Van xả tràn (Deluge Valve): Nguyên lý làm việc, cách lắp đặt

Van xả tràn (Deluge Valve) là một thiết bị chuyên dụng trong hệ thống chữa cháy tự động, có khả năng cấp nước nhanh chóng cho toàn bộ đầu phun khi xảy ra sự cố. Nhờ tính năng hoạt động hiệu quả trong các khu vực có nguy cơ cháy cao, loại van này được ứng dụng rộng rất rãi trong nhiều ngành công nghiệp. 

Van xả tràn là gì?

Van xả tràn (Deluge Valve) là một loại van dùng trong hệ thống chữa cháy tự động, có nhiệm vụ điều khiển dòng nước (hoặc chất chữa cháy khác) chảy vào các đầu phun hở (open sprinklers) khi có tín hiệu báo cháy.

 

Khác với hệ thống sprinkler thông thường, nơi đầu phun tự động kích hoạt khi gặp nhiệt độ cao, hệ thống sử dụng van xả tràn cho phép cấp nước đồng loạt cùng lúc đến tất cả các đầu phun ngay khi phát hiện cháy thông qua hệ thống báo cháy (đầu báo nhiệt, đầu báo khói…).

Van xả tràn thường được sử dụng trong các khu vực có mức độ nguy hiểm cháy nổ cao như:

• Kho chứa hóa chất, xăng dầu
• Nhà máy sản xuất công nghiệp
• Hầm xe, kho lạnh hoặc các khu vực có kết cấu phức tạp

Đây là một phần không thể thiếu trong hệ thống chữa cháy kiểu deluge system (hệ thống ống rỗng), theo tiêu chuẩn NFPA (Hoa Kỳ).

Cấu tạo của van xả tràn

Van xả tràn hoạt động theo cơ chế “mất áp mở van”, với các bộ phận chính gồm: thân van, màng van, buồng điều khiển và các thiết bị điều khiển phụ trợ như van điện từ, đồng hồ áp suất và công tắc áp suất. Cấu tạo này cho phép van phản ứng nhanh chóng và cấp nước hiệu quả đến toàn bộ hệ thống đầu phun khi có sự cố cháy.

Dưới đây là các thành phần chính:

1. Thân van (Valve Body)

Đây là phần vỏ ngoài bao bọc toàn bộ cơ cấu bên trong của van.

• Thân van thường được làm từ gang, thép hợp kim hoặc đồng, có khả năng chịu áp lực cao và chống ăn mòn.
• Có các cửa kết nối với đường ống cấp nước (inlet), đường ống dẫn ra hệ thống đầu phun (outlet), và các cổng phụ để nối với các thiết bị điều khiển khác.
• Trên thân van thường có mũi tên chỉ hướng dòng chảy để đảm bảo lắp đặt đúng chiều.

2. Màng van hoặc cửa van (Diaphragm / Clapper)

Đây là bộ phận quan trọng nằm bên trong thân van, có nhiệm vụ đóng kín hoặc mở thông dòng nước:

• Khi hệ thống ở trạng thái bình thường (không cháy), màng van sẽ bị ép chặt bởi áp suất từ buồng điều khiển, giữ cho nước không chảy qua.
• Khi xảy ra cháy và áp suất trong buồng điều khiển bị giảm, màng van lập tức được nhấc lên → nước sẽ tràn ra toàn bộ hệ thống đầu phun.
• Một số van sử dụng cửa lật (clapper) thay vì màng cao su, tùy thuộc vào thiết kế của nhà sản xuất.

3. Buồng điều khiển (Control Chamber)

Buồng điều khiển đóng vai trò “giữ van ở trạng thái đóng” thông qua áp suất:

• Khi có áp suất nước hoặc không khí giữ trong buồng này, nó sẽ đè lên màng van → giữ van ở trạng thái đóng.
• Khi van điện từ được kích hoạt hoặc đường xả áp được mở, áp suất trong buồng điều khiển bị mất → màng van không còn bị ép → van mở hoàn toàn.
• Buồng điều khiển là yếu tố quyết định cho việc van có mở hay không, do đó thường được kết hợp với các thiết bị cảm biến và điều khiển tự động.

4. Van điện từ (Solenoid Valve)

Van điện từ là thiết bị kết nối giữa hệ thống báo cháy và buồng điều khiển:

• Khi có tín hiệu từ hệ thống báo cháy (đầu báo nhiệt, đầu báo khói…), van điện từ sẽ mở ra.
• Việc mở van điện từ sẽ làm xả áp suất khỏi buồng điều khiển, từ đó kích hoạt quá trình mở van chính.
• Solenoid valve thường hoạt động bằng điện 24VDC hoặc 220VAC, được điều khiển từ tủ báo cháy trung tâm.

5. Các phụ kiện điều khiển và giám sát

Để đảm bảo hoạt động ổn định và dễ dàng kiểm soát, van xả tràn thường được lắp kèm nhiều phụ kiện quan trọng:

• Đồng hồ áp suất (Pressure Gauge): Giúp theo dõi áp suất trong đường ống và buồng điều khiển.
• Van thử nghiệm (Test Valve): Cho phép kiểm tra van hoạt động mà không cần chờ có cháy thật.
• Van xả khí (Air Vent): Loại bỏ không khí đọng trong hệ thống, tránh hiện tượng “air lock”.
• Công tắc áp suất (Pressure Switch): Gửi tín hiệu báo về trung tâm khi van mở, hỗ trợ giám sát từ xa.
• Van khóa cơ (Manual Reset / Manual Release Valve): Dùng để mở hoặc đóng van bằng tay trong trường hợp khẩn cấp hoặc khi kiểm tra hệ thống.

6. Kết nối với hệ thống đầu phun chữa cháy (Open Sprinklers)

Điểm khác biệt lớn nhất của hệ thống van xả tràn so với sprinkler thông thường là các đầu phun được thiết kế luôn mở, không có bóng thủy tinh hoặc nút cảm biến nhiệt.

Khi van xả tràn mở, nước được cấp đồng thời đến tất cả các đầu phun → phun toàn diện trong toàn khu vực bảo vệ, không chờ đến khi nhiệt độ tăng tại từng đầu phun riêng lẻ.

Nguyên lý hoạt động của van xả tràn

Van xả tràn hoạt động dựa trên nguyên tắc điều khiển áp suất trong buồng điều khiển để kiểm soát trạng thái đóng/mở của van chính. Đây là loại van mở hoàn toàn khi có tín hiệu báo cháy, cho phép nước (hoặc chất chữa cháy khác) tràn nhanh đến toàn bộ các đầu phun hở trong khu vực bảo vệ.

Cụ thể, nguyên lý làm việc diễn ra theo 2 trạng thái:

1. Trạng thái bình thường (van đóng)

Trong điều kiện bình thường, buồng điều khiển của van xả tràn được duy trì áp suất ổn định bằng cách cấp nước hoặc không khí thông qua hệ thống ống nhỏ. Áp suất trong buồng này ép chặt màng van hoặc cửa van, giữ cho nước không thể đi qua van và vào hệ thống đầu phun.

Mặc dù đầu phun là loại mở (không bịt kín như sprinkler thông thường), nước sẽ không chảy ra vì van vẫn đang ở trạng thái đóng.

2. Khi xảy ra cháy (van mở)

Khi phát hiện cháy, hệ thống chuyển sang trạng thái kích hoạt. Cụ thể:

Bước 1: Cảm biến phát hiện cháy

• Các đầu báo nhiệt hoặc báo khói gửi tín hiệu về tủ điều khiển báo cháy trung tâm.
• Tủ điều khiển sẽ kích hoạt van điện từ (solenoid valve) lắp trên đường xả áp.

Bước 2: Xả áp buồng điều khiển

Khi van điện từ mở, nước (hoặc không khí) trong buồng điều khiển sẽ bị xả ra ngoài. Lúc này, áp suất trong buồng điều khiển giảm mạnh, không còn đủ lực để giữ màng van đóng.

Bước 3: Van chính mở hoàn toàn

Dưới áp lực nước từ hệ thống cấp chính, màng van bị đẩy lên, mở lối cho nước chảy qua van. Nước sẽ tràn vào hệ thống ống dẫn, cấp đến tất cả các đầu phun hở.

Bước 4: Phun nước dập cháy đồng loạt

Vì đầu phun trong hệ thống này luôn ở trạng thái mở, nước sẽ phun ra ngay lập tức tại tất cả vị trí, bao phủ toàn bộ khu vực cháy. Đây là điểm khác biệt lớn so với hệ thống sprinkler tiêu chuẩn, vốn chỉ phun tại nơi có nhiệt độ cao cục bộ.

3. Sau khi chữa cháy – reset hệ thống

Sau khi sự cố được xử lý, van cần được reset thủ công (tùy loại van, có thể cần xả nước, đóng van tay, nạp lại áp suất buồng điều khiển…). Hệ thống được kiểm tra lại áp suất, và van trở về trạng thái sẵn sàng hoạt động lần sau.

Tóm lại nguyên lý hoạt động của van xả tràn là mở van bằng cách xả áp khỏi buồng điều khiển khi có tín hiệu báo cháy, giúp nước tràn vào hệ thống đầu phun mở và phun đồng loạt để dập tắt đám cháy.