đồ án môn học hệ thống phòng cháy chữa cháy

CĂN CỨ THIẾT KẾ, YÊU CẦU, GIẢI PHÁP ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BÁO CHÁY Với quy mô công trình gồm 21 tầng nổi và 3 tầng hầm chủ yếu là văn phòng nên tòa nhà yêu cầu phải được trang bị hệ thống bá

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY

GVHD : TS Nguyễn Thành Trung

Họ và tên : Nguyễn Thanh Tùng MSSV : 0089066

Lớp : 66HKC3

Hà Nội, ngày 28, tháng 02, năm 2024

Mục lục

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH; CÁC QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN, TÀI LIỆU SỬ DỤNG 4

1.1 Tổng quan về công trình 4

II CĂN CỨ THIẾT KẾ, YÊU CẦU, GIẢI PHÁP ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BÁO CHÁY 5

2.1 Các căn cứ thiết kế 5

2.2 Yêu cầu đối với hệ thống báo cháy tự động, điều khiển chữa cháy 5

2.3 Giải pháp thiết kế hệ thống báo cháy, chữa cháy 6

2.3.1 Xác định nguy cơ cháy, tính chịu lửa và phương án thiết kế PCCC của công trình 6

2.3.2 Tính chịu lửa của công trình 6

2.3.3 Phương án thiết kế PCCC của công trình 7

III LỰA CHỌN, BỐ TRÍ CÁC ĐẦU BÁO CHÁY VÀ CÁC THIẾT BỊ 8

3.1 Lựa chọn bố trí đầu báo cháy 8

3.1.1 Đầu báo khói quang điện khuếch tán 9

3.1.2 Đầu báo cháy nhiệt gia tăng 11

3.2 Xác định vị trí lắp đặt đầu báo cháy 14

IV TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 19

4.1 Chọn cách nối dây cho đầu báo cháy 19

4.2 Lựa chọn và chia loop báo cháy 19

4.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 20

4.3.1 Lựa chọn các thiết bị 20

4.3.1 Chi tiết các thiết bị 20

V TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TRONG CÔNG TRÌNH 26

5.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống chữa cháy trong công trình 26

5.1.1 Giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy 28

5.1.2 Nguy cơ cháy 29

5.2 Xác định cường độ, diện tích bảo vệ và thời gian hoạt động của hệ thống chữa cháy 29

5.2.1 Hệ thống chữa cháy tự động bằng sprinkler 29

5.2.2 Hệ thống chữa cháy vách tường 31

5.2.3 Hệ thống chữa cháy ngoài nhà 31

5.3 Xác định lưu lượng và thể tích nước của hệ thống 31

5.3.1 Hệ thống chữa cháy tự động 31

5.3.2 Hệ thống chữa cháy vách tường 31

5.3.3 Hệ thống chữa cháy ngoài nhà 32

5.4 Lựa chọn phương án cấp nước chữa cháy 32

5.5 Tính toán thủy lực hệ thống chữa cháy 32

5.5.1 Yêu cầu chung 32

5.5.2 Tính toán mạng đường ống phân phối 33

5.5.2.1 Xác định số lượng đầu phun SPRINKLER cho tầng được giao 33

5.5.2.2 Tính toán thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy 35

5.5.2.3 Chọn Bơm 39

5.6 Tính toán hệ thống chữa cháy bằng khí 40

1

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng

MSSV: 0089066

Lớp: 66HKC3

Thầy cô hướng dẫn: TS Nguyễn Thành Trung

1- Các số liệu cho ban đầu

+ Đặc điểm kết cấu: Chiều cao công trình: 82,85m

Khẩu độ công trình: Xem thiết kế kiến trúc

Hệ thống chịu lực: Khung chịu lực

Công trình có 21 tầng nổi và 3 tầng hầm

2- Nhiệm vụ thực hiện

a Phần thuyết minh

a1 Giới thiệu chung

Giới thiệu tổng quan về công trình :

o Qui mô công trình : khối tầng, số tầng, diện tích sàn của mỗi tầng, tổng diện tích sàn

Các qui chuẩn, tiêu chuẩn, tài liệu được sử dụng :

o Các qui chuẩn, tiêu chuẩn

o Các tài liệu chỉ dẫn tính toán, catalogues

Xác định nguy cơ cháy và tính chịu lửa của công trình

a2 Thiết kế hệ thống báo cháy trong công trình :

Chọn phương án và giải pháp cho hệ thống báo cháy

Lựa chọn các thiết bị chính trong hệ thống

Xác định diện tích bảo vệ và khoảng cách của các loại đầu báo

Xác định số lượng đầu báo

Xác định vị trí và số lượng chuông báo, đèn báo và nút ấn

Bố trí thiết bị, kết nối thiết bị và chọn tủ báo cháy trung tâm

a3 Thiết kế hệ thống chữa cháy trong công trình :

+ Hệ thống chữa cháy vách tường

+ Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

• Tổng quan công trình

• Thiết kế hệ thống chữa cháy :

Hệ thống chữa cháy bằng nước bên trong công trình

Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống chữa cháy bằng nước

• Tính toán thủy lực hệ thống sprinkler :

Xác định thông số cần thiết

TRƯỜNG ĐẠI HỌC XÂY DỰNG HÀ NỘI

KHOA KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

BỘ MÔN VI KHÍ HẬU - MTXD

MÔN HỌC

ĐỒ ÁN HỆ THỐNG PCCC

2

Xác định, lựa chọn, bố trí đầu phun, lựa chọn vùng tính toán thủy lực Vạch tuyến ống

Tính toán thủy lực, chọn bơm

• Tính toán khối tích bể nước chữa cháy,

Khối tích bể nước ngầm

Lựa chọn bình tích áp.

b Phần bản vẽ

Bản vẽ thể hiện các sơ đồ nguyên lý báo cháy, chữa cháy

Bản vẽ thể hiện mặt bằng thiết bị báo cháy tầng được giao nhiệm vụ

Bản vẽ thể hiện mặt bằng bình chữa cháy tầng được giao nhiệm vụ

Bản vẽ thể hiện mặt bằng thiết bị chữa cháy tầng được giao nhiệm vụ

Bản vẽ chi tiết lắp đặt điển hình

3 Kế hoạch thực hiện

GVHD

ký xác nhận

1 • Giao nhiệm vụ và số liệu ban đầu cho từng SV (các nội dung của đ ồ án, file thiết kế kiến trúc công trình) Tuần 19/2 đến 25/2

2 • Xác định nguy cơ cháy, tính chịu lửa và phương án thiết kế PCCC của công trình Tuần 26/2 đến 3/3

4

Thiết kế hệ thống báo cháy

• Lựa chọn các thiết bị chính trong hệ thống

• Xác định diện tích bảo vệ và khoảng cách của các loại

đầu báo

• Xác định số lượng đầu báo

• Xác định vị trí và số lượng chuông báo, đèn báo và nút

ấn

• Bố trí thiết bị, kết nối thiết bị và chọn tủ báo cháy trung

tâm

Tuần 18/3 đến 24/3

và 25/3 đến 31/3

5

Thiết kế hệ thống chữa cháy

• Thiết kế hệ thống chữa cháy :

Hệ thống chữa cháy bằng nước bên trong công

trình

Cấu trúc, nguyên lý hoạt động của hệ thống chữa

cháy bằng nước

• Tính toán thủy lực hệ thống sprinkler :

Xác định thông số cần thiết

Xác định, lựa chọn, bố trí đầu phun, lựa chọn

vùng tính toán thủy lực

Vạch tuyến ống

Tính toán thủy lực, chọn bơm

Tuần 1/4 đến 7/4 và 8/4 đến 14/4

3

STT Nội dung thực hiện Tuần thực hiện GVHD ký xác

nhận

• Tính toán khối tích bể nước chữa cháy,

Khối tích bể nước ngầm

Lựa chọn bình tích áp.

6 • Tính toán thủy lực và chọn thiết bị Tuần 15/4 đến 21/4

7 • Thể hiện thiết kế trên bản vẽ

Tuần 22/4 đến 28/4

và 29/4 đến 5/5

THẦY CÔ HƯỚNG DẪN

4

I TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH; CÁC QUY CHUẨN, TIÊU CHUẨN, TÀI LIỆU SỬ DỤNG

1.1 Tổng quan về công trình

Công trình có:

+ Chức năng công: Văn phòng

+ Số tầng : 21 tầng nổi và 3 tầng hầm

+ Chức năng, diện tích, chiều cao 1 tầng đại diện của toà nhà : tầng 6 chiều cao 3,45m, diện ch…

Bảng 1.1 Thống kê diện tích các phòng và chiều cao của tầng điển hình

Trần (m) Diện Tích (m 2 )

1.2 Các quy chuẩn, tiêu chuẩn, tài liệu sử dụng

- QCVN 06: 2022/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về an toàn cháy cho nhà và

công trình

- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 3890: 2009 Phương tiện phòng cháy và chữa cháy

cho nhà và công trình - Trang bị, bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng;

- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5738: 2001 Hệ thống báo cháy - Yêu cầu kỹ thuật

(đang áp dụng tiêu chuẩn này là chủ yếu);

- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5768 -14: 2015 Hệ thống báo cháy - phần 14: Thiết

kế, lắp đặt, vận hành và bảo dưỡng các hệ thống báo cháy trong nhà và xung

quanh tòa nhà (dùng để tham khảo);

1.1 Xác định nguy cơ cháy tính chịu lửa của công trình

- Loại công trình; căn cứ theo TCVN 6160:1996 thì “nhà cao tầng và công trình

có chiều cao từ 25m-100m ( tương đương từ 10 đến 30 tầng)” Như vậy công trình thiết kế thuộc công trình nhà cao tầng vì vậy khi thiết kế chữa cháy phải

tuân thủ các yêu cầu về chữa cháy nhà cao tầng

5

- Bậc chịu lửa của công trình: Nhà và công trình được chia thành 5 bạc chịu lửa:

I, II, III, IV,V Bậc chịu lửa của nhà và công trình được xác định theo giới hạn chịu lửa của các cấu kiện xây dựng chủ yếu của nó Căn cứ theo TCVN 6160:1996 thì công trình nhà cao tầng phải được thiết kế với bậc chịu lửa của

công trình là bậc I

- Phòng kho có những vật liệu dễ cháy như: bàn ghế gỗ, bình gas 45kg, bình gas

mini 250 gram, bột mì……

- Nhà ăn có những vật liệu dễ cháy như bàn ghế gỗ…

II CĂN CỨ THIẾT KẾ, YÊU CẦU, GIẢI PHÁP ĐỐI VỚI HỆ THỐNG BÁO CHÁY

2.1 Các căn cứ thiết kế

Căn cứ các TCVN, QCVN hiện hành:

- QCVN 06: 2022/BXD Quy chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về an toàn cháy cho nhà và công trình

- TCVN 2622:1995: Phòng chống cháy cho nhà và công trình - Yêu cầu thiết kế

- TCVN 5738/ 2021: Hệ thống báo cháy tự động - yêu cầu kỹ thuật

Với quy mô công trình gồm 21 tầng nổi và 3 tầng hầm chủ yếu là văn phòng nên tòa

nhà yêu cầu phải được trang bị hệ thống báo cháy tự động, báo cháy theo địa chỉ với

mục đích phát hiện và ngăn chặn cháy sớm

Ngoài các yêu cầu chung đối với hệ thống báo cháy tự động, ta đưa ra một số yêu cầu

cụ thể như sau:

- Hệ thống báo cháy tự động là loại địa chỉ thông minh

- Tích hợp hệ thống quản lý tòa nhà BMS ở mức cao nhất

- Tích hợp hệ thống chữa cháy sớm, hệ thống thoát hiểm mức cao nhất

2.2 Yêu cầu đối với hệ thống báo cháy tự động, điều khiển chữa cháy

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5738 – 2021 “Hệ thống báo cháy tự động – Yêu cầu thiết kế” có quy định hệ thống báo cháy tự động phải đáp ứng các yêu cầu sau: + Phát hiện cháy nhanh chóng theo chức năng đã được đề ra

+ Chuyển tín hiệu cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để những người xung quanh có thể thực hiện ngay những biện pháp thích hợp

+ Có khả năng chống nhiễu tốt (nhiễu thường xảy ra khi dây dẫn tín hiệu nằm trong vùng

có điện trường mạnh hoặc khi dây dẫn đặt cạnh dây điện) Như vậy để chống nhiễu có thể sử dụng dây tín chống nhiễu hoặc dây tín hiệu thông thường nhưng phải được đi trong ống kim loại

6

+ Báo hiệu nhanh chóng và rõ ràng mọi trường hợp sự cố của hệ thống

+ Không bị tê liệt một phần hay toàn bộ do cháy gây ra trước khi phát hiện ra cháy + Hệ thống phải hoạt động liên tục trong mọi điều kiện (nguồn AC, DC)

+ Việc lắp đặt các đầu báo cháy với trung tâm báo cháy phải chú ý đến sự phù hợp của

hệ thống (Điện áp cấp cho đầu báo cháy, dạng tín hiệu báo cháy, phương pháp phát hiện

ra sự cố…)

+ Hệ thống báo cháy phải đảm bảo độ tin cậy Hệ thống này phải thực hiện đầy đủ các chức năng đã được đề ra mà không xảy ra sai sót

+ Những tác động bên ngoài gây ra sự cố cho một bộ phận của hệ thống không được gây

ra những sự cố tiếp trong hệ thống

+ Hệ thống báo cháy tự động ngoài đáp ứng những yêu cầu trên thì các bộ phận của hệ thống cũng cần phải đáp ứng những yêu cầu riêng của nó theo đúng như tiêu chuẩn đã

đề ra

2.3 Giải pháp thiết kế hệ thống báo cháy, chữa cháy

2.3.1 Xác định nguy cơ cháy, tính chịu lửa và phương án thiết kế PCCC của công trình

- Các nguyên nhân có thể gây cháy:

+ Cháy do đốt

+ Cháy do vi phạm các qui định về an toàn PCCC cho nhà cao tầng

+ Cháy do tác động của hiện tượng thiên nhiên

+ Cháy do sự cố kỹ thuật

+ Do yếu tố khách quan từ con người

- Dựa vào TCVN 7336:2021-Phụ lục A ta phân loại nguy cơ cháy của các phòng như sau:

Bảng 2.1 Xếp loại nguy cơ cháy của các phòng

2.3.2 Tính chịu lửa của công trình

- Theo TCVN 6160:1996-Mục 3.1: Nhà cao tầng là nhà và các công trình công cộng

có chiều cao từ 25m đến 100m (tương đương từ 10 đến 30 tầng) Như vậy công trình

7

thiết kế thuộc công trình nhà cao tầng vì vậy khi thiết kế chữa cháy phải tuân thủ các yêu cầu về chữa cháy nhà cao tầng

- Nhà và công trình, khoang cháy được phân thành 5 bậc chịu lửa I, II, III, IV, V Bậc chịu lửa của nhà và công trình, khoang cháy được xác định theo giới hạn chịu lửa của các cấu kiện xây dựng chủ yếu của nó Căn cứ theo TCVN 6160:1996-Mục 5.1: Công trình nhà cao tầng phải được thiết kế với bậc chịu lửa của công trình là bậc I

Bảng 2.2 Giới hạn chịu lửa của cấu kiện với bậc chịu lửa loại I

Chú thích: Kết cấu thép cho tầng hầm, mái và sàn phải được bảo vệ bằng vật

liệu không cháy, kết cấu phải có giới hạn chịu lửa không nhỏ hơn 60 phút 2.3.3 Phương án thiết kế PCCC của công trình

- Hệ thống báo cháy tự động được lắp đặt tại tất cả các khu vực có nguy hiểm cháy của công trình bằng hệ thống báo cháy địa chỉ Với hệ thống báo cháy địa chỉ ngoài chức năng báo cháy thông thường hệ thống còn có khả năng kết nối và điều khiển các hệ thống kỹ thuật bằng các đường điều khiển chuyên dụng và phần mềm điều khiển: + Tự động phát hiện cháy nhanh và thông tin chính xác địa điểm xảy ra cháy, chuyển tín hiệu báo cháy khi phát hiện cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng bằng âm thanh đặc trưng, đồng thời phải mô tả cụ thể địa chỉ bằng màn hình đồ họa (thể hiện mặt bằng các tầng) để những người có trách nhiệm có thể thực hiện ngay các giải pháp tích hợp + Điều khiển và giám sát toàn bộ hệ thống chữa cháy tự động bằng nước

+ Hệ thống phải có chức năng điều khiển liên động và nhận tín hiệu phản hồi sau khi điều khiển với các hệ thống khác có liên quan như thang máy, thông gió, cắt điện, âm thanh nhằm phục vụ cho công tác sơ tán và chữa cháy trong thời gian ngắn nhất + Các sự cố phải được lưu trữ trong bộ nhớ và được in ra giấy đồng thời hoặc khi cần thiết bằng máy in phục vụ cho việc xác định sự cố hoặc công tác giám định của các cơ quan chức năng

+ Báo động cháy bằng âm thanh đặc trưng (Còi, chuông )

+ Báo hiệu nhanh và mô tả rõ ràng trên màn hình tinh thể lỏng, màn hình đồ hoạ các trường hợp sự cố và vị trí xảy ra sự cố làm ảnh hưởng đến hoạt động của hệ thống như đứt dây, chập mạch, mất đầu báo,

8

+ Có khả năng chống nhiễu, không báo giả, không bị tê liệt một phần hay toàn bộ

do cháy gây ra trước khi hệ thống phát tín hiệu báo cháy

III LỰA CHỌN, BỐ TRÍ CÁC ĐẦU BÁO CHÁY VÀ CÁC THIẾT BỊ 3.1 Lựa chọn bố trí đầu báo cháy

Căn cứ vào công năng của từng khu vực, tham khảo phụ lục A – TCVN 5738: 2021

Bảng 3.1 Chọn đầu báo cháy tự động theo tính chất các cơ sở được trang bị

C Nhà và công trình công cộng:

13 Phòng ở, phòng bệnh nhân, kho hàng hoá, nhà ăn công cộng,

bếp Phòng hành chính quản trị, văn ph òng, phòng máy, phòng

14 Phòng bệnh, cơ sở thương mại, ăn uống công cộng, dịch vụ,

Hệ thống báo cháy tự động - yêu cầu kỹ thuật, căn cứ vào chức năng của công trình cũng như ưu, nhược điểm của từng loại đầu báo ta lựa chọn đầu báo địa chỉ cho công trình Dưới đây là lựa chọn đầu báo cháy cho công trình:

- Công năng chính là của tầng 6 là ăn uống công cộng sẽ bao gồm một lượng lớn đồ gia dụng nên khi cháy sẽ phát sinh khói trước tiên Vì thế ta lựa chọn đầu báo khói để lắp đặt cho khu vực này Tuy nhiên trong đầu báo khói có đầu báo cháy ion và đầu báo khói quang

+ Đầu báo khói quang điện đáp ứng nhanh hơn (thường là 30 phút hoặc hơn) trong giai đoạn âm ỉ trước khi ngọn lửa bắt đầu, Khói âm ỉ thường tạo ra các hạt đốt lớn giữa 0,3

và 10 micromet

+ Đầu báo ion hóa đáp ứng nhanh hơn (30-60s) trong giai đọa lửa bùng cháy Khói tạo hạt nhỏ 0.01-0.3 micromet Ngoài ra đầu báo ion hoạt động yếu trong môi trường có luồng gió mạnh và vì điều này đầu báo quang điện là tin cậy hơn để phát hiện khói trong

cả 2 trường hợp âm ỉ và cháy rực lửa

Sự hiện diện của chất phóng xạ trong đầu báo ion hóa, có nghĩa là tất cả các đầu báo khi hết thời gian hoạt động phải được xử lí để tránh tạo thành mối nguy hại đối với môi trường

Đầu báo khói quang dễ dàng sửa chữa, bảo trì, đầu ion có chất phóng xạ nên không thể

mở buồng ion để vệ sinh, sửa chữa

Đầu báo ion sẽ báo giả nếu được lắp đặt tại nơi có luồng khí mạnh thổi qua Đầu báo khói quang có tuổi thọ cao hơn đầu báo khói ion