Dalam sistem fire sprinkler, sprinkler head merupakan elemen akhir yang berperan langsung dalam mendeteksi panas dan mendistribusikan air ke area kebakaran. Kinerja sprinkler head tidak hanya ditentukan oleh jenis atau bentuknya, tetapi juga oleh spesifikasi teknis yang melekat padanya.

Beberapa parameter paling krusial yang harus dipahami oleh perencana, engineer, maupun praktisi proteksi kebakaran adalah temperature rating dan K-Factor. Temperature rating menentukan pada suhu berapa sprinkler akan aktif, sedangkan K-Factor berpengaruh langsung terhadap debit aliran air yang keluar dari sprinkler.

Cara Kerja Sprinkler Glass Bulb dan Fusible Link

Sebelum menjelaskan terkait temperature rating, penting untuk memahami bagaimana sprinkler head bekerja. Sebagian besar sprinkler dijaga tetap tertutup oleh fusible metal link atau glass bulb yang berisi cairan sensitif terhadap panas. Pada sprinkler head yang umum, sebuah pip cap (juga dikenal sebagai plug) ditahan posisinya oleh salah satu dari dua mekanisme pemicu tersebut.

Glass bulb yang diisi cairan berbasis gliserin merupakan jenis pemicu yang paling umum digunakan. Ketika kebakaran mulai terjadi, udara di atas sumber api akan memanas dengan cepat. Udara panas ini terdorong ke arah plafon, dinding, atau area lain tempat sprinkler head dipasang. Ketika udara di sekitar sprinkler mencapai suhu tertentu — biasanya 135°F, 155°F, atau 250°F (57°C, 68°C, atau 121°C) — cairan di dalam glass bulb akan mengembang hingga tekanannya menyebabkan kaca tersebut pecah. Pada sistem sprinkler basah, air bertekanan di dalam pipa kemudian mendorong plug keluar dan menyemprotkan air ke deflector plate yang berfungsi menyebarkan air secara merata ke seluruh area. Aliran air akan terus berlangsung hingga katup utama ditutup atau pasokan air habis.

Glass bulb paling umum tersedia dalam dua ukuran, yaitu diameter 3 mm yang digunakan pada quick-response fire sprinkler, dan diameter 5 mm yang digunakan pada standard-response fire sprinkler. Dalam ruangan berukuran rata-rata, glass bulb berdiameter 5 mm biasanya akan pecah dalam waktu 60 hingga 90 detik setelah terpapar sumber panas.

Umumnya, sistem sprinkler yang memprioritaskan keselamatan jiwa (umumnya di wilayah komersial dan residensial) menggunakan quick-response sprinkler. Sementara itu, standard-response sprinkler digunakan pada area di mana perlindungan properti dan pengendalian kebakaran menjadi pertimbangan utama.

Sprinkler dengan fusible link bekerja dengan konsep yang serupa dengan glass bulb sprinkler. Namun, kaca dan cairan digantikan oleh dua pelat logam yang disatukan oleh solder dengan titik leleh tertentu. Ketika suhu di sekitar sprinkler head meningkat hingga mencapai titik leleh solder, solder tersebut akan meleleh, dua lengan pegas menarik pelat logam hingga terpisah, plug terlepas, dan air atau gas bertekanan (yang kemudian diikuti oleh air) akan mengalir melalui sprinkler head.

Temperature Rating

Sprinkler head memiliki berbagai temperature rating yang menunjukkan suhu di mana fusible link atau elemen glass bulb diharapkan akan terpisah atau pecah, sehingga memungkinkan air mengalir dari sprinkler head ke area kebakaran. Temperature rating ini dirancang untuk mengikuti kenaikan suhu di area plafon, dengan pilihan mulai dari 135°F hingga 650°F (57°C hingga 343°C).

Karena lingkungan hunian, komersial, dan industri memiliki suhu lingkungan normal yang berbeda-beda, beberapa sprinkler head harus mampu menahan suhu yang lebih tinggi sebelum aktif. Oleh karena itu, sangat penting untuk menyesuaikan temperature rating sprinkler dengan suhu plafon normal dan suhu maksimum yang diperkirakan, agar dapat mencegah terjadinya pelepasan air secara tidak disengaja (accidental discharge).

Sebagai contoh, fusible link dengan temperature rating antara 135°F hingga 170°F memiliki batas maximum ambient temperature sebesar 100°F. Apabila sprinkler tersebut secara rutin terpapar suhu lingkungan yang melebihi 100°F, maka fusible link berpotensi terpisah dan memicu aliran air meskipun tidak terjadi kebakaran.

Dalam sebagian besar kasus, temperature rating sprinkler dicantumkan langsung pada fusible link atau dicetak maupun dicor pada bagian sprinkler head yang terlihat pada sprinkler tipe glass bulb. Selain itu, NFPA 13 - Standard for the Installation of Sprinkler Systems Section 7.2.4 juga mensyaratkan agar sprinkler menggunakan kode warna untuk menunjukkan temperature rating. Pada sprinkler glass bulb, warna cairan di dalam glass bulb menunjukkan temperature ratingnya. Sedangkan pada sprinkler dengan fusible link, kode warna umumnya ditunjukkan pada lengan rangka (frame arms).

Tabel di bawah ini merinci kode warna yang sesuai untuk sprinkler dengan fusible link (kolom “color code”) dan sprinkler tipe glass bulb:

K-Factor

Selain nilai Temperature Rating yang akan menentukan suhu dimana sprinkler head akan aktif, parameter lain yang perlu diketahui adalah K-Factor. Definisi paling sederhana dari K-Factor sprinkler adalah “ukuran lubang tempat air keluar.” Secara teknis, K-Factor merupakan koefisien debit (discharge coefficient) yang menunjukkan seberapa banyak air yang dapat mengalir melalui sprinkler. Semakin besar nilai K-Factor, semakin besar debit air yang dikeluarkan; semakin kecil nilainya, semakin kecil debit air.

K-Factor memiliki hubungan erat dengan debit aliran (flow) dan tekanan (pressure) dalam desain sistem sprinkler. Hubungan tersebut dinyatakan dalam rumus:

K = Q / √P

dengan keterangan:

• K = K-Factor
• Q = debit aliran air (flow) dalam gallons per minute (GPM)
• P = tekanan (pressure) dalam pounds per square inch (PSI)

Dalam perancangan sistem sprinkler, designer sistem proteksi perlu menghitung debit aliran air (GPM) yang dibutuhkan berdasarkan discharge density minimal yang disyaratkan dan design area yang menyesuaikan occupancy hazard. Dari nilai debit aliran tersebut, selanjutnya dapat ditentukan tekanan (PSI) yang diperlukan pada nilai K-factor (K) tertentu. Seluruh penentuan ini bergantung pada hubungan antara tekanan, debit aliran, dan K-factor yang akan digunakan.

Sebagai contoh, suatu design area yang tidak memiliki aliran air yang cukup untuk mencapai discharge density minimal tertentu dengan sprinkler K-5.6, mungkin dapat memenuhi persyaratan tersebut dengan menggunakan sprinkler K-8.0. Hal ini karena K-factor berbanding lurus dengan debit aliran air (sesuai rumus K = Q / √P). Namun, tekanan pada sprinkler head harus dipastikan berada di rentang minimum (berdasarkan datasheet pabrikan/0.5 bar berdasarkan NFPA 13) dan maksimumnya.