(Luận Văn Thạc Sĩ) Nghiên Cứu Đề Xuất Áp Dụng Mô Hình Tính Toán Thiết Kế Hệ Thống Chữa Cháy Tự Động Sprinker Cho Nhà Cao Tầng.pdf

i LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo đại học và sau đại học, Khoa Kỹ thuật quản lý tài nguyên nước và toàn thể các thầy, cô giáo của nhà trường đã gi[.]

Xin chán thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Thuy lợi, Phòng

Dao tạo đại học và sau đại học, Khoa Kỹ thuật quản lý tài nguyên nước và

toàn thể các thầy, cô giáo của nhà trường đã giúp đð tác giả trong quá trình làm Luận văn này cũng như trong suốt thời gian học tập tại trường Dặc biệt, học tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS.TS Dương Thanh Lượng, người thầy trực tiếp hướng dẫn khoa học, đã hết lòng giúp đỡ tận tình giảng giải cho tác giả trong suốt quá trình thực hiện luận văn này

Trong quả trình làm luận văn, tác giả đã có cơ hội học hỏi và tích lñy thêm được nhiễu kiến thức và kinh nghiệm quý bắu phục vụ cho công việc của

mình Tuy nhiên, do thời gian có hạn, trình độ còn hạn chế, số liệu và công

tác xử lý số liệu với khối lượng lón nên những thiếu sót của Luận văn là không thê tránh khỏi Do đó, tác giả rất mong tiếp tục nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ của các thầy cô giáo cũng như những ý kiến đóng góp của bạn bè và đồng nghiệp

Tac gia citing xin duoc gui loi cam ơn tới các bạn trong lop 21CTN21, các anh, chị khóa trước đã động viên, đóng góp ý kiến và hỗ trợ trong suốt

quả trình học táp và làm luận văn

Negay 05 thang 01 ndm 2016 Tac gia

Pham Thi Hai

LOI CAM DOAN

TOi xin cam doan rang, luan van “Nghién citu dé xuat dp dung mé hinh tính toán thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler cho nha cao tang” là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi Các số liệu là trung thực, kết quả nghiên cứu của luận văn này chưa từng được sử dụng trong bất cứ một

luận văn nào khác mà đã bảo vệ trước

Tôi xin cam đoan mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn đã được

cảm ơn và các thông tỉn, tài liệu tham khảo đều được ghi rõ nguồn gốc trích dẫn

Ngày 05 tháng 0Ì năm 2016 Tac gia

Pham Thi Hai

MỤC LỤC

098009000) i MUC LUC iii

90:8 19/08:i0n1:8054700ẺẼ a vi DANH MUC BANG BIEU .° << < << << 5s sex esesesesese vii 9627100155 1 CHUONG 1 TONG QUAN VE THIET KE HE THONG CHUA CHAY TU

?009)I010)4)0.9009 01177 4 1.1 Lịch sử ra đời, quá trình hình thành và phát triển của hệ thống chữa cháy tự động SprIriKÌ€T c1 11131131111 1 101 111111111 802 1111 ng 4 1.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trên thế

1.2.1 Ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler ở các nước trên

1.5.1 Hệ thống cấp nước chữa chảy cho nhà cao tẳng ‹- 14 J.4.,18.12.1.0.:1 17.00 14 b Những đặc điểm của nhà cao tầng liên quan đến phòng cháy chữa cháy

1.6 Những tôn tại khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho các nhà Cao LẦNg c-c- tt c1 1110111111111 1111111111111 1111111 erkg 18 CHUONG 2 PHUONG PHAP TINH TOAN THIET KE HE THONG CHUA

CHAY TU DONG SPRINKLER CHO NHÀ CAO TẢNG -. -5 19

2.1 Cơ sở tính toán thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler 19 2.1.1 Khái niệm, nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy tự động

2.1.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler 21

2.2 Lập mô hình tính toán để thiết kế hệ thống chữa cháy tự động

Sprinkler sử dụng phần mÊm FJD@H€ - 5+ 5+ Set kEEeeEeEEErrkrereee 25 VN g0, 1 00.2.,.00nnïnố guai.,ÔÒ 25 2.2.2 Tình hình sử dụng phần mêm Epanet trong thiết kế hệ thống chữa cháy tự đỘnG SDFIHĂÏF cv TT KT ng kh 27 CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG MÔ HÌNH EPANET ĐỀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

HE THONG CHUA CHAY TU DONG SPRINKLER CHO TOA NHÀ

0019.017.010) 0 Ô 28 3.1 Tông quan về tòa nhà ŒGemek . ¿-¿- - + +E+EEEE+E+k+EeEeEsrerererered 28 3.2 Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nha cao

3.2.1 Yêu cầu đối với hệ thông PCCC cho công trình « 29

3.2.2 Các căn cứ để thiết ÑỂ - cà: ccctcctteEtsrttsrtrsrtrirrrrrrirrrrrrried 30

3.2.3 Chọn giải pháp thiết Ñ€ sk+k+tgềESE ST 51111111111 cee 3]

3.2.4 Tinh toán các thông số của hệ thong vò lựa chọn thiết bị 31

3.2.5 Tính toán thủy lực bằng mô hình FjDanet: . -s-s+ssce: 39

TAI LIEU THAM KHAO 2° 5° << s2 9 s9 9s 9s s2 se sscsse 41 3710800202527 42 Kết quả mô phỏng bằng mô hình Epanet << << s<scsessesesesesesesessse 42

DANH MUC HINH VE

Hình 1.1: Dau phun sprinkler esesececeesesesscecessesesscsvetsesesscsvetsesesseavensen 10 Hinh 1.2: Dau phun sprinkler khi hoat dOng cccceeeeeeeeeseseeseeeseseseeeestseeeeeeeeen 12

Hình 2.1: Sơ đỗ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu ướt -. - 19 Hình 2.2: Sơ đỗ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu khô - 20

Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống trên phần mềm Epanet - + + + s+s+x+k+x+x+xzxeeecee 26

Hình PL 1: Lưu lượng trên đoạn Ống + 2-2 + + EE+E+k#E+ESEEEEEEEESESEErkrkrrereee 47

Hình PL, 2: Áp lực dư tại các nút và các đầu phun . - 5S ssssssssssssss 48

Hình PL 3: Đường kính ống và cột áp tại nÚC - 5-5 s+EsESEEEEEkekekekeerererree 49

Hình PL4: Sơ đồ tính toán hệ thông chữa cháy tự động 5-5 5s+s+s+escee 50 Hình PL 5: Mặt bằng chữa cháy tâng kỹ thuật - + + + xxx +xckexsereeeesee 51

DANH MUC BANG BIEU

Bảng 2.1: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cơ cháy -<<- 22 Bảng 3.1: Thông số của thiết bị tưới kiểu sprinker - + s + s+x+x+x+x+xzeeeecee 32 Bang 3.2: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cơ cháy ‹ ss+«-<ss 34 Bảng 3.3: T6n thất áp suất qua van điều khiển hệ thông chữa cháy tự động 36 Bang 3.4: Sức cản đơn vị ống nước theo đường kính Ống - 5-5-5 +s+s+sssse 36 Bảng PL 1: Bảng tính thủy lực đoạn Ống -¿- 6 s+x+E+E+ESESEeEEEEEErkekekrerereeree 42 Bang PL 2: Bảng tính thủy lực tại các nÚT 1111111111111 se 44

I Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) là một trong những hệ thống quan trọng và không thể thiếu đối với bất kỳ chung cư cao ốc, tòa nhà cao tầng hiện nay Nó đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ tài sản và tính mạng con người Vì thế mà việc đầu tư lắp đặt đến bảo trì bảo dưỡng hệ thống luôn được đẻ lên hàng đầu Tất cả các tòa nhà cao ốc đã xây

dựng và lắp đặt, bố trí hạ tầng, thiết bị PCCC một cách tốt nhất đảm bảo cho

hoạt động an toàn, kịp thời xử lý các vấn đề về cháy nỗ xảy ra

Công tác phòng cháy chữa cháy (PCCC) đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc báo vệ tính mạng và tài sản của mọi gia đình và xã hội

Chỉ cần một phút lơ là, bất cần thì hậu quả để lại là rất lớn Đã có nhiều vụ

cháy xảy ra gây thiệt hại nặng nề về người và tài sản, qua đó đòi hỏi việc nâng

cao ý thức PCCC là không thể xem nhẹ

Ngày 4/10/1961, Bác Hồ đã ký ban hành Pháp lệnh quy định việc quản lý Nhà nước về PCCC Đây là một trong những Pháp lệnh được ban hành sớm nhất của Nhà nước ta đã nói lên tầm quan trọng của công tác PCCC Từ đó đã làm dây lên các phong trào PCCC mà kết quả đã góp phan

không nhỏ vào việc bảo vệ tính mạng, tài sản của người dân và của xã hội

Theo báo cáo của Cục Cánh sát PCCC và CNCHH thì trong năm 2013 đã xảy ra 2.624 vụ cháy, làm chết 60 người, bị thương 199 người và gây thiệt hại về tài sản ước tính 1.656,148 tý đồng Trong đó phải kế đến vụ cháy lớn tại công ty may Hà Phong - Bắc Giang, thiêu trụi phân xưởng sản xuất cùng hàng ngàn xe gan máy của công nhân; vụ cháy trung tâm thương mại Hải Dương phút chốc biến hàng trăm tỷ đồng của các tiêu thương thành tro bụi; vụ cháy chung

cư JSC 34(Hà Nội) hàng chục vụ cháy nhà cao tầng, khu dân cư, gây hoảng

yêu câu dập tắt đám cháy ngay khi đám cháy vừa xảy ra Việc hệ thống chữa cháy không hoạt động được có thê do nhiều nguyên nhân : thiết kế hệ thống

chữa cháy không đạt tiêu chuẩn kĩ thuật, hệ thống không được bảo dưỡng,

bảo trì thường xuyên, không tổ chức tập huấn phòng cháy chữa cháy theo định kì

Có thể nói, trong bối cảnh đất nước không ngừng xây dựng và phát triển như hôm nay thì công tác PCCC càng chiếm giữ một vai trò quan trọng Ít có tai nạn nào mà cùng lúc có thể gây thiệt hại lớn về tính mạng và tài sản của

con người như trong các vụ hỏa hoạn

Với vai trò đặc biệt quan trọng của hệ thống Phòng cháy chữa cháy trong các nhà cao tâng trung tâm thương mại, chung cư “Nghiên cứu đề xuất áp dụng mô hình tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng” là hết sức cân thiết

LI Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá mô hình thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler trong các nhà cao tầng

- Đề xuất các giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trong nhà cao tâng

- Đưa ra các phương án quản lý hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler tại các nhà cao tầng

II Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1 Đối tượng nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chữa cháy tự động cho nhà cao tâng 2 Phạm vì nghiÊn cứu

- Phạm vi nghiên cứu:

- _ Tiếp cận các thành tựu nghiên cứu và công nghệ của các nước trong

khu vực và trên thế giới

- Tiếp cận thực tế: đi khảo sát thực địa, tìm hiểu các hồ sơ, tình hình

hoạt động của các nhà máy công nghiệp trên địa bàn

- _ Tiếp cận đáp ứng nhu cầu: tính toán, đánh giá khả năng hoạt động của các hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

2 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng các phương pháp sau:

- _ Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập và nghiên cứu tài liệu

- _ Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu

- Phương pháp kế thừa

- Phuong pháp thông kê và phân tích hệ thông

- - Phương pháp mô hình toán - _ Phương pháp chuyên gia.

CHUA CHAY TU DONG SPRINKLER

1.1 Lịch sử ra đời, quá trình hình thành và phát triển của hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

Tur 1852-1885, hé thống ống đục lỗ được sử dụng trong các nhà máy dệt

trên khắp New England như một phương tiện phòng cháy chữa cháy Tuy

nhiên, đó không phải là hệ thống tự động, nó không thể tự khởi động hệ thống Nhà phát minh đầu tiên bắt đầu thử nghiệm với vòi phun nước tự động

xung quanh năm 1860 Hệ thống phun nước tự động đầu tiên được cấp bằng sáng chế Philip W Pratt Abington, MA, vào năm 1872

Henry S.Parmalee được coi là người phát minh ra hệ thống đầu phun tự động đâu tiên Sau đó Parmalee đã cải thiện các bằng sáng chế Pratt và tạo ra

một hệ thống phun tự động tốt hơn Năm 1874, ông đã cài đặt hệ thống đầu

phun tự động của mình vào các nhà máy sản xuất đàn piano mà ông sở hữu Tiép dén Frederick Grinnell cải thiện thiết kế Parmalee và vào năm 1881 bang sáng chế hệ thống đầu phun tự động mang tên ông Ông tiếp tục cải tiễn thiết bị và vào năm 1890 đã phát minh ra đĩa thủy tỉnh phun nước, về cơ bản giỗng như trong sử dụng ngày nay

Hiện tại trên thế giới đã xuất hiện rất nhiều thiết bị đạt trình độ công nghệ

trong lĩnh vực báo cháy và chữa cháy Trong hệ thống báo cháy tự động đã xuất hiện những đâu báo khói siêu nhạy (0,005%/m), hay những trung tâm báo cháy thông minh báo chính xác tới vị trí của từng đầu báo cháy và có thê kết nói từ trung tâm báo cháy tới các đội chữa cháy khu vực để báo cháy

Ở nước Nga, hệ thông chữa cháy tự động bằng nước đã đc sử dụng từ những năm 1770 Ở Mạc Tư Khoa các tòa nhà cao tầng (10 tầng) đều được lắp đặt hệ thống báo cháy tự động Các khu chung cư cao tầng, các cơ sở sản

động Tại nước Nhật, nhờ sự phát triển kinh tế thần kỳ sau chiến tranh nên các thiết bị báo cháy tự động và chữa cháy tự động được sử dụng hầu hết ở các cơ sở kinh tế và khu đô thị Tại Việt Nam, ngay sau khi đất nước thông nhất,

công tác tự động báo cháy và tự động chữa cháy đã dc chính phủ và các ngành quan tâm Các hệ thống chữa cháy tự động được ứng dụng rộng rãi ở các công trình trọng điểm quốc gia: Nhà ga sân bay quốc tế Nội Bài (Hà Nội), Tân Sơn Nhất, Kho tiền Trung Ương II, Chợ Đông Xuân

Nhờ có hệ thống báo cháy và chữa cháy tự độngmà nhiều cơ sở phát hiện cháy kịp thời và xử lý có hiệu quả

1.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trên

thế giới

1.2.1 Ung dụng hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler ở các nước trên thế giới

Vòi phun nước đã được sử dụng tại Hoa Kỳ từ năm I§74, và đã được sử

dụng trong các nhà máy công nghiệp, nơi đám cháy thường thảm khốc và

thiệt hại cả người và tài sản Tại Mỹ thời điểm hiện tại, hệ thống chữa cháy tự

động được yêu câu trong tất cả các building mới và các tòa nhà dưới lòng đất thường 75 feet (23 m) ở trên hoặc dưới, mà khả năng của nhân viên cứu hỏa để cung cấp đây đủ các đường ống chữa cháy bị hạn chế

Với sự chủ động trong mọi tình huống, người Mỹ đặt ra năm nguyên tắc cho hệ Sprinkler và đã trải qua tám năm tiếp theo nghiên cứu làm thế nào để có thê đạt được Những nguyên tắc đó là:

- Mục tiêu chính của hệ thống là sự an toàn của cuộc sông, cùng với việc bảo vệ tài sản và rất nhiều các mục tiêu tiếp theo

- Hệ thống Sprinkler chỉ dùng để kiêm soát ngọn lửa đủ lâu để người cư ngụ để thoát hoặc được giải cứu, và không nhất thiết phải để dập tắt ngọn lửa

- Hệ thống phải có tính kinh tế Có ý kiến cho răng chỉ phí có khả năng

sẽ là nhân tố chính trong việc xác định liệu một hệ thống được trang bị hay

không và việc lắp đặt không bao gồm bất kỳ tính năng hoạt động nào không cần thiết

- Từ 85% nguy cơ tử vong hoặc chấn thương xuất phát từ đám cháy bắt nguôn từ nhà bếp, phòng ngủ và phòng khách, những khu vực riêng biệt có

thế được bảo vệ nếu điều này tiết kiệm được chỉ phí đáng kế Cuộc tranh luận

này vẫn chưa được giải quyết ở Anh

Từ khi bắt đầu, Cục Quản lý hỏa hoạn Mỹ đã quan tâm rất nhiều đến việc nghiên cứu và phát triển của hệ Sprinkler, ngay khi nó trở nên phố biến Đề thể hiện cam kết của mình, họ cũng thiết lập một quy tắc mà tất cả các nhân viên chính phủ Mỹ phải ở trong những nơi có sự bảo vệ của hệ

Sprinkler khi đi du lịch, làm việc hoặc chi phí của họ sẽ không được thanh toán Điều này đã dẫn đến các chuỗi khách sạn, chăng hạn như các nhóm Marriott, lap đặt hệ thống Sprinkler trong tất cả các khách sạn của họ, cả ở

Mỹ và trên toàn thế giới

Năm 1981, đầu phun Sprinkler trở thành có sẵn và một vài năm sau đó,

vào năm 1985, thành phố Scottsdale trở thành nơi đâu tiên của hơn 2.000 thành phố trên toàn nước Mỹ là một trong những thành phố đâu tiên vượt qua một sắc lệnh yêu cầu đầu phun Sprinkler được trang bị trong tất cả các tòa nhà mới, cả thương mại và dân cư Không có thương vong trong các tòa nhà được bảo vệ bởi hệ thông Sprinkler ở Scottsdale, hay bất cứ nơi nào khác, và

hệ Sprinkler đã chịu trách nhiệm giảm thiểu đáng kế các tổn thương liên quan đến cháy và thiệt hại tài sản trong tất cả các loại của các tòa nhà

Những lợi ích cho Scottsdale đã không chỉ đem lại Ï cuộc sống an toàn,

động hành lang cho đạo luật Sprinkler này hiểu rằng sẽ rất khó để thuyết phục

hội đồng thành phố để thực hiện việc cài đặt hệ Sprinkler bắt buộc trong các

cơ Sở công nghiệp và thương mại trên cơ sở bảo vệ tài sản đơn lẻ Tuy nhiên, khi kết hợp với tiết kiệm trong cuộc sống, đặc biệt là nhà ở, điều này đã trở

thành một chiến thắng thuyết phục khi đề nghị Hội đồng

Hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler có thể được yêu cầu phải được cài đặt theo quy chuẩn xây dựng hoặc có thé được khuyến cáo bởi các công ty bảo hiểm để giảm tốn thất tài sản tiềm năng hoặc gián đoạn kinh doanh Qui chuẩn xây dựng của Hoa Kỳ đối với những nơi hội họp nói chung là hơn 100 người, và những nơi có người ngủ qua đêm như khách sạn, nhà điều dưỡng

ký túc xá, và các bệnh viện thường yêu cầu đầu phun chữa cháy tự động hoặc

theo quy chuẩn xây dựng địa phương như một điều kiện để nhận tài trợ của Nhà nước và liên bang hoặc như một yêu cầu để có được chứng nhận (cần thiết cho các tổ chức có nhu cầu đào tạo nhân viên y tế)

Từ năm 2011, Pennsylvania và California đòi hỏi hệ thống phun nước trong tất cả các công trình dân dụng mới - các tiểu bang Hoa Kỳ đầu tiên làm như vậy

Khi nhìn vào Vương quốc Anh, có vẻ như tất cả các luật an toàn lớn đều

ra đời sau một thảm họa, và dường như họ không muốn học hỏi kinh nghiệm

của các nước khác Tuy nhiên, Chính phủ hiện đang tiến hành một đánh giá sâu sắc về pháp luật phòng cháy chữa cháy và hiện đại hóa các dịch vụ cứu hỏa ở Anh và xứ Wales Tất cả các luật an toàn cháy nỗ Vương quốc Anh đều theo tiêu chí tiết kiệm chi phí cho cuộc sống, cũng như những quy định xây dựng ở Anh và xứ Wales Do đó, hệ Sprinkler sẽ được bao gôm trong pháp luật Vương quốc Anh và các quy định xây dựng, nó sẽ được xây dựng chủ yếu cho khả năng tiết kiệm chỉ phí cho cuộc sống của họ.

phủ đã giao nhiệm vụ cho đơn vị cứu hỏa với việc giám các tỷ lệ thương vong và các sáng kiến khác nhau đã được đưa ra trong những năm gân đây Thật không may người đứng đầu đơn vị cứu hỏa thừa nhận răng chiến lược hiện

nay, dựa trên giáo dục an toàn cháy và báo động khói, đã không được hiệu

quả như họ kì vọng và bây giờ nhận ra rằng họ cần một vũ khí trong cuộc chiến chống lại hỏa hoạn Đó là vũ khí mà họ tin là hệ Sprinkler

Tổ chức cứu hỏa Sprinkler tin rằng an toàn trong cuộc sông là điều hết sức quan trọng Họ cũng nhận ra rằng mặc dù thị trường cho các hệ thống phun nước tự động trong nhà ở dân dụng vẫn còn nhỏ, so với khu vực thương mại / công nghiệp, an toàn của cuộc sống sẽ là động lực thúc đây sự mở rộng của thị trường Sprinkler rộng lớn hơn ở Anh, do đó tiết kiệm chi phí cho cuộc sống, tài sản và môi trường từ sự tàn phá của hỏa hoạn Một giải pháp cho tất cả chúng ta

1.2.2 Phương pháp thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler của các nước trên thế giới

Hệ thống đầu phun tự động được dành cho một trong hai mục đích: kiểm

soát ngọn lửa và để ngăn chặn ngọn lửa Chế độ đầu phun nước được dùng để kiểm soát sức nóng của ngọn lửa và làm ướt các chất dễ cháy xung quanh để

ngăn chặn sự cháy Ngọn lửa sẽ không được dập tắt cho đến khi cạn kiệt các

chất dễ cháy hoặc các thao tác sử dụng thiết bị chữa cháy được thực hiện bởi nhân viên cứu hỏa

Đa phân các hệ thống phun nước được cài đặt ngày nay được thiết kế sử dụng trong khu vực với phương pháp tiếp cận mật độ Đầu tiên các đặc điểm

xây dựng của tòa nhà được phân tích để xác định mức độ nguy cơ hỏa hoạn Thường các tòa nhà được phân loại : mức độ nguy hiệêm chiêu sáng, nhóm

nhóm 1, hoặc nhóm nguy hiểm 2 Sau khi xác định việc phân loại nguy hiểm, một khu vực thiết kế và mật độ có thể được xác định bằng cách tham khảo

bảng trong Hiệp hội bảo vệ tiêu chuẩn cháy quốc gia (NFPA) Khu vực thiết

kế là một khu vực lý thuyết của tòa nhà đại diện cho các khu vực trường hợp

xấu nhất, nơi một ngọn lửa có thê bùng cháy

Sau khi khu vực thiết kế và mật độ đã được xác định, tính toán được thực

hiện để chứng minh rằng hệ thống có thế đảm bảo yêu câu trong khu vực thiết

kế Tính toán đảm bảo tất cả các áp lực đã mất hoặc đã đạt được giữa các

nguôn cung cấp nước và đầu phun nước sẽ hoạt động trong khu vực thiết kế Điều này bao gồm tốn thất áp suất do ma sát bên trong đường Ống và sự chênh lệch về chiều cao từ bê chứa tới các đầu phun tự động Đôi khi áp lực từ vận tốc nước bên trong đường Ống cũng được tính toán Thông thường những tính toán này được thực hiện bằng sử dụng phần mềm máy tính, tuy nhiên trước sự ra đời của hệ thống máy tính thì những tính toán phức tạp đôi khi được thực hiện bằng tay Kỹ năng tính hệ thống đầu phun nước bằng tay

vẫn được yêu cầu đảo tạo cho một kỹ thuật viên thiết kế đang tìm kiếm chứng nhận trình độ cao cấp của tổ chức chứng nhận kỹ thuật như Viện Chứng nhận

Kỹ thuật Công nghệ (NICET)

1.3 Tình hình ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler tại Việt Nam

Từ năm 2003, nhà nước mới ban hành TCVN 7336: 2003 Yêu cầu thiết

kế và lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Trước đó, đa phân các tòa nhà chỉ được bảo vệ bởi hệ thống chữa cháy vách tường và bình chữa cháy

Năm 2009, nhà nước ban hành TCVN 3890: 2009 quy định về trang bị và những yêu cầu căn bản đối với việc bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng phương tiện phòng cháy và chữa cháy cho nhà và công trình Trong đó có nói rõ nhà cao

từ 25m trở nên phải thiết kế hệ thống chữa cháy Sprinkler

Việc thành lập đơn vị Sở phòng cháy chữa cháy ở các tình thành phố đã được quan tâm đúng mức, các điều luật và các tiêu chuẩn vẻ phòng cháy chữa

cháy được ban hành Chính vì thế, việc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động

cho nhà cao tầng theo đúng tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành được các đơn vị

thực hiện nghiêm chỉnh

1.4 Các loại hệ thông và câu tạo của đầu phun Sprinkle

1.4.1 Cấu tạo đầu phun Sprinkler

Đầu phun Sprinkler là một trong những thiết bị phòng cháy thường được sử dụng trong các công trình đòi hỏi yêu cầu về chữa cháy cao, đầu phun được

thiết kế để nước tỏa đều lên trên khu vực cháy, mỗi loại đầu phun khác nhau

được thiết kế làm việc ở mỗi ngưỡng hoạt động riêng và kiểu đầu phun theo loại cấu trúc của thân đầu phun Có rất nhiều loại đầu phun, nhưng phần lớn vân dựa trên các thành phân sau:

‹ Thân: Tạo nên cầu trúc cho đâu phun, chịu đựng được áp lực nước

trong đường ông phun ra Thân sẽ giữ bộ cảm ứng nhiệt và nút chặn đê làm kín nước, nâng đỡ tắm lá dẫn hướng phun nước Được chế tạo bằng đồng thau

hoặc thép mạ crôm để chống gỉ Chọn đúng kiểu thân đâu phun phụ thuộc vào diện tích khu vực cân chữa cháy

‹ Bộ cảm ứng nhiệt: Là thành phần kiểm soát nhiệt độ để phun nước Ở

nhiệt độ bình thường, bộ cảm ứng sẽ chặn giữ nút chặn lại làm kín nước, khi

nhiệt độ cao đạt đến ngưỡng hoạt động bộ cảm ứng sẽ giải phóng làm rơi nút chặn ra Thông thường bộ cảm ứng nhiệt sử dụng là bầu thủy tỉnh có chứa thủy ngân

e Nut chan: Dung dé chan va lam kin không cho nước rò rỉ ra ngoài, được bộ cảm ứng nhiệt chặn lại không cho nước phun ra Khi bộ cảm ứng

hoạt động (bể vỡ hay đứt .) nút chặn sẽ rơi ra và nước trong đường ống sẽ phun ra ngoài

‹ Tấm dẫn hướng: Được lắp trên thanh đầu phun đối diện với nút chặn nơi mà nước sẽ phun ra ngoài Nhiệm vụ của tắm dẫn hướng là chia đều dòng nước phun và tỏa rộng ra trên bề mặt diện tích chữa cháy Tắm dẫn hướng sẽ quyết định kiểu lắp của đầu phun bởi hướng và góc phun Các kiểu lắp thông thường của đầu phun là quay lên, quay xuống và quay ngang Việc lắp đặt đầu phun Sprinkler phải theo đúng thiết kế, việc lựa chọn kiểu đâu phun phải dựa theo kiến trúc của tòa nhà

Mỗi đầu phun Sprinkler sẽ hoạt động riêng lẻ khi đạt đến nhiệt độ kích hoạt được thiết kế sẵn Phân lớn các đầu phun Sprinkler phun khoảng 80-100

lit/phut, diéu này còn phụ thuộc vào thiết kết của hệ thống Một số loại Sprinkler đặc biệt được thiết kế cho phép phun lên đến 400 lít/phút.

Hình 1.2: Dầu phun sprinkler khi hoạt động 1.4.2 Các loại hệ thông Sprinkler

1 Hé thong udt (Wet Pipe System)

Hệ thong Sprinkler udét (Wet Pipe Systems) là hệ thống mà đường ống luôn có chứa sẵn nước và được kết nỗi với nguồn nước cung cấp, nhờ đó nước sẽ phun ra ngay lập tức khi đầu phun Sprinkler được kích họat bởi nhiệt độ của đám cháy Do các thiết bị của hệ thống đơn giản và dễ dàng sử dụng nên hệ thống Sprinkler ướt được ứng dụng rộng rãi hơn so với các hệ thống khác

2 Hệ thông khô (Dry Pipe System)

Hệ thống Sprinkler khô trong đường Ống sẽ không có nước mà thay bằng không khí hay Nitrogen nén Khi đâu phun Sprinkler họat động bởi nhiệt độ của đám cháy, khí sẽ thóat ra qua đầu phun làm giảm áp lực mở van hệ thống khô cho phép nước chảy vào hệ thông đường ống đi đến đầu phun đã mở.

Hệ thống khô được sử dụng cho những khu vực mà hệ thống ướt không

đáp ứng được như những nơi nhiệt độ có thể gây ra đóng băng nước So với

hệ thống ướt đòi hỏi phức tạp hơn về thiết kế, lắp đặt, bảo dưỡng cũng như hệ

thống duy trì khí nén

3 Hệ thông xả tràn (Deluge system)

Hệ thống xả tràn được sử dụng ở những nơi đòi hỏi cần một lượng nước lớn phun ra để nhanh chóng kiểm sóat được đám cháy trên một phạm vi rộng không cho đám cháy lan truyền đi Van xả tràn có thê kích để họat động bằng

hệ thống điện, khí nén hay áp lực nước

Bồ trí sắp xếp đường ống của hệ thống xả tràn cũng giống như hai hệ

thống đường ông ướt và khô nhưng có hai điểm khác biệt lớn :

- Sử dụng các đầu phun Sprinkler theo tiêu chuẩn, nhưng các đầu phun này không có nút chặn và luôn mở do yếu tô kích họat cảm ứng nhiệt của đầu phun bởi nhiệt độ của đám cháy đã lọai bỏ, vì vậy khi van xả tràn mở ra, nước chảy vào hệ thống đường ống và đi đến tất cả các đầu phun đã mở, phun nước ra cùng một lúc

‹ Van xả tràn luôn luôn đóng và chỉ mở khi được kích họat do hệ thống

báo cháy lắp riêng rẽ độc lập trong cùng khu vực với hệ thông đầu phun Sprinkler mở

4 Hệ thống kích họat trước (Pre-Action Sprinkler system)

Hệ thông kích họat trước cũng giống như hệ thống Sprinkler xả tràn ngọai trừ là sử dụng đầu phun Sprinkler kín Hệ thống này thích hợp cho

những nơi chứa các thiết bị vật phẩm có giá trị hay những nhà kho mà không

gian làm ảnh hưởng đến tính họat động hiệu quả của đầu phun như dễ va đập gây hư hỏng đầu phun Van của hệ thống kích họat trước luôn luôn đóng và chỉ mở khi được kích họat do hệ thống báo cháy lắp riêng rẽ độc lập.

Hệ thống báo cháy sẽ kích họat mở van kích họat trước, để cho nước đi vào hệ thống đường ống Nước vẫn chưa phun ra từ đầu phun cho đến khi nhiệt độ kích họat cho đầu phun mở ra và phun nước ra ngòai Họat động của lúc này của van kích họat trước giống như kiểu lọai hệ thống Sprinkler ướt 5.Hệ thống kết hợp xả tràn - kích hoạt trước (Combined Dry Pipe-Preaction System)

Hệ thông sprinkler có các đầu sprinklers tự động được gắn vào hệ

thông đường ống có chứa không khí, có áp lực, và có một hệ thống dò cháy

bé sung được lắp đặt tại cùng những vị trí có đặt đầu sprinkler Khi hệ

thống dò cháy kích hoạt, nó sẽ kích các thiết bị nhả và rồi thiết bịi nhả này

sẽ mở các (dry pipe valves) cùng lúc ma khong mat ap luc không khí trong hệ thống Việc kích hoạt hệ thống báo cháy cũng làm mở các van xả khí đặt ở điểm cuối của (feed main) Các van xả khí, thông thường, sẽ được mở trước khi các đầu sprinkler mở Hệ thống dò cháy đồng thời cũng hoạt

Khái niệm “nhà cao tầng” trong xã hội hiện nay được coi là tương đối đối với các quan niệm khác nhau về quy mô xây dựng ở mỗi nơi, mỗi thời điểm Ở Việt Nam, trong xây dựng thường phân loại theo số tầng như sau:

- _ Loại 1: Từ 9 đến 16 tầng (cao đến 50m) - _ Loại 2: Từ 17 dén 25 tang (cao đến 75m) - Loại 3: Từ 26 đến 40 tâng (cao đến 100m)

- Loại 4: Siêu cao tầng từ 41 tầng trở lên (cao hơn 100m)

Theo TCVN 6160:1996 (PCCC -— Nhà cao tầng — Yêu câu thiết kế) định

nghĩa nhà cao tầng như sau:

- Nhà cao tầng là nhà và các công trình công cộng có chiều cao từ 25m đến 100m (tương đương 10 đến 30 tầng)

b Những đặc điểm của nhà cao tầng liên quan đến phòng cháy chữa cháy Qua nghiên cứu cho thấy, nhà cao tầng có một số đặc điểm chính liên quan đến phòngcháy chữa cháy như sau:

1 Diện tích sử dụng lớn, số lượng người đông, công năng sử dụng phức tạp, tập trung nhiều chất cháy, có nhiều hệ thống thiết bị kỹ thuật, nguy cơ xảy ra cháy cao

2 Lỗi thoát nạn chính cho người trong nhà cao tầng là qua các cầu thang bộ đi xuống mặt đất rồi ra ngoài nhà Vì vậy, nhà càng cao thì đường thoát nạn càngdài, thời gian thoát nạn ra khỏi nhà càng lâu, nguy cơ đám cháy đe doạ tính mạng con người càng cao

3 Tốc độ, áp lực của gió trên cao làm tăng tốc độ cháy lan và mức độ phức tạp của đám cháy Hành lang giữa và các buông thang bộ trong nhà cao tang nêu không có giải pháp báo vệ sẽ là các con đường lan truyền lửa, khói, hơi

nóng, khí độc từ đám cháy lên các tầng trên và lan ra toàn nhà, đồng thời cản

trở việc thoát nạn và đe doạ tính mạng những người chưa thoát kịp ra khỏi

`

nhà

4 Khó khăn cho việc cấp nước chữa cháy và khó khăn cho việc cứu hộ, cứu

nạncũng như việc triển khai các hoạt động chữa cháy trên các tầng cao nhất là đối với các nhà cao tầng xây dựng ở các địa phương chưa được trang bị các xe thang chữa cháy chuyên dụng hoặc các nhà cao tầng có chiều cao vượt quá tầm với của các xe thang hoặc không có đường bãi đủtiêu chuẩn cho các xe

thang hoạt động

- Các nhà cao tầng làm căn hộ cao cấp thuộc đâu tư nước ngoài xây dựng trongnhiing nam gan đây thường được đầu tư về phòng cháy chữa cháy day đủ theo thiết kế và thiết bị phòng cháy chữa cháy của nước ngoài

- Một số nhà cao tầng làm căn hộ cao cấp đâu tư trong nước xây dựng những năm gân đây cũng được dau tu cho phòng cháy chữa cháy đầy đủ theo các tiêuchuân Việt nam và tiêu chuân nước ngoài

- Đa số nhà cao tầng làm nhà ở chung cư xây dựng trước đây và một số nhà cao tầng xây dựng ở các khu đô thị mới gần đây, việc đầu tư cho phòng cháy chữa cháy chưa đâầyđủ theo yêu câu tiêu chuẩn

1.5.2 Những thiếu sót, sai phạm về chất lượng thiết bị phòng cháy chữa cháy

- Như đã nêu trên, chất lượng của thiết kế và thiết bị phòng cháy chữa cháy

trong nhà cao tầng là rất quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp tới các điều kiện an toàn phòng cháy chữa cháy của công trình Qua kiểm tra an toàn phòng cháy chữa cháy ở một số nhà cao tầng cho thấy còn nhiều thiếu sót, sai phạm liên quan tới chất lượng thiết bị phòng cháy chữa cháy cụ thể là:

- Không thiết kế, lắp đặt hệ thống báo cháy tự động như quy định của tiêu

- Không có trạm bơm chữa cháy cô định (chỉ có một máy bơm xăng di động) không trang bị đầy đủ các trang bị phương tiện chữa cháy, cứu hộ cần

thiết

- Có bơm chữa cháy nhưng không đảm bảo lưu lượng áp lực để chữa cháy ở các tầng cao Một số công trình thiết kế cấp nước chữa cháy theo kiểu tự chảy từ bể nước trên mái, như vậy không đảm bảo lưu lượng và áp lực chữa cháy, nhất là cho các tầngtrên cùng

- Bố trí các họng nước chữa cháy không đảm bảo yêu cầu mỗi điểm cháy phải có 2 họng cùng phun đến

- Chỉ có một buông thang thoát nạn, nhưng buông thang hở, không đảm bảo yêu câu chống cháy, chỗng khói hoặc có thiết kế buồng thang kín nhưng không có hệ thống điều áp buông thang hoặc có nhưng áp lực yếu không đảm bảo yêu câu chống tụ khói trong buông thang

- Không có hệ thống chiếu sáng sự có và chỉ dẫn lối thoát nạn

- Chỉ có một nguôồn điện cho máy bơm chữa cháy, không có nguồn điện dự phòng hoặc máy phát điện dự phòng

- Cửa ngăn cháy không đảm bảo về giới hạn chịu lửa theo tiêu chuẩn

- Chất lượng các hệ thống, thiết bị phòng cháy chữa cháy chưa đảm bảo yêu cầu như: hệ thông báo cháy hay báo giả hoặc không hoạt động sau một thời gian sử dụng: đường ông cấp nước chữa cháy bị rò ri, không duy trì

được áp lực chữa cháy theo yêu cầu; máy bơm chữa cháy (chủ yếu là

bơm xăng) hay bị hư hỏng, trục trặc; hệ thống đèn chiếu sang sự cô

thường bị hỏng ác quy sau một thời gian hoạt động

1.6 Những tôn tại khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho các nhà cao tầng

- Trong quá trình thiết kế, việc chọn đường kính ống nhỏ để giảm giá thành dẫn đến việc tốn thất áp trên đường ống tăng lên, đồng nghĩa với áp lực

tại đầu vòi phun không đảm bảo

- Sử dụng giá trị tôn thất áp lực qua van giám sát (Alarm Valve) theo công thức của nhà sản xuất mà không quan tâm tới tính pháp lý

- Thiết kế dựa nhiều vào kinh nghiệm, áp dụng từ các nhà máy cũ, dẫn

đến tiếp tục tồn tại những lỗi sai

- Không thiết kế mạng vòng cho hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler - Bồ trí vượt quá số đầu phun qui định cho từng loại hệ thống chữa cháy tu dong Sprinkler

- Lua chon dau phun sprinkler khong hop ly.

CHUONG 2

PHUONG PHAP TINH TOAN THIET KE HE THONG CHUA CHAY

TU DONG

SPRINKLER CHO NHA CAO TANG

2.1 Cơ sở tính toán thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler

2.1.1 Khái niệm, nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

a Khai niém

Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 1a tap hop các thiết bị kỹ thuật chuyên dùng, đường ống va chất chữa cháy được điều khiến tự động để dập tắt các đám cháy hoặc ngăn chặn cháy lan khi xảy ra cháy

b Nguyên lý hoạt động

Đối với hệ thống chữa cháy tự động kiểu ướt: Đây là hé thong Sprinkler tiêu chuẩn thường xuyên nap day nước có áp lực ở cả phía trên và phía dưới van báo động đường Ống wot

TYPICAL WET PIPE SPRINKLER SYSTEM

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thông chữa cháy tự động kiểu ướt

Bình thường hệ thống chữa cháy tự động ở chế độ thường trực, trung

tâm điêu khiên hệ thông sẽ hiện thị và giám sát trạng thái làm việc của các

khối chức năng trong hệ thống

Khi có cháy xảy ra trong các khu vực bảo vệ, các yếu tố môi trường cháy thay đối đạt đến ngưỡng làm việc tạo ra tín hiệu chuyền về trung tâm điều

khiến Trung tâm điều khiến sẽ xử lý tín hiệu truyền về để phát lệnh báo động, chỉ thị khu vực xảy ra cháy đồng thời tạo ra các tín hiệu điều khiến thiết bị ngoại vi dé điều khiển các rơle làm việc Rowle làm việc sẽ kích thích các thiết bị truyền dẫn để mở các van lựa chọn khu vực chữa cháy đến vòi phun

và phun vào đám cháy

Hệ thống chữa cháy sau khi đã làm việc thì không có khả năng tự hôi

phục lại trạng thái ban đầu Vì vậy sau khi hệ thống chữa cháy hoạt động ta phải bố sung đủ lượng dự trữ chất chữa cháy, đưa các van về vị trí trạng thái bình thường phục hồi hệ thống về trạng thái thường trực ban đầu

Đối với hệ thông chữa cháy tự động miều khô: Hệ thông đường ông khô là hệ thống Sprinkler tiêu chuẩn mà đường ống thường xuyên được nạp khí nén ở phía trên van báo động đường ông khô và được nạp nước có áp lực ở phía dưới van này

— oa ụ ee oa

a Ory Pipe Valve

Fire Dept ~ t i † Gate Valvo làng — zs Ptr | | | To Control Water Supply To System est Connection —~ on | x | | Can

Main Drain a BI GreckVene _ Jake

Connection pa ij eu

Š “Ss : — _ \— Heated Dry Pipe Vaive Enclosure = GE Water Pressure ————yx ” =z = RE

Water [) Air Pressure

Supply

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thông chữa cháy tự động kiểu khô

Bình thường mạng đường ống luôn được duy trì một áp lực làm việc nhất

định nhờ máy nén khí Khi xảy ra cháy, nhiệt độ khu vực có đám cháy tăng

cao đến nhiệt độ gây nỗ đầu phun Sprinkler, khí sẽ thoát ra ngoài ra đầu phun làm giảm áp lực mở van hệ thông khô (Dry Valve) cho nước chảy vào hệ thống đường Ống đi đến đầu phun đã mở Khi đó áp suất nước trong đường ống giảm làm mở công tắc áp suất và kích hoạt bơm cứu hỏa hoạt động

2.1.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler

- Hệ thống Sprinkler được phân loại dựa trên mức độ nguy cơ phát sinh

đám cháy tại các cơ sở và được gọi theo các mức tương ứng: + Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy thấp;

+ Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy trung bình; + Hệ thống cho cơ sở có nguy cơ cháy cao

Việc phân loại các cơ sở theo mức độ nguy cơ phát sinh đám cháy quy

định trong Phụ lục A TCVN 7336:2008

- Cường độ phun nước, diện tích bảo vệ bởi I Sprinkler, khoảng cách giữa các đầu phun và thời gian hoạt động của hệ thông chữa cháy băng nước phải lay theo bang 2.1:

Bảng 2.T: Phán loại cường độ phun nước theo nguy cơ chảy

+ Một cụm chữa cháy chỉ được bồ trí tối đa 800 sprinkler

+ Trong các tòa nhà có dầm trần (mái) làm bằng vật liệu khó cháy và vật

liệu cháy có các phân nhô ra có chiêu cao trên 0,2m và trần (mái) làm băng

vật liệu khó cháy có phần nhô ra cao hơn 0,32m thì các sprinkler được bồ trí

giữa các dâm, vì kèo và các câu trúc xây dựng khác

+ Khoảng cách giữa các đầu phun nước chữa cháy và mặt phẳng trần (mái) không được lớn hơn 0,4m và không được nhỏ hơn 0,8m Khoảng cách giữa mặt dưới của đầu phun bọt của hệ thống chữa cháy bằng bọt đến mặt

phăng trần (mái) không được lớn hơn 0,5m

+ Các sprinkler được phép lắp hướng lên trên hoặc xuống dưới Đầu sprinkler phải lắp đặt vuông góc với mặt phăng trần (mái)

+ Trong các phòng sẽ lắp đặt sprinkler mà có các sàn thao tác và các hộp thông gió tiết diện tròn hoặc vuông với đường kính hoặc kích thước cạnh lớn

hơn 0,75m thì bắt buộc phải lắp thêm sprinkler ở dưới các sàn và hộp thông gid này

+ Khoảng cách giữa các sprinkler và tường dễ cháy không được vượt quá

1,2m

+ Trong các tòa nhà có một mái dốc hoặc 2 mái dốc có độ dốc lớn hơn

1⁄3 khoảng cách theo chiều ngang tính từ sprinkler đến tường và từ sprinkler

đến mép mái không được vượt quá 0.8m đối với mái dễ cháy và khó cháy, và không quá 1,5m đối với mái không cháy

- Đường ông của hệ thống sprinkler:

+ Các đường ống cấp nước chữa cháy (đường ống trong và đường ống ngoài) cần phải được thiết kế kiểu mạng vòng khép kín

Các đường ông cấp nước chữa cháy mạng cụt chỉ được phép thiết kế

cho 3 van điều khiển hoặc ít hơn

+ Các đường Ông cấp nước mạng vòng khép kín (đường Ống trong và đường ống ngoài) phải được phân chia thành từng phân đoạn bởi các van ngăn cách; mỗi một phân đoạn không có quá 3 van điều khiến

+ Thông thường, các đường ống cấp nước chữa cháy (đường Ống ngoài) của hệ thông sprinkler va cdc đường ống dẫn nước chữa cháy của loại hệ thống chữa cháy băng nước khác có thể chung nhau

+ Đường kính đường Ống dẫn đến sprinkler được chọn trên cơ sở tính toán thủy lực nhưng phải không nhỏ hơn 15mm

+ Không cho phép kết nói hệ thống nước phục vụ thiết bị sản xuất và thiết bị vệ sinh với đường ống cấp nước của hệ thông chữa cháy

+ Cho phép lắp đặt họng nước chữa cháy vách tường và lăng phun bọt cầm tay trên đường ống cấp nước cung cấp có đường kính từ 70mm trở lên của hệ thống sprinkler chữa cháy băng nước và bằng bọt

+ Cụm thiết bị sprinkler với 12 họng nước chữa cháy trở lên và 12 lăng

phun bọt trở lên phải có 2 đường ông cấp Đối với các thiết bị đầu phun có từ

2 cụm trở lên thì cho phép nối đường cấp thứ hai có khóa với cụm bên cạnh, nhưng phải đảm bảo là trên van điều khiến phải bố trí van đóng mở bằng tay

+ Cho phép lắp đặt tối đa 6 sprinkler với đường kính trong lỗ phun 12mm trở xuống hoặc 4 sprinkler với đường kính lỗ phun trên 12mm trên đường ống phân phối của hệ thống sprinkler bằng nước và bằng bọt

+ Không cho phép lắp đặt van chặn và kết nối mặt bích trên các đường ống phân phối chính và đường ống phân phối nhánh Trong các trường hợp đặc biệt, cho phép lắp đặt van chặn nhưng phải kiểm soát được trạng thái đóng mở của van

+ Các đường ống chính, đường ông nhánh nước chữa cháy và đường ống

kích hoạt với các kết nỗi hàn được thiết kế từ các đường ống thép theo tiêu chuẩn hiện hành Cho phép sử dụng đường ống thép dẫn khí, nước kết nối với

nhau băng cút nỗi ống trong các phòng của cơ sở sản xuất vật liệu cháy nỗ

đang hoạt động

Các đường ông dẫn nước chữa cháy bên ngoài có thể được thiết kế từ các đường ống phi kim loại, cũng như từ các đường ống gang đúc ly tâm và đúc

bán liên tục theo tiêu chuẩn hiện hành

- Cung cấp nước cho hệ thống chữa cháy tự động sprinkler:

+ Bề nước cho hệ thống chữa cháy tự động sprinkler phải đảm bảo hệ thống hoạt động trong thời gian 60 phút

+ Thể tích bể chứa phải tính đến lượng nước tự động nạp vào bể trong thời gian chữa cháy

+ Dé dam bảo áp suất tính toán trong các hệ thống sprinkler chữa cháy băng nước trước thời điểm khởi động bơm, cần phải bố trí trong các đường ống dẫn của hệ thống sprinkler và trong các đường ống cấp của hệ thong sprinkler thiết bị tạo xung (bình áp lực).

2.2 Lập mô hình tính toán để thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler sw dung phan mém Epanet

2.2.1 Phan mém Epanet

EPANET là một chương trình máy tính được phát triển bởi kho cung cấp nước và nguồn nước thuộc tổ chức Bảo vệ môi trường của Mỹ (US EPA) nhăm thực hiện các mô phỏng tính chất thủy lực và chất lượng nước theo thời gian trong mạng lưới đường ống có áp Xuất phát từ một mô tả mạng lước đường ông (bao gôm các đoạn ống, điểm nối các ống, bơm, van, đài nước và

bể chứa), các điều kiện ban đâu, các lượng nước về nhu cầu nước và các qui luật về sự vận hành của hệ thống (van, bơm, đài nước), chương trình

EPANET sẽ dự báo lưu lượng trong mỗi ống, áp suất tại mỗi nút, chiều sâu nước trong mỗi đài nước và chất lượng nước trong toàn mạng lwowisc cho một mô phỏng theo thời gian Ngoài ra tuôi của nước và theo vết nguồn nước cũng có thể được mô phỏng

Epanet là một trong những công cụ hữu hiệu đề thiết kế các hệ thống cấp nước bao gồm cả việc xác định các thông số kỹ thuật của các thiết bị và công trình trên mạng Khả năng mô phỏng khá mạnh của Epanet cho phép người sử dụng có thê xét đến hậu hết những tình huồng thực tế phức tạp trong tính toán câp nước.

Elevation 25.00 50.00 75.00 100.00

m

25.00 50.00 75.00 100.00 LPS

24

- Mô phỏng hệ thống với quy mô bắt ki

- Tính toán tốn thất thủy lực theo các công thức Hazen-Williams, Darcy-Weisbach hay Chezy-Manning

- Xét dén những tôn thất cục bộ gây ra bởi thiết bị, việc nối ống, các vị

trí uỗn cong hay thay đổi kích thước trong mạng - _ Tính toán hiệu suất bơm và chỉ phí năng lượng

- _ Mô phỏng các loại van khác nhau như van giảm áp, van duy trì áp,

van tiết lưu, van một chiêu

- Mô phỏng các loại vòi phun có lưu lượng phụ thuộc áp lực (vòi phun trong hệ thông chữa cháy, vòi phun trang trí ở công viên)

- Mô phỏng hoạt động của hệ thống cấp nước theo những điều kiện tự động hóa cho trước.

Việc sử dụng phần mém tính toán thủy lực Epanet trong tính toán thiết kế hệ thống sprinkler giúp cho việc tính toán thiết kế được nhanh chóng, chính xác

2.2.2 Tình hình sử dụng phân mêm Epanet trong thiết kế hệ thống chữa chúy tự động Sprinkler

Mặc dù phần mẻm mô phỏng mạng lưới đường ống cấp nước Epanet ra đời đã nhiều năm, nhưng đến nay ở Việt Nam việc sử dụng Epanet trong tính toán thiết kế hệ thông chữa cháy tự động còn khá mới mẻ Đa phần các công ty trong nước chủ yếu sử dụng các bảng tính Excel để tính toán thủy lực Tuy

nhiên, việc sử dụng bảng tính Excel không thể hiện được áp lực tại đầu phun,

dẫn đến những sai lầm trong thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Ở nước ngoài, một số công ty thiết kế chuyên nghiệp của Nhật, Hàn Quốc yêu câu bắt buộc sử dụng phân mềm này trong thiết kế hệ thống chữa cháy.

CHƯƠNG 3

UNG DUNG MO HINH EPANET DE TINH TOAN THIET KE HE THONG CHUA CHAY TU DONG SPRINKLER CHO TOA NHA

GEMEK, HA NOI

3.1 Tong quan vé toa nha Gemek

Trong pham vi luan van, lay làm đại diện đưa ra mô hình thiết kế điển hình cho tòa nhà Gemek_Lô A44-HH2, Khu đô thị mới Lê Trọng Tan Geleximco, huyện Hòa Đức, Hà Nội

Vị trí khu đất xây dựng Tòa nhà hỗn hợp HH2 nằm tại lô đất A44-HH2

thuộc Khu đô thị mới Lê Trọng Tấn - Geleximco, Hoài Đức, Hà Nội Đây là

khu đất nằm trong một khu đô thị mới đang trong quá trình xây dựng, hiện đã hoàn chỉnh xong hạ tầng cơ sở Xung quanh vị trí lô đất xây dựng hiện đang xây dựng các nhà liền kê thấp tầng

ĐƯỜNG LÁNG HÒA LẠC

Vị trí đẹp là lợi thế lớn của khu đất do chung cư nằm trong khu vực phát triên bât động sản thuộc loại “nóng” nhât của Hà Nội Với khoảng cách từ

Trung tâm Hội nghị Quốc gia theo đại lộ Thăng Long khoảng 4 km theo

đường bộ, tọa lạc tại khu vực giao nhau giữa đường Lê Trọng Tấn và đại lộ Thăng Long, một vị trí “đắc địa”, thuận lợi về cả giao thông và các định

hướng phát triển đô thị trong tương lai

Công trình: “Tòa nhà văn phòng kết hợp nhà ở là một công trình xây dựng mới, được xây dựng bao gồm: 2 tầng hâm, phía trên được xây dựng quy mô 8 tầng được sử dụng làm văn phòng làm việc Công trình được sử dụng làm trường quay, văn phòng làm việc Đây là công trình có kiến trúc cao tầng với điện tích rộng, tập trung đông người Vì vậy trong trường hợp có cháy xảy ra việc sơ tán người và tác chiến chữa cháy của lực lượng chữa cháy chuyên nghiệp có những khó khăn nhất định trong tình kinh tế nước ta hiện nay Do

mức độ quan trọng trên nên việc đầu tư trang thiết bị PCCC tại chỗ cho công

trình là một mục tiêu rất quan trọng và thiết thực Thực tế trong thời gian qua đã xảy ra nhiều vụ cháy trên toàn quốc gây thiệt hại lớn về người và tài sản, làm ảnh hưởng xấu tới nên kinh tế và an ninh chính trị nước ta

Thực hiện ý tưởng trên, tác giả đã chọn phương án thiết kế hệ thông PCCC cho công trình Căn cứ vào tính chất và mục đích sử dụng tiêu chuẩn Việt Nam về an toàn PCCP, để thiết kế các hệ thống PCCC của công trình, đề ra thiết kế các hệ thống PCCC cho công trình gồm các hạng mục sau:

I- Hệ thống báo cháy tự động điạ chỉ

2- Hệ thống chữa cháy Sprinkler

3- Hệ thống chữa cháy họng nước vách tường

3.2 Tính toán thiết kế hệ thông chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao

tầng

3.2.1 Yêu câu đối với hệ thông PCCC cho công trình

Căn cứ vào tính chất sử dụng, nguy hiểm cháy nỗ của công trình hệ thống PCCC cho công trình phải đảm bảo các yêu cầu sau:

a Yêu câu về phòng cháy

- Phải áp dụng các giải pháp phòng cháy đảm bảo hạn chế tối đa khả năng xảy ra hoả hoạn Trong trường hợp xảy ra hoá hoạn thì phải phát hiện đám cháy nhanh để cứu chữa kịp thời không để đám cháy lan ra các khu vực khác sinh ra cháy lớn khó cứu chữa gây ra hậu quả nghiêm trọng

- Biện pháp phòng cháy phải đảm bảo sao cho khi có cháy thì người và tài sản trong toà nhà dễ dàng sơ tán sang các khu vực an toàn một cách nhanh chóng nhất

- Trong bất cứ điều kiện nào khi xảy ra cháy ở những vị trí dễ xảy ra cháy như các khu vực kỹ thuật, Trường quay, phòng làm việc, sảnh giao dịch trong toà nhà phải phát hiện được ngay ở nơi phát sinh cháy để tổ chức cứu chữa kịp thời

b Yêu câu vê chữa cháy

Trang thiết bị chữa cháy của công trình phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Trang thiết bị chữa cháy phải sẵn sàng ở chế độ thường trực, khi xảy ra cháy phải được dập tắt ngay

- Thiết bị chữa cháy phải là loại phù hợp và chữa cháy có hiệu quả đối với các đám cháy có thê xảy ra trong công trình

- Thiết bị chữa cháy trang bị cho công trình phải là loại dễ sử dụng, phù hợp với công trình và điêu kiện nước ta

- Thiết bị chữa cháy phải là loại chữa cháy không làm hư hỏng các

dụng cụ thiệt bị khác tại các khu vực chữa cháy thiệt hại thứ câp

- Trang thiết bị hệ thống PCCC được trang bị phải đảm bảo hoạt động lâu dài, hiện đại

- Trang thiết bị phải đạt được các tiêu chuẩn của Mỹ, Châu Âu cũng

như các tiêu chuân chủa Việt nam 3.2.2 Các căn cứ để thiết kế:

- Căn cứ vào các tiêu chuẩn TCVN 7336 : 2003, TCVN 2622 : 1995,

TCVN 4513 : 1988, QCVN 06: 2010

- Các tài liệu kỹ thuật của các thiết bị chính trong hệ thống

- Các bán vẽ kiên trúc, điện, nước và các tài liệu liên quan đên công trình.

- Các tài liệu kỹ thuật, tiêu chuẩn nước ngoài (nếu có)

3.2.3 Chọn giải pháp thiết kế:

Sau khi nghiên cứu đặc điểm kiến trúc, quy mô, tính chất hoạt động nguy

hiểm cháy cuả công trình, phải đề ra giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự

động bằng nước phù hợp với tính chất nguy hiểm cháy nỗ của công trình và vật liệu bảo quản trong đó Tiếp theo phải xác định được nhóm công trình và những khu vực cần chữa cháy Cuối cùng phải xác định được phương án bố trí cac đầu phun và hệ thống đường Ống, phương án lắp đặt đường ống dẫn nước (thông thường dùng phương án bố trí mạng xương cá hoặc mạng đường ống to dân về phía máy bơm), phương án bồ trí thiết bị

3.2.4 Tính toán các thông số của hệ thông và lựa chọn thiết bị:

- Xác định loại công trình cần bảo vệ từ đó xác định được cường độ phun chất chữa cháy và diện tích lớn nhất cần bảo vệ

Trước tiên phải xác định được nhóm công trình theo danh mục các toa nhà và công trình được nêu trong phụ lục A (TCVN 7336-2003)

- Tính toán số lượng đầu phun phải căn cứ vào diện tích phun của một đầu phun và khoảng cách giữa các đầu phun

- Tính toán lưu lượng phun chất chữa cháy khi chữa cháy diện tích tối đa cần bảo vệ và lưu lượng của đầu phun Diện tích phun và lưu lượng của đầu phun phải căn cứ vào đặc tính kỹ thuật của từng loại đầu phun theo catalog

thiết bị

Sau khi đã xác định vị trí các bộ phận của hệ thống ta tiễn hành tính toán

thủy lực mạng đường ống của hệ thống

Mục đích tính toán thủy lực mạng đường ống là xác định tốn thất cột áp trên toàn bộ hệ thống đường ống, lưu lượng nước cần thiết, cột áp của máy bơm để chọn máy bơm cho phù hợp So sánh lưu lượng riêng tính toán với

lưu lượng tiêu chuẩn.