Nghiên cứu đề xuất áp dụng mô hình tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy tự động sprinker cho nhà cao tầng

i LỜI CẢM ƠN Xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại học Thủy lợi, Phòng Đào tạo đại học sau đại học, Khoa Kỹ thuật quản lý tài ngun nước tồn thể thầy, giáo nhà trường giúp đỡ tác giả trình làm Luận văn suốt thời gian học tập trường Đặc 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, hết lịng giúp đỡ, tận tình giảng giải cho tác giả suốt trình thực luận văn Trong trình làm luận văn, tác giả có hội học hỏi tích lũy thêm nhiều kiến thức kinh nghiệm quý báu phục vụ cho cơng việc Tuy nhiên, thời gian có hạn, trình độ cịn hạn chế, số liệu công tác xử lý số liệu với khối lượng lớn nên thiếu sót Luận văn khơng thể tránh khỏi Do đó, tác giả mong tiếp tục nhận bảo giúp đỡ thầy giáo ý kiến đóng góp bạn bè đồng nghiệp Tác giả xin gửi lời cảm ơn tới bạn lớp 21CTN21, anh, chị khóa trước động viên, đóng góp ý kiến hỗ trợ suốt trình học tập làm luận văn Ngày 05 tháng 01 năm 2016 Tác giả Phạm Thị Hải ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan rằng, luận văn “Nghiên cứu đề xuất áp dụng mơ hình tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng” cơng trình nghiên cứu khoa học riêng Các số liệu trung thực, kết nghiên cứu luận văn chưa sử dụng luận văn khác mà bảo vệ trước Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thông tin, tài liệu tham khảo ghi rõ nguồn gốc trích dẫn Ngày 05 tháng 01 năm 2016 Tác giả Phạm Thị Hải iii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH VẼ vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER 1.1 Lịch sử đời, trình hình thành phát triển hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 1.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler giới 1.2.1 Ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nước giới 1.2.2 Phương pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nước giới 1.3 Tình hình ứng dụng hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Việt Nam 1.4 Các loại hệ thống cấu tạo đầu phun Sprinkle 10 1.4.1 Cấu tạo đầu phun Sprinkler 10 1.4.2 Các loại hệ thống Sprinkler 12 1.5 Đánh giá trạng thiết kế hệ thống chữa cháy cho nhà cao tầng 14 1.5.1 Hệ thống cấp nước chữa cháy cho nhà cao tầng 14 a Khái niệm nhà cao tầng: 14 b Những đặc điểm nhà cao tầng liên quan đến phòng cháy chữa cháy iv 15 1.5.2 Những thiếu sót, sai phạm chất lượng thiết bị phòng cháy chữa cháy 16 1.6 Những tồn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng 18 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO NHÀ CAO TẦNG 19 2.1 Cơ sở tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 19 2.1.1 Khái niệm, nguyên lý hoạt động hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 19 2.1.2 Nguyên tắc thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 21 2.2 Lập mơ hình tính toán để thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler sử dụng phần mềm Epanet 25 2.2.1 Phần mềm Epanet 25 2.2.2 Tình hình sử dụng phần mềm Epanet thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler 27 CHƯƠNG ỨNG DỤNG MƠ HÌNH EPANET ĐỂ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO TÒA NHÀ GEMEK, HÀ NỘI 28 3.1 Tổng quan tòa nhà Gemek 28 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng 29 3.2.1 Yêu cầu hệ thống PCCC cho cơng trình 29 3.2.2 Các để thiết kế 30 3.2.3 Chọn giải pháp thiết kế 31 3.2.4 Tính tốn thơng số hệ thống lựa chọn thiết bị 31 3.2.5 Tính tốn thủy lực mơ hình Epanet: 39 v 3.3 Đánh giá mơ hình thiết kế 39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 41 PHỤ LỤC 42 Kết mơ mơ hình Epanet .42 vi DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Đầu phun sprinkler 10 Hình 1.2: Đầu phun sprinkler hoạt động .12 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu ướt 19 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy tự động kiểu khơ 20 Hình 2.3: Sơ đồ hệ thống phần mềm Epanet .26 Hình 3.1: Vị trí khu đất .28 Hình PL 1: Lưu lượng đoạn ống 47 Hình PL 2: Áp lực dư nút đầu phun 48 Hình PL 3: Đường kính ống cột áp nút 49 Hình PL4: Sơ đồ tính tốn hệ thống chữa cháy tự động 50 Hình PL 5: Mặt chữa cháy tầng kỹ thuật 51 vii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cháy 22 Bảng 3.1: Thông số thiết bị tưới kiểu sprinker 32 Bảng 3.2: Phân loại cường độ phun nước theo nguy cháy 34 Bảng 3.3: Tổn thất áp suất qua van điều khiển hệ thống chữa cháy tự động 36 Bảng 3.4: Sức cản đơn vị ống nước theo đường kính ống 36 Bảng PL 1: Bảng tính thủy lực đoạn ống 42 Bảng PL 2: Bảng tính thủy lực nút 44 MỞ ĐẦU I Tính cấp thiết đề tài nghiên cứu Hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) hệ thống quan trọng thiếu chung cư cao ốc, tịa nhà cao tầng Nó đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ tài sản tính mạng người Vì mà việc đầu tư lắp đặt đến bảo trì bảo dưỡng hệ thống đề lên hàng đầu Tất tòa nhà cao ốc xây dựng lắp đặt, bố trí hạ tầng, thiết bị PCCC cách tốt đảm bảo cho hoạt động an toàn, kịp thời xử lý vấn đề cháy nổ xảy Cơng tác phịng cháy chữa cháy (PCCC) đóng vai trị quan trọng việc bảo vệ tính mạng tài sản gia đình xã hội Chỉ cần phút lơ là, bất cẩn hậu để lại lớn Đã có nhiều vụ cháy xảy gây thiệt hại nặng nề người tài sản, qua địi hỏi việc nâng cao ý thức PCCC khơng thể xem nhẹ Ngày 4/10/1961, Bác Hồ ký ban hành Pháp lệnh quy định việc quản lý Nhà nước PCCC Đây Pháp lệnh ban hành sớm Nhà nước ta nói lên tầm quan trọng cơng tác PCCC Từ làm dấy lên phong trào PCCC mà kết góp phần khơng nhỏ vào việc bảo vệ tính mạng, tài sản người dân xã hội Theo báo cáo Cục Cảnh sát PCCC CNCH năm 2013 xảy 2.624 vụ cháy, làm chết 60 người, bị thương 199 người gây thiệt hại tài sản ước tính 1.656,148 tỷ đồng Trong phải kể đến vụ cháy lớn công ty may Hà Phong - Bắc Giang, thiêu trụi phân xưởng sản xuất hàng ngàn xe gắn máy công nhân; vụ cháy trung tâm thương mại Hải Dương phút chốc biến hàng trăm tỷ đồng tiểu thương thành tro bụi; vụ cháy chung cư JSC 34(Hà Nội), hàng chục vụ cháy nhà cao tầng, khu dân cư, gây hoảng loạn dân chúng thiệt hại lớn người tài sản… Nguyên nhân vụ cháy phần lớn hệ thống chữa cháy không đáp ứng yêu cầu dập tắt đám cháy đám cháy vừa xảy Việc hệ thống chữa cháy không hoạt động nhiều nguyên nhân : thiết kế hệ thống chữa cháy không đạt tiêu chuẩn kĩ thuật, hệ thống khơng bảo dưỡng, bảo trì thường xun, khơng tổ chức tập huấn phòng cháy chữa cháy theo định kì… Có thể nói, bối cảnh đất nước khơng ngừng xây dựng phát triển hơm cơng tác PCCC chiếm giữ vai trị quan trọng Ít có tai nạn mà lúc gây thiệt hại lớn tính mạng tài sản người vụ hỏa hoạn Với vai trò đặc biệt quan trọng hệ thống Phòng cháy chữa cháy nhà cao tầng, trung tâm thương mại, chung cư “Nghiên cứu đề xuất áp dụng mơ hình tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng” cần thiết II Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá mơ hình thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nhà cao tầng - Đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nhà cao tầng - Đưa phương án quản lý hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nhà cao tầng III Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống chữa cháy tự động cho nhà cao tầng Phạm vi nghiên cứu - Phạm vi nghiên cứu: Phạm vi nghiên cứu đề tài tập trung vào tòa nhà cao tầng, chung cư cao cấp Ứng dụng mơ hình Epanet để tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động (Sprinkler) cho nhà cao tầng IV Cách tiếp cận phương pháp nghiên cứu Cách tiếp cận - Tiếp cận thành tựu nghiên cứu công nghệ nước khu vực giới - Tiếp cận thực tế: khảo sát thực địa, tìm hiểu hồ sơ, tình hình hoạt động nhà máy công nghiệp địa bàn - Tiếp cận đáp ứng nhu cầu: tính tốn, đánh giá khả hoạt động hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp sau: - Phương pháp điều tra, khảo sát, thu thập nghiên cứu tài liệu - Phương pháp phân tích, xử lý, đánh giá số liệu - Phương pháp kế thừa - Phương pháp thống kê phân tích hệ thống - Phương pháp mơ hình tốn - Phương pháp chuyên gia Network Table - Nodes BẢNH TÍNH NÚT Elevation Node ID m Nút Cao độ nút Junc Junc Junc Junc Junc Junc Junc Junc Junc Junc 10 Junc 11 Junc 12 Junc 13 Junc 14 Junc 15 Junc 16 Junc 17 Junc 18 Junc 19 Junc 20 Junc 21 Junc 22 Junc 23 Junc 24 Junc 25 Junc 26 Junc 27 Junc 28 Junc 29 Junc 30 Junc 31 Junc 32 Junc 33 Junc 34 Junc 35 Junc 36 Junc 37 Junc 38 Junc 39 Junc 40 Junc 41 Junc 42 Junc 43 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 29,5 31,5 31,5 Base Demand Head Pressure LPS ( l/s) m m Lưu lượng Cột áp Áp lực tự 0,72 53,13 21,63 0,72 53,49 21,99 0,72 53,3 21,8 0,72 52,86 21,36 0,72 52,59 21,09 0,72 53,8 22,3 0,72 54,16 22,66 0,72 53,97 22,47 0,72 53,53 22,03 0,72 53,26 21,76 0,72 54,89 23,39 0,72 55,25 23,75 0,72 55,05 23,55 0,72 54,62 23,12 0,72 54,35 22,85 0,72 55,23 23,73 0,72 55,59 24,09 0,72 55,39 23,89 0,72 54,96 23,46 0,72 54,69 23,19 0,72 55,68 24,18 0,72 56,04 24,54 0,72 55,85 24,35 0,72 55,41 23,91 0,72 55,14 23,64 0,72 56,33 24,83 0,72 56,7 25,2 0,72 56,5 25 0,72 56,07 24,57 0,72 55,8 24,3 0,72 57,45 25,95 0,72 57,81 26,31 0,72 57,62 26,12 0,72 57,18 25,68 0,72 56,91 25,41 0,72 61,21 29,71 0,72 61,58 30,08 0,72 61,38 29,88 0,72 60,95 29,45 0,72 60,68 29,18 54,85 25,35 53,67 22,17 54,34 22,84 Junc 44 Junc 45 Junc 46 Junc 47 Junc 48 Junc 49 Junc 50 Junc 51 Junc 52 Junc 53 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 31,5 -10,7 0 0 0 0 0 55,19 55,42 55,76 56,22 56,87 57,99 61,75 62,62 64,09 65,25 23,69 23,92 24,26 24,72 25,37 26,49 30,25 31,12 32,59 75,95 Network Table - Links BẢNG TÍNH TỐN TUYẾN ỐNG Length Diameter Link ID m mm Đoạn Chiều dài Đường kính Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe Pipe 10 Pipe 11 Pipe 12 Pipe 13 Pipe 14 Pipe 15 Pipe 16 Pipe 17 Pipe 18 Pipe 19 Pipe 20 Pipe 21 Pipe 22 Pipe 23 Pipe 24 Pipe 25 Pipe 26 Pipe 27 Pipe 28 Pipe 29 Pipe 30 Pipe 31 Pipe 32 Pipe 33 Pipe 34 Pipe 35 Pipe 36 Pipe 37 Pipe 38 Pipe 39 Pipe 40 Pipe 41 Pipe 42 Pipe 43 Pipe 44 Pipe 45 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 2,7 1,2 1,2 7,2 2,5 2,6 2,7 2,4 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 25 32 25 32 32 65 40 50 80 80 Roughness Độ nhám 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 125 Flow Velocity LPS Lưu lượng ống 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 -0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 0,72 1,44 0,72 1,44 2,16 3,6 7,2 12,2 15,8 m/s Vân tốc 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,47 1,79 1,47 1,79 2,69 1,51 2,86 3,67 2,43 3,14 Pipe 46 Pipe 47 Pipe 48 Pipe 49 Pipe 50 Pipe 51 Pipe 52 Pump 53 2,2 2,3 1,5 7,5 43 #N/A 80 80 80 80 80 100 150 #N/A 125 125 125 125 125 125 125 #N/A 19,4 23 26,6 30,2 33,8 33,8 33,8 33,8 3,86 4,58 5,29 6,01 6,72 4,3 1,91 Unit Headloss Headloss m/km Tổn thất / 1Km ống 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 134,27 145,63 134,27 145,63 308,59 46,27 268,04 326,33 87,81 141,75 Tổn thất / chiều dài ống 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,363 0,175 0,269 0,437 0,370 0,333 0,670 0,848 0,237 0,340 207,3 284,13 371,95 470,52 579,64 195,48 27,12 -65,25 0,456 0,653 1,116 3,764 0,869 1,466 1,166 ... trọng hệ thống Phòng cháy chữa cháy nhà cao tầng, trung tâm thương mại, chung cư ? ?Nghiên cứu đề xuất áp dụng mơ hình tính tốn thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng? ?? cần thiết. .. thống chữa cháy tự động Sprinkler cho nhà cao tầng 18 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER CHO NHÀ CAO TẦNG 19 2.1 Cơ sở tính tốn thiết kế hệ thống. .. thiết II Mục tiêu nghiên cứu - Đánh giá mơ hình thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nhà cao tầng - Đề xuất giải pháp thiết kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler nhà cao tầng - Đưa phương