HƯỚNG DẪN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CCTĐ PHUN SƯƠNG

24.04.2025 Tin tức PCCC Phí Ngọc Tùng

Table of Contents

Thiết kế Hệ thống chữa cháy tự động phun sương ASC theo TCVN 13657-1:2023

Nội dung

Nghiên cứu các căn cứ cơ sở thiết kế.
Nghiên cứu phương án thiết kế.
Xác định các thông số đầu vào.
Chọn các thông số đầu
Tính toán cột áp đầu phun chủ đạo.
Tính toán số lượng và bố trí đầu
Thiết lập mạng lưới đường ống.
Tính toán thủy lực mạng lưới đường ống.
Tính toán các thông số của trạm bơm chữa cháy

1. Cơ sở thiết kế

Hồ sơ thiết kế kiến trúc, kết cấu, bộ môn điện, nước của công trình

Xác định quy mô, đặc điểm nguy hiểm cháy nổ, công năng của một phần hoặc toàn bộ công trình.

Hệ thống các tiêu chuẩn, quy phạm có liên quan

Xác định các tiêu chuẩn, thiết kế

Đặc điểm tính năng và thông số kỹ thuật của hệ thống Sprinkler và các thiết bị chính

2. Phương án tính toán thiết kế

Xác định công trình có thuộc diện trang bị HT chữa cháy tự động hay không Xác định theo phần 5 và Phụ lục A TCVN 3890:2023

Phạm vi áp dụng

Tiêu chuẩn này quy định các yêu cầu đối với việc thiết kế và lắp đặt hệ thống chữa cháy phun sương áp suất cao cho nhà và công trình. Tiêu chuẩn này không áp dụng để thiết kế hệ thống chữa cháy bằng nước, bọt cho đám cháy kim loại, cũng như các chất và vật liệu có hoạt tính hóa học mạnh, bao gồm: – Các chất phản ứng với chất chữa cháy gây nổ (hợp chất nhôm, kim loại kiềm, …); – Các chất phân hủy khi tương tác với chất chữa cháy và giải phóng các khí dễ cháy (hợp chất lithium, azide chi, hydrua nhôm, kẽm, magie, …); – Các chất tương tác với chất chữa cháy có tác dụng tỏa nhiệt mạnh (axit sulfuric, titan clorua, …); – Các chất tự cháy khi tiếp xúc với nước (natri hydrosulfite, …).

Kiểm tra thông số loại đầu phun Sprinkler

4.1.3.1 Hệ thống đầu phun hở

Áp dụng cho khu vực có diện tích, không gian lớn khi xảy ra sự cố cháy dẫn đến diện tích đám cháy lớn, tốc độ cháy lan nhanh, như: nhà kho, nhà để xe, nhà xưởng công nghiệp,…

4.1.3.2 Hệ thống đầu phun kín

Áp dụng cho khu vực có nhiệt độ môi trường không thấp hơn 4 độ C và không cao hơn 70 độ C, có diện tích mỗi phân khu không quá 500m2.

4.2.2 Khi thiết kế Hệ thống đầu phun hở, diện tích khu vực bảo vệ không vượt quá 500 m cho một van điều khiển. Khi thiết kế Hệ thống đầu phun kín phải theo cùng lớp phân khu vực bảo vệ, số lượng đầu phun của một van điều khiển phân khu vực kiểu kín không được vượt quá 800 chiếc.
4.2.3 Khoảng cách lắp đặt giữa các đầu phun kiểu kín không lớn hơn 3,5 m và không nhỏ hơn 2,0 m. Khi thiết kế Hệ thống đầu phun kín, diện tích tính toán tối thiều của Hệ thống đầu phun kín được xác định là 140 m? và các thông số cụ thể được xác định theo các quy định trong Bảng 1. Khi vị trí lắp đặt thực tế của đầu phun nằm giữa các giá trị chiều cao hoặc thấp hơn giá trị chiều cao nhỏ nhất quy định trong Bảng 1 thì lấy thông số cận trên của chiều cao làm thông số tính toán. Trường hợp vị trí lắp đặt cao hơn chiều cao tối đa trong Bảng 1 thì lấy thông số cao nhất (không quá 15 m) làm thông số tính toán.

CHÚ THÍCH: Nhà kho có giá, kệ hàng cao trên 5.5 m, phải lắp đầu phun bên trong giá hàng và cách 4 m thì lắp một tầng đầu phun; giá hàng một tầng áp dụng tính toán lưu lượng theo 6 đầu phun phun ra đồng thời; giá hàng hai tầng áp dụng tính toán lưu lượng theo 12 đầu phun; từ ba tầng trở lên áp dụng tính toán lưu lượng theo 14 đầu phun phun ra đồng thời.

4.2.4 Thời gian tác động của Hệ thống đầu phun hở không được lớn hơn 30 s.
4.2.5 Thông số thiết kế của phương pháp chữa cháy toàn bộ không gian và phương pháp chữa cháy phân khu vực của Hệ thống đầu phun hở được áp dụng theo quy định trong Bảng 2 Thông số thiết kế của Hệ thống đầu phun hở. Khi diện tích khu vực bảo vệ vượt quá 500 m2 phải áp dụng phương pháp chữa cháy phân khu vực. Khi vị trí lắp đặt thực tế của đầu phun nằm giữa các giá trị chiều cao hoặc thấp hơn giá trị chiều cao nhỏ nhất quy định trong Bảng 2 thì lấy thông số cận trên của chiều cao làm thông số tính toán. Trường hợp vị trí lắp đặt cao hơn chiều cao tối đa trong Bảng 2 thì lấy thông số cao nhất (không quá 23 m) làm thông số tính toán.

Bảng số liệu 1

Bảng số liệu 2

3. Tính toán các thông số của hệ thống Sprinkler

a/ Xác định các thông số đầu vào

– Hệ thống chữa cháy phun sương áp suất cao phải lựa chọn thiết kế hệ thống theo quy định tại 4.1.3; với các thông số thiết kế cơ bản sau: + Lưu lượng; + Cột áp; + Thời gian phun sương; + Cường độ phun; + Diện tích bảo vệ (hoặc diện tích tác dụng); + Lượng nước dự trữ; + Yêu cầu cấp điện, cấp nước cho máy bơm; + Áp suất nước bổ sung của hệ thống; + Vị trí van điều khiển phần khu vực; + Khoảng cách lắp đặt, độ cao lắp đặt đầu phun, khoảng cách với đối tượng cần bảo vệ…. – Từ nhóm nguy cơ phát sinh cháy đã xác định, tra bảng 1, 2, 3, 4 TCVN 13657-1:2023 để xác định các thông số tính toán như: + Cường độ phun tối thiểu (I); + Diện tích tính toán tối thiểu (S); + Thời gian phun chữa cháy (t_p); + Khoảng cách tối đa giữa các đầu phun Sprinkler (a_max)

Bảng 1. Thông số thiết kế của hệ thống đầu phun kín

Bảng 2. Thông số thiết kế của hệ thống đầu phun hở

Bảng 3. Thông số thiết kế của hệ thống ứng dụng cục bộ

Bảng 4. Lượng nước sử dụng của họng chữa cháy phun sương áp suất cao bên trong nhà và công trình 1

Bảng 4. Lượng nước sử dụng của họng chữa cháy phun sương áp suất cao bên trong nhà và công trình 2

b/ Xác định cột áp đầu phun chủ đạo Đ/n: đầu phun chủ đạo là đầu phun bất lợi nhất về mặt thủy lực Cách 1: xác định bằng công thức

Công thức xác định cột áp đầu phun chủ đạo

Hệ số lưu lượng đầu phun

Lưu lượng tính toán của hệ thống

Lưu lượng thiết kế của hệ thống

Lượng dự trữ nước thiết kế

Phòng bơm phun sương ASC mẫu

PHỤ LỤC 1: BẢNG TÍNH THỦY LỰC HỆ THỐNG PHUN SƯƠNG ÁP SUẤT CAO THEO TCVN 13657-1:2023

Công năng nhà: Nhà kho chứa chất lỏng dễ cháy, Nhóm nguy cơ cháy phát sinh: Nhóm 6: Nhà kho chứa chất lỏng dễ cháy có chiều cao 16m; chiều cao giá kệ hàng 14m

A – LƯU LƯỢNG BƠM CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG THEO YÊU CẦU
	Loại đám cháy	Đám cháy loại B và loại C		Tra bảng 2 – TCVN 13657-1:2023
	Đối tượng áp dụng	Những khu vực có đám cháy thể lỏng hoặc thể khí cháy chủ yếu như phòng máy biến áp thấm dầu, phòng máy phát điện diezen (máy phát), phòng lò hơi đốt dầu (hoặc khí), phòng turbin, phòng máy trực tiếp, trạm thủy lực, gian trữ dầu, kho rượu trắng, kho hóa chất, phòng phun sơn sấy sơn, xưởng sản xuất…
	Khu vực áp dụng	nt
	q – Cường độ phun sương của hệ thống, L/min·m²	1,80	l/min·m²
	L – Khoảng cách bố trí đầu phun lớn nhất, m	3,50	m
	H – Độ cao lắp đặt đầu phun, m	15,00	m
	t – Thời gian phun sương thiết kế, min	20,00	min
	S – Diện tích chữa cháy tính toán	250,00	m2	Max 500m2 theo Điều 4.2.2 TCVN 13657-1:2023
	Lưu lượng nước CC tự động thiết kế Q_TK = iLL	0,37	l/s
	Lưu lượng nước CC tự động lựa chọn	0,37	l/s

B- TÍNH TOÁN THỂ TÍCH NƯỚC DỰ TRỮ THIẾT KẾ
	Hệ số lưu lượng đầu phun	K=	0,900		Bảng E1 – TCVN 13657-1:2023
	Áp suất làm việc của đầu phun	P=	10,000	MPa
	Lưu lượng thiết kế của đầu phun	q=	9,000	l/min
	Diện tích tính toán khu vực bảo vệ của 1 van điều khiển	S=	250,000	m2
	Khoảng cách giữa các đầu phun theo phương X	Lx =	3,000	m
	Khoảng cách giữa các đầu phun theo phương Y	Ly=	3,000	m
	Số lượng đầu phun tính toán đảm bảo lưu lượng cần thiết của hệ thống	n≥ S/(Lx*Ly)	28,000	Sprinkler
	Lưu lượng tính toán của hệ thống Lưu lượng tính toán của hệ thống tính thể tích nước dự trữ thiết kế	Qj =n*qi=	468,240	l/min	Tương đương 7,804 l/s
	k – hệ số an toàn	k=	1,100
	Lưu lượng thiết kế của hệ thống Qs = k*Qj	Qs= k*Qj=	515,064	l/min

	t – Thời gian phun sương liên tục		t =	20	min
	Lưu lượng dự trữ nước thiết kế của hệ thống chữa cháy phun sương áp suất cao Wc = Qs*t		Wc = Qst = 10301,280* 1
C- TÍNH TOÁN ÁP SUẤT NƯỚC CỦA HỆ THỐNG CHỮA CHÁY PHUN SƯƠNG ÁP SUẤT CAO
Áp suất cấp nước thiết kế của hệ thống phải tính toán theo công thức sau: Pt = Pf + Pc + Ps
I.1	Khi đường kính ống của hệ thống lớn hơn và bằng 20 mm, và tốc độ dòng chảy nhỏ hơn 7.6 m/s, thì tổn thất áp suất nước của đường ống có độ dài đơn vị phải tính theo công thức sau đây để quyết định
	tổn thất áp suất nước của đường ống
	Trong đó:
	P — Tổn thất lực nước của đường ống có chiều dài đơn vị (KPa/m);				(Chuyển sang Mpa; sẽ chia cho 10³)
	Q — Lưu lượng đường ống （L/min） ;
	C — Hệ số ma sát của đường ống, đối với ống đồng, ống thép không gỉ, C=150;
	d — Đường kính trong của đường ống (mm)
I.2	Pd1: Tổn thất dọc đường theo phương ngang hệ đầu phun Sprinkler (MPa)
Đoạn	D (mm) (Đường kính ống)	Q (l/s) (Lưu lượng ống)	L (m) (Chiều dài ống)	V(m/s) (Vận tốc dòng chảy) V=10004Q/(π*D²)	C Hệ số ma sát của đường ống, ống thép không gỉ	LPf = L	Tổng Pi (Mpa)
Tổn thất dọc đường tại đoạn 1-2 gần đầu phun chủ đạo, Cột áp P1=10 MPa, D ống = 21, Chiều dài ống = 3 m; Lưu lượng Q1=0,15 l/s; Cột áp P2 =P1+P1-2= 10+0,0004 = 10,0004 Mpa
1-2	21	0,15	3,00	0,433	150,000	0,0004	10,0004
Tổn thất dọc đường tại đoạn 2-a, D ống =21, Chiều dài ống =1,5 m; Lưu lượng đầu phun 2: Q2 = KSqrt(10P2)=0,9*Sqrt(100,004) =0,15 l/s; Lưu lượng tại đoạn 2-3: Q2-a = Q1+Q2=0,15 + 0,15 = 0,3 l/s; Cột áp Pa = P2 + P2-a = 10,0004 + 0,0007 = 10,001 MPa
2-a	21	0,30	1,50	0,866	150,000	0,0007	10,0010
				Tổng	Pd1:		10,0010
I.3	Hd2: Tổn thất dọc đường theo phương ngang của đường ống chính (MPa)
	Tổn thất dọc đường theo phương ngang của đường ống chính

Đoạn	D (mm) (Đường kính ống)	Q (l/s) (Lưu lượng ống)	L (m) (Chiều dài ống)	V(m/s) (Vận tốc dòng chảy) V=1000²4Q/(π*D²)	C Hệ số ma sát của đường ống, ống thép không gỉ	LPf = L	Tổng Pi (Mpa)
– Đối với hàng I, có áp suất Pa= 10,001 Mpa; Lưu lượng QI= Qa=2xQ2-a = 0,6 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng I được xác định bằng công thức BpI = QI^2/Pa = 0,6 * 0,6 / 10,001 = 0,036
– Áp suất của điểm b là Pb = Pa + Pa-b = 10,001 + 0,005 = 10,006 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
a-b	21	0,60	3,00	1,732	150	0,0047	10,0057
-Lưu lượng của hàng II được xác định theo công thức: QII = Sqrt(BpIPb) = Sqrt(0,036 10,006 ) =0,6 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng II được xác định bằng công thức BpII = QII^2/Pb = 0,6 * 0,6 / 10,006 = 0,036
– Áp suất của điểm c là Pc = Pb + Pb-c = 10,006 + 0,005 = 10,01 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
b-c	21	0,60	3,00	1,733	150	0,0047	10,0104
-Lưu lượng của hàng III được xác định theo công thức: QIII = Sqrt(BpIIPc) = Sqrt(0,036 10,01 ) =0,6 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng III được xác định bằng công thức BpIII = QIII^2/Pc = 0,6 * 0,6 / 10,01 = 0,036
– Áp suất của điểm d là Pd = Pc + Pc-d = 10,01 + 0,005 = 10,015 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
c-d	21	0,60	3,00	1,733	150	0,0047	10,0152
-Lưu lượng của hàng IV được xác định theo công thức: QIV = Sqrt(BpIVPd) = Sqrt(0,036 10,015 ) =0,6 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng IV được xác định bằng công thức BpIV = QIV^2/Pd = 0,6 * 0,6 / 10,015 = 0,036
– Áp suất của điểm e là Pe = Pd + Pd-e = 10,015 + 0,005 = 10,02 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
d-e	21	0,60	3,00	1,734	150	0,0047	10,0199
-Lưu lượng của hàng V được xác định theo công thức: QV = Sqrt(BpVPe) = Sqrt(0,036 10,02 ) =0,601 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng V được xác định bằng công thức BpV = QV^2/Pe = 0,601 * 0,601 / 10,02 = 0,036
– Áp suất của điểm f là Pf = Pe + Pe-f = 10,02 + 0,005 = 10,025 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
e-f	21	0,60	3,00	1,734	150	0,0047	10,0246
-Lưu lượng của hàng VI được xác định theo công thức: QVI = Sqrt(BpVIPf) = Sqrt(0,036 10,025 ) =0,601 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng VI được xác định bằng công thức BpVI = QVI^2/Pf = 0,601 * 0,601 / 10,025 = 0,036
– Áp suất của điểm g là Pg = Pf + Pf-g = 10,025 + 0,004 = 10,028 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
f-g	21	0,60	2,30	1,734	150	0,0036	10,0282
-Lưu lượng của hàng VII được xác định theo công thức: QVII = Sqrt(BpVIIPg) = Sqrt(0,036 10,028 ) =0,601 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng VII được xác định bằng công thức BpVII = QVII^2/Pg = 0,601 * 0,601 / 10,028 = 0,036
– Áp suất của điểm h là Pg = Pg + Pg-h = 10,028 + 0,003 = 10,032 Mpa; Đường kính ngoài của ống =21 mm
g-h	21	0,60	2,20	1,735	150	0,0035	10,0317
-Lưu lượng của hàng VIII được xác định theo công thức: QVIII = Sqrt(BpVIIIPh) = Sqrt(0,036 10,032 ) =0,601 l/s
– Đặc tính tổng quát của hàng VIII được xác định bằng công thức BpVIII = QVIII^2/Ph = 0,601 * 0,601 / 10,032 = 0,036
– Áp suất của điểm tủ ĐK là Pđk = Ph + Pđk = 10,032 + 0,198 = 10,23 Mpa; Đường kính ngoài của ống =40 mm
-Lưu lượng tính toán tại điểm h bằng tổng lưu lượng của 8 hàng ở trên: Q= 4,2 l/s
h-Tủ ĐK	40	4,80	62,00	3,823	150	0,1981	10,2298
-Lưu lượng từ Tủ ĐK về trạm bơm là lưu lượng tổng của Khu vực phân chia bảo vệ với đầu phun cách ly; bao gồm: 1: Lưu lượng khu vực bảo vệ = 4,8 l/s ; 2: Lưu lượng của đầu phun cách ly hàng dọc = 8 đầu phun * 1 hàng 0,15 l/s; 3: Lưu lượng đầu phun cách ly theo hàng ngang = 6 đầu phun2 hàng *0,15 l/s. Tổng lưu lượng = 7,804 l/s
Tủ ĐK – Trạm bơm	50	7,80	30,00	3,975	150	0,0793	10,3091
				Tổng	Pd2:		10,3091

I	Pf: Tổn thất áp suất nước đường ống của hệ thống phun sương áp suất cao				10,31	MPa
II	Pc: Chênh lệch áp suất tĩnh giữa đầu phun tại điểm bất lợi nhất với mực nước thấp nhất của thùng nước hoặc téc nước dự trữ (Mpa)				0,16	MPa
III	Ps: Áp suất làm việc của đầu phun tại điểm bất lợi nhất (Mpa) (đã tính đầu phun chủ đạo ở trong công thức của đoạn ống 1-2; Áp suất đầu phun chủ đạo P1= 10MPa)					MPa
V	Áp suất cấp nước thiết kế của hệ thống phải tính toán theo công thức sau: Pt = Pf + Pc + Ps				10,47	MPa
D- KIỂM TRA ĐỐI CHIẾU CÔNG THỨC (10) ĐỐI CHIẾU VỚI CÁC GIÁ TRỊ ĐÃ ĐƯA RA TRONG BẢNG 1 VÀ BẢNG 2 CỦA TIÊU CHUẨN
	Sau khi tính toán lực nước phải dựa vào công thức 10 để đối chiếu cường độ phun sương của hệ thống, kết quả tính toán không được nhỏ hơn giá trị đã đưa ra trong Bảng 1 và Bảng 2 của tiêu chuẩn này, hoặc kết quả thử nghiệm mô phỏng đám cháy

	Trong đó:
	q₀ — Cường độ phun sương theo tính toán （L/min·m2);				qo=	2,06 l/min.m2
	Qs — Lưu lượng thiết kế hệ thống (L/min);				Qs=	515,06 l/min
	Si — Diện tích theo tính toán (m2).				Si=	250,00 m2
	Đánh giá:	qo tính toán =	2,06	>	qo yêu cầu =	1,80	ĐẠT

Kết luận: Căn cứ theo bảng tính, lựa chọn thông số Bơm chữa cháy như sau:

1. Máy bơm chữa cháy chính:	Lưu lượng:	515,06	l/min
	Cột áp	10,47	Mpa
Phương án thiết kế: Chọn tổ hợp bơm 4 chiếc (3 bơm chính + 1 bơm dự phòng)
Thông số mỗi bơm chính như sau:	Lưu lượng:	172,00	l/min
	Cột áp	10,47	Mpa
2. Máy bơm chữa cháy dự phòng: Theo điều 4.2.8; chỉ cần bố trí ít nhất 1 bơm dự phòng tương ứng lưu lượng tối đa và áp suất cần thiết của bơm chính 3. Máy bơm bù áp Q bơm bù = 1%Q máy bơm chính H bơm bù = H máy bơm chính + 10m	Lưu lượng: Cột áp Lưu lượng Cột áp	172,00 10,47 5,15 10,57	l/min Mpa 1/min Mpa