đồ án môn học hệ thống phòng cháy chữa cháy thiết kế hệ thống báo cháy trong công trình

Thiết kế hệ thống chữa cháy trong công trình:• Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước:- Chọn các thành phần của hệ thống chữa cháy sprinkler, họng nước chữa cháy vách tường, chữa cháy ngo

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 : Ths Nguyễn Thị Huệ

Họ và tên : Phùng Đức Lộc

MSSV : 0080666

Lớp : 66HKC3

Hà Nội, ngày 29, 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 4

2.1 Các căn cứ thiết kế 4

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 7

3.1 Lựa chọn bố trí đầu báo cháy 7

3.1.1 Đầu báo khói quang điện khuếch tán 8

3.1.2 Đầu báo cháy nhiệt gia tăng 10

3.2 Xác định vị trí lắp đặt đầu báo cháy 12

IV TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG 14

4.1 Chọn cách nối dây cho đầu báo cháy 14

4.2 Lựa chọn và chia loop báo cháy 14

4.3 Lựa chọn thiết bị cho hệ thống 15

4.3.1 Lựa chọn các thiết bị 15

4.3.1 Chi tiết các thiết bị 16

V TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TRONG CÔNG TRÌNH 21

5.1 Các yêu cầu khi thiết kế hệ thống chữa cháy trong công trình 21

5.1.1 Giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy 23

5.1.2 Nguy cơ cháy 24

5.2 Xác định cường độ, diện tích bảo vệ và thời gian hoạt động của hệ thống chữa cháy 24

5.2.1 Hệ thống chữa cháy tự động bằng sprinkler 24

5.2.2 Hệ thống chữa cháy vách tường 26

5.2.3 Hệ thống chữa cháy ngoài nhà 26

5.3 Xác định lưu lượng và thể tích nước của hệ thống 26

5.3.1 Hệ thống chữa cháy tự động 26

5.3.2 Hệ thống chữa cháy vách tường 27

5.3.3 Hệ thống chữa cháy ngoài nhà 27

5.4 Lựa chọn phương án cấp nước chữa cháy 27

5.5 Tính toán thủy lực hệ thống chữa cháy 27

5.5.1 Yêu cầu chung 27

5.5.2 Tính toán mạng đường ống phân phối 28

5.5.2.1 Xác định số lượng đầu phun SPRINKLER cho tầng được giao 28

5.5.2.2 Tính toán thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy 29

5.5.2.3 Chọn Bơm 33

5.6 Tính toán hệ thống chữa cháy bằng khí 34

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ và tên sinh viên: Phùng Đức Lộc MSSV: 0080666 Lớp:

66HKC3

Thầy cô hướng dẫn: Nguyễn Thị Huệ

1- Các số liệu cho ban đầu.

+ Tên công trình: TTTM Đề: 13.5

+ Đặc điểm kết cấu: Chiều cao công trình: Xem thiết kế kiến trúc

Khẩu độ công trình: Xem thiết kế kiến trúc

Hệ thống chịu lực: Khung chịu lực

Công trình có 9 tầng

2- Nhiệm vụ thực hiện.

a Phần thuyết minh

a1 Giới thiệu

chung:

Giới thiệu tổng quan về công trình

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

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

a2 Thiết kế hệ thống báo cháy trong công trình:

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

Lựa chọn thành phần của hệ thống báo cháy

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:

• Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước:

- Chọn các thành phần của hệ thống chữa cháy sprinkler, họng nước chữa

cháy vách tường, chữa cháy ngoài nhà

- Tính toán thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy, chọn bơm, bình tích áp

- Tính toán dung tích nước chữa cháy

Tính toán hệ thống chữa cháy bằng khí FM200

- lựa chọn các khu vực cần chữa cháy bằng khí

Tính toán khối lượng bình chứa, bố trí đầu phun

Lựa chọn và bố trí bình chữa cháy xách tay, xe đẩy

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 thiết bị chữa cháy tầng được giao nhiệm vụ

Bản vẽ chi tiết lắp đặt điển hình

3- Kế hoạch thực hiện.

hiện

GVHD

ký xác nhận

1 Giao nhiệm vụ và số liệu ban đầu cho từng SV (các nội dung

của đồ án, file thiết kế kiến trúc công trình) Tuần 1

2 Xác định nguy cơ cháy, tính chịu lửa và phương án thiết kế

PCCC của công trình Tuần 2

3

Thiết kế hệ thống báo cháy.

• Các tiêu chuẩn, quy chuẩn 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

Vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống báo cháy

Tuần 3-4

STT Nội dung thực hiện Tuần thực

hiện

GVHD

ký xác nhận

4

Thiết kế hệ thống chữa cháy.

4.1.Các tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hệ thống chữa cháy,

các hệ thống chữa cháy sử dụng trong công trình; các yêu cầu

khi thiết kế hệ thống chữa cháy

4.2.Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước bên trong công

trình

• Tính toán dung tích nước chữa cháy

- Tính toán dung tích nước chữa cháy của hệ thống chữa

cháy tự đông Sprinkler

- Tính toán dung tích nước chữa cháy của hệ thống họng

nước chữa cháy vách tường

- Tính toán dung tích cho trụ nước chữa cháy ngoài nhà

• Tính toán thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy

- Lựa chọn loại đàu phun

- Bố trí đầu phun nước, họng nước chữa cháy vách tường

- Lựa chọn vùng tính toán thủy lực

- Vạch tuyến ống

- Tính thủy lực, chọn bơm, bình tích áp

• Tính toán khối tích bể nước chữa cháy

4.3 Thiết kế hệ thống chữa cháy khác

• Thiết kế hệ thống chữa cháy bằng khí FM200

- Các khu vực được bảo vệ

- Tiêu chuẩn áp dụng

- Xác dịnh dung tích (khối lượng) khí

- Bố trí đầu phun

Lựa chọn và bố trí các loại bình chữa cháy xách tay, xe đẩy

Tuần 5-6-7-8

5 Thể hiện thiết kế trên bản vẽ Tuần 9-10

6 Bảo vệ đồ án môn học

THẦY CÔ HƯỚNG DẪN

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: Công trình công cộng

+ Số tầng : 9 tầng

+ Chức năng, diện tích, chiều cao 1 tầng đại điện của toà nhà :

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

1 Phòng tổ chức cán bộ 4 107,5

3 Phòng họp nhỏ 4 200

4 Phòng làm việc 4 223,44

5 Phòng họp giao ban 4 140

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

- 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

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 13 tầng nổi chủ yếu là trung tâm thương mại dịch vụ

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

+ 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

- 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

5 Dịch vụ ăn uống Nguy cơ cháy – nhóm II

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 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 đưuọc 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, chuyểntín 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,

+ 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

STT Tính chất cơ sở được trang bị Thiết bị báo cháy

C Nhà và công trình công cộng:

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

vụ, phòng, khách sạn lưu trú và ký túc xá Nhiệt, khói

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 trung tâm thương mại và dịch vụ 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

=> Từ những đặc điểm trên, ta có thể kết luận chon đầu báo khói quang điện, cụ thể đầu báo khói quang theo nguyên lý khuếch tán ánh sáng sẽ phù hợp hơn với không gian nhỏ so với đầu báo quang theo nguyên lý hấp thụ ánh sáng, vừa có giá thành hợp

lý, thời gian sử dụng có thể kéo dài hàng chục năm, độ tin tưởng cao và rất dễ bảo trí, sửa chữa, khả năng phát hiện đám cháy sớm và đang được dùng phổ biến hiện nay

3.1.1 Đầu báo khói quang điện khuếch tán

Đầu báo cháy khói quang học được cấu tạo gồm hai phần chính là : phần điện và phần quang

+ Phần điện : bản chất là khoá điện tử, tương tự như đầu báo nhiệt điện trở.

+ Phần quang : các phần tử quan trọng trong phần quang chủ yếu được chế tạo từ các linh kiện quang điện tử Đây là các linh kiện có tính chất biến đổi quang năng thành điện năng hoặc ngược lại biến đổi điện năng thành quang năng Nhóm các linh kiện biến đổi điện năng thành quang năng (nói đơn giản là cho dòng điện chạy qua thì nó phát sáng) như đi ốt phát quang (Light Emitting Diode viết tắt là LED) v.v… được sử dụng làm thiết bị phát tia hồng ngoại trong đèn phát hồng ngoại của đầu báo cháy Nhóm các linh kiện biến đổi quang năng thành điện năng (cho ánh sáng chiếu vào thì dòng điện chạy qua nó thay đổi) như phôto điốt, quang trở, transistor quang v.v… Trong đầu báo cháy phôto điốt được sử dụng làm phần tử cảm biến trong đầu thu của mạch điện tử

- Cấu tạo : Bộ phận cơ bản trong cấu tạo đầu báo quang theo nguyên lý khuếch tán ánh sáng là một buồng tối, trong đó có các vách ngăn sắp xếp theo hình dích dắc để ngăn không cho đầu thu (thường là tế bào quang điện) có thể trực thu trực tiếp ánh sáng phát ra từ nguồn phát sáng (thường là các loại diode phát tia hồng ngoại) Nguyên lý cấu tạo phần quang của đầu báo được giới thiệu trong hình sau:

Sử dụng đầu báo khói quang điện khuếch tán địa chỉ của hãng HORING có mã HORING Q01-2 có các thông số kỹ thuật như sau: