Thiết kế Nhà để máy bay Chống cháy như thế nào?

Đánh giá Các Nguy cơ Cháy nổ Đặc thù của Nhà để máy bay và Các Yêu cầu Pháp lý

Xác định các nguồn bắt lửa: nhiên liệu hàng không, chất lỏng thủy lực và hệ thống điện

Thiết kế các nhà để máy bay có khả năng chống cháy bắt đầu từ việc tìm hiểu những đặc điểm riêng về cách bắt lửa của các loại vật liệu khác nhau. Nhiên liệu hàng không như Jet A và JP-8, cùng với chất lỏng thủy lực và tất cả các thành phần điện xung quanh khu vực này, đều tạo ra rủi ro nghiêm trọng. Khi các chất này tràn ra hoặc bay hơi, chúng tạo thành những vũng hoặc đám mây nguy hiểm có thể bốc cháy do tia lửa từ hiện tượng chập mạch trong các công cụ bảo trì, tiếp xúc với các bộ phận kim loại nóng, hoặc thậm chí chỉ là sự tích tụ điện tĩnh. Hơi nhiên liệu thường tập trung gần các rãnh thoát nước khi máy bay đang được tiếp nhiên liệu, vì vậy việc lắp đặt hệ thống phát hiện hơi khí là rất hợp lý. Hãy nghĩ đến điều này: chỉ một lít nhiên liệu phản lực đổ ra sàn có thể lan lửa trên diện tích rộng gấp hai lần đa số các nhà xe trong chớp mắt. Đó là lý do tại sao các kỹ sư thiết kế nhà để máy bay phải đưa vào các giải pháp như nền dẫn điện để ngăn tích tụ điện tĩnh, lắp khay hứng dầu dưới động cơ máy bay nơi thường xảy ra rò rỉ, và yêu cầu sử dụng các thiết bị điện đạt tiêu chuẩn nhất định ở những khu vực thực hiện thao tác nhiên liệu. Và cũng đừng quên các quy trình hàn hay kiểm tra rò rỉ định kỳ. Những biện pháp an toàn này không phải là lựa chọn thêm, mà là điều hoàn toàn cần thiết nếu chúng ta muốn đảm bảo an toàn cho con người.

Phân loại NFPA 409 và cách kích thước nhà để máy bay, loại máy bay và mật độ sử dụng quy định các yêu cầu về khả năng chống cháy

Tiêu chuẩn NFPA 409 thiết lập một hệ thống cho các nhà để máy bay, trong đó các yêu cầu an toàn tương ứng với mức độ rủi ro liên quan. Các nhà để máy bay được chia thành bốn nhóm tùy theo diện tích, kích cỡ máy bay bên trong và loại hình hoạt động diễn ra tại đó. Những nhà để máy bay lớn nhất, có diện tích trên 40.000 feet vuông hoặc chứa các máy bay cao hơn 28 feet, cần có tường và trần chịu lửa được hai giờ cùng với hệ thống bọt tự động để dập tắt ngọn lửa nhanh chóng. Các nhà để máy bay nhỏ hơn, dưới 12.000 feet vuông, có thể chỉ cần bảo vệ chống cháy trong một giờ và thiết bị chữa cháy thủ công. Hoạt động diễn ra bên trong cũng rất quan trọng. Những nhà để máy bay mà thợ cơ khí sửa chữa máy bay có chứa nhiều nhiên liệu cần có hệ thống thoát nước đặc biệt để xử lý chất lỏng tràn, lớp ngăn hơi để kiểm soát khí độc và hệ thống thông gió tốt hơn. Các nhà để máy bay dùng riêng để lưu trữ, không thực hiện bảo trì chủ động, thì có yêu cầu tổng thể thấp hơn. Cách tiếp cận từng bước này đảm bảo các công trình có hệ thống phòng cháy phù hợp dựa trên các yếu tố thực tế như lượng nhiên liệu được lưu trữ, số lượng người cần sơ tán và các loại nguy cơ tồn tại trong quá trình hoạt động bình thường.

Lựa chọn và Chỉ định Các Hệ Thống Kết Cấu Nhà Xưởng Chịu Lửa

Khung thép với lớp phủ phồng giãn: hiệu suất dưới điều kiện tiếp xúc theo ASTM E119

Thép tiếp tục là vật liệu được lựa chọn hàng đầu để xây dựng nhà chứa máy bay vì nó mang lại độ bền cao mà không quá nặng. Khi được phủ bằng các vật liệu chống cháy đặc biệt, thép trở nên chịu lửa tốt hơn nhiều. Các lớp phủ này thực sự có thể giãn nở tới 50 lần kích thước bình thường khi nhiệt độ đạt khoảng 500 độ Fahrenheit. Điều xảy ra sau đó khá ấn tượng – chúng tạo thành một lớp than bảo vệ hoạt động như lớp cách nhiệt, ngăn không cho nhiệt lượng truyền qua. Kiểm tra theo các tiêu chuẩn như ASTM E119 cho thấy các hệ thống được lắp đặt đúng cách có thể duy trì trong khoảng hai đến ba giờ ngay cả khi tiếp xúc với nhiệt độ cực cao trên 1700 độ F. Điều này giúp kỹ sư có thêm thời gian trước khi thép nóng đến mức bị phá hủy hoàn toàn ở khoảng 1100 độ F. Các công thức lớp phủ mới bám dính tốt hơn trong quá trình giãn nở và xử lý hiệu quả các vấn đề như hơi nhiên liệu và độ ẩm mà không bị phân hủy. Các thử nghiệm độc lập xác nhận hiệu quả của những lớp phủ này trên mọi loại khớp nối xây dựng và các hình dạng phức tạp cần thiết cho các kết cấu nhà chứa lớn.

So sánh các tấm kim loại cách nhiệt đạt tiêu chuẩn chống cháy (IMPs) và bê tông đúc sẵn cho tường và mái

Việc lựa chọn hệ thống tường và mái cần cân nhắc giữa hiệu suất chống cháy, khả năng thi công và độ bền lâu dài:

Tấm cách nhiệt IMC được lắp đặt nhanh, tiết kiệm năng lượng và hoạt động hiệu quả với các hình dạng mái phức tạp, làm cho chúng rất phù hợp với các công trình cần thiết lập nhanh và những nơi yêu cầu kiểm soát nhiệt độ. Khi nói đến vật liệu lâu dài, bê tông đúc sẵn nổi bật nhờ độ bền cao và các tính năng chống cháy tích hợp. Điều này trở nên đặc biệt quan trọng ở những khu vực có lưu trữ hoặc xử lý nhiều nhiên liệu gần đó. Cả hai lựa chọn đều đáp ứng các yêu cầu của tiêu chuẩn NFPA 409 miễn là tuân thủ hướng dẫn của nhà sản xuất và được phê duyệt bởi bên thứ ba có thẩm quyền. Tuy nhiên, bất kỳ ai ra quyết định về các hệ thống này cũng cần xem xét toàn bộ bức tranh tổng thể. Chi phí ban đầu so với các mối lo ngại về an toàn lâu dài, cộng với mức độ gián đoạn có thể chấp nhận được trong quá trình bảo trì hoặc sửa chữa, đều là các yếu tố ảnh hưởng đến việc lựa chọn vật liệu nào sẽ tốt hơn theo thời gian.

Thiết kế Hệ thống Dập và Phát hiện Cháy Tích hợp cho các Nhà Xưởng Khoảng Cánh Lớn

Hệ thống phun xả với vòi phun ESFR: phạm vi phủ, thời gian phản ứng và các xét đến khoảng trống nhà xưởng

Các nhà xưởng khoảng cánh lớn đặt ra những thách thức đặc biệt vì trần của chúng có thể cao trên 40 feet, khiến các hệ thống phun nước thông thường trở nên kém hiệu quả. Đó là lúc hệ thống phun xả được trang bị vòi phun Dập nhanh, Phản ứng Sớm (ESFR) phát huy tác dụng, cung cấp khả năng dập cháy đáng tin cậy khi cần thiết nhất. Những vòi phun chuyên dụng này được thiết kế để xử lý các tình huống nghiêm trọng như cháy nhiên liệu hàng không. Chúng phun từ 100 đến 250 gallon mỗi phút nước, phản ứng nhanh nhờ chỉ số phản ứng thấp ở mức 50 hoặc thấp hơn. Điều này có nghĩa là ít phải chờ đợi để nước bắt đầu hoạt động và kiểm soát ngọn lửa nhanh hơn trước khi lửa lan ra toàn bộ cơ sở.

Các yếu tố thiết kế chính bao gồm:

• Phạm vi phủ sóng : Mỗi vòi phun bảo vệ diện tích 100–130 feet vuông, giảm độ phức tạp của hệ thống và tải trọng kết cấu;
• Thời điểm kích hoạt : Theo NFPA 409 (2022), các hệ thống phải kích hoạt trong vòng 15 giây kể từ khi phát hiện cháy để đối phó với sự lan truyền ngọn lửa nhanh chóng;
• Khoảng sáng : Giữ khoảng cách 18–24 inch giữa các đầu phun và trần nhà để đảm bảo phân phối tia phun không bị cản trở—được xác nhận thông qua kiểm tra của nhà sản xuất.

Khi thực hiện tính toán thủy lực, chúng ta cần tính đến tổn thất do độ cao, đặc biệt trong các công trình cao tầng, để đảm bảo đủ áp lực tới các đầu phun ở tầng trệt. Việc thêm các bộ dò khói theo thể tích thực sự giúp phối hợp phản ứng của hệ thống và khởi động sớm hơn so với các phương pháp truyền thống. Điều này rất quan trọng vì khi nhiệt độ đạt khoảng 500 độ Fahrenheit, thép bắt đầu cong vênh và mất khả năng chịu lực. Các chuyên gia về phòng cháy chữa cháy thường xuyên thực hiện các bài kiểm tra xác thực sử dụng tình huống rò rỉ nhiên liệu JP-8 làm tiêu chuẩn thử nghiệm theo hướng dẫn ngành năm 2022. Các mô phỏng thực tế này cho thấy rằng khi mọi thứ được thiết lập đúng cách, các hệ thống này có thể dập tắt đám cháy khoảng 98 phần trăm thời gian.

Đảm bảo độ bền vận hành: Lối thoát, thông gió và phục hồi sau cháy trong thiết kế nhà chứa máy bay

An toàn của con người và hoạt động vận hành liên tục thực sự phụ thuộc vào lối thoát hiểm tốt, thông gió phù hợp và các kế hoạch phục hồi vững chắc. Khi có nhiều lối thoát không bị chắn và được dán nhãn rõ ràng theo tiêu chuẩn NFPA 101, mọi người có thể nhanh chóng rời khỏi khu vực ngay cả khi tầm nhìn bị hạn chế trong các tình huống khẩn cấp. Các hệ thống thông gió cần hoạt động hiệu quả để hút đi những khí độc nguy hiểm từ nhiên liệu máy bay phản lực và các chất bị đốt cháy trong đám cháy. Nếu không, khói sẽ tích tụ thành từng lớp, làm cản trở lối thoát và ảnh hưởng đến các thiết bị nhạy cảm. Để xử lý nước từ hệ thống chữa cháy, chúng ta cần bố trí hệ thống thoát nước nhằm ngăn chặn nguồn nước nhiễm hydrocarbon, giữ riêng biệt để tuân thủ quy định môi trường và giúp việc khôi phục hoạt động bình thường diễn ra sớm hơn. Việc lựa chọn vật liệu cũng rất quan trọng. Các vật liệu xây dựng chịu lửa, có khả năng giữ hình dạng sau khi tiếp xúc với nhiệt độ cao sẽ giúp việc đánh giá thiệt hại và bắt đầu sửa chữa dễ dàng hơn sau này. Và cũng đừng quên cách bố trí công trình. Việc quy hoạch hợp lý nghĩa là giữ cho các tuyến đường rộng rãi và thông thoáng để đội cứu hộ di chuyển thuận tiện, đồng thời bố trí các khu vực cụ thể để họ triển khai thiết bị. Tất cả những yếu tố này kết hợp lại giúp rút ngắn thời gian phản ứng trước sự cố và cuối cùng tiết kiệm chi phí sửa chữa khắc phục hậu quả sau đó.

Câu hỏi thường gặp

Những nguy cơ cháy chính trong nhà để máy bay là gì?

Các nguy cơ cháy chính trong nhà để máy bay bao gồm nhiên liệu hàng không như Jet A và JP-8, chất lỏng thủy lực và các hệ thống điện. Những chất này có thể tạo ra điều kiện nguy hiểm khi bị tràn hoặc bay hơi.

Kích thước nhà để máy bay và loại máy bay ảnh hưởng như thế nào đến yêu cầu chống cháy?

Theo NFPA 409, các yêu cầu chống cháy phụ thuộc vào kích thước nhà để máy bay, loại máy bay và mật độ sử dụng. Các nhà để máy bay lớn hơn với những chiếc máy bay lớn hơn đòi hỏi các hệ thống bảo vệ chống cháy mạnh mẽ hơn, chẳng hạn như tường chịu lửa và hệ thống foam tự động.

Lợi ích của việc sử dụng khung thép với lớp phủ phồng nở là gì?

Khung thép được phủ vật liệu phồng nở cung cấp độ bền cao và tăng cường đáng kể khả năng chống cháy. Các lớp phủ này giãn nở để tạo thành một lớp bảo vệ khi tiếp xúc với nhiệt độ cao, cung cấp lớp cách nhiệt quan trọng trước nhiệt lượng.

Những yếu tố nào cần được xem xét khi lựa chọn hệ thống chữa cháy cho các nhà để máy bay có khẩu độ lớn?

Đối với các nhà chứa lớn, cần xem xét các yếu tố như phạm vi phủ của vòi phun, thời gian phản ứng, thời điểm kích hoạt và khoảng cách thông thoáng từ trần. Các hệ thống phun nước mạnh (deluge) với vòi phun ESFR đặc biệt hiệu quả cho những nhu cầu này.