::DPM::

Switch to desktop Register Login

Water Spray !!!

Rate this item
(1 Vote)

เป้าหมายของระบบหัวกระจายน้ำดับเพลิง คือ การส่งน้ำไปยังวัตถุเป้าหมายที่มีการเกิดเพลิงไหม้และ ลดการลุกลามของเพลิงออกไปสู่จุดอื่น ซึ่งจะลดอัตราการลุกลามของตัวเพลิงเองทำให้สภาพแวดล้อมมีอุณหภูมิลดลง

ขนาดของหยดน้ำ

หยดน้ำที่มีขนาดเล็กก็จะสามารถดูดซับความร้อนในอากาศได้ดีกว่า ขนาดของหัวกระจายน้ำ (Orifice) จะได้รับการออกแบบมาเพื่อกำหนดอัตราการไหล (flow rate, Q) โดยที่อัตราการไหลนี้สามารถคำนวณได้จากสมการ Sprinkler conform to Bernoule สามารถเขียนได้ดังนี้ [1] [2]

 

Q = KP

Q = อัตราการไหล (Flow rate)

K = สัมประสิทธิ์ของ ขนาดของหัวกระจายน้ำ (Orifice flow coefficient, K-factor)

P = แรงดันในเส้นท่อ (Pipe Pressure)

แต่ข้อจำกัดของระบบ Sprinkler ประการหนึ่งคือ ปริมาณน้ำที่ต้องมีเพียงพอต่อระบบการออกแบบที่เหมาะสมจะต้องทำให้หัวกระจายน้ำดับเพลิงทำงานในช่วงเวลาที่พอเหมาะกับการลุกไหม้ของไฟนั่นคือถ้าระบบทำงานช้าเกินไป ไฟก็จะลุกลามมากเกินกว่าที่ระบบกระจายน้ำสามารถควบคุมได้ แต่ถ้าระบบทำงานเร็วเกินไปจำนวนของหัวกระจายน้ำ ก็จะทำงานมากเกินไปทำให้เกิดความเสียหายและ ทำให้ลดปริมาณน้ำที่ใช้จ่ายให้กับกระจายน้ำที่อยู่ใกล้กับจุดที่เกิดเพลิงไหม้ลดลง

การทำงานของหัวกระจายน้ำดับเพลิง [3]

ความร้อนของไฟจะถูกส่งผ่านไปยังหัวกระจายน้ำดับเพลิง(Sprinkler) โดยการถ่ายเทความร้อนจากการแผ่รังสีและการพาความร้อน ในเบื้องต้นการแผ่รังสีจะเป็นแหล่งกำเนิดความร้อนโดยความร้อนจะมาจากเปลวไฟ การพาความร้อนจะส่งผ่านความร้อนขึ้นสู่ด้านบนโดยการลอยตัว (Buoyant Plume) เมื่อก๊าซความร้อนไปถึงสิ่งกีดขวางดานบน เช่น เพดาน หรือหลังคา ความร้อนก็จะวิ่งตามแนวของสิ่งกีดขวางนั้น หรือที่เรียกว่า Ceiling Jet เพื่อที่จะลดการเผาไหม้และอัตราการลุกลามของไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพหยดน้ำจากหัวกระจายน้ำดับเพลิง จะต้องวิ่งจากหัวกระจายน้ำผ่าน Ceiling Jet และเปลวไฟไปสู่แหล่งกำเนิดของไฟจากเส้นทางกระจายของหยดน้ำ หยดน้ำต้องสูญเสียพลังงานไปกับความร้อนที่ต้องวิ่งผ่านและสูญเสียมวลไปกับการระเหยของตัวหยดน้ำเองจากการดูดซับความร้อนที่เกิดขึ้นจากการเผาไหม้

การกำหนดพื้นที่ป้องกันของหัวกระจายน้ำดับเพลิง [4] [5]

พื้นที่ป้องกันของหัวกระจายน้ำดับเพลิง (Protection area of coverage per sprinkler :AS)สามารถกำหนดได้ โดยจะต้องทำการหาค่าของ ระยะห่างของหัวกระจายน้ำดับเพลิงแต่ละหัวแบ่งเป็นระยะห่างระหว่างหัวกระจายน้ำดับเพลิง ในเส้นท่อเดียวกัน (Along branch lines: S) และระยะห่างระหว่างหัวกระจายน้ำดับเพลิง ระหว่างเส้นท่อที่ขนานกัน (Between branch lines: L) พื้นที่ป้องกันของหัวกระจายน้ำดับเพลิง (AS) จะได้มาจากการนำค่าของระยะในเส้นท่อเดียวกัน (Along branch lines: S) คูณกับระยะห่างระหว่างหัวกระจายน้ำดับเพลิง ระหว่างเส้นท่อที่ขนานกัน (Between branch lines: L)

AS = S * L

โดยค่าที่ได้จะต้องไม่เกินค่า พื้นที่ป้องกันของหัวกระจายน้ำดับเพลิงสูงสุด (Maximum Protection Area of Coverage) ที่กำหนดไว้ในมาตรฐาน หรือตามการออกแบบของหัวกระจายน้ำดับเพลิงนั้น

ประสิทธิภาพของการดับเพลิงของน้ำ [6]

1. ทำให้เปลวไฟเย็นลง โดยในการดับเพลิง เมื่อหยดน้ำถูกส่งเข้าไปในเปลวไฟตัวของเปลวไฟก็จะถูกทำให้เย็นลงอย่างต่อเนื่องจนกว่าจะไม่สามารถติดขึ้นมาได้อีก

2. ทำให้ผิวหน้าของเป้าหมายเย็นลงนั่นคือ เมื่อหยดน้ำกระทบถูกผิวหน้าที่กำลังลุกไหม้จะทำให้ผิวบริเวณนั้นมีอุณหภูมิลดลงซึ่งการจะทำให้ดับต้องใช้เวลาจนกว่ากระบวนการเผาไหม้นั้นไม่เกิดขึ้นอีก

3. ลดการแผ่รังสีของเปลวไฟ ตัวของหยดน้ำจะทำการป้องกันหรือลดการแผ่รังสีจากเปลวไฟทำให้อัตราการเผาไหม้ลดลงที่บริเวณพื้นผิวของวัตถุเป้าหมายอัตราการเติบโตหรือการเพิ่มขึ้นของไฟถูกกำหนดในรูปแบบของ “t2Fire” ซึ่งอัตราการปล่อยความร้อนแปรผันตรงกับกำลังสองของเวลา ไฟได้ถูกจัดแบ่งออกเป็น 4 ประเภท แบ่งตามการเผาไหม้และเงื่อนไขของไฟนั้น เพื่อที่วิศวกรป้องกันอัคคีภัยจะสามารถเลือกการออกแบบป้องกันอัคคีภัย ตามอัตราการลุกไหม้ที่เกิดขึ้นอันได้แก่

1.อัตราการลุกไหม้ช้า

2.อัตราการลุกไหม้ปานกลาง

3.อัตราการลุกไหม้เร็ว

4.อัตราการลุกไหม้เร็วมาก

ระบบ Water Spray มีความสามารถในการควบคุมและระงับไฟที่เกิดจากของเหลวไวไฟได้อย่างมีประสิทธิภาพ กลไกและวิธีการทำงานสามารถอธิบายได้ดังนี้ [7] [8]

ในภาพที่ 1 อธิบายถึงการดับไฟด้วย Water Spray ในการใช้ละอองน้ำพ่นจากด้านบนเพียงอย่างเดียวบางครั้ง อาจมีหยดน้ำเพียงบางส่วนที่สามารถเข้าถึงส่วนในของไฟโดยหยดน้ำจำนวนหนึ่งถูกระเหยไปและหยดน้ำที่เข้าถึงเปลวไฟ จะทำให้ส่วนของเปลวไฟนั้นเย็นลง โดยลดการแผ่รังสีความร้อนของตัวเปลวไฟจากผิวหน้าของของเหลว จากในภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่าหยดน้ำถูกพ่นจากด้านข้างของไฟ หยดน้ำจะลดอุณหภูมิของของเหลวให้ต่ำลง และถ้าเป็นของเหลวที่สามารถละลายน้ำได้ หยดน้ำก็จะสามารถเจือจางของเหลวไวไฟให้เป็นสารประกอบที่ไม่ติดไฟ และนอกจากนี้ลักษณะต่างๆของไฟจะแสดงในภาพที่ 2

ภาพที่ 1 ภาพแสดงการดับเพลิงด้วย Spray Water

ที่มา: Industrial Fire Protection Engineering (n.d.)

 

ภาพที่ 2 ภาพแสดงไฟในลักษณะต่างๆ

ที่มา: Industrial Fire Protection Engineering. (n.d.)

ลักษณะของไฟในรูปแบบต่างๆในภาพที่ 2 จะเป็นดังนี้

ภาพที่ 2 (a) แสดงเปลวไฟที่ถูก หัวกระจายน้ำ ควบคุมทำให้เปลวไฟมีลักษณะไม่สูงหยดน้ำที่ถูกพ่นออกมาจะลดอุณหภูมิที่ผิว และลดการระเหยที่ผิวหน้าของเป้าหมายลง

ภาพที่ 2 (b) แสดงให้เห็นถึงรูปร่างของเปลวไฟที่มีลักษณะแบบราบเหตุเพราะทิศทางของอากาศที่มีทิศทางลง ซึ่งจะมีลักษณะเดียวกันกับละอองน้ำที่ถูกกระจายตัวมีทิศทางลงด้วยความเร็ว

ภาพที่ 2 (c) แสดงภาพเปลวไฟที่ถูกเป่าทำให้ทิศทางเอียง จะถูกใช้กับลักษณะของไฟที่เกิดจากของเหลวที่มีจุดวาบไฟต่ำ เช่น เฮนเทน (heptanes) ลักษณะการดับเพลิงแบบนี้จะเห็นเมื่อเปลวไฟถูกเป่าจนพ้นขอบของเหลว

ภาพที่ 2 (d) แสดงให้เห็นภาพเปลวไฟที่ลุกอย่างรุนแรงแสดงถึงลักษณะการตกกระทบของหยดน้ำกับผิวของของเหลวที่กำลังลุกไหม้ที่อุณหภูมิมากกว่า 100 oC ซึ่งถ้าหยดน้ำมีขนาดเล็กและไม่สามารถจมเข้าไปในของเหลวได้ การลุกไหม้แบบนี้จะเกิดขึ้นในช่วงสั้นๆ จนกระทั่งอุณหภูมิของของเหลวลดลงต่ำหรือไฟถูกทำให้ดับ แต่ถ้าหยดน้ำมีขนาดใหญ่มากพอที่จะจมลงในของเหลวได้เปลวไฟก็อาจลุกไหม้แบบรุนแรงในลักษณะนี้ยาวนานขึ้น

ภาพที่ 2 (e) เป็นภาพของเปลวไฟที่มีลักษณะเป็นสันใกล้จะดับเมื่อของเหลวไม่มีไฟติดที่อื่นๆ

ภาพที่ 2 (f) เป็นภาพแสดงถึงลักษณะของไฟที่บริเวณขอบของภาชนะเมื่ออุณหภูมิที่ขอบของภาชนะมีอุณหภูมิสูงกว่าตรงกลางเพราะไม่มีไฟลุกไหม้ที่บริเวณตรงกลางของภาชนะ

ดังนั้นเมื่อท่านผู้อ่านไม่อยากจะเผชิญกับเหตุการณ์เพลิงไหม้ดังคำโบราณที่ท่านว่า โจรปล้นบ้าน 10 ครั้งยังไม่เท่าไฟไหม้บ้านครั้งเดียว “ ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีระบบป้องกันอัคคีภัยที่ดีและใช้ให้เหมาะสมกับแต่ละพื้นที่ และควรมีระบบกระจายน้ำดับเพลิงที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมเพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นได้ทันที ขณะที่เพลิงยังมีขนาดเล็ก จะทำให้หยุดการลุกลาม การเกิดควันไฟก็น้อยและเพลิงไหม้ที่เกิดขึ้นอยู่ในพื้นที่จำกัด ระบบนี้ทำให้คนในอาคารมีเวลามากขึ้นในการอพยพหนีไฟ ซึ่งหมายถึงชีวิตผู้ใช้อาคารจะมีความปลอดภัยจากอัคคีภัยมากขึ้นและทรัพย์สินสูญเสียน้อยลง

 

อ้างอิง

[1] The Procter & Gamble Company. 2003. P&G Global Fire Protection. Cincinnati, Ohio.

[2] Ansul Incorporated. 2002 . Inerge System Design, Installation, Recharge, and Maintenance Manual. Marinette, Wisconsin.

[3] National Fire Protection Association. 2000 . NFPA 2001 Standard on Clean Agent Fire Extinguishing Systems. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts.

[4] National Fire Protection Association. 2000 . NFPA 12 Standard on Carbon Dioxide Extinguishing Systems. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts.

[5] National Fire Protection Association. 2002 . NFPA 13 Standard for the Installation of Sprinkler System. National Fire Protection Association, Quincy, Massachusetts.

[6] Jayaweera, T.M. and Yu, H.-Z. Scaling of fire cooling by water mist under low drop Reynolds number conditions, Fire Saf. J. 43 (1) (2008) 63–70.

[7] Yu, H.-Z. and Zhou, X. and Ditch, B.D. Experimental validation of Froude-modeling- based physical scaling of water mist cooling of enclosure fires, in: Proceed- ings of the 9th International Symposium on Fire Safety Science, 2008, pp. 553–564.

[8] Yu, H.-Z. Froude-modeling-based general scaling relationships for water– spray–fire–plume interactions, in: Proceedings of the 7th Asia-Oceania Symposium on Fire Science and Technology, Hong Kong, 2007.

© 2012 สถาบันบัณฑิตพัฒนบริหารศาสตร์

Top Desktop version