Nghiên cứu đề xuất áp dụng mô hình tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà máy, xí nghiệp công nghiệp

Bảng 4.3: Phân loại nhà trang bị hệ thống chữa cháy tự động Bảng 4.4: Phân loại công trình trang bị hệ thống chữa cháy tự động Bảng 4.5: Thông số của thiết bị tưới kiểu Sprinkler Hình 4.

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập cũng như làm luận văn, tác giả đã nhận được sự quan tâm, giúp đỡ của của 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

Đặc biệt 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

Cuối cùng, tác giả cũng xin được gửi lời cảm ơn tới các bạn trong lớp 20CTN, các anh, chị khóa trước đã động viên, đóng góp ý kiến và hỗ trợ trong suốt quá trình học tập và làm luận văn

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan rằng, luận văn “Nghiên cứu đề xuất áp dụng

mô hình tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà máy, xí nghiệp công nghiệp” 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 tin, tài liệu tham khảo đều được ghi rõ nguồn gốc trích dẫn

Ngày 15 tháng 8 năm 2014

Học viên

Phạm Đình Huy

MỤC LỤC MỤC LỤC 3 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ 5

MỞ ĐẦU 7 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ

ĐỘNG SPRINKLER 10

1.1 Lịch sử ra đời, quá trình hình thành và phát triển của hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 101.1.1 Lịch sử ra đời: 101.1.2 Cấu tạo của đầu phun Sprinkler 111.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trên thế giới 131.2.1 Ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler ở các nước trên thế giới 131.2.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler của các nước trên thế giới 161.3 Tình hình ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler tại Việt Nam 18

CHƯƠNG 2 ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA

CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO CÁC NHÀ MÁY XÍ NGHIỆP, CÔNG NGHIỆP 19

2.1 Hiện trạng thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho một

số nhà máy xí nghiệp, công nghiệp 192.1.1 Nhà máy Nippo: 192.1.1 Nhà máy Tamron: 232.2 Những tồn tại khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho các nhà máy xí nghiệp, công nghiệp 26

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ

XUẤT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO CÁC NHÀ MÁY, XÍ NGHIỆP

CÔNG NGHIỆP TẠI HÀ NỘI 28

3.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn để tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 28

3.1.1 Khái niệm, nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 28

3.1.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 30

3.2 Lập mô hình tính toán để thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler sử dụng phần mềm Epanet 34

3.2.1 Phần mềm Epanet: 34

3.2.2 Tình hình sử dụng phần mềm Epanet trong thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler: 36

CHƯƠNG 4 ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO CÁC NHÀ MÁY, XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP TRÊN ĐỊA BÀN HÀ NỘI 37

4.1 Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho một số nhà máy, xí nghiệp công nghiệp tại Hà Nội 37

4.1.1.Tổng quan về nhà máy Nippo: 37

4.1.2.Lựa chọn đầu phun Sprinkler: 41

4.1.3.Tính toán thiết kế hệ thống: 44

4.2 Đánh giá mô hình thiết kế: 63

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 64

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU, HÌNH VẼ

Hình 1.1: Đầu phun sprinkler

Hình 1.2: Đầu phun sprinkler khi hoạt động

Hình 2.1: Mặt ngoài nhà máy Nippo

Hình 2.2: Vùng diện tích lắp đặt đầu phun Sprinkler

Hình 2.8: Vị trí các ống nhánh đấu nối với ống chính

Hình 2.9: Thiết bị báo hiệu mở nước (Alarm Valve)

Hình 2.10: Mặt ngoài nhà máy Tamron

Hình 2.11: Lắp đặt đầu phun sprinkler sử dụng nối mềm

Hình 2.12: Cụm van báo động (Alarm Valve)

Hình 2.13: Test hệ thống sprinkler

Hình 2.14: Sơ đồ mặt bằng hệ thống sprinkler

Hình 2.15: Mặt cắt phòng bơm

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu ướt

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu khô

Bảng 3.3: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cơ cháy

Hình 3.4: Sơ đồ hệ thống trên phần mềm Epanet

Hình 4.1: Khu công nghiệp Nội Bài, Đông Anh, Hà Nội

Hình 4.2: Mặt ngoài nhà máy Nippo

Bảng 4.3: Phân loại nhà trang bị hệ thống chữa cháy tự động

Bảng 4.4: Phân loại công trình trang bị hệ thống chữa cháy tự động

Bảng 4.5: Thông số của thiết bị tưới kiểu Sprinkler

Hình 4.6: Khai báo đặc tính kĩ thuật của đầu phun sprinkler K5.6 trên phần mềm Epanet

Hình 4.7: Đặc tính kĩ thuật của đầu phun sprinkler K5.6

Hình 4.8: Sơ đồ chia khu vực Alarm Valve của nhà máy chính

Bảng 4.9: Sơ đồ tính toán hệ thống chữa cháy tự động

Bảng 4.10: Nhà máy thuộc nhóm II, III nguy cơ cháy trung bình

Bảng 4.11: Nhà máy thuộc nhóm III, III đặc biệt nguy cơ cháy trung bình Bảng 4.12: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cơ cháy

Bảng 4.13: Tổn thất áp suất qua van điều khiển hệ thống chữa cháy tự động Bảng 4.14: Sức cản đơn vị ống nước theo đường kính ống

Hình 4.15: Lưu lượng và vận tốc của các đoạn ống

Hình 4.16: Lưu lượng các nút và đầu phun

Hình 4.17: Áp lực dư tại các nút và đầu phun

Bảng 4.18: Lưu lượng và áp lực tại các đầu phun

Hình 4.19: Mặt bằng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

MỞ ĐẦU

I Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu

Hiện nay, hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler là một trong những hệ thống quan trọng và không thể thiếu đối với bất kỳ nhà máy, xí nghiệp công nghiệp nào Nó đóng một vai trò hết sức quan trọng trong việc bảo vệ tài sản

Trong những năm qua, Đảng và Nhà nước đã rất quan tâm tới việc tăng cường các biện pháp phòng cháy chữa cháy như: tăng cường kiểm tra, rà soát việc thực hiện các quy định của pháp luật về an toàn, phòng cháy chữa cháy,

hệ thống điện… đẩy mạnh công tác tuyên truyền, phổ biến các quy định của pháp luật về phòng cháy chữa cháy, hướng dẫn các biện pháp an toàn phòng cháy, chữa cháy, thoát nạn, cứu hộ… bằng các hoạt động thiết thực như : Tổ chức tập huấn, diễn tập, tuyên truyền trên báo đài, loa truyền thanh… Cùng với các biện pháp trên thì việc thành lập các Sở phòng cháy chữa cháy cũng là rất cần thiết trong giai đoạn phát triển rất nhanh của các trung tâm thương mại, nhà máy xí nghiệp công nghiệp…

Với vai trò đặc biệt quan trọng của hệ thống Phòng cháy chữa cháy trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp, “Nghiên cứu đề xuất áp dụng mô hình tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà máy, xí nghiệp công nghiệp” là hết sức cần thiết Với kết quả của đề tài này, mong muốn sẽ có biện pháp áp dụng cụ thể cho các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp tại Hà Nội

II Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá mô hình thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp

- Đề xuất các giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trong nhà máy công nghiệp

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

III Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

1 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu là hệ thống chữa cháy tự động trong nhà máy, xí nghiệp công nghiệp

2 Phạm vi nghiên cứu

Phạm vi nghiên cứu của đề tài tập trung vào các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp ở Hà Nội, có kết hợp phân tích chung ở các tỉnh thuộc các vùng miền trong cả nước để làm rõ thêm cơ sở lý luận và thực tiễn

IV Cách tiếp cận và phương pháp nghiên cứu

- 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

Để đạt được các mục tiêu và nội dung nghiên cứu, các phương pháp chính được sử dụng trong quá trình nghiên cứu bao gồm:

- Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập và nghiên cứu tài liệu Điều tra khảo sát thực trạng các nhà máy lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Các qui định của nhà nước về quản lý hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler và các tài liệu liên quan khác

- Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu Rà soát, đánh giá và phân tích các tiêu chuẩn, qui chuẩn liên quan đến công tác thiết kế

- Phương pháp kế thừa Kế thừa các mô hình tính toán thiết kế hợp lý, gạt bỏ các yếu tố không phù hợp để xây dựng hoặc hoàn thiện mô hình hiện có

- Phương pháp thống kê và phân tích hệ thống Tổng hợp số liệu thu thập được từ các bản thiết kế đã được phê duyệt Phân tích hiện trạng hoạt động của hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler tại các nhà máy,

xí nghiệp công nghiệp

- Phương pháp mô hình toán Dựa vào các mô hình toán như Epanet…

để tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

- Phương pháp chuyên gia Tham khảo ý kiến các chuyên gia, chuyên viên có hoạt động và công tác lâu năm trong lĩnh vực thiết kế là công tác có ý nghĩa quan trọng

Với các phương pháp trên, kết quả nghiên cứu đảm bảo tính khách quan, trung thực, phản ánh được thực trạng tính toán, thiết kế hệ thống và từ đó đưa

ra các giải pháp để nâng cao chất lượng, tính chính xác của mô hình tính toán, thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler trong các nhà máy, xí nghiệp công nghiệp

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER

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

1.1.1 Lịch sử ra đời

Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler đầu tiên của thế giới được đặt trong Nhà hát Hoàng gia, Drury Lane tại Vương quốc Anh vào năm 1812 bởi các kiến trúc sư William Congreve Hệ thống này đã được cấp bằng sáng chế

số 3606 năm 1812 Thiết bị bao gồm một bể chứa hình trụ kín thể tích 400 hogsheads (~ 95.000 lít) được cấp bằng đường ống chính 10 inch (250 mm)

và phân nhánh cho tất cả các bộ phận của nhà hát Một loạt các cụm đường ống nhỏ hơn đấu từ các đường ống phân phối đã được kết nối với một loạt các

lỗ có đường 1/2-inch (13 mm) trong trường hợp có hỏa hoạn

Từ 1852-1885, hệ 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 của New Haven, Connecticut được coi là người phát minh

ra hệ thống đầu phun tự động đầu tiên Parmalee 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 Frederick Grinnell cải thiện thiết kế Parmalee và vào năm 1881 bằng sáng chế hệ thống đầu phun tự động mang tên ông Ông tiếp tục cải tiến thiết bị và vào năm 1890 đã phát minh ra đĩa thủy tinh phun nước, về cơ bản giống như trong sử dụng ngày nay

Cho đến những năm 1940, vòi phun nước được lắp đặt hầu như chỉ để bảo

vệ các tòa nhà thương mại, mà nói chung nó có khả năng bù đắp chi phí của các ông chủ bằng tiền tiết kiệm trong chi phí bảo hiểm Trong những năm qua, vòi phun nước cứu hỏa tự động đã trở thành thiết bị an toàn bắt buộc trong một số bộ phận của Bắc Mỹ, với công suất nhất định, bao gồm nhưng không giới hạn đối với các bệnh viện mới được xây dựng , trường học, khách sạn và các tòa nhà công cộng khác, tùy thuộc vào các quy chuẩn xây dựng địa phương

Vai trò giữ an toàn cho cuộc sống của hệ Sprinkler đã không được quan tâm cho đến khi khi báo cáo Ủy ban Phòng cháy Mỹ được xuất bản tại Hoa

Kỳ năm 1973 Báo cáo này không chỉ cho thấy quy mô của thiệt hại trong các

vụ cháy ở Mỹ, nó cũng ghi nhận một thực tế là hơn ba phần tư của tất cả các thương vong do cháy xảy ra tại nhà riêng của người dân – điều tương tự cũng xảy ra ở Anh Bản báo cáo cũng đáng chú ý ở chỗ nó cho rằng hệ Sprinkler đặc biệt cần được phát triển để sử dụng trong khu dân cư

Tuy nhiên, bên ngoài nước Mỹ và Canada, hệ thống vòi phun tự động hiếm khi bị bắt buộc quy chuẩn xây dựng về công suất đối với mức nguy hiểm bình thường mà không có một số lượng lớn người cư ngụ (ví dụ như các nhà máy, dây chuyền xử lý, cửa hàng bán lẻ, trạm xăng )

1.1.2 Cấu tạo của đầu phun Sprinkler

Mỗi đầu phun kín được giữ ở trạng thái đóng bởi một trong hai bóng đèn thủy tinh nhạy nhiệt hoặc một liên kết 2 phần giữa kim loại cùng với hợp kim nóng chảy Bóng đèn thủy tinh hoặc liên kết áp dụng áp lực để một nắp đậy hoạt động như một công tắc có tác dụng ngăn cản nước chảy cho đến khi nhiệt độ môi trường xung quanh vòi phun nước đạt đến nhiệt độ thiết kế kích hoạt các đầu phun Trong một hệ thống đầu phun nước ướt tiêu chuẩn, mỗi đầu phun kích hoạt độc lập khi mức nhiệt được xác định trước được đạt tới Bởi vì điều này, số lượng các vòi phun nước hoạt động được giới hạn chỉ những người gần đám cháy (trong thực tế, thông thường một hoặc hai sẽ kích hoạt), qua đó phát huy tối đa áp lực nước có sẵn trên điểm xuất phát lửa Điều

này cũng giảm thiểu thiệt hại nước khi xây dựng

Hình 1.1: Đầu phun sprinkler

Khi một đầu phun nước được kích hoạt thì lượng nước phun ra ít hơn khi một đơn vị cứu hỏa dòng ống, cung cấp khoảng 900 lít / phút (250 lít / phút US) Một đầu phun nước thường được sử dụng cho nhà máy công nghiệp xả khoảng 75-150 lít/phút (20-40 lít / phút US) Tuy nhiên, một đầu phun phản ứng nhanh với đám cháy (ESFR) phun nước ở áp suất 50 psi(340 kPa) sẽ xả khoảng 100US gallon mỗi phút (0,0063 m3/s) Ngoài ra, đầu phun nước thường sẽ kích hoạt từ một đến bốn phút, trong khi các cơ quan cứu hỏa thường mất ít nhất năm phút để đi đến các điểm cháy sau khi nhận được báo động, và thêm mười phút để thiết lập thiết bị và áp dụng các dòng ống vào lửa Thời gian bổ sung này có thể gây ra hỏa hoạn lớn hơn nhiều, đòi hỏi nhiều nước hơn để dập tắt

Hình 1.2: Đầu phun sprinkler khi hoạt động

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

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

Vòi phun nước đã được sử dụng tại Hoa Kỳ từ năm 1874, 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 cầu 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 đầy 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

- Hệ thống phải phù hợp với xây dựng và trang trí trong công trình, có nghĩa là, nó phải riêng biệt và được gắn vào sàn nhà và tường của tài sản

- Hệ thống phải có tính kinh tế Có ý kiến cho rằng, chi 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 nguồn từ nhà bếp, phòng ngủ và phòng khách, những khu vực riêng biệt có thể được bảo vệ nếu điều này tiết kiệm được chi phí đáng kể 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 phổ biến Để 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, chẳng hạn như các nhóm Marriott, lắp 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 đầu tiên của hơn 2.000 thành phố trên toàn nước Mỹ là một trong những thành phố đầu 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 thống Sprinkler ở Scottsdale, hay bất cứ nơi nào khác, và

hệ Sprinkler đã chịu trách nhiệm giảm thiểu đáng kể 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 1 cuộc sống an toàn,

mà các tài sản và thiệt hại môi trường đã được ngăn chặn Những người vận 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 thống chữa cháy tự động Sprinkler có thể được yêu cầu phải được cài đặt theo quy chuẩn xây dựng, hoặc có thể được khuyến cáo bởi các công ty bảo hiểm để giảm tổn 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 nổ 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 gồm trong pháp

luật Vương quốc Anh và các quy định xây dựng, nó sẽ được xây dựng chủ yếu cho khả năng tiết kiệm chi phí cho cuộc sống của họ

Mặc dù số người chết trong các vụ cháy ở Anh đã giảm trong những năm gần đây, thương vong tiếp tục lên cao, đạt đến hơn 18.000 vào năm 2000 Chính phủ đã giao nhiệm vụ cho đơn vị cứu hỏa với việc giảm các tỷ lệ thương vong

và các sáng kiến khác nhau đã được đưa ra trong những năm gần đây Thật không may, người đứng đầu đơn vị cứu hỏa thừa nhận rằng 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 sống 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 đẩy 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

Hầu hết 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 hiểm chiếu sáng, nhóm nguy hiểm thông thường 1, nguy hiểm thông thường nhóm 2, thêm nguy hiểm 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 thể bùng cháy Mật độ thiết kế là một phép đo bao nhiêu nước mỗi foot vuông diện tích sàn nên được áp dụng cho khu vực thiết kế

Ví dụ, trong một tòa nhà văn phòng phân loại là nguy hiểm ánh sáng, một khu vực thiết kế điển hình sẽ là 1.500 feet vuông (140 m2) và mật độ thiết kế

sẽ là 0,1 US gallon mỗi phút (6.3 × 10-6 m3 / s) cho mỗi 1 feet vuông (0,093

m2) hoặc tối thiểu là 150 US gallon mỗi phút (0,0095 m3

/ s) cấp lên (140 m2

) thiết kế khu vực 1.500 mét vuông Một ví dụ khác sẽ là một cơ sở sản xuất phân loại là nhóm nguy hiểm thông thường 2 nơi có diện tích thiết kế điển hình sẽ là 1.500 feet vuông (140 m2

) và mật độ thiết kế sẽ là 0,2 US gallon mỗi phút (1,3 × 10-5 m3

/ s) trên 1 feet vuông (0.093 m2) hoặc tối thiểu là 300

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 đào 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 phần các nhà máy chỉ được bảo vệ bởi hệ thống chữa cháy vách tường

- Trước năm 2010, do yêu cầu về phòng cháy chữa cháy chưa cao, tình hình hỏa hoạn ở các nhà máy chưa gây bức xúc, nên chưa nhiều nhà máy được thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler, chỉ 1 số ít nhà máy lớn như nhà máy Honda, Samsung được thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler

- Từ năm 2010, với việc thành lập đơn vị Sở phòng cháy chữa cháy ở các tình, thành phố trọng điểm như Hà Nội, Hưng Yên, Hải Phòng công tác phòng cháy chữa cháy đã được quan tâm đúng mức Chính vì vậy, việc thiết

kế hệ thống chữa cháy tự động cho các nhà máy theo đúng tiêu chuẩn, qui chuẩn hiện hành được các đơn vị thực hiện tương đối nghiêm chỉnh Một số nhà máy đã được lắp đặt hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler như nhà máy Tamron, Nippo ở khu công nghiệp Nội Bài – Sóc Sơn – Hà Nội, Hà Nội Steel

ở khu công nghiệp Thăng Long I

CHƯƠNG 2

ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG THIẾT KẾ

HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER

CHO CÁC NHÀ MÁY XÍ NGHIỆP, CÔNG NGHIỆP

2.1 Hiện trạng thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho một số nhà máy xí nghiệp, công nghiệp

2.1.1 Nhà máy Nippo

Hình 2 1: Mặt ngoài nhà máy Nippo

Hình 2.2: Vùng diện tích lắp đặt đầu phun Sprinkler

Hình 2.3: Sơ đồ phòng bơm

H ình 2.4: Sơ đồ mặt bằng nhà máy ( giai đoạn 2)

Hình 2.5: Mặt cắt dọc phòng bơm

Hình 2.6: Một góc của phòng bơm

Hình 2.7: Tuyến ống chính

Hình 2.8: Vị trí các ống nhánh đấu nối với ống chính

Hình 2 9: Thiết bị báo hiệu mở nước ( Alarm Valve )

2.1.1 Nhà máy Tamron:

Hình 2 10: Mặt ngoài nhà Tamron

Hình 2.11: Lắp đặt đầu sprinkler sử dụng nối mềm

Hình 2.12: Cụm van báo động ( Alarm Valve)

Hình 2 13:Test hệ thống sprinkler

Hình 2.14: Sơ đồ mặt bằng hệ thống Sprinkler

- Sử dụng giá trị tổn 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 thống chữa cháy tự động Sprinkler

- Bố trí vượt quá số đầu phun qui định cho từng loại hệ thống chữa cháy

tự động Sprinkler

- Lựa chọn đầu phun sprinkler không hợp lý

CHƯƠNG 3

NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN ĐỂ ĐỀ XUẤT MÔ HÌNH TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO CÁC NHÀ MÁY,

XÍ NGHIỆP CÔNG NGHIỆP TẠI HÀ NỘI

3.1 C ơ sở khoa học và thực tiễn để tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy

b Nguyên lý hoạt động

Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu ướt

Hệ thống đường ống ướt là hệ thống Sprinkler tiêu chuẩn thường xuyên nạp đầy nước có áp lực ở cả phía trên và phía dưới van báo động đường ống ướt

Bình thường trong mạng đường ống luôn được duy trì một áp lực làm việc nhất định , áp lực này có được là do bơm bù tạo ra Do điều kiện khách quan, luôn luôn có sự thất thoát nước từ mạng đường ống về nguồn cấp nước

do độ kín của các van Khi đó áp lực trong hệ thống sẽ giảm chậm đến giá trị ngưỡng áp lực khởi động của công tắc áp lực điều khiển bơm bù, khi đó công tắc áp lực điều khiển bơm bù làm việc tạo tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển, trung tâm điều khiển sẽ điều khiển các rơle cấp điện cho bơm bù hoạt động bù vào lượng nước bị hao hụt trên đường ống, đồng thời tạo ra tín hiệu báo chế độ làm việc của bơm bù Khi áp lực trong đường ống đạt đến giá trị áp lực làm việc ban đầu, công tắc áp lực đạt ngưỡng ngắt, tạo tín hiệu điện truyền về trung tâm điều khiển và qua các rơle sẽ cắt nguồn điện cung cấp cho bơm bù, bơm bù sẽ tự ngắt

Khi có cháy nhiệt độ tại nơi cháy tăng lên và đạt đến nhiệt độ làm việc của vòi phun Vòi phun làm việc và nước trong đường ống dưới áp lực qua đầu phun sẽ phun vào đám cháy, khi đó bơm bù làm việc Do lưu lượng nước chữa cháy lớn, áp lực trong hệ thống giảm rất nhanh., bơm bù làm việc nhưng không bù đủ lượng nước chữa cháy, nên áp lực trong hệ thống đường ống tiếp tục giảm Khi áp lực nước trong đường ống giảm đến mức ngưỡng làm việc của công tắc áp lực điều khiển bơm chữa cháy, thì công tắc áp lực của máy bơm chữa cháy sẽ làm việc, thông qua trung tâm điều khiển sẽ khởi động máy bơm chữa cháy hoạt động tiếp tục cấp nước cho hệ thống chữa cháy Khi đó trung tâm điều khiển sẽ điều khiển rơle ngắt điệm bơm bù, máy bơm bù sẽ không làm việc, đồng thời trung tâm cũng phát ra tín hiệu báo động và báo trạng thái làm việc của các bơm

Trong trường hợp máy bơm chữa cháy chính không hoạt động vì hư hỏng thì sau một thời gian nhất định, trung tâm điều khiển chữa cháy tự động sẽ điều khiển rơle khởi động máy bơm chữa cháy dự phòng hoạt động cung cấp

nước cho quá trình chữa cháy

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu khô

Hệ thống đường ống khô là hệ thống Sprinkler tiêu chuẩn trong đó hệ thống đường ống thường xuyên được nạp khí nén ở phía trên van báo động đường ống khô và được nạp nước có áp lực ở phía dưới van này

Bình thường trong mạng đường ống luôn được duy trì một áp lực làm việc nhất định nhờ 1 máy nén khí Khi xảy ra cháy, nhiệt độ khu vực có đám cháy tăng cao đến nhiệt độ gây nổ đầu phun Sprinkler, khí sẽ thoát ra ngoài ra đầu phun làm giảm áp lực mở van hệ thống khô ( Dry Đoạn valve) cho phép nước chảy vào hệ thống đường ống đi đến đầu phun đã mở Lúc này áp suất nước trong đường ống giảm làm mở công tắc áp suất và kích hoạt bơm cứu hỏa hoạt động

3.1.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thống 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 7336:2003

- Cường độ phun nước, diện tích bảo vệ bởi 1 Sprinkler, khoảng cách giữa các đầu phun và thời gian hoạt động của hệ thống chữa cháy bằng nước phải lấy theo bảng 3.3 :

Bảng 3.3: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cơ cháy

Nhóm các

tòa nhà và

công trình

Mật độ phun thiết

kế (l/m2/min)

Diện tích được bảo

vệ bởi 1 sprinkler

m2

Diện tích

để tính lưu lượng nước

m2

Thời gian phun nước chữa cháy min

Khoảng cách tối đa giữa các sprinkler

m Nguy cơ

+ Một cụm chữa cháy chỉ được bố 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 phần nhô ra có chiều cao trên 0,2m và trần (mái) làm bằng vật liệu khó cháy có phần nhô ra cao hơn 0,32m thì các sprinkler được bố trí giữa các dầm, vì kèo và các cấu 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 phẳng 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 phẳng 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 gió 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 ống 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 ống cấp nước chữa cháy mạng cụt chỉ được phép thiết kế cho 3 van điều khiển hoặc ít hơn

+ Các đường ống 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 khiển

+ Thông thường, các đường ống cấp nước chữa cháy (đường ống ngoài) của hệ thống sprinkler và các đường ống dẫn nước chữa cháy của loại hệ

thống chữa cháy bằng 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

ết nối hệ thống nước phục vụ thiết bị sản xuất và thiết

bị vệ sinh với đường ống cấp nước của hệ thống 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 bằng 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 ống 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 khiển 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 ống nhánh nước chữa cháy và đường ống kích hoạt với các kết nối 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 bằng cút nối ống trong các phòng của cơ sở sản xuất vật liệu cháy nổ đang hoạt động

Các đường ống 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:

+ Bể 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