ในโรงงานอุตสาหกรรมที่มีถังเก็บเชื้อเพลิง ของเหลวไวไฟ หรือของเหลวติดไฟได้ หากเกิดเพลิงไหม้ขึ้นบริเวณใกล้เคียง อาจก่อให้เกิดความเสียหายรุนแรงต่อถังเก็บและโครงสร้างโดยรอบได้ เนื่องจากความร้อนจากไฟสามารถถ่ายเทเข้าสู่ผิวถัง ทำให้อุณหภูมิของถังสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว จนอาจเกิดการเสียรูป การแตกร้าว หรือการพังถล่มของถังได้
ดังนั้น การติดตั้ง ระบบสเปรย์น้ำแบบ Deluge Water Spray System รอบถังเก็บ จึงมีวัตถุประสงค์หลักเพื่อช่วยลดการถ่ายเทความร้อนจากเพลิงไหม้ภายนอกเข้าสู่ตัวถัง ช่วยควบคุมอุณหภูมิผิวถังให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย ลดความเสี่ยงต่อความเสียหายของโครงสร้าง และช่วยเพิ่มเวลาให้ทีมดับเพลิงหรือหน่วยฉุกเฉินสามารถเข้าควบคุมสถานการณ์ได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัยมากขึ้น
หลักการทำงานของหัวฉีด Medium Velocity Spray Nozzle
Medium Velocity Spray Nozzle หรือ MV Nozzle เป็นหัวฉีดสเปรย์น้ำที่นิยมใช้ในระบบดับเพลิงแบบ Fixed Water Spray Deluge System โดยหัวฉีดชนิดนี้จะปล่อยน้ำออกมาในลักษณะเป็นกรวยสเปรย์ มีละอองน้ำขนาดเล็กถึงปานกลาง และกระจายน้ำอย่างสม่ำเสมอไปยังพื้นผิวที่ต้องการป้องกัน
หัวฉีด MV Nozzle มักมีแผ่นกระจายน้ำหรือ External Deflector ทำหน้าที่บังคับทิศทางและรูปแบบการกระจายตัวของน้ำให้เป็นรูปทรงกรวย เพื่อให้ละอองน้ำปกคลุมพื้นผิวของถังหรืออุปกรณ์ได้อย่างทั่วถึง ทั้งพื้นผิวแนวตั้ง แนวนอน พื้นผิวโค้ง หรือพื้นผิวที่มีรูปร่างไม่สม่ำเสมอ
การกระจายน้ำบนผิวถังจะช่วยดูดซับและลดความร้อนจากไฟภายนอก ทำให้ผิวถังไม่สะสมความร้อนมากเกินไป ลดโอกาสการเสียหายของวัสดุ และช่วยป้องกันไม่ให้ไฟลุกลามไปยังพื้นที่อื่น
เกณฑ์การออกแบบตามหลักวิศวกรรม
การเลือกหัวฉีด MV Nozzle ต้องพิจารณาจากพื้นที่ที่ต้องการป้องกัน ปริมาณน้ำที่ต้องการ ความหนาแน่นของการฉีดน้ำ และลักษณะความเสี่ยงของพื้นที่นั้น ๆ โดยระบบจะต้องออกแบบให้หัวฉีดทั้งหมดที่ติดตั้งรอบถังสามารถทำงานพร้อมกันได้ในกรณีเกิดเหตุเพลิงไหม้
ตามแนวทางของ NFPA 15 Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection ปริมาณน้ำที่ฉีดลงบนผิวภาชนะหรือถังเก็บ ไม่ควรน้อยกว่า
0.25 gpm/ft² หรือประมาณ 10.2 L/min/m²
ของพื้นที่ผิวที่สัมผัสกับความร้อนจากไฟ
ค่านี้เป็นอัตราการฉีดน้ำขั้นต่ำที่ใช้เพื่อให้เกิดการหล่อเย็นผิวถังอย่างเพียงพอ และช่วยลดอุณหภูมิจากการรับความร้อนภายนอก
ระยะติดตั้งหัวฉีดและการครอบคลุมพื้นที่
ตำแหน่งการติดตั้งหัวฉีด MV Nozzle มีความสำคัญมาก เพราะหากวางหัวฉีดไม่เหมาะสม อาจเกิดพื้นที่แห้งหรือจุดที่น้ำฉีดไม่ถึง ซึ่งพื้นที่เหล่านี้อาจกลายเป็น Hot Spot หรือจุดสะสมความร้อนที่เป็นความเสี่ยงต่อการเกิดความเสียหายของถังได้
โดยหลักการออกแบบควรจัดวางหัวฉีดให้รูปแบบสเปรย์ของหัวฉีดแต่ละตัวซ้อนทับกันอย่างเหมาะสม เพื่อให้ผิวถังได้รับน้ำอย่างต่อเนื่องและทั่วถึง
แนวทางสำคัญ ได้แก่
ระยะห่างในแนวนอนระหว่างหัวฉีด ควรกำหนดให้ลักษณะสเปรย์ของหัวฉีดแต่ละตัวซ้อนทับกัน เพื่อไม่ให้เกิดช่องว่างของการฉีดน้ำ
ระยะห่างในแนวตั้งระหว่างหัวฉีดถึงวัตถุ ไม่ควรเกิน 914mm(36″)
แรงดันใช้งานขั้นต่ำของหัวฉีด MV Nozzle สำหรับงานป้องกันลักษณะนี้ ไม่ควรต่ำกว่า 20 PSI หรือประมาณ 1.4 bar ช่วงแรงดันที่ใช้งาน 1.4-3.5 บาร์
ในบางกรณี การหล่อเย็นผิวถังไม่ได้เกิดจากละอองน้ำที่พุ่งชนผิวถังโดยตรงเท่านั้น แต่ยังเกิดจากการที่น้ำไหลลงตามผิวถัง หรือที่เรียกว่า Water Run-Down Cooling ซึ่งช่วยให้พื้นผิวด้านล่างได้รับการหล่อเย็นเพิ่มเติม
การเลือก K-Factor และมุมสเปรย์
หัวฉีด MV Nozzle สามารถเลือกให้เหมาะสมกับงานได้จากค่า K-Factor และ Spray Angle หรือมุมกระจายสเปรย์
ค่า K-Factor มีผลต่อปริมาณน้ำที่หัวฉีดจ่ายออกมาที่แรงดันหนึ่ง ๆ ส่วนมุมสเปรย์มีผลต่อพื้นที่ครอบคลุมของละอองน้ำ การเลือกค่าทั้งสองนี้จึงต้องสอดคล้องกับพื้นที่ผิวที่ต้องการป้องกัน ระยะติดตั้ง และความหนาแน่นของน้ำตามที่มาตรฐานกำหนด
หลังจากติดตั้งระบบ ควรตรวจสอบรูปแบบการกระจายน้ำของหัวฉีดทุกตัว เพื่อยืนยันว่าน้ำสามารถครอบคลุมพื้นที่ผิวถังได้จริง ไม่มีจุดอับ ไม่มีพื้นที่แห้ง และไม่มีตำแหน่งใดที่น้ำกระจายไม่เพียงพอ
การควบคุมระบบด้วย Deluge Valve
ระบบหัวฉีด MV Nozzle โดยทั่วไปจะจ่ายน้ำผ่าน Deluge Valve ซึ่งเป็นวาล์วควบคุมหลักของระบบสเปรย์น้ำดับเพลิง เมื่อระบบตรวจจับเหตุเพลิงไหม้ได้ Deluge Valve จะเปิดให้น้ำไหลเข้าสู่ท่อและจ่ายไปยังหัวฉีดทั้งหมดพร้อมกัน
การสั่งงาน Deluge Valve สามารถทำได้หลายรูปแบบ เช่น
การสั่งงานด้วย Solenoid Valve แบบไฟฟ้า
การตรวจจับด้วยระบบ Wet Pilot
การตรวจจับด้วยระบบ Dry Pilot
หรือการใช้งานร่วมกันหลายระบบ เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ
ในการออกแบบระบบ ควรพิจารณาเวลาในการตอบสนองตั้งแต่ระบบตรวจจับเพลิงไหม้จนถึงการเปิดใช้งาน Deluge Valve โดยทั่วไปควรกำหนดให้ระบบสามารถเริ่มทำงานได้ภายในเวลาที่เหมาะสม ซึ่งข้อมูลอ้างอิงเดิมระบุไว้ไม่เกิน 40 วินาที
Reverse Action MV Nozzle สำหรับป้องกันด้านบนของถัง
สำหรับบริเวณด้านบนของถังเก็บ อาจใช้หัวฉีดชนิดพิเศษที่เรียกว่า Reverse Action MV Nozzle ซึ่งออกแบบมาเพื่อป้องกันบริเวณ Tank Top โดยเฉพาะ
หัวฉีดชนิดนี้ติดตั้งในลักษณะตั้งขึ้น และให้รูปแบบการกระจายน้ำแบบครึ่งทรงกลม หรือ Hemispherical Spray Pattern ทำให้สามารถครอบคลุมพื้นที่ด้านบนของถังได้กว้างขึ้น เหมาะสำหรับการหล่อเย็นพื้นผิวส่วนบนที่อาจได้รับความร้อนจากไฟภายนอกหรือรังสีความร้อนโดยตรง
สรุป
ระบบหัวฉีดสเปรย์น้ำแบบ Medium Velocity Water Spray Nozzle เป็นองค์ประกอบสำคัญของระบบป้องกันอัคคีภัยสำหรับถังเก็บเชื้อเพลิงและของเหลวไวไฟในโรงงานอุตสาหกรรม จุดประสงค์หลักคือการหล่อเย็นผิวถัง ลดการสะสมความร้อน ป้องกันความเสียหายของโครงสร้าง และลดโอกาสการลุกลามของเพลิงไหม้
การออกแบบระบบต้องพิจารณาทั้งอัตราการจ่ายน้ำ พื้นที่ครอบคลุม ระยะติดตั้งหัวฉีด แรงดันใช้งาน ค่า K-Factor มุมสเปรย์ และความสามารถในการทำงานพร้อมกันของหัวฉีดทั้งหมด โดยควรอ้างอิงมาตรฐาน NFPA 15 Standard for Water Spray Fixed Systems for Fire Protection เพื่อให้ระบบมีความปลอดภัย เหมาะสม และสอดคล้องกับหลักวิศวกรรมป้องกันอัคคีภัยอย่างถูกต้อง.