Khi các quy định bắt buộc đạt đến giới hạn, Bảng 17B của FM 8-9 và phân tích kỹ thuật sẽ mở ra cánh cửa – và các đầu phun chữa cháy ESFR hiện nay đã sẵn sàng bước qua cánh cửa đó. 

 Các nhà kho ngày càng cao hơn. Do chi phí đất đai tăng cao và nhu cầu không ngừng của logistics thương mại điện tử, các cơ sở phân phối hiện đại thường xuyên đẩy chiều cao kho chứa lên quá 13 mét (43 feet) — và các tòa nhà chứa chúng thường cao hơn 14 mét (45 feet) tính cả mái. Đối với hầu hết ngành công nghiệp phòng cháy chữa cháy, chiều cao đó được coi là một bức tường. Tiêu chuẩn NFPA 13, tiêu chuẩn quy định chủ đạo cho thiết kế hệ thống phun nước chữa cháy ở Hoa Kỳ, không đề cập đến việc chỉ lắp đặt hệ thống phun nước chữa cháy trên trần nhà ở độ cao trên khoảng 13,7 mét (45 feet). Đối với các nhà thiết kế chỉ làm việc theo tiêu chuẩn NFPA 13, giải pháp truyền thống là lắp đặt hệ thống phun nước chữa cháy bên trong giá kệ: các vòi phun nước chữa cháy tự động bổ sung được lắp đặt bên trong cấu trúc giá kệ, làm tăng chi phí và độ phức tạp. 

 Nhưng còn một con đường khác. Bảng dữ liệu phòng ngừa tổn thất tài sản 8-9 của FM Global — được các kỹ sư bảo hiểm và quản lý rủi ro trên toàn thế giới sử dụng rộng rãi — có đề cập đến các tòa nhà cao tầng thông qua Bảng 17B. Và cơ chế để mở khóa Bảng 17B trong một khu vực pháp lý được điều chỉnh bởi các quy định mang tính bắt buộc là Thiết kế dựa trên hiệu suất (Performance-Based Design - PBD). Bài viết này giải thích cách thức hoạt động của con đường đó, tại sao nó lại quan trọng và những sản phẩm nào hiện có sẵn để hiện thực hóa nó. 

Giới hạn quy định và lý do tồn tại của nó 

Các quy chuẩn mang tính bắt buộc như NFPA 13 hiệu quả vì chúng rõ ràng, nhất quán và dễ thực thi. Nhà thiết kế tuân theo các quy tắc; thanh tra viên chỉ cần kiểm tra. Không có sự mơ hồ. Nhược điểm là tính linh hoạt. Các quy chuẩn bắt buộc được viết dựa trên các tình huống phổ biến nhất. Khi một dự án nằm ngoài những tình huống đó — hình dạng bất thường, các mối nguy hiểm mới lạ hoặc chiều cao tòa nhà quá lớn — quy chuẩn sẽ cấm hoàn toàn phương pháp đó hoặc không đề cập đến. 

 Giới hạn chiều cao trần 13,7 mét (45 feet) đối với hệ thống chữa cháy chỉ sử dụng vòi phun nước ESFR theo tiêu chuẩn NFPA 13 không phải là tùy ý. Nó phản ánh dữ liệu thử nghiệm cháy hiện có khi các quy định đó được ban hành. Trần nhà cao hơn cho phép cột khói lửa phát triển nhiều năng lượng hơn trước khi vòi phun nước chữa cháy tự động kích hoạt. Mối lo ngại là một tầng vòi phun nước trên trần nhà có thể không cung cấp đủ nước, đủ nhanh, để dập tắt đám cháy trong các kho chứa hàng cao và chất đống vật liệu. 

Ngược lại, tiêu chuẩn FM 8-9 đã theo kịp các chương trình thử nghiệm cháy quy mô lớn được thực hiện ở độ cao vượt quá phạm vi mà tiêu chuẩn NFPA 13 hiện đang bao phủ. Bảng 17B cung cấp các tiêu chí thiết kế được phê duyệt cho hệ thống bảo vệ ESFR chỉ dành cho trần nhà của kho chứa hàng lên đến 15,2 mét (50 feet) dưới trần nhà cao đến 16,8 mét (55 feet) — mà không cần hệ thống phun nước chữa cháy trong giá đỡ. Đó là một lợi thế cạnh tranh đáng kể cho bất kỳ cơ sở nào đáp ứng tiêu chuẩn này. 

Thiết kế dựa trên hiệu suất là gì? 

Thiết kế dựa trên hiệu suất là một phương pháp kỹ thuật đặt ra một câu hỏi khác so với quy chuẩn cứng nhắc. Thay vì hỏi "Hệ thống này có tuân thủ các quy định không?", nó hỏi: "Hệ thống này có đạt được mức độ an toàn cháy nổ tương đương - hoặc cao hơn - so với yêu cầu của tiêu chuẩn không?" 

Cả NFPA 13 và Bộ luật Xây dựng Quốc tế (IBC) đều cho phép rõ ràng việc sử dụng phương pháp thiết kế dựa trên tiêu chuẩn (PBD). Mục 1.4 của NFPA 13 cho phép các phương án thay thế cho các yêu cầu bắt buộc khi thiết kế được hỗ trợ bởi phân tích kỹ thuật và được Cơ quan có thẩm quyền (AHJ) phê duyệt. Tương tự, IBC cũng bao gồm một điều khoản — thường được gọi là điều khoản "vật liệu và phương pháp thay thế" — cho phép các phương án thay thế tuân thủ tiêu chuẩn khi có thể chứng minh được sự tương đương. 

Trên thực tế, điều này có nghĩa là kỹ sư phòng cháy chữa cháy có thể trình bày với cơ quan có thẩm quyền (AHJ) một hồ sơ chứng minh rằng Bảng 17B của tiêu chuẩn FM 8-9 — được hỗ trợ bởi chương trình thử nghiệm cháy quy mô lớn của chính FM Approvals — thể hiện mức độ bảo vệ tương đương hoặc tốt hơn so với các yêu cầu quy định của NFPA 13 đối với dự án cụ thể đó. Đây không phải là một giải pháp tạm thời. Đây là một giải pháp thay thế được thiết kế kỹ thuật, được hỗ trợ bởi dữ liệu và phải được cơ quan có thẩm quyền phê duyệt. 

Bảng 17B FM 8-9: Những gì nó thực sự cho phép 

Bảng 17B của FM 8-9 quy định các tiêu chí thiết kế cho việc bảo vệ ESFR chỉ dành cho trần nhà đối với hàng hóa Loại I–IV và nhựa chưa giãn nở đóng thùng. Các thông số chính làm cho tiêu chí này có giá trị đối với các nhà kho cao tầng là: 

  • Chiều cao lưu trữ tối đa: 15,2 mét (50 feet) — vượt xa giới hạn quy định của NFPA 13. 

  • Chiều cao trần tối đa: 16,8 mét (55 feet). 

  • Không cần lắp đặt vòi phun nước trong giá để đồ khi đáp ứng được các tiêu chí về hệ số K và áp suất chỉ dành cho trần nhà. 

  • Được chấp thuận sử dụng cho cả vòi phun ESFR K-28.0 (400 mét) và K-33.6 (480 mét). 

Điểm cuối cùng này rất quan trọng. Các sản phẩm đã được phê duyệt không chỉ là lý thuyết suông. Chúng hiện đang được bán trên thị trường, được niêm yết và đã được kiểm nghiệm. 

Những sản phẩm tạo nên hiệu năng 

Hiện có ba nhà sản xuất cung cấp vòi phun chữa cháy tự động treo ESFR đạt tiêu chuẩn FM, phù hợp với các ứng dụng trong Bảng 17B. Cả ba sản phẩm đều đáp ứng các yêu cầu bảo vệ kho chứa theo tiêu chuẩn FM 8-9 khi được lắp đặt theo đúng Bảng dữ liệu kỹ thuật. 

Hệ thống tưới tự động đáng tin cậy — Các mẫu N28T6 và N28T3 (K-28.0 / 400 metric) 

Các sản phẩm N28T6 (SIN R603) và N28T3 (SIN R604) của Reliable được FM phê duyệt là thiết bị phun nước chữa cháy nhanh cho kho chứa với hệ số K là 28.0 (400 mét). Theo Bảng dữ liệu FM 8-9, chúng được phê duyệt để sử dụng trong kho chứa ở độ cao lên đến 15,2 mét (50 feet) với trần nhà cao đến 16,8 mét (55 feet). Cả hai mẫu đều sử dụng bộ phận vận hành liên kết nóng chảy bằng hợp kim niken chắc chắn và kết nối ren 1″ NPT hoặc ISO7 R-1 có áp suất làm việc tối đa 12 bar (175 psi). Mẫu N28T3 còn có thêm chứng nhận cULus dành riêng cho các bố trí kho chứa trên giá kệ cho phép khoảng cách ống khói ngang tối thiểu chỉ 75 mm (3 inch). Reliable cũng đã công bố Tuyên bố Sản phẩm Môi trường (EPD) cho cả hai mẫu – một chứng chỉ ngày càng quan trọng đối với các dự án xây dựng bền vững. 

Hệ thống tưới tự động đáng tin cậy — Model M336 (K-33.6 / 480 hệ mét) 

Ống M336 đáng tin cậy (SIN R610) nâng cấp hệ số K lên 33,6 (480 theo hệ mét), cho phép bảo vệ bể chứa ở mức độ tương đương với áp suất thiết kế thấp hơn hoặc lưu lượng nước lớn hơn khi mức độ nguy hiểm yêu cầu. Sản phẩm đạt chứng nhận FM và CE, là lựa chọn tối ưu cho các dự án có yêu cầu bảo hiểm quốc tế. Một tính năng nổi bật là tính linh hoạt trong kết nối: M336 có sẵn các cấu hình ren NPT 1-1/4″, ren BSPT ISO7 và rãnh 1-1/4″ (AWWA C606). Tùy chọn rãnh có thể đơn giản hóa việc lắp đặt trong các cơ sở có diện tích lớn, nơi hệ thống ống có rãnh đã được sử dụng. 

Tyco (Johnson Controls) — Model ESFR-34 (K-33.6 / 480 hệ mét) 

Hệ thống chữa cháy tự động treo trần Tyco Model ESFR-34 (SIN TY9286) là một sản phẩm đã được kiểm chứng chất lượng, đạt tiêu chuẩn K-33.6 (480 metric), có chứng nhận FM và CE. Thông số kỹ thuật của sản phẩm nêu rõ rằng nó có thể bảo vệ khu vực kho chứa dài 15,2 mét (50 feet) với trần nhà cao 16,8 mét (55 feet) mà không cần lắp đặt vòi phun nước trong giá kệ — đây là ứng dụng tiêu biểu trong Bảng 17B. Hệ thống sử dụng kết nối ren 1-1/4″ NPT hoặc ISO 7-R 1 1/4″ với áp suất định mức 12,1 bar (175 psi). Tyco ESFR-34 có lịch sử hoạt động lâu dài tại các cơ sở được bảo hiểm FM và được hỗ trợ bởi mạng lưới phân phối rộng khắp toàn cầu. 

Tập đoàn Viking — Model VK514 (K-28.0 / 404 hệ mét) 

Vòi phun chữa cháy Viking VK514 (SIN VK514) được UL chứng nhận là Vòi phun chữa cháy ESFR ứng dụng cụ thể và được FM phê duyệt là Vòi phun chữa cháy kho phản ứng nhanh, đồng thời cũng có chứng nhận CE. Chứng nhận FM bao gồm hai trường hợp chiều cao trần theo Bảng 17B: kho chứa lên đến 13,5 mét (45 feet) dưới trần cao 15,2 mét (50 feet) và kho chứa lên đến 15,2 mét (50 feet) dưới trần cao 16,8 mét (55 feet) — mỗi trường hợp có tiêu chí thiết kế thủy lực riêng biệt. VK514 sử dụng ren 1″ NPT hoặc 25 mm BSPT và cụm gioăng lò xo Belleville độc đáo. Viking cũng cung cấp VK514 ở cấu hình tương thích InstaSeal cho các hệ thống lắp đặt sử dụng phụ kiện đầu ra có rãnh. 

Trình bày lập luận trước cơ quan có thẩm quyền 

Hồ sơ PBD thành công cho đơn đăng ký theo Bảng 17B thường bao gồm các yếu tố sau: 

  • Mô tả rõ ràng về dự án: chiều cao công trình, chiều cao kho chứa, loại hàng hóa và cách bố trí kho chứa. 

  • Cần có tài liệu chứng minh lý do tại sao phương án quy định (NFPA 13 với vòi phun nước trong giá đỡ hoặc giới hạn NFPA 13 chỉ dành cho trần nhà) không phù hợp với dự án. 

  • Bản sao Bảng 17B của FM 8-9 và các tiêu chí thiết kế áp dụng, thể hiện cách thiết kế đề xuất đáp ứng hoặc vượt quá các tiêu chí đó. 

  • Hồ sơ chứng nhận FM Approvals cho sản phẩm vòi phun chữa cháy tự động đã chọn. 

  • Các tính toán thủy lực chứng minh hệ thống đáp ứng các tiêu chí về áp suất và lưu lượng thiết kế trong Bảng 17B. 

  • Bản tường thuật bằng văn bản nêu rõ các điều khoản áp dụng của NFPA 13 và IBC cho phép áp dụng phương pháp thay thế này. 

Chúng tôi đặc biệt khuyến khích các cuộc họp trước khi nộp hồ sơ với cơ quan có thẩm quyền (AHJ). Nhiều AHJ sẵn sàng tiếp nhận các hồ sơ PBD được lập tài liệu đầy đủ, đặc biệt khi phương án thay thế được chứng nhận bởi FM Approvals — một tổ chức kiểm định bên thứ ba được công nhận toàn cầu. 

Bức tranh toàn cảnh: Tại sao điều này lại quan trọng đối với ngành công nghiệp 

Thiết kế dựa trên hiệu suất không phải là một kẽ hở. Đó là một ngành kỹ thuật với phương pháp luận được ghi chép đầy đủ, dữ liệu thử nghiệm cháy được đánh giá bởi các chuyên gia và ngày càng được các cơ quan có thẩm quyền trên toàn thế giới chấp nhận. Khi áp dụng vào việc bảo vệ các nhà kho cao tầng, nó tạo ra một giá trị hấp dẫn: chủ sở hữu tòa nhà tránh được chi phí và sự phức tạp trong vận hành của hệ thống phun nước trong giá kệ. Công ty bảo hiểm — thường là các nhà quản lý cơ sở vật chất — có được một hệ thống được thiết kế theo tiêu chí đã được phê duyệt của họ. Và kỹ sư phòng cháy chữa cháy cung cấp một giải pháp vừa đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật nghiêm ngặt vừa có tính cạnh tranh về mặt thương mại. 

Thị trường kho bãi không hề chậm lại. Các tòa nhà ngày càng cao hơn, hàng hóa ngày càng phức tạp hơn, và chi phí lắp đặt thêm hệ thống phun nước chữa cháy bên trong các cấu trúc giá kệ đang trở thành gánh nặng thực sự đối với hoạt động kinh doanh. Ngành công nghiệp phòng cháy chữa cháy có đầy đủ công cụ — các sản phẩm được FM phê duyệt, khung tiêu chuẩn và phương pháp kỹ thuật — để giải quyết vấn đề này ngay hôm nay. 

Các quy định mang tính bắt buộc sẽ luôn là nền tảng. Nhưng khi nền tảng đó có giới hạn, thì Thiết kế dựa trên hiệu suất (Performance-Based Design) chính là thang máy. 

 Giới thiệu về IFSA 

Liên minh Phòng cháy Chữa cháy Quốc tế (IFSA) là một tổ chức phi lợi nhuận toàn cầu chuyên thúc đẩy các hệ thống phòng cháy chữa cháy bằng nước. IFSA hỗ trợ phát triển và áp dụng các tiêu chuẩn phòng cháy chữa cháy chủ động trên toàn thế giới, ủng hộ các giải pháp phòng cháy chữa cháy hiệu quả về mặt kỹ thuật, và phục vụ mạng lưới thành viên gồm các nhà sản xuất, nhà phân phối, nhà lắp đặt, kỹ sư và người dùng cuối trên sáu châu lục. Để biết thêm thông tin, hãy truy cập ifsa.global hoặc liên hệ mfessenden@ifsa.global .