Xe đạp điện. Xe tay ga điện. Xe máy điện. Ván trượt điện. Xe giao hàng điện được đậu trong hành lang và sạc điện trong các phòng ngủ dự phòng. Sự phát triển của các thiết bị di chuyển điện sử dụng pin lithium-ion đang thay đổi cách sống của mọi người — và nó cũng đang làm thay đổi nguy cơ cháy nổ trong các tòa nhà dân cư trên toàn thế giới. 

Những thiết bị này bắt lửa theo cách khác hẳn so với bất cứ thứ gì mà các chuyên gia phòng cháy chữa cháy từng xử lý trước đây. Chúng không âm ỉ và bùng cháy từ từ. Chúng phát nổ. Chỉ trong vòng chưa đầy 60 giây, một chiếc xe điện scooter trải qua hiện tượng mà các nhà khoa học gọi là "sự tăng nhiệt đột ngột" có thể biến một căn phòng từ trạng thái bình thường thành một đám cháy bùng phát toàn diện – một sự kiện hỏa hoạn không thể sống sót. 

Câu hỏi mà cộng đồng phòng cháy chữa cháy đang đặt ra là hoàn toàn hợp lý: Hệ thống phun nước chữa cháy trong nhà ở có thể đáp ứng được yêu cầu đó không? 

Nghiên cứu từ Viện Nghiên cứu An toàn Cháy nổ (FSRI), thuộc Viện Nghiên cứu UL, đã trả lời rõ ràng câu hỏi đó: Có, chúng có thể. 

Hiện tượng quá nhiệt là gì và tại sao nó lại nguy hiểm đến vậy? 

Pin lithium-ion (LIB) lưu trữ một lượng lớn năng lượng trong một không gian nhỏ. Trong một số điều kiện nhất định — bộ sạc hỏng, hư hại vật lý, lỗi sản xuất hoặc đơn giản là do tuổi thọ — các tế bào bên trong pin có thể bắt đầu quá nóng. Khi nhiệt độ tăng lên, các phản ứng hóa học bên trong pin sẽ tăng tốc. Những phản ứng đó tạo ra nhiều nhiệt hơn, từ đó lại tạo ra nhiều phản ứng hơn nữa. Quá trình này tự duy trì trong một vòng lặp ngày càng tăng tốc. 

Cuối cùng, pin sẽ giải phóng một đám mây khí dễ cháy. Khi những khí này bốc cháy — đôi khi với sức mạnh gây nổ — lửa có thể lan khắp phòng chỉ trong vài giây. 

Chỉ riêng tại thành phố New York, các vụ cháy do thiết bị di chuyển siêu nhỏ chạy bằng pin lithium-ion gây ra đã dẫn đến 267 vụ cháy, 150 người bị thương và 18 người chết chỉ trong một năm (2023). Các mô hình tương tự đã được ghi nhận ở London, Seoul, Sydney và các thành phố trên khắp châu Âu và châu Á. Trong hầu hết các trường hợp, các vụ cháy xảy ra trong nhà ở và căn hộ - chính xác là những nơi mà hệ thống phun nước chữa cháy trong nhà được thiết kế để bảo vệ con người. 

Nghiên cứu thực tế đã chỉ ra điều gì? 

Các nhà nghiên cứu tại FSRI đã tiến hành một loạt các thử nghiệm cháy toàn diện bên trong một ngôi nhà riêng được xây dựng chuyên dụng ở Sharon Hill, Pennsylvania. Hệ thống phun nước chữa cháy dân dụng được thiết kế và lắp đặt bởi Hiệp hội Phun nước chữa cháy Quốc gia (NFSA) để đáp ứng tiêu chuẩn NFPA 13D, tiêu chuẩn của Hoa Kỳ dành cho hệ thống phun nước chữa cháy trong nhà ở. 

Chiếc xe điện dùng trong các thử nghiệm được trang bị bộ pin lithium-ion 60 volt, 1,2 kilowatt giờ — loại pin thường thấy trong nhiều xe tay ga ngồi bán trên toàn thế giới. Các nhà nghiên cứu đã gây ra hiện tượng quá nhiệt bằng cách sạc quá mức pin và bằng cách làm nóng trực tiếp. 

Năm thí nghiệm đã được tiến hành — bốn thí nghiệm trong phòng ngủ kín và một thí nghiệm trong phòng khách mở. 

Trong mọi lần thử nghiệm, hệ thống phun nước đều hoạt động tốt. 

Đây là những gì đã xảy ra: 

  • Trong các thử nghiệm ở phòng ngủ, hệ thống phun nước tự động kích hoạt trong vòng 3 đến 5 giây sau khi bắt lửa, và trong vòng 5 giây ở phòng khách. 

  • Trong cả năm lần thử nghiệm, hiện tượng phóng điện đột ngột (flashover) đều không xảy ra. 

  • Ngọn lửa chỉ giới hạn trong chiếc xe điện. Nó không lan sang giường, ghế sofa hay các đồ nội thất khác trong phòng. 

  • Nhiệt độ và nồng độ khí bên ngoài căn phòng nơi phát sinh đám cháy vẫn ở mức cho phép mọi người thoát ra ngoài an toàn. 

Để so sánh, công trình nghiên cứu trước đó của cùng nhóm nghiên cứu này đã chỉ ra rằng một chiếc xe điện scooter tương tự — không có hệ thống phun nước chữa cháy — đã gây ra hiện tượng bùng cháy dữ dội trong phòng ngủ chỉ trong chưa đầy 60 giây. Nhiệt độ trong phòng vượt quá 1.000°C (1.832°F). Không ai trong phòng đó có thể sống sót. 

Nhờ hệ thống phun nước chữa cháy, nhiệt độ cao nhất trong phòng nơi phát sinh đám cháy được giữ ở mức thấp hơn nhiều so với bình thường. Hành lang bên ngoài cửa phòng ngủ đóng kín không bao giờ vượt quá 61°C (142°F) — ấm áp, nhưng vẫn có thể chịu được. 

Điều này có ý nghĩa gì đối với các tòa nhà cao tầng dân cư? 

Các tòa nhà chung cư cao tầng đặt ra một thách thức đặc biệt. Đây chính là loại hình nhà ở mà các thiết bị di chuyển điện tử thường được cất giữ và sạc pin nhất — thường là bên trong các căn hộ, gần cửa ra vào hoặc ở hành lang chung — và đây cũng là loại hình nhà ở mà việc sơ tán mất nhiều thời gian. 

Một đám cháy bùng phát dữ dội chỉ trong 60 giây ở tầng 14 là một tình huống khẩn cấp hoàn toàn khác so với một đám cháy xảy ra tương tự ở một ngôi nhà riêng biệt. Cầu thang bộ dài hơn. Thang máy không thể sử dụng được. Những cư dân khác ở tầng trên và tầng dưới nơi xảy ra cháy đều có nguy cơ bị ảnh hưởng. 

Dữ liệu của NFPA cho thấy những ngôi nhà có hệ thống phun nước chữa cháy có tỷ lệ tử vong dân thường thấp hơn 89% so với những ngôi nhà không có hệ thống này. Thống kê đó được xây dựng dựa trên các vụ cháy nhà ở thông thường. Nghiên cứu của FSRI cho thấy lợi thế này vẫn đúng - và thậm chí có thể còn quan trọng hơn - đối với sự lan rộng nhanh chóng và bùng nổ của đám cháy do sự cố pin lithium-ion gây ra. 

Một số phát hiện từ nghiên cứu đặc biệt có ý nghĩa đối với các tòa nhà chung cư cao tầng: 

Việc đóng kín cửa vẫn rất quan trọng. Ngay cả một cánh cửa phòng ngủ rỗng ruột cũng cung cấp sự bảo vệ đáng kể cho những người ở phía bên kia. Người dân ở các căn hộ liền kề, hành lang và các tầng khác đều có thời gian để sơ tán an toàn. 

Hệ thống phun nước đã được kích hoạt trước khi đám cháy đạt đến mức độ tồi tệ nhất. Vì các đám cháy LIB lan rất nhanh, người ta lo ngại rằng đám cháy có thể vượt quá khả năng phản ứng của hệ thống phun nước. Trên thực tế, các vòi phun nước phản ứng nhanh đã được kích hoạt trong vòng vài giây, khống chế đám cháy trước khi nó có cơ hội lan rộng. 

Tình huống trong phòng khách đã kích hoạt đồng thời bốn vòi phun nước – nhiều hơn nhiều so với khả năng cung cấp của hệ thống. Tuy nhiên, hệ thống vẫn kiểm soát được đám cháy. Điều này rất quan trọng trong các không gian sinh hoạt mở rộng lớn, ngày càng phổ biến trong thiết kế nhà ở cao tầng hiện đại. 

Khí độc — chứ không chỉ nhiệt độ cao — là một mối nguy hiểm nghiêm trọng. Nghiên cứu đã đo nồng độ carbon monoxide (CO) và tính toán cái mà các nhà khoa học gọi là Liều lượng Hiệu quả Phân đoạn (FED). Về cơ bản, đó là tốc độ mà không khí trở nên nguy hiểm đến tính mạng. Trong các thử nghiệm phòng ngủ có hệ thống phun nước chữa cháy, điều kiện độc hại phát triển rất nhanh bên trong căn phòng. Việc nhanh chóng thoát ra khỏi phòng là vô cùng quan trọng. Tin tốt là: bên ngoài cánh cửa đóng kín, điều kiện vẫn có thể chịu được trong vài phút. 

Tóm lại, đối với chủ sở hữu tòa nhà, nhà phát triển và các cơ quan quản lý. 

Các phương tiện di chuyển điện sẽ không biến mất. Tại nhiều thành phố, chúng là phương tiện giao thông chính cho hàng trăm nghìn cư dân. Nguy cơ cháy nổ mà chúng mang lại là có thật, đã được ghi nhận rõ ràng và đang ngày càng gia tăng. 

Giải pháp không phải là cấm các thiết bị đó mà là xây dựng và duy trì cơ sở hạ tầng phòng cháy chữa cháy để hạn chế thiệt hại khi xảy ra sự cố. 

Nghiên cứu này cung cấp bằng chứng mạnh mẽ cho thấy hệ thống phun nước chữa cháy trong nhà ở, được thiết kế, lắp đặt và bảo trì đúng tiêu chuẩn hiện hành, có thể kiểm soát đám cháy xe điện và các phương tiện di chuyển điện tử khác. Chúng kích hoạt đủ nhanh. Chúng dập tắt đám cháy đủ hiệu quả. Và chúng bảo vệ những người bên ngoài phòng khỏi cả sức nóng và khói độc hại. 

Đối với các chủ sở hữu và nhà phát triển bất động sản, nghiên cứu này đưa ra một luận điểm thuyết phục về: 

  • Đảm bảo rằng hệ thống phun nước chữa cháy được lắp đặt trong tất cả các công trình nhà ở cao tầng mới. 

  • Xác minh rằng các hệ thống hiện có được kiểm tra, thử nghiệm và bảo trì thường xuyên (ITM) theo tiêu chuẩn NFPA 25. 

  • Xem xét lại các chính sách xây dựng liên quan đến việc lưu trữ và sạc thiết bị di động điện tử — và kết hợp mọi hạn chế với cam kết rõ ràng về cơ sở hạ tầng phòng cháy chữa cháy. 

Đối với các cơ quan quản lý và các quan chức kiểm định, thông điệp cũng tương tự: các tình huống hỏa hoạn mà hệ thống phun nước phải xử lý đang thay đổi. Cộng đồng nghiên cứu đang nỗ lực ghi nhận sự thay đổi đó. Quy trình xây dựng quy chuẩn và tiêu chuẩn phải tiếp tục phát triển để đáp ứng điều này. 

Lưu ý về những điều mà hệ thống phun nước không thể làm được 

Nghiên cứu này cũng khẳng định một điều quan trọng: hệ thống phun nước chỉ giúp kéo dài thời gian. Chúng không phải là giải pháp hoàn chỉnh nếu chỉ sử dụng riêng lẻ. 

Bất kỳ ai ở gần xe điện khi xảy ra hiện tượng quá nhiệt – trong cùng một phòng, gần thiết bị – đều đối mặt với nguy hiểm cực độ trong vài giây trước khi hệ thống phun nước hoạt động. Nhiệt độ khói gần chiếc xe đang cháy vượt quá 800°C (1.472°F) trong các thí nghiệm. Điều đó gây tử vong ngay lập tức. 

Nồng độ khí độc trong phòng nơi phát sinh đám cháy có thể đạt đến mức nguy hiểm đến tính mạng chỉ trong vòng 9 giây sau khi bắt lửa. 

Điều này có nghĩa là hành vi của người ngồi trong xe vẫn vô cùng quan trọng. Hãy ra ngoài. Giữ tư thế thấp. Đóng cửa lại sau lưng. Dữ liệu xác nhận rằng cửa đóng kín là một rào cản có hiệu quả. Thông điệp an toàn công cộng nổi tiếng — “Đóng cửa trước khi ngủ gật” — được chứng minh bằng cùng loại khoa học hỗ trợ cho nghiên cứu này. 

Hệ thống phun nước chữa cháy giúp mọi người có đủ thời gian để thoát hiểm. Tuy nhiên, chúng không loại bỏ hoàn toàn nhu cầu thoát hiểm.