1. Tổng quan về đầu báo cháy nhiệt kiểu dây

Đầu báo cháy nhiệt kiểu dây là một thiết bị cảm biến có khả năng phát hiện sự gia tăng nhiệt độ dọc theo chiều dài của nó. Thiết bị báo cháy có công dụng tạo ra tín hiệu điện truyền về trung tâm báo cháy khi nhiệt độ của môi trường đạt tới ngưỡng tác động của nó. Theo phương pháp xác định vị trí, có 2 loại đầu báo cháy nhiệt kiểu dây, bao gồm: đầu báo cháy nhiệt kiểu dây có xác định vị trí và đầu báo cháy nhiệt kiểu dây không xác định vị trí

Về đầu báo cháy nhiệt kiểu dây không xác định vị trí: 

Đầu báo cháy nhiệt kiểu dây loại này được cấu tạo gồm 04 bộ phận chính: vỏ polymer bọc bên ngoài, lớp băng bảo vệ, lớp vỏ polymer nhạy cảm với nhiệt độ và lõi kim loại.

Vỏ polymer bên ngoài có nhiệm vụ bảo vệ lớp thiết bị bên trong. Do lớp vỏ này tiếp xúc trực tiếp với nhiều dạng môi trường lắp đặt khác nhau nên polymer được chọn có khả năng chống lại ăn mòn hóa học và tia cực tím. Mỗi loại cáp báo cháy nhiệt khác nhau có lớp vỏ bên ngoài khác nhau để phù hợp với từng điều kiện, môi trường lắp đặt.

Bình thường đầu báo cháy nhiệt kiểu dây này được lắp đặt tạo thành một mạch khép kín với trở kháng cuối kênh. Ở chế độ thường trực luôn có một dòng điện chạy trong mạch để kiểm tra sự làm việc của các thiết bị. Trong trường hợp xảy ra các sự cố như hở mạch, đứt dây, mất trở kháng...thì hệ thống sẽ chuyển sang trạng thái báo lỗi.

Khi xảy ra cháy, nhiệt độ môi trường gia tăng sẽ tác động vào đầu báo cháy nhiệt kiểu dây. Tại vị trí nhiệt độ tác động đạt tới ngưỡng làm việc thì lớp polymer nhạy cảm nhiệt sẽ thay đổi tính chất từ cách điện thành dẫn điện làm 2 lõi kim loại chập vào nhau gây ra hiện tượng ngắn mạch tạo thành tín hiệu báo cháy truyền về trung tâm. Trung tâm báo cháy sẽ nhận và xử lý tín hiệu báo cháy truyền về để chuyển trạng thái hoạt động từ trạng thái thường trực sang trạng thái báo cháy, đồng thời sẽ tạo ra tín hiệu kích hoạt chuông đèn làm việc.

Về đầu báo cháy nhiệt kiểu dây có xác định vị trí: 

Đầu báo cháy nhiệt kiểu dây có xác định vị trí trên thực tế là cáp quang được kết hợp với thiết bị xác định vị trí sử dụng hiện tượng phản xạ quang học Rayman. Hệ thống này có tên là hệ thống cảm biến nhiệt phân bố (Distributed temperature sensing systems - DTS). Hệ thống có chức năng giám sát nhiệt độ trên toàn bộ chiều dài thiết bị với độ chính xác cao. Cấu trúc hệ thống DTS bao gồm phần mềm điều khiển, bộ phát, bộ thu, và bộ xử lý số.

Hình 2.  Sơ đồ mô tả nguyên lý làm việc của thiết bị báo cháy kiểu dây có xác định vị trí

Trong đó, cáp quang có cấu tạo gốm sợi cáp quang được cấu tạo gồm lõi (truyền dẫn tín hiệu ánh sáng, chiết suất n1), lớp bọc lõi (chiết suất n₂ < n₁, bao phía ngoài lõi) và lớp phủ ngoài (loại bỏ những tia khúc xạ ra ngoài lớp bọc, bảo vệ khỏi ẩm, trầy xước, gập gãy). Bên ngoài còn có lớp gia cường (chịu lực, chịu nhiệt) và lớp vỏ bảo vệ (chịu va đập, nhiệt và chịu mài mòn; bảo vệ phẩn bên trong tránh ẩm ướt, tác động môi trường)

Hình 3: Cấu tạo cáp quang

Bình thường, bộ phát chiếu tia laser theo tần số nhất định quy định bởi nhà sản xuất. Khi xảy ra cháy, tác động của nhiệt độ ảnh hưởng tới lõi cáp quang (sợi thủy tinh) và thay đổi cục bộ các đặc tính của sự truyền dẫn ánh sáng trong cáp. Sự gia tăng nhiệt độ tại một ví trí bất kỳ tạo sự dao động các phần tử vật chất tại vị trí đó. Khi ánh sáng laser đi vào vùng dao động sẽ xuất hiện sự tương tác xảy ra giữa hạt ánh sáng (photon) và phân tử. Lúc này, trong sợi cáp quang sẽ xuất hiện các tia sáng tán xạ ngược chiều với tia tới, các tia tán xạ này được gọi là tán xạ Raman. Tán xạ Raman gồm 3 thành phần: thành phần tán xạ Rayleigh với bước sóng bằng với bước sóng của nguồn sáng Laser; thành phần Stokes và anti-Stokes có bước sóng lần lượt dài hơn và ngắn hơn so với bước sóng của nguồn sáng. Giá trị cường độ của thành phần anti – Stokes phụ thuộc vào nhiệt độ, trong khi đó thành phần Stoke độc lập với nhiệt độ. Do đó nhiệt độ tại vị trí xảy ra cháy sẽ được tính thông qua tỷ số giữa cường độ của thành phần anti – Stokes và Stokes. Khi nhiệt độ đạt ngưỡng tác động, thiết bị chuyển sang chế độ báo cháy đồng thời hiển thị thông tin về nhiệt độ và vị trí cáp đang báo cháy. Ví trị này được xác định dựa trên chênh lệch giữa thời điểm phát tia và thời điểm nhận được các tia tán xạ ngược.

2.  Một số lưu ý khi thiết kế, lắp đặt đầu báo cháy nhiệt kiểu dây: 

Hiện nay, với những đặc điểm đặc biệt hiệu quả trong những khu vực đặc biệt, nơi đầu báo thông thường khó phát huy tác dụng ,đầu báo cháy nhiệt kiểu dây được ưu tiên sử dụng nhiều trong hệ thống báo cháy tự động. Tuy nhiên, khi thiết kế lắp đặt đầu báo này còn nhiều khó khăn Do đó, để góp phần tháo gỡ những khó khăn, vướng mắc nêu trên trước hết cần phải tuần thủ các quy định tại tiêu chuẩn TCVN 7568-14:2025 về thiết kế, lắp đặt các hệ thống báo cháy cho nhà và công trình.

Về thiết kế cần phải tuân thủ thêm một số lưu ý sau: 

Một là, nâng cao hiểu biết về nguyên lý tính năng tác dụng của các loại đầu báo cháy nhiệt kiểu dây để lựa chọn chủng loại phù hợp với đặc điểm kiến trúc, nguy hiểm cháy nổ của khu vực bảo vệ. Theo đó, đầu báo cháy nhiệt kiểu dây được sử dụng phổ biến để bảo vệ cho những khu vực có chiều dài lớn, không gian hẹp, nhiều bụi bẩn hoặc môi trường khắc nghiệt, nơi đầu báo thông thường khó phát huy tác dụng, Thêm vào đó, khi tiến hành lựa chọn đầu báo cháy nhiệt kiểu dây để thiết kế, lắp đặt cần phải căn cứ Phụ lục A TCVN 7568-14:2025 đồng thời căn cứ vào tính chất của các chất cháy, đặc điểm của môi trường bảo vệ để tránh tình huống báo cháy giả. 

Hai là, khi thiết kế, lắp đặt cần tuân thủ diện tích bảo vệ lớn nhất của đầu báo cháy nhiệt kiểu dây phải phù hợp với giới hạn vùng phát hiện cháy theo mục 5.7.2 của tiêu chuẩn này. Cụ thể, diện tích của một vùng phát hiện cháy trong nhà hoặc công trình không được vượt quá 2000 m², đối với khu vực sàn diện tích không liên tục phải đảm bảo thêm điều kiện kích thước lớn nhất của vùng phát hiện cháy không quá 100 m, khoảng cách giữa các lối vào liền kề không quá 10 m, phải có thể nhìn thấy nhau và được giới hạn trong một tầng nhà. Đối với các khu vực không có lối vào bên trong nhà phải bố trí thành vùng phát hiện cháy độc lập với vùng phát hiện cháy có lối vào từ bên trong nhà. Trường hợp có tầng lửng tiếp cận trực tiếp từ sàn chung thì được phép dùng chung vùng phát hiện cháy; các không gian che kín có diện tích không quá 500 m² có thể ghép chung vào vùng phát hiện cháy cùng tầng, với điều kiện tổng số đầu báo không vượt quá 40. Ngoài ra, nhiều vùng phát hiện cháy có thể chung một vùng báo động cháy nhưng một vùng phát hiện cháy không chia thành nhiều vùng báo động cháy.

Ba là, khi thiết kế, các đầu báo cháy nhiệt kiểu dây phải được bố trí trên khắp diện tích vùng phát hiện cháy, bảo đảm khoảng cách giữa hai tuyến dây liền kề không lớn hơn 7,2 m và cách tường hoặc vách ngăn bất kỳ không quá 3,6 m. Khoảng cách giữa các đầu báo cháy được giảm đi 30% khi trần được phân chia bởi các kết cấu như dầm, xà hoặc đường ống có đố âu theo phương thẳng đứng lớn hơn 0,3m.  Ngoài ra, các đầu báo cháy nhiệt kiểu dây phải được lắp đặt trong từng đỉnh của khoang mái kể cả khi khoảng cách giữa các đỉnh cách nhau nhỏ hơn 7,2 m.

Bốn là, trường hợp đầu báo cháy nhiệt kiểu dây được cấu thành từ nhiều bộ phận khác nhau, khi tính toán và xác định khoảng cách, mỗi bộ phận phải được coi như một đầu báo cháy riêng biệt.

Ngoài ra để đầu báo cháy nhiệt kiểu dậy hoạt động hiệu quả, khi lắp đặt cần phải tuân thủ thêm một số lưu ý sau: 

Một là, trong đường hầm, dây báo cháy nhiệt phải được lắp đặt dọc theo trần hầm hoặc dọc hai bên thành hầm đối với các hầm dài; thông thường cần bố trí hai tuyến song song để tăng độ tin cậy cho hệ thống.

Hai là, trong khu vực trần giả, sàn nâng và giếng thang máy, dây báo cháy nhiệt cần được lắp đặt dọc theo khoảng trống kỹ thuật, bố trí ngay phía trên các tuyến cáp điện, ống dẫn hoặc chạy dọc giếng để bảo đảm khả năng giám sát toàn diện.

Ba là, trong kho lạnh, dây báo cháy nhiệt phải được lắp đặt sát mái hoặc xung quanh vách và cần lựa chọn loại cáp chuyên dụng có khả năng chịu được nhiệt độ thấp đến - 40 °C.

Bốn là, lắp đặt đầu báo cháy nhiệt kiểu dây cần tránh mọi tác động cơ học gây hư hỏng cảm biến. Dây báo cháy nhiệt phải được cố định chắc chắn bằng kẹp hoặc giá treo để tránh tình trạng trùng, võng; khi cần uốn cong, bán kính uốn tối thiểu phải đạt 15–20 lần đường kính cáp (tương đương 60–80 mm). Đồng thời, cần tránh lắp đặt tại những vị trí dễ bị va đập cơ học hoặc chịu bức xạ nhiệt trực tiếp (như gần đèn, ống xả). Khi đi xuyên qua tường hoặc sàn, bắt buộc phải luồn qua ống bảo vệ.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bộ Khoa học và Công Nghệ (2025), TCVN 7568-14:2025 Hệ thống báo cháy tự động – phần  14 thiết kế, lắp đặt các hệ thống báo cháy cho nhà và công trình.
2. Nguyễn Đức Ánh, Đặng Như Định, Phạm Văn Thành, (2018), Giáo trình Báo cháy tự động. Nxb Công an Nhân Dân, Hà nội.
3. TCVN 7568-12:2015 (ISO 7240-12:2014) Hệ thống báo cháy - Phần 12 Đầu báo cháy khói kiểu đường truyền sử dụng chùm tia chiếu quang học

Bùi Hiền/Phòng Thẩm duyệt về phòng cháy, chữa cháy