื้นที่เสี่ยงอุณหภูมิต่ำหรือจุดเยือกแข็ง
• ระบบท่อยืนและสายฉีดน้ำ (Standpipe System): ท่อแนวดิ่งที่ติดตั้งตู้สายฉีดน้ำดับเพลิงประจำแต่ละชั้น เพื่อให้ผู้ใช้งานหรือเจ้าหน้าที่เข้าผจญเพลิง

หลักการทำงาน

• การทำงานด้วยความร้อน (Heat Activation): หัวสปริงเกลอร์แต่ละหัวจะมี หลอดแก้วไวต่อความร้อน (Heat-Sensitive Glass Bulb) ซึ่งภายในบรรจุของเหลว หรือใช้ Fusible Link เป็นตัวตรวจจับความร้อน
• หลอดแก้วแตก (Bulb Shatter): เมื่อได้รับความร้อนสูง โดยทั่วไปประมาณ 68°C ของเหลวภายในหลอดแก้วจะขยายตัวจนทำให้หลอดแก้วแตก
• การทำงานแยกอิสระ (Independent Operation): เฉพาะหัวสปริงเกลอร์ที่ได้รับความร้อนจากไฟโดยตรงเท่านั้นที่จะเปิดทำงาน จึงช่วยจำกัดความเสียหายจากน้ำไม่ให้กระจายไปยังพื้นที่โดยรอบโดยไม่จำเป็น
• การฉีดน้ำ (Water Spray): เมื่อหัวสปริงเกลอร์เปิด น้ำจะไหลออกและกระทบกับ แผ่นกระจายน้ำ (Deflector Plate) ซึ่งจะกระจายน้ำออกเป็นรูปแบบที่กว้างและควบคุมทิศทางได้ เพื่อครอบคลุมบริเวณที่เกิดเพลิงไหม้

ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง

ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิง (Fire Sprinkler System) เป็นวิธีการ ป้องกันอัคคีภัยเชิงรุก (Active Fire Protection) ประกอบด้วยระบบจ่ายน้ำที่สามารถจ่ายน้ำด้วยแรงดันและอัตราการไหลที่เพียงพอไปยังระบบท่อกระจายน้ำ ซึ่งเชื่อมต่อกับ หัวสปริงเกลอร์ดับเพลิง (Fire Sprinklers) ระบบสปริงเกลอร์ดับเพลิงถูกใช้งานอย่างแพร่หลายทั่วโลก โดยมีการติดตั้งหัวสปริงเกลอร์มากกว่า 40 ล้านหัวต่อปี โดยทั่วไป ระบบสปริงเกลอร์ได้รับการออกแบบเพื่อช่วย รักษาชีวิตและลดการสูญเสียจากอัคคีภัย แต่ไม่ได้จำเป็นต้องออกแบบมาเพื่อปกป้องตัวอาคารทั้งหมด ในอาคารที่มีระบบสปริงเกลอร์ป้องกันอย่างสมบูรณ์ หากเกิดเพลิงไหม้ขึ้น ระบบสปริงเกลอร์เพียงอย่างเดียวสามารถควบคุมเพลิงได้ใน 96% ของกรณี

ปัจจุบันมีการติดตั้งระบบสปริงเกลอร์ในอาคารที่ไม่ใช่อุตสาหกรรมอย่างแพร่หลายมากขึ้น รวมถึงโรงเรียนและอาคารพักอาศัย โดยส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากการสนับสนุนขององค์กรต่าง ๆ เช่น National Fire Sprinkler Network, European Fire Sprinkler Network และ British Automatic Fire Sprinkler Association

การใช้งาน

ข้อกำหนดอาคารของสหรัฐอเมริกาสำหรับสถานที่รวมคน ซึ่งโดยทั่วไปมีผู้ใช้งานมากกว่า 100 คน และสถานที่ที่มีการพักค้างคืน เช่น

• โรงแรม
• สถานดูแลผู้สูงอายุ
• หอพัก
• โรงพยาบาล

มักกำหนดให้ต้องติดตั้งระบบสปริงเกลอร์ โดยอาจเป็นข้อกำหนดของกฎหมายอาคารในท้องถิ่น เป็นเงื่อนไขในการได้รับเงินสนับสนุนจากรัฐหรือรัฐบาลกลาง หรือเป็นข้อกำหนดเพื่อให้ได้รับการรับรองมาตรฐาน

ประเภทหลักของระบบสปริงเกลอร์

• ระบบท่อเปียก (Wet Pipe System): ภายในท่อจะมีน้ำที่อยู่ภายใต้แรงดันตลอดเวลา ทำให้สามารถตอบสนองและจ่ายน้ำได้ทันทีเมื่อหัวสปริงเกลอร์ทำงาน เป็นระบบที่ใช้งานกันมากที่สุด
• ระบบท่อแห้ง (Dry Pipe System): ภายในท่อจะมีอากาศอัดหรือไนโตรเจนแทนน้ำ เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงต่อการเกิดน้ำแข็ง เช่น คลังสินค้าที่ไม่มีระบบทำความร้อน
• ระบบ Pre-Action (Pre-Action System): ต้องมีการยืนยันการเกิดเพลิง 2 ขั้นตอน เช่น ระบบตรวจจับอัคคีภัยทำงานร่วมกับการเปิดใช้งานหัวสปริงเกลอร์ เพื่อป้องกันการปล่อยน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ เหมาะสำหรับพื้นที่ที่อุปกรณ์มีความอ่อนไหวต่อน้ำ เช่น ห้องเซิร์ฟเวอร์
• ระบบ Deluge (Deluge System): หัวสปริงเกลอร์ทุกหัวจะอยู่ในสภาพเปิดอยู่ตลอดเวลา เมื่อระบบทำงาน น้ำจะถูกปล่อยออกจากหัวสปริงเกลอร์ พร้อมกันทั่วทั้งพื้นที่ (Zone) เหมาะสำหรับพื้นที่ที่มีอันตรายจากเพลิงไหม้สูง เช่น โรงงานหรือพื้นที่จัดการสารเคมี

การทำงาน (Operation)

ระบบท่อเปียก (Wet pipe) ระบบสปริงเกอร์แบบท่อเปียกได้รับการติดตั้งบ่อยกว่าระบบสปริงเกอร์ดับเพลิงประเภทอื่นๆ นอกจากนี้ยังเป็นระบบที่เชื่อถือได้มากที่สุด เนื่องจากมีโครงสร้างเรียบง่าย โดยส่วนประกอบที่ทำงานมีเพียงหัวสปริงเกอร์อัตโนมัติและ (โดยทั่วไปแต่ไม่เสมอไป) วาล์วตรวจสอบสัญญาณเตือนอัตโนมัติ (automatic alarm check valve) ระบบน้ำอัตโนมัติจะจ่ายน้ำภายใต้แรงดันเข้าสู่ท่อของระบบ

ระบบท่อเปียกบางแห่งมีการเติมสารกันการแข็งตัว (antifreeze) ไว้เป็นทางเลือก สำหรับใช้ในพื้นที่ที่ไม่สามารถรักษาอุณหภูมิของท่อให้สูงกว่า 40 °F (4 °C) ได้อย่างสม่ำเสมอ

ระบบท่อแห้ง (Dry pipe) ระบบท่อแห้ง (dry pipe) เป็นประเภทระบบสปริงเกอร์ที่พบมากเป็นอันดับสอง ระบบท่อแห้งจะถูกติดตั้งในพื้นที่ที่อุณหภูมิโดยรอบอาจต่ำจนทำให้น้ำในระบบท่อเปียกแข็งตัว ซึ่งจะทำให้ระบบไม่สามารถทำงานได้ ระบบท่อแห้งมักถูกใช้ในอาคารที่ไม่มีระบบทำความร้อน ในโรงจอดรถ ในกันสาดภายนอกที่ติดกับอาคารที่มีระบบทำความร้อน ในพื้นที่ที่ใช้ข้อกำหนดของ NFPA จะไม่สามารถติดตั้งระบบท่อเปียกได้ เว้นแต่ช่วงอุณหภูมิโดยรอบจะอยู่สูงกว่า 40 °F (4 °C) ตลอดเวลา

น้ำจะไม่มีอยู่ในท่อจนกว่าระบบจะทำงาน แต่ท่อจะถูกอัดด้วยอากาศแห้งที่มีแรงดันต่ำกว่าแรงดันของแหล่งจ่ายน้ำ เพื่อป้องกันไม่ให้แรงดันน้ำที่สูงกว่าดันน้ำเข้าสู่ท่อก่อนเวลาอันควร การออกแบบวาล์วท่อแห้ง (dry pipe valve) ซึ่งเป็นวาล์วกันกลับชนิดพิเศษ จะทำให้เกิดแรงกดที่มากกว่าบนแผ่นลิ้นวาล์ว (clapper) ด้านบน โดยใช้พื้นที่ผิวของแผ่นลิ้นวาล์วที่สัมผัสกับแรงดันอากาศในท่อที่ใหญ่กว่า เมื่อเทียบกับแรงดันน้ำที่สูงกว่าแต่มีพื้นที่ผิวสัมผัสของแผ่นลิ้นวาล์วที่เล็กกว่า

เมื่อหัวสปริงเกอร์อัตโนมัติหนึ่งหัวหรือมากกว่านั้นถูกกระตุ้นให้ทำงาน หัวสปริงเกอร์จะเปิดออก ทำให้อากาศในท่อระบายออกจากหัวสปริงเกอร์นั้น หัวสปริงเกอร์แต่ละหัวจะทำงานแยกจากกัน เมื่ออุณหภูมิสูงเกินเกณฑ์ที่กำหนดให้ทำงาน เมื่อแรงดันอากาศในท่อลดลง ผลต่างของแรงดัน ที่วาล์วท่อแห้งจะเปลี่ยนแปลงไป ทำให้น้ำสามารถไหลเข้าสู่ระบบท่อได้ การไหลของน้ำจากหัวสปริงเกอร์ซึ่งจำเป็นต่อการควบคุมไฟ จะล่าช้าออกไปจนกว่าอากาศจะถูกระบายออกจากหัวสปริงเกอร์ ในพื้นที่ที่ใช้ข้อกำหนด NFPA 13 ระยะเวลาที่น้ำใช้ในการไปถึงหัวสปริงเกอร์ที่อยู่ไกลที่สุดในเชิงชลศาสตร์ นับจากเวลาที่หัวสปริงเกอร์นั้นเริ่มทำงาน จะถูกจำกัดไว้ไม่เกิน 60 วินาที ในทางปฏิบัติของอุตสาหกรรม เรียกสิ่งนี้ว่า “ระยะเวลาสูงสุดในการส่งน้ำ” (Maximum Time of Water Delivery) ระยะเวลาสูงสุดในการส่งน้ำอาจจำเป็นต้องลดลง ขึ้นอยู่กับการจัดประเภทความเสี่ยงของพื้นที่ที่ได้รับการป้องกันโดยระบบสปริงเกอร์นั้น

ข้อเสียของการใช้ระบบสปริงเกอร์ดับเพลิงแบบท่อแห้ง ได้แก่:

1.ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้น: ระบบท่อแห้งต้องการอุปกรณ์ควบคุมเพิ่มเติมและส่วนประกอบสำหรับจ่ายแรงดันอากาศ ซึ่งเพิ่มความซับซ้อนให้กับระบบ สิ่งนี้ทำให้การบำรุงรักษาที่เหมาะสมมีความสำคัญมากขึ้น เนื่องจากความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นนี้ส่งผลให้ระบบโดยรวมมีความน่าเชื่อถือลดลงโดยธรรมชาติ (กล่าวคือ มีจุดที่อาจล้มเหลวเพียงจุดเดียวมากขึ้น) เมื่อเทียบกับระบบท่อเปียก

2.ค่าใช้จ่ายในการติดตั้งและบำรุงรักษาที่สูงขึ้น: ความซับซ้อนที่เพิ่มขึ้นส่งผลต่อค่าใช้จ่ายโดยรวมในการติดตั้งระบบท่อแห้ง และเพิ่มค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา รวมถึงการตรวจสอบภายในท่อที่ต้องทำบ่อยขึ้น

3. เวลาตอบสนองต่อเหตุเพลิงไหม้ที่เพิ่มขึ้น: เนื่องจากท่อว่างเปล่าในขณะที่สปริงเกอร์เริ่มทำงาน จึงมีความล่าช้าโดยธรรมชาติในการส่งน้ำไปยังหัวสปริงเกอร์ที่ทำงานแล้ว ในขณะที่น้ำเดินทางจากท่อยืน (riser) ไปยังหัวสปริงเกอร์ ซึ่งจะค่อย ๆ เติมน้ำเข้าไปในท่อไปพร้อมกัน โดยทั่วไปข้อกำหนดทางกฎหมายอนุญาตให้มีความล่าช้าได้สูงสุด 60 วินาที นับจากเวลาที่หัวสปริงเกอร์หัวเดียวเปิดทำงาน จนถึงเวลาที่น้ำถูกฉีดออกไปยังกองไฟ ความล่าช้าในการควบคุมและดับเพลิงนี้ส่งผลให้ไฟไหม้ลุกลามมากขึ้นก่อนที่จะถูกควบคุมได้ ซึ่งเพิ่มความเสียหายต่อทรัพย์สิน

ข้อเสียของระบบแห้ง คือ ท่อจ่ายน้ำหลักของระบบสปริงเกอร์ท่อแห้งขึ้นสนิม ทำให้หัวสปริงเกอร์อุดตัน ศักยภาพในการเกิดสนิมที่เพิ่มขึ้น: หลังจากระบบทำงานหรือมีการทดสอบ ท่อของระบบสปริงเกอร์แบบท่อแห้งควรได้รับการระบายน้ำออกให้หมด แต่น้ำที่ตกค้างมักสะสมอยู่ตามจุดต่ำของท่อ และความชื้นยังคงค้างอยู่ในบรรยากาศภายในท่อด้วย ความชื้นนี้ เมื่อรวมกับออกซิเจนที่มีอยู่ในอากาศอัดภายในท่อ จะเพิ่มอัตราการเกิดสนิมภายในท่อ ซึ่งในที่สุดจะนำไปสู่รอยรั่วขนาดเล็ก (pin-hole leaks) หรือความเสียหายอื่น ๆ ของท่อ อัตราการเกิดสนิมภายในระบบท่อเปียก (ซึ่งท่อเต็มไปด้วยน้ำตลอดเวลา) จะต่ำกว่ามาก เนื่องจากปริมาณออกซิเจนที่มีให้สำหรับกระบวนการเกิดสนิมมีจำกัดกว่าการเกิดสนิมสามารถลดลงได้โดยใช้ท่อชุบสังกะสี ท่อทองแดง หรือท่อสเตนเลสสตีล ซึ่งทนต่อการเกิดสนิมได้ดีกว่า หรือโดยการใช้แก๊สไนโตรเจนแห้งในการอัดแรงดันระบบแทนอากาศ เครื่องผลิตไนโตรเจน (nitrogen generators) สามารถใช้เป็นแหล่งจ่ายแก๊สไนโตรเจนแบบถาวรได้ ซึ่งเป็นประโยชน์เนื่องจากระบบสปริงเกอร์แบบท่อแห้งต้องการแหล่งจ่ายแก๊สสำหรับการควบคุมดูแล (supervisory gas) อย่างต่อเนื่องไม่ขาดตอน มาตรการป้องกันเพิ่มเติมเหล่านี้อาจเพิ่มต้นทุนเริ่มต้นของระบบ แต่จะช่วยป้องกันความล้มเหลวของระบบ ลดค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษาที่เพิ่มขึ้น และป้องกันความจำเป็นในการเปลี่ยนระบบก่อนกำหนดในอนาคต

ระบบเดลูจ (Deluge) ระบบ “เดลูจ” คือระบบที่หัวสปริงเกอร์ทุกหัวที่เชื่อมต่อกับท่อน้ำเป็นแบบเปิด กล่าวคือ ไม่มีองค์ประกอบตรวจจับความร้อน ระบบเหล่านี้ใช้สำหรับพื้นที่อันตรายพิเศษที่มีความเสี่ยงต่อการลุกลามของไฟอย่างรวดเร็ว เนื่องจากสามารถฉีดน้ำครอบคลุมพื้นที่อันตรายทั้งหมดพร้อมกันได้

น้ำจะไม่มีอยู่ในท่อจนกว่าระบบจะทำงาน เนื่องจากช่องเปิดของหัวสปริงเกอร์เป็นแบบเปิดอยู่แล้ว ท่อจึงอยู่ที่ความดันบรรยากาศ เพื่อป้องกันไม่ให้แรงดันจากแหล่งจ่ายน้ำดันน้ำเข้าสู่ท่อ จึงใช้ “วาล์วเดลูจ” (deluge valve) ซึ่งเป็นวาล์วแบบล็อกด้วยกลไก (mechanically latched valve) ติดตั้งอยู่ที่จุดเชื่อมต่อแหล่งจ่ายน้ำ วาล์วชนิดนี้เป็นวาล์วที่ไม่สามารถรีเซ็ตกลับได้เอง และจะค้างอยู่ในสถานะเปิดเมื่อถูกกระตุ้นแล้ว

เนื่องจากองค์ประกอบตรวจจับความร้อนที่ปกติมีอยู่ในสปริงเกอร์อัตโนมัติถูกถอดออกไป (ทำให้หัวสปริงเกอร์เป็นแบบเปิด) วาล์วเดลูจจะถูกเปิดผ่านสัญญาณจากระบบสัญญาณเตือนไฟไหม้ ซึ่งใช้อุปกรณ์ตรวจจับไฟ ชนิดของอุปกรณ์เริ่มสัญญาณเตือนไฟไหม้จะถูกเลือกโดยพิจารณาจากลักษณะอันตรายเป็นหลัก (เช่น หัวสปริงเกอร์นำร่อง เครื่องตรวจจับควัน เครื่องตรวจจับความร้อน หรือเครื่องตรวจจับเปลวไฟด้วยแสง) อุปกรณ์เริ่มสัญญาณจะส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุมสัญญาณเตือนไฟไหม้ ซึ่งจะส่งสัญญาณต่อไปยังวาล์วเดลูจให้เปิดทำงาน การเริ่มทำงานยังสามารถทำได้ผ่านสถานีดึงสัญญาณเตือนไฟไหม้แบบไฟฟ้าหรือแบบลม ซึ่งจะส่งสัญญาณไปยังแผงควบคุมเพื่อสั่งเปิดวาล์วเดลูจเช่นกัน

ระบบพรีแอ็กชัน (Pre-action) ระบบสปริงเกอร์แบบพรีแอ็กชันถูกออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับใช้ในสถานที่ที่การทำงานโดยไม่ได้ตั้งใจเป็นสิ่งที่ไม่พึงประสงค์อย่างยิ่ง เช่น พิพิธภัณฑ์ที่มีงานศิลปะหายาก ต้นฉบับ หรือหนังสือ และศูนย์ข้อมูล (data centers) เพื่อปกป้องอุปกรณ์คอมพิวเตอร์จากการปล่อยน้ำโดยไม่ได้ตั้งใจ

ระบบพรีแอ็กชันมีสองประเภทย่อยหลัก ได้แก่ แบบล็อกเดี่ยว (single interlock) และแบบล็อกคู่ (double interlock)
การทำงานของระบบล็อกเดี่ยวมีลักษณะคล้ายกับระบบท่อเปียก ยกเว้นว่าระบบเหล่านี้ต้องการให้มีเหตุการณ์ “นำหน้า” ของการตรวจจับไฟเกิดขึ้นก่อน โดยทั่วไปคือการทำงานของเครื่องตรวจจับความร้อนหรือควัน ก่อนที่จะเกิด “การกระทำ” คือการนำน้ำเข้าสู่ท่อของระบบ โดยการเปิดวาล์วพรีแอ็กชัน ซึ่งเป็นวาล์วแบบล็อกด้วยกลไก (คล้ายกับวาล์วเดลูจ) ด้วยวิธีนี้ ระบบจะถูกเปลี่ยนจากระบบแห้งให้กลายเป็นระบบเปียกโดยพื้นฐาน จุดประสงค์คือเพื่อลดความล่าช้าที่ไม่พึงประสงค์ในการส่งน้ำไปยังหัวสปริงเกอร์ ซึ่งเป็นลักษณะเฉพาะของระบบแห้ง ก่อนที่จะมีการตรวจจับไฟ หากหัวสปริงเกอร์ทำงาน หรือระบบท่อเกิดการรั่ว การสูญเสียแรงดันอากาศในท่อจะกระตุ้นสัญญาณเตือนความผิดปกติ (trouble alarm) ในกรณีนี้ วาล์วพรีแอ็กชันจะไม่เปิด เนื่องจากสูญเสียแรงดันควบคุมดูแล (supervisory pressure) และน้ำจะไม่ไหลเข้าสู่ท่อ

ระบบล็อกคู่ต้องการทั้งการทำงานของเครื่องตรวจจับความร้อนหรือควัน และการทำงานของหัวสปริงเกอร์อัตโนมัติ ก่อนที่จะเกิด “การกระทำ” คือการนำน้ำเข้าสู่ท่อของระบบ การทำงานของอุปกรณ์ตรวจจับไฟเพียงอย่างเดียว หรือหัวสปริงเกอร์เพียงอย่างเดียว โดยไม่มีการทำงานพร้อมกันของอีกฝ่ายหนึ่ง จะไม่ทำให้น้ำไหลเข้าสู่ท่อได้ เนื่องจากน้ำจะไม่ไหลเข้าสู่ท่อจนกว่าหัวสปริงเกอร์จะทำงาน ระบบล็อกคู่จึงถูกจัดว่าเป็นระบบแห้งในแง่ของระยะเวลาการส่งน้ำ และในทำนองเดียวกันก็ต้องการพื้นที่ออกแบบ (design area) ที่ใหญ่กว่า

ระบบโฟมน้ำ(Foam water) ระบบสปริงเกอร์ดับเพลิงแบบโฟมน้ำเป็นระบบสำหรับการใช้งานพิเศษ โดยจะฉีดส่วนผสมของน้ำและสารเข้มข้นโฟมชนิดขยายตัวต่ำ (low expansion foam concentrate) ทำให้เกิดการพ่นโฟมออกจากหัวสปริงเกอร์ ระบบเหล่านี้มักใช้กับพื้นที่ที่มีอันตรายพิเศษซึ่งเกี่ยวข้องกับไฟที่ควบคุมยาก เช่น ของเหลวไวไฟ เช่นในโรงเก็บเครื่องบิน (aircraft hangars)

ระบบพ่นน้ำ (Water spray) ระบบ “พ่นน้ำ” มีลักษณะการทำงานเหมือนกับระบบเดลูจทุกประการ แต่ท่อและรูปแบบการพ่นของหัวฉีดถูกออกแบบมาเพื่อปกป้องพื้นที่อันตรายที่มีรูปทรงเฉพาะ ซึ่งมักเป็นอุปกรณ์หรือส่วนประกอบสามมิติ (ตรงข้ามกับระบบเดลูจซึ่งออกแบบมาเพื่อครอบคลุมพื้นที่พื้นแนวราบของห้อง) หัวฉีดที่ใช้อาจไม่ใช่หัวสปริงเกอร์ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน และมักถูกเลือกให้เหมาะกับรูปแบบการพ่นเฉพาะ เพื่อให้สอดคล้องกับลักษณะสามมิติของพื้นที่อันตรายนั้น (เช่น รูปแบบการพ่นทั่วไป ได้แก่ รูปวงรี รูปพัด วงกลมเต็มรูป หรือลำพุ่งแคบ) ตัวอย่างของอันตรายที่ได้รับการป้องกันด้วยระบบพ่นน้ำ ได้แก่ หม้อแปลงไฟฟ้าที่มีน้ำมันสำหรับระบายความร้อน หรือตลับลูกปืนของเทอร์โบเจนเนอเรเตอร์ ระบบพ่นน้ำยังสามารถใช้ภายนอกบนพื้นผิวของถังบรรจุของเหลวหรือแก๊สไวไฟ (เช่น ไฮโดรเจน) โดยการพ่นน้ำมีจุดประสงค์เพื่อระบายความร้อนถังและสิ่งที่บรรจุอยู่ภายใน เพื่อป้องกันการระเบิดของถัง (BLEVE) และการลุกลามของไฟ

ระบบละอองน้ำ (Water mist) ระบบละอองน้ำใช้สำหรับการใช้งานที่มีอันตรายเป็นพิเศษ ระบบประเภทนี้มักถูกใช้ในกรณีที่ความเสียหายจากน้ำเป็นข้อกังวล หรือในกรณีที่แหล่งน้ำมีจำกัด มาตรฐาน NFPA 750 ได้ให้คำจำกัดความของละอองน้ำว่าเป็นการพ่นน้ำที่มีขนาดหยดน้ำ “น้อยกว่า 1,000 ไมครอน ที่ความดันการทำงานขั้นต่ำของหัวฉีด” ขนาดของหยดน้ำสามารถควบคุมได้โดยการปรับความดันในการฉีดผ่านหัวฉีดที่มีขนาดช่องเปิดคงที่ กลไกการดับเพลิงที่ระบบละอองน้ำมอบให้ ได้แก่ การระบายความร้อน การลดออกซิเจนในบริเวณเปลวไฟ และการปิดกั้นรังสีความร้อน

ในการทำงาน ระบบละอองน้ำสามารถทำงานได้ด้วยฟังก์ชันเดียวกันกับระบบเดลูจ ท่อเปียก ท่อแห้ง หรือระบบพรีแอ็กชัน ระบบสามารถนำไปใช้ได้ทั้งแบบวิธีการใช้งานเฉพาะจุด (local application) หรือวิธีการท่วมพื้นที่ทั้งหมด (total flooding method) คล้ายกับระบบป้องกันอัคคีภัยด้วยสารสะอาด (Clean Agent Fire Protection Systems)

วาล์ว (Valves) วาล์วควบคุมและวาล์วแยกส่วนหลักในระบบสปริงเกอร์ดับเพลิงแบบดั้งเดิม โดยทั่วไปเป็นวาล์วประตู (gate valves) ขนาดใหญ่ชนิด “Outside Screw and Yoke” (OS&Y) ซึ่งบางครั้งเรียกว่าวาล์วแบบ “ก้านยก” (rising stem) หรือวาล์วผีเสื้อ (butterfly valves) ตำแหน่ง (เปิดหรือปิด) ของวาล์วเหล่านี้สามารถตรวจสอบได้ด้วยสายตา อาจมีการติดตั้งเซนเซอร์สัญญาณเตือนเพื่อตรวจสอบสถานะการตั้งค่าของวาล์วเหล่านี้ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความปลอดภัยโดยรวมของอาคาร[22]

การออกแบบ (Design)

ระบบสริงเกอร์มีจุดประสงค์เพื่อควบคุมไฟหรือระงับไฟ สปริงเกอร์แบบควบคุม (control mode) มีจุดประสงค์เพื่อควบคุมอัตราการปล่อยความร้อนของไฟ เพื่อป้องกันไม่ให้โครงสร้างอาคารพังทลาย และทำให้วัสดุติดไฟโดยรอบเปียกล่วงหน้าเพื่อป้องกันการลุกลามของไฟ ไฟจะไม่ดับสนิทจนกว่าวัสดุที่กำลังไหม้จะหมดลง หรือจนกว่านักดับเพลิงจะดับไฟด้วยตนเอง ส่วนสปริงเกอร์แบบระงับไฟ (suppression mode) หรือที่รู้จักกันในชื่อ Early Suppression Fast Response (ESFR) มีจุดประสงค์เพื่อลดอัตราการปล่อยความร้อนของไฟลงอย่างรวดเร็วและรุนแรง ก่อนที่จะมีการเข้าแทรกแซงด้วยมนุษย์

ระบบสปริงเกอร์แบบควบคุมได้รับการออกแบบโดยใช้แนวทางพื้นที่และความหนาแน่น (area and density approach) โดยจะวิเคราะห์การใช้งานอาคารและสิ่งของภายในเพื่อกำหนดระดับความเสี่ยงจากไฟ ความเสี่ยงจะถูกจัดประเภทเป็นความเสี่ยงต่ำ (light hazard) ความเสี่ยงปานกลางกลุ่ม 1 ความเสี่ยงปานกลางกลุ่ม 2 ความเสี่ยงสูงกลุ่ม 1 หรือความเสี่ยงสูงกลุ่ม 2 หลังจากกำหนดประเภทความเสี่ยงแล้ว จะสามารถกำหนดพื้นที่ออกแบบและความหนาแน่นได้ โดยอ้างอิงจากตารางในมาตรฐาน NFPA 13 พื้นที่ออกแบบหมายถึงพื้นที่สูงสุดที่คาดว่าสปริงเกอร์จะทำงาน ก่อนที่จะสามารถควบคุมไฟได้ ความหนาแน่นในการออกแบบเป็นการวัดปริมาณน้ำต่อพื้นที่หนึ่งตารางฟุตที่ควรฉีดลงบนพื้นที่ออกแบบ

14 ชนิดของหัวสปริงเกอร์และหัวฉีดดับเพลิง

หัวสปริงเกอร์และหัวฉีดดับเพลิง 14 ชนิด ตั้งแต่แบบมาตรฐานและตอบสนองเร็ว ไปจนถึงแบบโฟมและหัวฉีดน้ำละอองฝอย

รายละเอียดแต่ละชนิด

1. หัวสปริงเกอร์แบบมาตรฐาน (Standard Response Sprinkler)

ใช้เวลาตอบสนองแบบมาตรฐาน เป็นชนิดที่พบได้ทั่วไปในอาคาร เช่น ห้องพักและสำนักงาน

2. หัวสปริงเกอร์ตอบสนองเร็ว (Quick Response Sprinkler)

ตอบสนองเร็วกว่าแบบมาตรฐาน เหมาะสำหรับพื้นที่เสี่ยงสูง เช่น คลังสินค้าและห้องอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

3. หัวสปริงเกอร์แบบซ่อน (Concealed Sprinkler)

มีลักษณะคล้ายฝ้าเพดาน ทำงานเมื่อได้รับความร้อนเท่านั้น เน้นความสวยงามของพื้นที่

4. หัวสปริงเกอร์แบบห้อยลง (Pendent Sprinkler)

ติดตั้งใต้แนวท่อ เป็นชนิดที่พบมากที่สุดในอาคารพาณิชย์และที่พักอาศัย

5. หัวสปริงเกอร์แบบตั้งขึ้น (Upright Sprinkler)

ติดตั้งเหนือแนวท่อ ใช้ในพื้นที่ที่ไม่มีการปรับอากาศ เช่น โรงจอดรถและคลังสินค้า

6. หัวสปริงเกอร์ติดผนัง (Sidewall Sprinkler)

ติดตั้งด้านข้างของผนัง ป้องกันพื้นที่แคบ เช่น ทางเดินและพื้นที่จำกัด

7. หัวสปริงเกอร์ติดผนังแนวนอน (Horizontal Sidewall Sprinkler)

ออกแบบสำหรับการติดตั้งในแนวนอน ใช้ในพื้นที่ที่มีรูปแบบและโครงสร้างเฉพาะ

8. หัวสปริงเกอร์ครอบคลุมพื้นที่กว้าง (Extended Coverage Sprinkler)

ครอบคลุมพื้นที่ได้กว้างขึ้นโดยใช้จำนวนหัวน้อยลง เหมาะสำหรับพื้นที่เพดานสูงและพื้นที่โล่ง

9. หัวสปริงเกอร์ระบบท่อแห้ง (Dry Pipe Sprinkler)

ใช้อากาศหรือไนโตรเจนอัดในท่อ เหมาะสำหรับพื้นที่ที่เสี่ยงต่อการแข็งตัวของน้ำ

10. หัวสปริงเกอร์ระบบโฟม (Foam Sprinkler)

ปล่อยสารละลายโฟม ใช้กับความเสี่ยงจากของเหลวไวไฟ เช่น เชื้อเพลิงและสารเคมี

11. หัวฉีดน้ำละอองฝอย (Water Mist Nozzle)

ผลิตละอองน้ำฝอยละเอียด ช่วยควบคุมไฟ ลดความร้อนและควัน

12. หัวฉีดน้ำละอองฝอยแรงดันสูง (High Pressure Water Mist Nozzle)

ทำงานที่แรงดันสูงกว่า ให้ละอองน้ำที่ละเอียดขึ้นและครอบคลุมพื้นที่ได้ดีขึ้น

13. หัวสปริงเกอร์แบบเดลูจ (Deluge Sprinkler)

หัวสปริงเกอร์ทุกหัวเปิดพร้อมกัน ใช้กับพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง เช่น โรงงานเคมีและโรงเก็บอากาศยาน

14. หัวฉีดสำหรับการใช้งานเฉพาะ (Special Application Nozzles)

รวมถึงหัวฉีดชนิด HEPA ทนการกัดกร่อน ทนอุณหภูมิสูง และหัวฉีดที่ออกแบบเฉพาะสำหรับสภาพแวดล้อมพิเศษ เช่น ห้องคลีนรูม ห้องเซิร์ฟเวอร์ และงานนอกชายฝั่ง

สรุปตารางชนิดของสปริงเคลอร์ และการใช้งาน