Giai pháp nâng cao hiệu quả chữa cháy cho nhà cao tầng

1 MỤC LỤC Lời cảm ơn Lời cam đoan Mục lục Danh mục ký hiệu, chữ viết tắt Danh mục bảng, biểu Danh mục hình vẽ, đồ thị MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài * Mục đích nghiên cứu * Đối tượng phạm vi nghiên cứu * Phương pháp nghiên cứu * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài * Các khái niệm, thuật ngữ * Cấu trúc luận văn .5 NỘI DUNG .6 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÒA NHÀ CHUNG CƯ SAMSORA PREMIER VÀ CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY NHÀ CAO TẦNG 1.1 Giới thiệu chung tòa nhà chung cư Samsora Premier .6 1.1.1 Thông tin chung 1.1.2 Vị trí địa lý, đặc điểm khí hậu [1] -7 1.1.3 Quy mô, chức [1] 1.2 Yêu cầu thiết kế .8 1.2.1 Yêu cầu chung -8 1.2.2 Yêu cầu quy hoạch kiến trúc -9 1.2.3 Yêu cầu công -9 1.2.4 Yêu cầu kỹ thuật 10 1.3 Phương án quy hoạch tổng mặt 12 1.3.1 Nguyên tắc bố trí 12 1.3.2 Phương án bố trí tổng mặt 12 1.4 Phương án kiến trúc .14 1.4.1 Giải pháp mặt 14 1.4.2 Giải pháp mặt đứng 18 1.4.3 Giải pháp giao thông -18 1.5 Phương án cấp điện, chiếu sáng, chống sét 19 1.5.1 Phương án cấp điện 19 1.5.2 Chiếu sáng 19 1.5.3 Giải pháp an toàn -19 1.6 Phương án cấp thoát nước 20 1.6.1 Cấp nước -20 1.6.2 Thoát nước -22 1.7 Tổng quan cấp nước chữa cháy cho nhà cao tầng 23 CHƯƠNG CƠ SỞ KHOA HỌC ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP 25 HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY CHO NHÀ CAO TẦNG 25 2.1 Cơ sở pháp lý 25 2.1.1 Các văn pháp luật liên quan 25 2.1.2 Các văn hướng dẫn thực 25 2.1.3 Các tiêu chuẩn, quy phạm 26 2.1.4 Hồ sơ thiết kế thi công tòa nhà -26 2.2 Cơ sở lý thuyết .27 2.2.1 Các yêu cầu hệ thống cấp nước chữa cháy nhà cao tầng 27 2.2.2 Nguyên tắc thiết kế -29 2.2.3 Nhu cầu lưu lượng, áp lực nước cứu hỏa, tính tốn cơng trình đơn vị. -35 2.2.4 Sơ đồ hệ thống cấp nước chữa cháy 39 2.2.5 Các yêu tố ảnh hưởng đến hệ thống chữa cháy 47 2.2.6 Phần mềm mơ tính tốn thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy -47 2.3 Cơ sở thực tiễn 49 2.3.1 Các đề tài có liên quan -49 2.3.2 Các cơng trình thiết kế, xây dựng hệ thống CNCC -50 2.3.3 Những học đúc kết -56 CHƯƠNG ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY 57 3.1 Tính toán nhu cầu cấp nước chữa cháy .57 3.1.1 Hệ thống họng nước chữa cháy vách tường 57 3.1.2 Hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 58 3.1.3 Hệ thống chữa cháy nhà : -58 3.1.4 Hệ thống chữa cháy Drencher -59 3.2 Đề xuất giải pháp sơ đồ hệ thống cấp nước chữa cháy .60 3.2.1 Đề xuất sơ đồ hệ thống cấp nước chữa cháy 60 3.2.2 Phân tích lựa chọn sơ đồ hệ thống cấp nước chữa cháy 63 3.3 Tính tốn hệ thống cấp nước chữa cháy 65 3.3.1 Tính tốn cơng trình dự trữ, điều hòa 65 3.3.2 Tính tốn thủy lực hệ thống cấp nước chữa cháy -66 3.4 Đề xuất giải pháp thiết bị , vật liệu ống; 72 3.4.1 Đường ống cấp nước chữa cháy -72 3.4.2 Đầu phun Sprinkler 73 3.4.3 Đầu phun quay ngang -73 3.4.4 Lăng phun chữa cháy 73 3.4.5 Vòi phun nước chữa cháy -74 3.4.6 Cụm van chuyên dụng hệ thống Spinkler: -74 3.4.7 Cơng tắc dòng chảy (Flowswicth) -74 3.4.8 Van loại -74 3.4.9 Máy bơm chữa cháy 76 3.5 Khái toán hệ thống cấp nước chữa cháy .77 3.6 Đề xuất giải pháp quản lý, vận hành bảo trì, bảo dưỡng 78 3.6.1 Đề xuất giải pháp quản lý, vận hành -78 3.6.1 Đề xuất giải pháp bảo trì, bảo dưỡng 78 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .81 Kết luận……………………………………………………………… …… 81 Kiến nghị: 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC MỞ ĐẦU * Lý chọn đề tài Hiện nay, địa bàn thành phố Hà Nội nói chung khu thị nói riêng tình trạng dân cư đông đúc, quỹ đất hạn hẹp diễn phổ biến, kéo theo việc xuất hàng loạt nhà cao tầng, cao tầng Đây loại cơng trình có mật độ tập trung đơng người, có đặc điểm PCCC khác với cơng trình thấp tầng, diễn biến cháy nổ cơng trình phức tạp, việc thoát nạn, cứu nạn, cứu hộ chữa cháy gặp nhiều khó khăn dẫn đến nguy thiệt hại người tài sản cao Nhà cao diện tích sử dụng lớn, dẫn đến mật độ tập trung đông, lượng chất cháy, vật tư thiết bị hàng hóa tập trung với khối lượng lớn Lối nạn qua cầu thang, buồng thang (giao thông theo trục đứng) nên việc di chuyển khó khăn chậm so với di chuyển theo phương ngang, dẫn tới thời gian thoát nạn kéo dài Việc triển khai lực lượng, phương tiện chữa cháy, cứu nạn việc cấp nước chữa cháy lên cao gặp nhiều khó khăn, đặc biệt cơng trình có chiều cao vượt trội khả hoạt động xe thang trang bị lực lượng CS PCCC thấp cao độ cơng trình máy bơm chữa cháy khơng đủ công suất để bơm đẩy nước chữa cháy lên tầng cao Tại Hà Nội ( tính đến 9/2017 ): có khoảng gần 500.000 nhà ống, có 120.000 nhà có kết hợp kinh doanh dịch vụ, mặt tiền thường bị bịt kín, thiếu lối nạn xảy cháy, nổ gây hậu nghiêm trọng người tài sản Theo thống kê từ Cục Cảnh sát Phòng cháy chữa cháy Cứu nạn cứu hộ: tháng năm 2017, nước xảy 3.089 vụ cháy, làm chết 75 người, bị thương 143 người, thiệt hại tài sản 1.507 tỷ đồng 806 rừng Trong có 22 vụ cháy lớn, gây thiệt hại 1.104,5 tỷ đồng Điển vụ cháy chung cư Capital Garden Trường Chinh vào khoảng 18h45 ngày 31/5/2017 Chủ đầu tư bàn giao hộ cho cư dân sinh sống chung cư chưa diễn tập Phòng cháy chữa cháy chưa có đầy đủ hồ sơ nghiệm thu PCCC Do đó, xảy hỏa hoạn, hệ thống phòng cháy chữa cháy chung cư khơng hoạt động, hệ thống đầu dò khói tự động khơng kích hoạt chng báo cháy, đầu phun chữa cháy tự động khơng có giọt nước Hay vụ cháy chung cư cao cấp Hồ Gươm Plaza Hà Đông đêm 14/12/2015 Thiết bị sử dụng cơng trình có chất lượng kém, hiệu hoạt động không yêu cầu Địa bàn xảy cháy tập trung nhiều quận nội thành (chiếm khoảng 75%) Chủ yếu doanh nghiệp kinh tế tư nhân nhà dân (chiếm từ 75% đến 80%) Số vụ cháy lớn chiếm từ 1- 2% thiệt hại chiếm khoảng 80-85% xảy địa điểm tập trung đông người nhà cao tầng, quán karaoke, nhà hàng, quán ăn Số liệu thống kê cháy nổ tháng đầu năm 2017 cho thấy tình hình cháy, nổ diễn nghiêm trọng, diễn biến phức tạp khơn lường Đa số cơng trình xây dựng, lắp đặt hệ thống cấp nước chữa cháy tính tốn, giải pháp sơ đồ cấp nước khơng hợp lý Vì việc thiết kế, xây dựng hệ thống PCCC cần thiết quan trọng cơng trình xây dựng, đặc biệt tòa nhà cao tầng Tòa nhà chung cư Samsora Premier thuộc dự án Tổ hợp Trung tâm văn hóa, Thương mại dịch vụ, Văn phòng Chung cư cao cấp 105 Chu Văn An Công ty Cổ phần Đầu tư Sài Gòn - Hà Nội làm chủ đầu tư Tòa nhà tọa lạc khu đất số 105 Chu Văn An, Hà Đông, Hà Nội Samsora Premier cơng trình cấp I có quy mơ tường đối lớn: cao 37 tầng 03 tầng hầm Diện tích đất nghiên cứu 5.935,1 m2, diện tích đất xây dựng 2.600m2, mật độ xây dựng 43,87% Tòa nhà gồm nhiều loại cơng kết hợp văn phòng, trung tâm thương mại, nhà trẻ, lớp học, dịch vụ ăn uống, giải trí, gara để xe,… Do vậy, số lượng người đơng; tập trung nhiều hàng hóa, vật liệu chất cháy; tầng hầm bố trí nhiều hạng mục nguy hiểm, tồn chứa nhiều chất cháy gara để xe, trạm biến áp; hệ thống kỹ thuật tiềm ẩn nhiều nguy cháy, nổ cao Do thiết kế hệ thống phải đảm bảo an toàn, bền vững, phù hợp với điều kiện khí hậu, tự nhiên nhu cầu sử dụng cộng đồng Vì lý trên, cần phải xây dựng, đồng giải pháp PCCC, có hệ thống cấp nước chữa cháy, lựa chọn giải pháp thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy cho tòa nhà cao tầng cách phù hợp đảm bảo an tồn phòng cháy hiệu chữa cháy Do đề tài “Đề xuất giải pháp cấp nước chữa cháy cho tòa nhà chung cư Samsora Premier 105 Chu Văn An, Hà Đông, Hà Nội” cần thiết * Mục đích nghiên cứu - Đề xuất phương án, lựa chọn hệ thống cấp nước chữa cháy phù hợp cho tòa nhà chung cư Samsora Premier - Đề xuất giải pháp quản lý, vận hành hệ thống chữa cháy hiệu cho tòa nhà * Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống cấp nước chữa cháy tòa nhà chung cư Samsora Premier - Phạm vi nghiên cứu: Tòa nhà chung cư Samsora Premier * Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp thu thập; kế thừa tài liệu, kết nghiên cứu; - Phương pháp điều tra khảo sát thực địa, xử lý thông tin; - Phương pháp phân tích tổng hợp, so sánh; - Phương pháp chuyên gia; - Phương pháp mô * Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài - Ý nghĩa khoa học: Dựa sở lý luận, sở lý thuyết đề xuất giải pháp hệ thống cấp nước chữa cháy phù hợp cho tòa nhà chung cư Samsora Premier, 105 Chu Văn An, Hà Đông, Hà Nội - Ý nghĩa thực tiễn: Tổng hợp thực trạng giải pháp cấp nước chữa cháy tòa nhà chung cư cao tầng Việt Nam, làm sở thực tiễn, so sánh, đánh giá giải pháp đề xuất cho tòa nhà chung cư Samsora Premier; đồng thời áp dụng cho tòa nhà khác có điều kiện tương tự * Các khái niệm, thuật ngữ - Nhà cao tầng: + Định nghĩa nhà cao tầng theo Uỷ ban Nhà cao tầng Quốc tế [17]: Ngơi nhà mà chiều cao yếu tố định điều kiện thiết kế, thi công sử dụng khác với nhà thơng thường gọi nhà cao tầng + Tiêu chuẩn tổ chức CTO 01422789-001-2009 “Thiết kế nhà cao tầng” đưa định nghĩa: “Nhà cao tầng tòa nhà mà chiều cao tính từ điểm mốc mặt đường dành cho xe cứu hỏa tới điểm mốc phía cánh cửa sổ mở tường ngồi tầng cùng, khơng tính tầng kỹ thuật cùng, (trường hợp mật độ kính lắp dày đặc, khơng có cửa sổ hay cửa mở khác tầng tính tới đỉnh trần ngăn tầng cuối cùng) từ 75m trở lên” + Tiêu chuẩn xây dựng TCXDVN 194 : 2006 [9] "Nhà cao tầng - Công tác khảo sát địa kỹ thuật" Bộ Xây dựng ban hành theo Quyết định số 14 /2006/QĐ-BXD ký ngày 24 tháng năm 2006: Nhà cao tầng nhà cơng trình cơng cộng có số tầng lớn - Theo quy định QCVN 06:2010/BXD [11]: + Chiều cao nhà xác định chiều cao bố trí tầng khơng kể tầng kỹ thuật Còn chiều cao bố trí tầng xác định khoảng cách từ đường cho xe chữa cháy tiếp cận tới mép cửa sổ mở tường tầng + Tầng hầm: tầng mà nửa chiều cao nằm cốt mặt đất đặt cơng trình theo quy hoạch duyệt + Hệ thống họng nước chữa cháy cho nhà cơng trình [6]: Hệ thống cấp nước đến họng nước chữa cháy lắp đặt sẵn cho nhà cơng trình đảm bảo lưu lượng cột áp dùng chữa cháy + Hệ thống cấp nước chữa cháy nhà [6]: Hệ thống thiết bị chuyên dùng lắp đặt sẵn nhà để cấp nước phục vụ cho cơng tác chữa cháy * Cấu trúc luận văn Ngồi phần Mở đầu, Kết luận kiến nghị, Tài liệu tham khảo Phụ lục, nội dung Luận văn gồm ba chương: - Chương 1: Tổng quan tòa nhà chung cư Samsora Premier - Chương 2: Cơ sở khoa học đề xuất giải pháp hệ thống cấp nước chữa cháy cho nhà cao tầng - Chương 3: Đề xuất giải pháp hệ thống cấp nước chữa cháy cho tòa nhà chung cư Samsora Premier 105 Chu Văn An, Hà Đông, Hà Nội NỘI DUNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ TÒA NHÀ CHUNG CƯ SAMSORA PREMIER VÀ CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY NHÀ CAO TẦNG 1.1 Giới thiệu chung tòa nhà chung cư Samsora Premier 1.1.1 Thơng tin chung Tòa nhà chung cư Samsora Premier thuộc dự án Tổ hợp Trung tâm văn hóa, TMDV Văn phòng Chung cư cao cấp 105 Chu Văn An Cơng ty Cổ phần Đầu tư Sài Gòn - Hà Nội làm chủ đầu tư [1] Đơn vị tư vấn thiết kế: Công ty Cổ phần Tư vấn xây dựng tổng hợp CN Miền Bắc (NAGGECO) [1] Mục tiêu xây dựng tòa nhà: - Đầu tư xây dựng cơng trình có chức hỗn hợp: Thương mại, dịch vụ văn phòng kết hợp hộ chung cư; - Đáp ứng nhu cầu nhà thương mại địa bàn; - Góp phần kiến tạo khơng gian kiến trúc, cảnh quan thị phía Tây thành phố Hà Nội Hình 1.1: Tổng thể tòa nhà chung cư Samsora Premier [18] 66 họng nước chữa cháy bên nhà đảm bảo có tia nước dày đặc với chiều cao cần thiết cột nước phun dày đặc không nhỏ 6m, cụ thể sau Ta có cơng thức: H B  H hh  H td  H vg  H d �H c [3.7] H vg  K p �q �Lvg (mục 6.19 TCVN 4513:1988) [8] [3.8] H d  L �i [8] [3.9] i  A �q [3.10] [8] Trong đó: + HB: Cột áp bơm chữa cháy (m) + Hhh: Chênh cao hình học mực nước thấp bể chứa nước chữa cháy so với điểm đầu lăng phun chữa cháy D50/13; Căn vào vẽ thiết kế, ta xác định Hhh = 25 (m); [1] + Htd: Áp lực tự đầu lăng phun chữa cháy, bảng 16 TCVN 4513:1988, áp lực đầu lăng phun 21 (m); [8] + Hvg: Tổn thất áp lực ống vải gai; tính cơng thức sau: + Kp: Hệ số sức cản ống vải gai; với đường kính ống vải gai D50 Kp = 0,012; [8] + q: Lưu lượng nước chữa cháy, q = 2,5 (l/s); + L: Chiều dài ống vải gai, L=20(m); => H vg  K p �q �Lvg =0,012x2,52x20 = 1,5 (m) + Hd: Tổn thất dọc đường (tổn thất theo chiều dài) ống hút ống đẩy đến thiết bị chữa cháy bất lợi (xa nhất, cao nhất) + L: Chiều dài đường ống hút ống đẩy máy bơm; Trong mạng lưới đường ống cấp nước chữa cháy có cỡ đường kính 150,125,65,50 mm; + i: Tổn thất áp lực mét chiều dài đường ống; 67 + A: Sức cản đơn vị phụ thuộc vào đường kính ống cấp nước (tra bảng 14 TCVN 4513:1988); [8] + Hc: Tổn thất cục qua thiết bị van, tê, côn, cút…; H c = 10%Hd [8] Thống kê kết quả: Bảng 3.3: Bảng tính tốn thủy lực hệ thống họng nước vách tường tầng Đường kính (mm) Sức cản đơn vị: A Lưu lượng tính tốn: q Tổn thất mét dài: i (l/s) Ống hút 0.0000339 D150 Ống đẩy 0.0000339 D150 Ống đẩy 0.0000862 D125 Ống đẩy D65 Ống đẩy D50 0.002993 0.001108 Chiều Tổn thất dài đoạn dọc ống: L đường:Hd (m) (m) 71 0.17114195 16 2.73 71 0.17114195 78 13.34 71 0.43468543 22 9.56 0.074825 0.006925 0.45 0.01 26.09 2,609 2.5 Hd Hc = 10%Hd + Hc tổn thất cục qua thiết bị van, tê, côn, cút… Hc = 10%Hd = 0,1x 26,09 = 2,609 (m); Vậy HB = 25+21+1,5+26,09+2,609 = 76,2 (m)  Tính tốn thủy lực hệ thống chữa cháy sprinkler tầng Điểm bất lợi đầu vòi phun sprinkler vị trí cao xa tầng so với máy bơm nước chữa cháy đặt phòng bơm Áp dụng công thức : H B  H hh  H td  H d �H c [3.11] 68 Trong đó: + Hhh chênh cao hình học mực nước thấp bể chứa nước chữa cháy so với điểm đầu đầu phun sprinkler; Hhh = 26,5 (m);[1] + Htd áp lực tự đầu phun Sprinkler, bảng mục 10.5TCVN 7336:2003, áp lực tối thiểu đầu phun 10 tối đa 100 (m) Đồng thời theo cơng thức tính tốn: Q1sp  K H td' [5] [3.12] Trong đó: + Q1sp: Lưu lượng đầu phun sprinkler, Q1sp=3,6 (l/s) tầng hầm (tính theo cơng thức [3.2]) Với lưu lượng đầu phun ta chọn đường kính đầu phun d=22mm, tra bảng - TCVN 7336:2003 ta K = 1,454 Từ ta tính H = 8,8m Đối chiếu thơng số tính tốn thông số yêu cầu ta chọn Htd = 10m + Hd : Tổn thất dọc đường (tổn thất theo chiều dài) ống hút ống đẩy đến thiết bị chữa cháy bất lợi (xa nhất, cao nhất) (m), tính theo cơng thức [3.9] + Hc: Tổn thất cục qua thiết bị van, tê, côn, cút…; H c = 10%Hd [8] Bảng 3.4: Bảng tính tốn hệ thống thủy lực Sprinkler tầng Lưu Tổn thất Chiề lượng tính u dài đoạn đơn vị: A tốn: q mét dài: i ống: 0.00003395 (l/s) 71 Đường kính Sức cản (mm) Ống hút L (m) 0.17114195 16 Tổn thất dọc đường: Hd (m) 2.73 69 D150 Ống đẩy D150 Ống đẩy D125 Ống đẩy D32 Ống đẩy D25 0.00003395 71 0.17114195 78 13.34 0.00008623 71 0.43468543 22 9.56 0.09386 0.4367 3.6 3.6 1.2164256 5.659632 3 3.65 16.98 46.26 4,626 Hd Hc = 10%Hd Vậy : HB = 26,5 +10+46,26+4,626= 87,636 (m) (Chiều dài đoạn ống đo vẽ mặt thiết kế hệ thống chữa cháy) Cột áp bơm chữa cháy tầng hầm phải đảm bảo chữa cháy cho hệ thống họng nước vách tường hệ thống sprinkler Vì ta chọn cột áp cho bơm chữa cháy tầng hầm 1: Qhầm = 142 (l/s); Hhầm= 88 (m); Ghi chú: Lưu lượng cần đạt cho bơm chữa cháy tầng hầm Q=142l/s, để giảm bớt công suất bơm, dễ dàng việc mua đặt bơm, ta sử dụng 02 bơm ln ln hoạt động có cố xảy ra, bơm có lưu lượng 71l/s b Tính tốn thủy lực cụm bơm chữa cháy tầng kỹ thuật mái Tính tốn tương tự cụm bơm chữa cháy tầng hầm, ta thông số chọn bơm chữa cháy tầng kỹ thuật mái sau: Qtum = 14,6 (l/s); Htum = 35 (m); 70 c Kết mô thủy lực mơ hình Epanet Kết tính tốn thủy lực Epanet trình bày dạng bảng, từ nhìn thấy rõ kết vận tốc, lưu lượng đường ống; áp lực, lưu lượng đầu phun ( Xem phụ lục A) Theo kết tính tốn: Bảng 3.5: Bảng tổng hợp kết thủy lực Epanet Cụm bơm tầng hầm Lớn Nhỏ Pressure (m) 64,35 18,50 Head (m) 76,99 31,50 Diameter (mm) 150 32 Flow (l/s) 141,8 3.6 Velocity (m/s) 8,95 1,51 Tiêu chí Nút Ống Cụm bơm tầng mái Lớn Nhỏ 152,42 143,44 31,88 21,44 100 25 11,72 0,96 4,77 1,51 71 - Lưu lượng đầu phun đảm bảo lưu lượng yêu cầu - Áp lực đầu vòi phun đảm bảo áp lực yêu cầu - Lưu lượng cột áp bơm đảm bảo cung cấp nước chữa cháy - Lựa chọn đường kính, vận tốc đoạn ống phù hợp: Vận tốc ống