b) Nội dung dự kiến
3.2.6. Tính toán thiết kế hệ thống chữa cháy
a) Hệ thống đầu phun nước tự động
Sử dụng hệ thống chữa cháy tự động bằng đầu phun Sprinkler có nước.
Hình 3.18 Đầu phun Sprinkler Cấu tạo:
Thân: Tạo nên cấu trúc cho đầu phun, chịu đựng được áp lực nước trong
đường ống phun ra. Thân sẽ giữ bộ cảm ứng nhiệt và nút chặn để làm kín nước, nâng đỡ tấm lá dẫn hướng phun nước, được chế tạo bằng đồng thau hoặc thép mạ crôm chống gỉ.
Bộ cảm ứng nhiệt: Là thành phần kiểm soát nhiệt độ để phun nước. Ở nhiệt
độ bình thường bộ cảm ứng sẽ chặn giữ nút chặn lại làm kín nước, khi nhiệt độ cao đạt đến ngưỡng hoạt động, bộ cảm ứng sẽ giải phóng làm rơi nút chặn ra. Thông thường bộ cảm ứng nhiệt sử dụng là bầu thuỷ tinh có chứa thuỷ ngân.
Nút chặn: Dùng để chặn và làm kín không cho nước rò rỉ ra ngoài, được bộ
cảm ứng nhiệt chặn lại không cho nước phun ra. Khi bộ cảm ứng hoạt động nút chặn sẽ rơi ra và nước sẽ phun ra ngoài.
Tấm hướng dẫn: Được lắp trên thanh đầu phun đối diện với nút chặn nơi mà
nước sẽ phun ra ngoài, nhiệm vụ của tấm hướng dẫn là chia đều dòng nước phun và toả rộng trên bề mặt diện tích chữa cháy. Tấm hướng dẫn sẽ quyết định kiểu lắp của đầu phun bởi hướng và góc phun. Các kiểu lắp thông thường của đầu phun là qua lên, quay xuống và quay ngang.
Hệ thống Sprinkler thiết kế theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7336-2003 PCCC – Hệ thống Sprinkler tự động. theo điều 5.4.1 Hệ thống Sprinkler theo tiêu chuẩn:
Mỗi hệ thống sprinkler tiêu chuẩn phải được thiết kế về mặt thủy lực theo các mức độ nguy cơ cháy tương ứng nhằm đảm bảo lưu lượng phun thích hợp trên diện tích hoạt động giả định, nghĩa là số lượng các sprinkler có thể sẽ hoạt động, trong những vùng bất lợi nhất về mặt thủy lực động học của tòa nhà cần bảo vệ.
Ta có diện tích bảo vệ của một đầu phun Sprinkler là 12m².
β) Tính toán số lượng đầu phun Sprinkler cần lắp đặt để chữa cháy cho toà nhà
Công thức tính số lượng đầu phun N = S/D
Trong đó: S là diện tích cần bảo vệ (m²);
D là diện tích bảo vệ của một đầu phun nước (m²); N là số lượng đầu phun cần lắp đặt.
- Tầng hầm 2: Diện tích mặt sàn là 1184m². Diện tích của bể nước 1: 71m².
Diện tích của bể nước 2: 14,947m². Diện tích dốc từ tầng hầm 2 lên: 44m². Diện tích đặt đầu phun:
1184 – 71 – 14,976 – 40 – 61,47 = 996,554 (m²) Tổng số đầu phun cần lắp đặt cho tầng hầm 2 là:
996,554/12 = 83,045, chọn 84 đầu báo. - Tầm hầm 1: diện tích mặt sàn là 1184m² Diện tích của bể nước 1: 71m².
Diện tích của bể nước 2: 14,947m².
Diện tích khu vực thang bộ và thang máy: 40m². Diện tích dốc lên tầng 1: 61,47m².
Diện tích dốc xuống tầng hầm 2: 44m². Diện tích bể phốt: 64m².
Diện tích lắp đặt đầu phun:
1184 – 71 – 14,947 – 40 – 61,47 – 44 – 64 = 888,554 (m²). Tổng số đầu phun cần lắp cho tầng hầm 1 là:
888,554/12 = 74,046 , chọn 75 đầu phun. - Tầng 1: diện tích mặt sàn là 582m².
Diện tích khu vực thang bộ và thang máy: 40m². Diện tích cầu thang lên tầng 2: 18m².
Diện tích khu vệ sinh: 19,8m² Diện tích lắp đặt đầu phun:
582 – 40 – 18 – 8 – 11,8 = 504,2 (m²). Tổng số đầu phun cần lắp cho tầng 1 là: 504,2/12 = 42,0167, chọn 43 đầu phun. - Tầng 2: diện tích mặt sàn là 541m².
Diện tích khu vực thang bộ và thang máy: 40m². Diện tích cầu thang lên tầng 2: 18m².
Diện tích khu vực vệ sinh: 13,9m². Diện tích lắp đặt đầu phun:
541 – 40 – 18 – 7,1 – 6,8 = 469,1 (m²). Tổng số đầu phun cần lắp đặt cho tầng 2 là: 469,1/12 = 39,091, chọn 40 đầu phun.
- Tầng 3 đến tầng 7: diện mặt sàn của 1 tầng là 588m².
Có 14 phòng có diện tích 25m². Phòng vệ sinh bên trong có diện tích 3,98m². Số đầu phun cần lắp cho 1 phòng là: (25 – 3,98)/12 = 1,75, chọn 2 đầu phun. Có 1 phòng diện tích 57m², được chia làm 3 phòng nhỏ và 1 phòng vệ sinh. Diện tích của 3 phòng nhỏ: phòng khách 21,66m² cần lắp 2 đầu phun. Phòng ngủ đơn: diện tích là 14m², lắp đặt 1 đầu phun.
Phòng làm việc có diện tích: 16,34m². cần lắp 2 đầu phun.
2 bên dãy hành lang, 1 bên có chiều dài 21,381m, bên còn lại có chiều dài 16,445m.
Bán kính của 1 đầu phun là 3,46 (m)
Số đầu phun cần lắp ở bên hành lang có chiều dài 21,381m là: 21,381/3,46 = 6,18, chọn 7 đầu phun.
16,445/3,46 = 4,75, chọn 5 đầu phun.
Tổng số đầu phun cần lắp cho 1 tầng là: 14×2 + 5 + 7 + 5 = 45 đầu phun.
Bảng 3.18 thống kê số lượng đầu phun Sprinkler lắp đặt cho toà nhà
Tầng Diện tích Số đầu phun Sprinkler
Tầng hầm 2 1184 84 Tầng hầm 1 1184 75 Tầng 1 582 43 Tầng 2 541 40 Tầng 3 588 45 Tầng 4 588 45 Tầng 5 588 45 Tầng 6 588 45 Tầng 7 588 45
Tổng số đầu phun Sprinkler 467
χ) Đường ống cấp nước của hệ thống Sprinkler
Theo phụ lục A của TCVN 7336-2003_PCCC_Hệ thống Sprinkler tự động - Khu vực tầng hầm 1 và tầng hầm 2. Theo phụ lục A :
Các gara ôtô,kể cả bãi đỗ xe tư nhân và công cộng thuộc nhóm II các cơ sở có nguy cơ cháy trung bình.
- Tầng 1 đến tầng 7:
Nhò trọ , phòng nghỉ của các câu lạc bộ, khách sạn là các cơ sở có nguy cơ cháy thấp.
Yêu cầu về hệ thống đường ống và áp lực phun đối với hệ thống có nguy cơ cháy thấp không cần thiết phải thiết kế nhiều hơn 6 Sprinkler hoạt động đồng thời, song phải đảm bảo mật độ thích hợp.
Đường ống cấp nước chữa cháy được tính toán, lựa chọn theo TCVN 7336- 2003.
Theo điều 8 của TCVN 7336 – 2003:
Điều 8.1 Các đường ống cấp nước chữa cháy (đường ống trong và đường ống ngoài) cần phải được thiết kế kiểu mạng vòng khép kín.
van điều khiển hoặc ít hơn.
Điều 8.2 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.
Điều 8.3 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.
Điều 8.4 Đường kính đường ống dẫn đến sprinkler được chọn trên cơ sở tính toán thủy lực nhưng phải không nhỏ hơn 15mm.
Điều 8.5 Không cho phép kết 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.
Tính toán thuỷ lực cho hệ thống Sprinkler
Theo Bảng 2 của điều 6.4 TCVN 7336-2003 cường độ phun nước (mật độ phun thiết kế) và diện tích bảo vệ của 1 đầu phun Sprinkler:
Với tầng hầm 1 và tầng hầm 2 thuộc nhóm I nguy cơ cháy trung bình: Cường độ phun của đầu Sprinkler là: 0,12 (l/m².s)
Lưu lượng nước chữa cháy:
Q = N×q×3600/1000
Trong đó: Q là lưu lượng nước chữa cháy (m³/h); N là số lượng đầu phun Sprinler; q là lưu lượng của vòi phun.
q = D×A
trong đó: D là diện tích bảo vệ của một đầu phun; A là cường độ phun của đầu Sprinkler.
- Tầng hầm 2 có tổng số đầu Sprinkler là: 84 đầu, diện tích bảo vệ của 1 đầu là 12m²
Lưu lượng của vòi phun là: 12×0,12 = 1,44 (l/s) Lưu lượng nước chữa cháy cho tầng hầm 2 là:
Q = 84×1,44×3600/1000 = 435,456 (m³/h)
- Tầng hầm 1 có tổng số đầu Sprinkler là : 75 đầu Lưu lượng nước chữa cháy cho tầng hầm 1 là:
Q = 75×1,44×3600/1000 = 388,8 (m³/h)
- Tầng 1 đến tầng 7 thuộc nhóm nguy cơ cháy thấp: Cường độ phun của đầu Sprinkler là: 0,08 (l/m².s), diện tích bảo vệ của 1 đầu phun là 12m²
Lưu lượng của vòi phun là: 0,08×12 = 0,96 (l/m) - Tầng 1 tổng số đầu Sprinkler là:43 đầu. Lưu lượng nước chữa cháy cho tầng 1 là: Q = 43×0,96×3600/1000 = 148,608 (m³/h).
- Tầng 2 có tổng số đầu phun Sprinkler là: 40 đầu Lưu lượng nước chữa cháy cho tầng 2 là:
Q = 40×0,96×3600/1000 = 138,24 (m³/h).
- Tầng 3 đến tầng 7. Mỗi tầng có tổng số đầu phun là: 45 đầu Lưu lượng nước chữa cháy cho 1 tầng là:
Q = 45×0,96×3600/1000 = 155,52 (m³/h).
Lựa chọn đường ống cấp nước cho Sprinkler
Hệ thống đường ống cấp nước phải chọn theo bảng 6 trong điều 10.5 của TCVN 7336-2003.
Bảng 3.19 Hệ thống đường ống cứu hoả cấp nước cho Sprinkler Loại đường ống thép, hàn điện Đường kính ngoài (mm) Chiều dày thành ống (mm) Đường kính trong (mm) Đường kính tính toán (mm) Dung tích 1m đường ống, lít Đường ống hút nước từ bể 125 3,2 118 117 12 Đường ống chính cấp nước
tới các hệ thống chữa cháy 100 3 94 93 7
Đường ống nhánh tới hộp đựng lăng, vòi, bình chữa
cháy
50 2,5 45 44 2,75
Đường ống nhánh từ
đường ống chính 32 2,2 27,6 26,6 0,555
Đường ống cấp nước giữa
các đầu Sprinkler 25 2 21 20 0,134
Khoảng cách giữa các móc treo ống thép phải chọn theo bảng 3 trong TCVN 7336-2003.
Bảng 3.20 Khoảng cách giữa các trụ đỡ hoặc móc treo ống thép
Đường kính ống thép (mm)
18 25 32 40 45 50 76 89 100 125 140 152 219
Khoảng cách cực đại giữa các trụ đỡ
2,5 3 3,5 4 4,5 5 6 6 6 7 8 9 9
δ) Chọn máy bơm chữa cháy
Cụm bơm chữa cháy:
- Máy bơm chữa cháy (thường trực) Q = 30 l/s khi H = 70M.C.N
Q = 92 l/s khi H = 50M.C.N N = 75KW Trong đó:
Q là: lưu lượng nước trong ống. H là: chiều cao cột áp.
H = H1+H2+H3.
H1là: Tổng của cột áp xa nhất ( tức là áp lực nước theo độ cao từ vị trí đặt bơm đến nơi xa nhất của hệ thống sprinkler (đầu phun sprinkler xa nhất đó). 5 mét ngang bằng 1 mét cao.
H2 là: Cột áp để phun nước tại đầu phun sprinkler (thường lấy sprinkler phun xa 5 mét).
H3 là: Tổn thất áp lực tại các cút nốt trên đường ống (tổn thất cục bộ). - Máy bơm chữa cháy (dự phòng)
Q = 34 l/s khi H = 70M.C.N
Q = 92 l/s khi H = 50M.C.N; N = 75KW - Máy bơm bù áp:
Q = 3,6m³/h, H = 80 M.C.N.
ε) Lăng, vòi, bình chữa cháy
Hình 3.19 lăng chữa cháy D50
Lăng chữa cháy được cấu tạo bằng kim loại chống rỉ sét, sáng bong, được đánh nhẵn và mạ kẽm nhúng nóng tránh oxy hoá, không bị ăn mòn kim loại, tuổi thọ của lăng cứu hoả rất cao. Thiết kế ren vặn kết nối với các vòi cứu hoả.
- Vòi chữa cháy
Hình 3.20 Vòi chữa cháy
Thông số kỹ thuật: Đường kính: D50
Chất liệu bọc ngoài: 2 lớp polyester Chất liệu trong: Cao su tổng hợp Áp suất làm việc: 10 bar
- Van góc chữa cháy D50
Hình 3.21 Van góc chữa cháy D50
Van góc chữa cháy có đường kính 50mm, sử dụng lắp đặt trong hộp PCCC. Được làm bằng gang cầu có khả năng chịu lực và độ bền cao, được bao phủ bằng sơn epoly, khớp nối nhôm có rong cao su và ti khoá bằng đồng.
Van góc chữa cháy được đặt trong hộp PCCC, kết nối với đường ống dẫn nước chữa cháy, một đầu kết nối với vòi chữa cháy qua khớp nối bằng nhôm, vòi chữa cháy được kết nối với lăng chữa cháy, hệ thống được chứa trong hộp PCCC.
Khi xảy ra sự cố cháy, mở khoá van để nước lưu thông qua vòi chữa cháy và lăng chữa cháy rồi phun trực tiếp vào đám cháy, với áp lực nước lớn làm cho ngọn lửa bị ngợp lại và sẽ tắt nhanh chóng.
Hình 3.22 bình chữa cháy bột MFZ8
Loại bình chữa cháy bột BC, có trọng lượng bột 8Kg, chữa đám cháy vừa, dùng cho văn phòng, được đựng chung trong hộp PCCC với lăng chữa cháy và vòi chữa cháy.
Ngoài hệ thống chữa cháy tự động, các tầng của toà nhà được bố trí các hộp chữa cháy sử dụng để chữa cháy vách tường và dập tắt các đám cháy nhỏ với bình chữa cháy.