Bài viết Ứng dụng phần mềm Epanet trong thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho các chợ truyền thống đề cập đến việc sử dụng phần mềm Epanet để tính toán, thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinker cho các chợ lớn, các khu vực buôn bán.
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM EPANET TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO CÁC CHỢ TRUYỀN THỐNG Nguyễn Văn Tài Trường Đại học Thủy lợi, email: nguyentai.thuyluc@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Thời gian vừa qua xảy nhiều vụ cháy chợ, khu vực buôn bán lớn nhiều tỉnh thành nước, gây tổn thất lớn tài sản tính mạng người doanh nghiệp kinh doanh Chợ khu buôn bán thường nơi trao đổi hàng hóa vùng miền, địa phương với nhau, loại hàng hóa trao đổi, vận chuyển, kho chứa hàng… luôn tiềm ẩn nhiều nguyên nhân gây cháy cao Tùy loại hình kinh doanh mà thiết kế hệ thống chữa cháy khác Thiết kế hệ thống chữa cháy tự động hợp lý đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ tài sản tính mạng người Phần lớn lắp đặt hệ thống chữa cháy chợ, khu vực bn bán chủ yếu sử dụng cách tính tốn thủy lực thông thường hay theo kinh nghiệm thiết kế Tuy nhiên, việc tính tốn khơng thể áp lực đầu phun dẫn đến nhiều sai sót thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Khi áp dụng phần mềm EPANET để tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler khắc phục thiếu sót chợ truyền thống khu kinh doanh buôn bán Bài báo đề cập đến việc sử dụng phần mềm Epanet để tính tốn, thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinker cho chợ lớn, khu vực buôn bán 2.1 Nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Hệ thống đầu phun tự động Sprinkler lắp đặt có mục đích: Kiểm sốt xuất hiện, phát triển lửa ngăn chặn lửa Chế độ đầu phun Sprinkler dùng để kiểm sốt sức nóng lửa, phun làm ướt chất xung quanh để ngăn chặn chất cháy lan, vòi phun làm việc nhiệt độ môi trường xung quanh đạt đến giá trị giới hạn Hệ thống Sprinkler có khả chữa cháy theo điểm diện tích bảo vệ định Khi hệ thống dị cháy kích hoạt, kích hoạt thiết bị trạng thái làm việc, mở dry pipe valves lúc mà không áp lực khơng khí hệ thống Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Đường ống dẫn tới Sprinkler thường xuyên nạp đầy nước Khi áp lực 329 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 đường ống đạt đến giá trị áp lực làm việc, công tắc áp lực trạng thái ngắt, tín hiệu điện truyền trung tâm điều khiển qua rơ le ngắt ngồn điện cấp cho bơm bù, bơm bù trạng thái ngắt Khi có cháy, nhiệt độ gần vị trí đặt Sprinkler tăng đạt đến nhiệt độ giới hạn, cơng tắc bật lên, vịi phun làm việc nước ống áp lực qua đầu phun phun vào đám cháy, áp lực ống giảm bơm bù bật lên tăng thêm áp lực cho vòi phun 2.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler thiết kế theo mức độ nguy phát sinh đám cháy sở hay vị trí chợ hay siêu thị lớn quy định phụ lục A-TCVN 7336:2003 sau: + Khu vực có nguy cháy thấp + Khu vực có nguy cháy trung bình; + Khu vực có nguy cháy cao Khi xác định mật độ bố trí Sprinkler, lưu lượng cần cung cấp, áp lực nước đầu phun, đường kính ống dẫn, vận tốc dòng chảy ống… Lắp đặt đầu phun Sprinkler theo cường độ phun, diện tích bảo vệ Sprinkler thời gian cần thiết để dập tắt đám cháy sau: Bảng Phân loại cường độ phun theo nguy gây cháy Nhóm nguy cháy Nguy cháy thấp Nguy cháy TB Nguy cao loại I Nguy cao loại II Nguy cao loại III Thời Diện tích Khoảng gian Mật độ bảo vệ cách phun phun chữa Sprinkler (l/m /ph) Sprinkler cháy (m) (m2) (phút) 0.08 12 30 0.10 12 40 0.12 12 60 0.24 12 60 0.30 12 60 - Quy định cách lắp đặt cụm Sprinkler + Một cụm chữa cháy bố trí tối đa số lượng 800 đầu phun Sprinkler + Các đầu phun Sprinkler cần lắp đặt nhô (các dầm, kèo) để dễ dàng phun nước xung quanh, cách tường dễ cháy không 1,2m với mái dễ cháy là1,5m + Đầu phun Sprinkler cần hướng lên hướng xuống ln vng góc với trần mái + Nếu có hộp kỹ thuật, hộp thơng gió cần lắp thêm đầu phun Sprinkler vị trí - Quy định đường ống dẫn nước với hệ thống Sprinkler: + Các đường ống lắp theo mạng vòng; ống cụt không vượt đầu phun Các phân đoạn cần có van ngăn cách + Đường kính ống dẫn khơng nhỏ 15mm; đường ống chữa cháy riêng biệt với đường ống nước sinh hoạt hay sản xuất - Quy định nguồn nước cấp cho hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler: + Bể nước phải đảm bảo hệ thống hoạt động thời gian 60 phút + Thể tích bể chứa phải tính đủ cho nước tự động nạp vào bể thời gian chữa cháy + Trước thời điểm khởi động bơm đường ống cấp hệ thống cần thiết bị tạo xung lực để bật cơng tắc (dạng bình áp lực) 2.3 Lập mơ hình tính tốn Việc sử dụng phần mềm tính toán thủy lực phần mềm Epanet thiết kế hệ thống chữa cháy Sprinkler giúp việc tính tốn nhanh chóng, xác Lựa chọn thơng số đầu vào: Máy bơm, đường kính ống, hệ số nhám, khai báo đặc tính kỹ thuật đầu phun Sprinkler (loại K5.6) phần mềm Epanet nút, khai báo van báo động, khai báo khu vực loading, khu Asembly, khu vực Mold toàn diện tích cần bảo vệ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Với mơ hình chữa cháy tự động Sprinkler sử dụng rộng rãi, áp dụng phần mềm Epanet để tính tốn cịn hạn chế Trong báo cáo xin đưa kết tính tốn thủy lực hệ thống chữa cháy tự động 330 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 tòa nhà chợ lớn thành phố Hải dương, tỉnh Hải dương phần mềm Epanet Bảng Áp lực đầu phun nút điển hình hệ thống Tên Nút Hình Khai báo đặc tính kỹ thuật đầu phun Sprinler K5.6 phần mềm Epanet Hệ thống chữa cháy tự động thiết kế Sprinklers bố trí sát trần, đầu phun sprinkler bố trí 81 điểm nút Tính toán hệ thống chữa cháy : Mật độ phun thiết kế: i = 0,3 l/m2.s Diện tích đám cháy : Sf = 760m2 Lượng nước chữa cháy tối thiểu : Qfm = i Sf = 0,3 760=228 l/s Cột áp bơm tự động Sprinkler : H = Hhh + Hb +Hv + Hdd + Hcb = 77,00m Trong đó: Hhh - Độ cao hình học; Hhh = 12m Hb = Tổn thất qua thiết bị mở nước : Hb = Sb x q2 = 0,00368x108 = 42,9(m) Hv - Áp lực tự tối thiểu đầu phun; Hv = 5,0m Hdd - Tổn thất áp lực ma sát; Hdd =15,2m A - Sức cản đơn vị phụ thuộc đường kính ống Kết tính tốn hệ thống chữa cháy tự động thể bảng sau Bảng Kết tính tốn lưu lượng, vận tốc lớn đoạn ống TT Đường kính ống (mm) 50 100 150 200 Lưu lượng (l/s) 2.29 2.53 4.86 7.67 Vận tốc (m/s) 1.18 1.39 1.46 1.53 Áp lực tính Áp lực yêu Lưu lượng toán cầu đầu đầu đầu phun phun (m) phun (l/s) (m) Nút 2,44 7,10 5,92 Nút 17 2,32 6,33 5,18 Nút 33 2,37 6,25 5,11 Nút 59 2,29 5,99 5,03 Nút 74 2,34 5,72 5,02 Trong lưu lượng yêu cầu Qyc = 1,33 l/s Áp lực yêu cầu đầu phun h = 5,0m Đánh giá mơ hình thiết kế : Mơ hình đạt yêu cầu thiết kế Lưu lượng áp lực đầu phun đảm bảo yêu cầu thiết kế cho hệ thống cấp nước chữa cháy Đường kính ống dẫn vận tốc ống đảm bảo yêu cầu kỹ thuật theo tiêu chuẩn thiết kế KẾT LUẬN Trong việc chữa cháy có hiệu khu vực chợ, khu buôn bán cần phải hạn chế rủi ro, thiệt hại người tài sản cho người dân, nên việc đưa phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler theo quy trình thiết kế hợp lý cần thiết Việc sử dụng phần mềm Epanet để tính tốn mơ hình tính tốn thủy lực hệ thống chữa cháy, có việc mô làm việc đầu phun chữa cháy giúp việc tính tốn, thiết kế có độ xác cao thu kết nhanh chóng hiệu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hồ sơ thiết kế hệ thống chữa cháy tòa nhà chợ Lớn Hải Dương, tỉnh Hải Dương [2] TCVN 9211:2012 Tiêu chuẩn thiết kế cho chợ khu vực kinh doanh [3] TCVN 7336:2003 Hệ thống Sprinkler tự động - Yêu cầu thiết kế lắp đặt [4] TCXD 33 :2006 Cấp nước-mạng lưới bên ngồi cơng trình- tiêu chuẩn thiết kế [5] Rossman L.A, Epanet 2, Users manual U.S Environmental Protection Agency, 2000 331 ... đám cháy, áp lực ống giảm bơm bù bật lên tăng thêm áp lực cho vòi phun 2.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler thiết kế theo... thiệt hại người tài sản cho người dân, nên việc đưa phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler theo quy trình thiết kế hợp lý cần thiết Việc sử dụng phần mềm Epanet để tính tốn mơ... Hệ thống chữa cháy tự động thiết kế Sprinklers bố trí sát trần, đầu phun sprinkler bố trí 81 điểm nút Tính tốn hệ thống chữa cháy : Mật độ phun thiết kế: i = 0,3 l/m2.s Diện tích đám cháy : Sf