Hỏa hoạn là một trong những rủi ro nguy hiểm nhất đối với mọi công trình, có khả năng gây ra thiệt hại thảm khốc về người và tài sản. Trong một đám cháy, mối đe dọa trực tiếp và nhanh nhất không phải là ngọn lửa mà chính là khói. Khói lan truyền nhanh chóng, che khuất tầm nhìn, chứa đầy khí độc và có thể gây tử vong chỉ trong vài phút. Do đó, việc phát hiện sớm sự hiện diện của khói là yếu tố then chốt trong mọi hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC).

Cảm biến khói, hay còn gọi là đầu báo khói, chính là thiết bị tuyến đầu, hoạt động liên tục để giám sát và cảnh báo về nguy cơ hỏa hoạn ngay từ giai đoạn sớm nhất. Bài viết này sẽ cung cấp một cái nhìn tổng quan và chi tiết về thiết bị an toàn quan trọng này.

Tổng quan về cảm biến khói

Cảm biến khói là gì?

Cảm biến khói (Smoke Sensor), hay Đầu báo khói (Smoke Detector), là một thiết bị điện tử được thiết kế để phát hiện sự hiện diện của các hạt khói trong không khí – một sản phẩm đặc trưng của quá trình cháy. Khi phát hiện nồng độ khói vượt qua một ngưỡng nhất định, cảm biến sẽ tự động kích hoạt một tín hiệu báo động.

Tín hiệu này có thể là âm thanh báo động tại chỗ (như trong các thiết bị dân dụng độc lập) hoặc là một tín hiệu điện được gửi về Trung tâm Điều khiển Báo cháy (Fire Alarm Control Panel – FACP) trong các hệ thống chuyên nghiệp. Mục đích cốt lõi của nó là cung cấp cảnh báo sớm nhất có thể về một vụ hỏa hoạn, tạo ra khoảng thời gian quý giá để con người sơ tán và lực lượng PCCC can thiệp kịp thời.

Nguyên lí hoạt động của cảm biến khói

Nguyên lý hoạt động chung của cảm biến khói là dựa trên việc giám sát sự thay đổi của môi trường không khí bên trong một buồng cảm biến được thiết kế đặc biệt.

• Trạng thái bình thường: Khi không khí sạch, cảm biến duy trì một trạng thái cân bằng. Ví dụ, trong cảm biến ion hóa, một dòng điện ion nhỏ, ổn định được duy trì. Trong cảm biến quang điện, buồng cảm biến là một buồng tối, ánh sáng từ nguồn phát không chiếu tới đầu thu.
• Khi có khói: Các hạt khói (sản phẩm của quá trình cháy không hoàn toàn) bay lên và đi vào buồng cảm biến.
• Kích hoạt tín hiệu: Sự hiện diện của các hạt khói này sẽ phá vỡ trạng thái cân bằng. Chúng làm gián đoạn dòng ion (trong cảm biến ion hóa) hoặc làm tán xạ chùm sáng, khiến ánh sáng chiếu vào đầu thu (trong cảm biến quang điện).
• Báo động: Mạch điện tử ngay lập tức phát hiện sự thay đổi này. Khi mức độ thay đổi vượt qua một ngưỡng đã được lập trình sẵn (cho thấy nồng độ khói đủ lớn), mạch sẽ kích hoạt tín hiệu báo động. Tín hiệu này có thể là đóng một tiếp điểm rơ le (để ngắt quạt HVAC) hoặc gửi tín hiệu về trung tâm FACP.

Phân lại các dòng cảm biến khói

Có nhiều cách để phân loại cảm biến khói, nhưng hai cách phổ biến nhất là dựa trên công nghệ phát hiện và phương thức kết nối.

Cảm biến khói Ion hóa (Ionization Smoke Detector)

• Khái niệm: Đây là loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý thay đổi dòng điện ion hóa trong không khí.
• Nguyên lí hoạt động: Cảm biến chứa một lượng rất nhỏ vật liệu phóng xạ (thường là Americium-241) đặt giữa hai điện cực có điện áp. Nguồn phóng xạ này liên tục ion hóa các phân tử không khí trong buồng cảm biến, tạo ra một dòng điện ion ổn định. Khi các hạt khói (thường là các hạt rất nhỏ, vô hình sinh ra từ các đám cháy bùng phát nhanh, cháy không có khói rõ rệt) đi vào buồng, chúng sẽ bám vào các ion, trung hòa chúng và làm giảm dòng điện. Mạch điện tử phát hiện sự sụt giảm dòng điện này và kích hoạt báo động.
• Ứng dụng: Nhạy với các đám cháy bùng phát nhanh (fast-flaming fires) như cháy giấy, cháy gỗ. Tuy nhiên, chúng kém nhạy hơn với các đám cháy âm ỉ và dễ bị báo động giả do hơi nước hoặc khói nấu ăn.

Cảm biến khói quang điện (Photoelectric Smoke Detector)

• Khái niệm: Đây là loại cảm biến hoạt động dựa trên nguyên lý tán xạ ánh sáng, hay còn gọi là hiệu ứng Tyndall.
• Nguyên lí hoạt động: Cảm biến chứa một nguồn sáng (thường là đèn LED hồng ngoại) và một cảm biến quang (photodiode) đặt lệch góc nhau (thường là 90 độ) trong một buồng tối. Ở điều kiện bình thường, chùm sáng từ LED chiếu thẳng và không đi tới cảm biến quang. Khi các hạt khói (thường là các hạt lớn, nhìn thấy được, sinh ra từ các đám cháy âm ỉ) đi vào buồng, chúng sẽ làm tán xạ chùm sáng. Một phần ánh sáng bị tán xạ này sẽ đi chệch hướng và chiếu trúng vào cảm biến quang. Khi lượng ánh sáng nhận được đạt đến một ngưỡng nhất định, mạch điện tử sẽ kích hoạt báo động.
• Ứng dụng: Rất nhạy với các đám cháy âm ỉ (smoldering fires) – loại hỏa hoạn phổ biến nhất trong môi trường dân dụng và văn phòng (như chập điện, tàn thuốc lá gây cháy ghế sofa). Chúng ít bị báo động giả do nấu ăn hoặc hơi nước hơn loại ion hóa. Đây là công nghệ được sử dụng trong hầu hết các đầu báo khói chuyên dụng hiện nay, bao gồm cả các sản phẩm gắn ống gió và gắn trần tại MTEE.

Cảm biến khói có dây (Wired Smoke Detector)

1. Khái niệm: Đây là loại cảm biến yêu cầu kết nối dây vật lý để nhận nguồn cấp và truyền tín hiệu, là tiêu chuẩn cho các hệ thống PCCC chuyên nghiệp.
2. Nguyên lí hoạt động: Cảm biến được nối dây về Trung tâm Báo cháy (FACP) hoặc bộ điều khiển BMS/HVAC.
   • Loại 2-dây (2-wire): Thường dùng cho hệ thống báo cháy thông thường (Conventional). Cả nguồn cấp và tín hiệu báo động đều truyền trên cùng một cặp dây. Khi báo động, cảm biến sẽ tăng vọt dòng tiêu thụ, làm sụt áp trên đường dây và FACP sẽ nhận biết đó là tín hiệu báo cháy.
   • Loại 4-dây (4-wire): Sử dụng 2 dây cấp nguồn riêng biệt (thường là 24VDC) và 2 dây tín hiệu là tiếp điểm rơ le (Relay) khô (thường/mở hoặc thường/đóng). Loại này rất linh hoạt, cho phép kết nối với bất kỳ hệ thống nào (FACP, BMS, PLC, bộ điều khiển HVAC) để thực hiện các chức năng liên động. Hầu hết các đầu báo khói gắn ống gió đều là loại 4-dây.

Cảm biến khói không dây (Wireless Smoke Detector)

• Khái niệm: Là loại cảm biến không cần dây tín hiệu, giao tiếp với trung tâm điều khiển (hoặc với nhau) qua sóng vô tuyến (RF, Wi-Fi, Z-Wave…).
• Nguyên lí hoạt động: Cảm biến sử dụng nguồn điện từ pin. Khi phát hiện khói (bằng công nghệ quang điện hoặc ion hóa), nó sẽ gửi một tín hiệu vô tuyến đến một bộ thu trung tâm hoặc một thiết bị nhà thông minh.
• Ứng dụng: Lý tưởng cho việc lắp đặt bổ sung vào các tòa nhà cũ, nhà riêng, nơi việc đi dây là khó khăn hoặc tốn kém. Tuy nhiên, chúng phụ thuộc vào tuổi thọ pin và độ ổn định của sóng, nên ít được ưu tiên trong các hệ thống công nghiệp/thương mại quy mô lớn, yêu cầu độ tin cậy cao theo tiêu chuẩn PCCC.

Các loại cảm biến khói nổi bật

Ứng dụng thực tế của cảm biến khói

Tòa nhà văn phòng, chung cư và trung tâm thương mại

Đây là ứng dụng cơ bản và bắt buộc. Các đầu báo khói quang điện gắn trần được lắp đặt tại mọi hành lang, sảnh chung, văn phòng làm việc và trong từng căn hộ. Đặc biệt, đầu báo khói gắn ống gió được lắp đặt trong các đường ống gió cấp và hồi của hệ thống HVAC. Chức năng sống còn của chúng là khi phát hiện khói, tín hiệu sẽ được gửi ngay lập tức về hệ thống điều khiển để ngắt quạt thông gió (AHU/PAU). Hành động này ngăn chặn việc hệ thống HVAC vô tình trở thành “cỗ máy” bơm khói độc lan truyền sang các tầng và khu vực an toàn khác.

Nhà máy, khu công nghiệp

Môi trường công nghiệp có nhiều rủi ro và yêu cầu đặc thù. Ngoài các đầu báo khói tiêu chuẩn cho khu vực văn phòng, các khu vực có nguy cơ cháy nổ cao như kho chứa hóa chất, dung môi, trạm bơm nhiên liệu, buồng sơn… bắt buộc phải sử dụng đầu báo khói chống cháy nổ (ATEX). Các thiết bị này được thiết kế để không thể trở thành nguồn phát tia lửa gây ra vụ nổ. Đối với các nhà xưởng có trần rất cao (trên 9-10m), đầu báo điểm gắn trần không hiệu quả, thay vào đó người ta sử dụng đầu báo khói dạng tia (Beam Detector) để bảo vệ trên một diện rộng.

Nhà ở dân dụng và biệt thự thông minh

Các ngôi nhà và biệt thự hiện đại ngày nay thường tích hợp hệ thống báo cháy có dây vào hệ thống nhà thông minh. Các đầu báo khói có khả năng giao tiếp (như loại có Modbus) cho phép chủ nhà giám sát trạng thái hệ thống từ xa qua điện thoại, nhận cảnh báo ngay lập tức. Hệ thống cũng có thể được lập trình để thực hiện các kịch bản tự động khi có cháy, ví dụ như tự động bật tất cả đèn sáng, mở khóa cửa chính và ngắt nguồn gas.

Hầm xe, tầng hầm và khu vực kín

Hầm xe là khu vực có nguy cơ cháy cao từ xe cộ. Thách thức lớn ở đây là khí thải động cơ (đặc biệt là diesel) có thể gây báo động giả cho cảm biến khói quang điện. Do đó, hệ thống PCCC tại đây thường là sự kết hợp của cảm biến nhiệt (phát hiện nhiệt độ tăng nhanh) và cảm biến khói. Đồng thời, đầu báo khói gắn ống gió cũng được dùng để kiểm soát hệ thống quạt hút khói sự cố (jet fan), đảm bảo khói được hút ra ngoài hiệu quả.

Bệnh viện, trường học, khách sạn và nhà hàng

Đây là các công trình tập trung đông người và có nhiều đối tượng khó sơ tán (bệnh nhân, trẻ em). Hệ thống báo cháy phải có độ tin cậy tuyệt đối và khả năng xác định vị trí chính xác. Các hệ thống báo cháy địa chỉ (Addressable) được ưu tiên, cho phép nhân viên an ninh biết chính xác đầu báo nào đang kích hoạt (ví dụ: “Phòng 401”). Việc liên động ngắt hệ thống HVAC thông qua đầu báo ống gió cũng cực kỳ quan trọng để ngăn khói lan vào các phòng bệnh, phòng học.

Kho chứa, nông trại, trạm năng lượng và trung tâm dữ liệu

Đây là các ứng dụng đặc thù. Trung tâm dữ liệu (Data Center) có các dàn lạnh chính xác (CRAC) tạo ra luồng không khí tốc độ cao. Cần sử dụng các đầu báo khói ống gió được thiết kế cho luồng khí cao (như Calectro UG-3-A4O) để đảm bảo phát hiện chính xác. Các tràm năng lượng, kho chứa dung môi yêu cầu các thiết bị đạt chứng nhận ATEX (như Calectro EVC-PY-IS-ATEX). Kho chứa hàng giá trị cao có thể yêu cầu các hệ thống phát hiện khói rất sớm (HSSD/VESDA).

Lợi ích của cảm biến khói

• Bảo vệ tính mạng: Phát hiện sớm, cung cấp thời gian vàng để con người sơ tán an toàn.
• Giảm thiểu thiệt hại tài sản: Cho phép can thiệp chữa cháy kịp thời khi đám cháy còn nhỏ.
• Kích hoạt hệ thống liên động: Là “trái tim” ra lệnh cho các hệ thống an toàn khác hoạt động (ngắt HVAC, tăng áp cầu thang, hút khói).
• Tuân thủ pháp luật: Giúp công trình đáp ứng các yêu cầu bắt buộc về PCCC (TCVN, QCVN).
• Giảm chi phí: Ngăn ngừa gián đoạn kinh doanh và có thể giúp giảm phí bảo hiểm hỏa hoạn.

Hướng dẫn chọn cảm biến khói

Lựa chọn cảm biến khói phù hợp đòi hỏi sự am hiểu kỹ thuật và môi trường lắp đặt.

Bước 1: Loại cảm biến khói (Công nghệ phát hiện)

Lựa chọn cơ bản là giữa Ion hóa và Quang điện. Đối với hầu hết các ứng dụng thương mại, công nghiệp và dân dụng, cảm biến quang điện (Photoelectric) được ưu tiên hơn vì chúng phản ứng tốt hơn với các đám cháy âm ỉ (loại cháy phổ biến nhất từ chập điện, nội thất) và ít gây báo động giả hơn.

Bước 2: Môi trường lắp đặt (Yếu tố then chốt)

Đây là bước quan trọng nhất để lọc sản phẩm:

• Gắn trần (Ceiling): Cho các không gian sinh hoạt, văn phòng, hành lang tiêu chuẩn.
• Gắn ống gió (Duct): Bắt buộc cho hệ thống HVAC, để giám sát khói trong luồng không khí.
• Môi trường nguy hiểm (Hazardous Area): Bắt buộc chọn loại có chứng nhận ATEX.
• Môi trường yêu cầu tiêu chuẩn quốc tế: Tìm các sản phẩm có chứng nhận UL.
• Môi trường luồng khí cao: Chọn loại chuyên dụng cho luồng khí cao (ví dụ: trong trung tâm dữ liệu).

Bước 3: Nguồn cấp và kết nối

Xác định nguồn điện sẵn có tại vị trí lắp đặt:

1. 24V (AC/DC): Tiêu chuẩn phổ biến nhất cho các hệ thống PCCC, HVAC và BMS.
2. 230VAC (Nguồn điện lưới): Dùng cho các ứng dụng không có sẵn nguồn 24V.
3. Kiểu kết nối:
   • 2-dây: Dùng cho hệ thống báo cháy thông thường (FACP).
   • 4-dây (hoặc có ngõ ra Relay): Rất linh hoạt, dùng để kết nối với hệ thống BMS, PLC, hoặc điều khiển trực tiếp quạt HVAC. Đây là loại phổ biến cho đầu báo ống gió.

Bước 4: Khả năng tích hợp với hệ thống báo cháy

Xác định cảm biến cần giao tiếp với hệ thống nào:

• Hệ thống PCCC (FACP): Cần tín hiệu báo động chuẩn (loại 2-wire hoặc 4-wire).
• Hệ thống HVAC/BMS: Cần ngõ ra Relay (tiếp điểm khô) để ngắt quạt, như các loại đầu báo ống gió chuyên dụng.
• Hệ thống Tòa nhà Thông minh: Cần giao thức số như Modbus RS485 để giám sát trạng thái chi tiết (báo động, báo lỗi, độ bẩn).

Bước 5: Độ nhạy và khả năng điều chỉnh

Hầu hết các cảm biến tiêu chuẩn có độ nhạy cố định theo quy định. Tuy nhiên, trong các môi trường đặc biệt (ví dụ, hơi bụi), có thể cần các cảm biến có khả năng điều chỉnh độ nhạy để giảm báo động giả, hoặc các cảm biến được thiết kế chuyên dụng cho luồng không khí tốc độ cao (như trong trung tâm dữ liệu).

Bước 6: Chứng nhận và tiêu chuẩn an toàn

Đây là yếu tố khẳng định chất lượng và sự tin cậy. Luôn yêu cầu nhà cung cấp các chứng nhận:

• TCVN / Giấy kiểm định PCCC: Bắt buộc tại Việt Nam.
• CE: Tiêu chuẩn lưu hành tại Châu Âu.
• UL / FM: Tiêu chuẩn an toàn uy tín của Mỹ.
• ATEX / IECEx: Bắt buộc cho môi trường chống cháy nổ.
• CO (Chứng chỉ Xuất xứ) và CQ (Chứng chỉ Chất lượng).

Mua cảm biến khói uy tín chính hãng ở đâu

CÔNG TY TNHH TM&DV THIẾT BỊ ĐIỆN MẠNH TÙNG là đại lý ủy quyền cảm biến khói chính hãng tại Việt Nam uy tín, chính hãng. Tất cả sản phẩm đều đi kèm chứng nhận CO, CQ, giá cạnh tranh và hỗ trợ kỹ thuật từ đội ngũ hơn 10 năm kinh nghiệm. Liên hệ ngay để nhận báo giá và tư vấn miễn phí

Lời kết

Cảm biến khói là một thiết bị nhỏ bé nhưng mang trọng trách vô cùng to lớn – bảo vệ sinh mạng và tài sản. Trong khi các đầu báo khói dân dụng đã trở nên quen thuộc, thì các hệ thống chuyên nghiệp đòi hỏi các giải pháp phức tạp hơn như đầu báo khói gắn ống gió để kiểm soát HVAC, hay đầu báo chống cháy nổ ATEX cho các khu vực nguy hiểm. Hiểu rõ các loại cảm biến và các tiêu chí lựa chọn sẽ giúp bạn xây dựng một hệ thống PCCC an toàn, hiệu quả và tuân thủ pháp luật.

Những câu hỏi thường gặp về cảm biến khói

Cảm biến khói quang điện và ion hóa khác nhau thế nào?

Cảm biến quang điện (Photoelectric) phát hiện khói dựa trên sự tán xạ ánh sáng, rất nhạy với các đám cháy âm ỉ (cháy chậm, nhiều khói). Cảm biến ion hóa (Ionization) phát hiện khói dựa trên sự gián đoạn dòng ion, nhạy hơn với các đám cháy bùng phát nhanh (cháy nhanh, ít khói). Hiện nay, cảm biến quang điện phổ biến hơn trong các tòa nhà thương mại và dân dụng.

Tại sao bắt buộc phải lắp cảm biến khói trong ống gió HVAC?

Để ngăn chặn thảm kịch lan truyền khói. Khi có cháy, hệ thống HVAC (quạt, điều hòa) có thể hút khói từ khu vực cháy và thổi nó đến các khu vực, các tầng an toàn khác trong tòa nhà chỉ trong vài phút. Cảm biến khói gắn ống gió sẽ phát hiện khói trong đường ống và gửi tín hiệu ngắt quạt HVAC ngay lập tức, cô lập đám cháy.

Đầu báo khói ATEX là gì?

Là đầu báo khói được thiết kế chống cháy nổ. Nó được sử dụng trong các môi trường nguy hiểm có chứa khí, hơi hoặc bụi dễ cháy (như kho hóa chất, trạm xăng dầu, nhà máy sơn). Thiết kế của nó (ví dụ: an toàn iskro 'Ex i' hoặc vỏ chống nổ 'Ex d') đảm bảo bản thân đầu báo không thể trở thành nguồn phát tia lửa gây ra vụ nổ.

Bao lâu thì nên bảo trì hoặc thay thế cảm biến khói?

Theo các tiêu chuẩn PCCC (như TCVN, NFPA 72), hệ thống báo cháy cần được bảo trì định kỳ (thường 6 tháng hoặc 1 năm/lần), bao gồm việc kiểm tra chức năng (thử khói) và vệ sinh đầu báo để tránh bụi bẩn gây báo động giả. Các nhà sản xuất thường khuyến nghị thay thế đầu báo khói sau 8-10 năm sử dụng, vì độ nhạy của cảm biến sẽ giảm dần theo thời gian.

Mua hàng tại MTEE có giấy tờ kiểm định PCCC không?

MTEE cam kết cung cấp các sản phẩm chính hãng với đầy đủ Chứng chỉ Xuất xứ (CO) và Chứng chỉ Chất lượng (CQ). Các giấy tờ này là hồ sơ gốc của sản phẩm, dùng để trình cho cơ quan chức năng khi thực hiện nghiệm thu hệ thống PCCC (kiểm định là một quy trình thực hiện trên hệ thống tổng thể hoặc theo lô hàng).

---

Cảm ơn quý khách đã truy cập vào website MTEE.VN. Kính chúc quý khách nhận được những thông tin hữu ích và có những trải nghiệm tuyệt vời trên trang.