Đồ án học phần 2, thiết kế báo cháy tự động sử dụng s7-1200

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN


MÔN: ĐỒ ÁN HỌC PHẦN 2
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU PHÂN TÍCH XÂY DỰNG HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG PHÒNG
CHÁY CHỮA CHÁY CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG LAPAZ.

GVHD:

TRẦN THUỶ VĂN

SVTH:
NGUYỄN THÀNH LUÂN
NGUYỄN VĂN KHOA
TRẦN QUỐC TOẢN
PHẠM MINH NGỌC
Lớp : ĐIỆN CLC – K8

Hà Nội: 2016

1


LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời đại ngày nay việc xây dựng các toà nhà cao tầng làm chung cư, trung tâm thương mại,
khách sạn,…ngày càng trở nên phổ biến. Chúng ngày càng trở nên hiện đại, tiện nghi để phục vụ
các yêu cầu ngày càng cao của con người. Giải pháp chính là kết hợp hệ thống các thiết bị cơ
điện sử dụng trong toà nhà với công nghệ tự động hoá nhằm đem lại khả năng tự hoạt động (hệ
thống phòng cháy, hệ thống thông gió, hệ thống chiếu sáng,…). Các hệ thống tự động hoá toà
nhà (Building Managerment System - BMS) đã ra đời để giải quyết bài toán này.

Nhiệm vụ chính của hệ thống BMS là điều khiển, giám sát, quản lý các thiết bị cơ/điện trong một
tòa nhà cao tầng, giúp cho việc vận hành, bảo dưỡng và quản lý tòa nhà một cách thuận tiện, an
toàn và tiết kiệm.
Chính vì vậy chúng em đã chọn tìm hiểu về một phần trong hệ thống BMS làm đề tài mô học
“Đồ án học phần 2”. Đề tài của chúng em là “TÌM HIỂU PHÂN TÍCH XÂY DỰNG HỆ
THỐNG TỰ ĐỘNG PHÒNG CHÁY CHỮA CHÁY CHO CHUNG CƯ CAO TẦNG
LAPAZ.”. Nhiệm vụ của đề tài bao gồm:
- Nêu lên các đặc trưng cơ bản về tòa nhà cao tầng hiện đại.
- Nghiên cứu về hệ thống tự động hoá toà nhà nói chung, tìm hiểu sơ bộ hệ thống BMS
- Đưa ra giải pháp thiết kế hệ thống phòng cháy tự động cho LAPAZ.
Sau thời gian tìm hiểu chúng em đã hoàn thành việc thiết kế phòng cháy chữa cháy cho LAPAZ.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Thủy Văn đã giúp đỡ chúng em hoàn thành đề tài
này. Hệ thống tự động hoá toà nhà là một lĩnh vực rất mới ở Việt Nam, do vậy mặc dù đã rất cố
gắng nhưng cũng không tránh khỏi thiếu sót trong quá trình tìm hiểu. Chúng em rất mong nhận
được sự góp ý và bổ sung của các thầy cô giáo.

2


DANH MỤC VIẾT TẮT
PCCC: phòng cháy chữa cháy.
BMS (Building Management System): hệ thống điều khiển và giám sát kỹ thuật của tòa nhà.
ACMV: Hệ thống điều hoà không khí và thông gió.
Hệ thống FA: Hệ thống báo cháy.
Hệ thống PA: Hệ thống thông báo công cộng.
DDC (direct digital control): Bộ điều khiển trực tiếp.
MBC ( Modular Building Controller): Thiết bị điểu khiển tự động chính trong tòa nhà.
MEC ( Modular Equipment Controller ): Thiết bị điều khiển phức tạp, giám sát và quản lí năng
lượng.
FLN (floor level network):

RBC ( Remote Building Controller): Thiết bị điều khiển
Mạng EBLN (Equipment building level network): Mạng Ethernet LAN TCP/IP.

3


MỤC LỤC

4


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TÒA NHÀ
VÀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY
1.1 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ TỰ ĐỘNG HÓA TÒA NHÀ
1.1.1 Khái niệm hệ thống quản lý toà nhà (BMS).
BMS (Building Management System) là một hệ thống điều khiển và giám sát kỹ thuật.
Hệ thống này có giải pháp mang tính tổng thể cao trong điều khiển và giám sát các hệ thống
kỹ thuật của toà nhà. Hệ thống BMS thực hiện tốt nhất các nhiệm vụ điều khiển vận hành hệ
thống là môi trường thu nhận, quản lý toàn bộ các thông số kỹ thuật của thiết bị của các hệ
thống kết nối tới. Thông qua trao đổi thông tin, BMS điều khiển vận hành các thiết bị chấp
hành hoạt động của từng hệ thống kỹ thuật khác nhau hoạt động theo yêu cầu của người
quản lý, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật cũng như các yếu tố an toàn, an ninh…
1.1.2 Cấu trúc của một hệ thống BMS
Hệ thống quản lý tòa nhà - hệ thống BMS bao gồm phần cứng và phần mềm, trong đó phần
mềm thường là độc quyền cho mỗi hãng sản xuất.
Phần cứng hệ thống bao gồm thiết bị trung tâm được kết nối với máy chủ và kết nối với các
thiết bị ngoại vi. Hệ thống sensor thông minh và các tiếp điểm trung gian sẽ giúp phần mềm điều
khiển và giám sát rất nhiều đối tượng trong tòa nhà như bơm, quạt, MCB, MCCB, van, máy điều
hòa, … đảm bảo rằng các đối tượng đều hoạt động đúng ý đồ của nhà quản lý.
1.1.3 Đối tượng quản lý của hệ thống quản lý tòa nhà - hệ thống BMS

Hệ thống quản lý tòa nhà – hệ thống BMS sẽ quản lý hầu hết các hệ thống trong tòa nhà như:
- Hệ thống chiếu sáng
- Hệ thống điều hoà không khí và thông gió - ACMV
- Hệ thống cấp thoát nước
- Hệ thống báo cháy - Hệ thống FA
- Hệ thống thông báo công cộng - Hệ thống PA
- Hệ thống chữa cháy
5


- Hệ thống phân phối điện
- Máy phát điện
- Hệ thống kiểm soát vào /ra - Hệ thống access control
- Nồng độ khí gas, nhiệt độ, độ ẩm môi trường.
- Hệ thống thang máy
- Các hệ thống và thiết bị khác …
1.2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHÒNG CHÁY
1.2.1 Khái niệm chung
Hệ thống báo cháy tự động (Automatic fire alarm system): hệ thống tự động phát hiện và thông
báo địa điểm cháy.
- Hệ thống báo cháy thông thường (Conventional fire alarm system): hệ thống báo cháy
tự động không có chức năng thông báo địa chỉ của từng đầu báo cháy.
- Hệ thống báo cháy địa chỉ (Addressable fire alarm system): hệ thống báo cháy tự động
có chức năng thông báo địa chỉ của từng đầu báo cháy.
- Hệ thống báo cháy thông minh (Intelligent fire alarm system): hệ thống báo cháy tự
động ngoài chức năng báo cháy thường và địa chỉ còn có thể đo được một số thông số về cháy
của khu vực nơi lắp đặt báo cháy như nhiệt độ, nồng độ khói hoặc/và tự động thay đổi ngưỡng
tác động của đầu báo cháy theo yêu cầu của nhà thiết kế và lắp đặt.
1.2.2 Đối tượng tìm hiểu và thiết kế
Toà nhà chung cư cao 16 tầng Lapaz tại 38 Nguyễn Chí Thanh tp. Đà Nẵng thuộc nhóm

nhà cao tầng. Khi xảy ra cháy, việc hỗ trợ từ bên ngoài với độ cao lớn là khó thực hiện được.
Vì vậy, hệ thống phòng cháy chữa cháy (PCCC) được thiết kế nhằm đạt mục đích chủ động chữa
cháy bên trong công trình khi có cháy xảy ra là chính, đồng thời có khả chữa cháy bằng đơn vị
chuyên nghiệp của thành phố khi cần thiết.
Các thiết bị phòng cháy chữa cháy được thiết kế gồm có:
- Hệ thống báo cháy tự động.
- Hệ thống sprinkler (chữa cháy tự động).
- Hệ thống Drencher (màn ngăn nước chống cháy lan).
- Hệ thống Pyrogen (chữa cháy tự động trạm điện và máy phát điện).
6


- Hệ thống chữa cháy vách tường.
- Các thiết bị chữa cháy, cứu hộ loại cầm tay, di động.
- Họng chờ khô để cấp nước từ bên ngoài vào bên trong công trình.
- Họng nước chữa cháy ngoài nhà.
- Chiếu sáng sự cố và chỉ dẫn lối thoát nạn.
- Các thiết bị ngăn cháy, chống khói (cửa ngăn cháy, van ngăn cháy).
Hệ thống báo cháy tự động có khả năng cấp tín hiệu đến các bộ phận khác như:
- Điều áp buồng thang, buồng đệm.
- Hút khói chủ động.
- Điều khiển thông gió tầng hầm.
- Ngắt điện và máy phát điện dự phòng khi chữa cháy.
Sự kết hợp các thiết bị PCCC với các thiết bị có liên quan nói trên thông qua các phần
mềm điều khiển hoặc các nhân viên quản lý toà nhà cho phép đạt hiệu quả xử lý cao nhất khi có
cháy xảy ra.
Đề tài thiết kế Hệ thống PCCC cho chung cư 16 tầng này có tham khảo bản tài liệu thiết
kế chung cư sinh thái p.Túc Duyên tp.Thái Nguyên. Bản thiết kế mặt bằng của chung cư LAPAZ
được lấy nguồn tại website: Kientruc360.info
Các tiêu chuẩn áp dụng

-TCVN 2622:1995 – Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình. Yêu cầu thiết kế.
-TCVN 6160 : 1996 – PCCC Nhà cao tầng. Yêu cầu thiết kế.
-TCVN 5738 : 2001 - Hệ thống báo cháy tự động. Yêu cầu kỹ thuật.
-TCVN 7336 : 2003 – PCCC – Hệ thống sprinkler tự động – Yêu cầu thiết kế và lắp đặt.
-TCVN 3890:2009 – Phương tiện phòng cháy và chữa cháy cho nhà và công trình – trang
bị, bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng.

7


CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ VÀ LỰA CHỌN GIẢI PHÁP
2.1 PHÂN TÍCH CÔNG NGHỆ
Hệ thống phòng cháy chữa cháy lắp đặt tại chung cư LAPAZ gồm các hệ thống sau :
Hệ thống báo cháy tự động:
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5738 - 2001, hệ thống báo cháy tự động là hệ thống tự động
phát hiện và báo động có cháy.

Hình 2.1. Kết nối hệ thống báo cháy tự động với các hệ thống khác.
Hệ thống báo cháy tự động cho tòa nhà Palais de Louis bao gồm: Trung tâm báo cháy địa chỉ;
Các thiết bị đầu vào; Các thiết bị đầu ra (thiết bị ngoại vi)và Hệ dây dẫn (dây truyền tín hiệu và
dây cấp nguồn).
2.1.1 Trung tâm báo cháy địa chỉ
Trung tâm báo cháy (Fire alarm control panel): Thiết bị cung cấp năng lượng cho các đầu báo
cháy tự động và thực hiện chức năng sau đây:
- Nhận tín hiệu từ đầu báo cháy tự động và phát tín hiệu báo động cháy chỉ thị nơi xảy ra cháy.
- Có thể truyền tín hiệu phát hiện cháy qua thiết bị truyền tín hiệu đến nơi nhận tin báo cháy
hoặc/và đến các thiết bị phòng cháy, chữa cháy tự động.

8

- Kiểm tra sự làm việc bình thường của hệ thống, chỉ thị sự cố của hệ thống như đứt dây, chập
mạch... - Có thể tự động điều khiển sự hoạt động của các thiết bị ngoại vi khác.
2.1.2 Các thiết bị đầu vào
Là các thiết bị nhạy cảm với các hiện tượng của sự cháy bao gồm:
2.1.2.1 Nút ấn báo cháy (Manual call point): Thiết bị thực hiện việc báo cháy ban đầu bằng tay.
2.1.2.2 Đầu báo cháy tự động (Automatic fire detector): Thiết bị tự động nhạy cảm với các hiện
tượng kèm theo sự cháy (sự tăng nhiệt độ, tỏa khói, phát sáng) và truyền tín hiệu thích hợp đến
trung tâm báo cháy.
2.1.2.3 Đầu báo cháy nhiệt (Heat detector): Đầu báo cháy tự động nhạy cảm với sự gia tăng
nhiệt độ của môi trường nơi lắp đặt đầu báo cháy.
- Đầu báo cháy nhiệt cố định (Fixed Temperature Heat detector): Đầu báo cháy nhiệt, tác động
khi nhiệt độ tại vị trí lắp đặt đầu báo cháy đạt đến giá trị xác định trước.
- Đầu báo cháy nhiệt gia tăng (Rate-of-rise heat detector): Đầu báo cháy nhiệt tác động khi nhiệt
độ tại vị trí lắp đặt đầu báo cháy có vận tốc gia tăng đạt đến giá trị xác định.
- Đầu báo cháy nhiệt kiểu dây (Line-type heat detector): Đầu báo cháy nhiệt có cấu tạo dạng dây
hoặc ống nhỏ.
2.1.2.4 Đầu báo cháy khói (Smoke detector): Đầu báo cháy tự động nhạy cảm với các tác động
của khói tạo bởi các hạt rắn hoặc lỏng sinh ra từ quá trình cháy và/hoặc do phân hủy nhiệt.
- Đầu báo cháy khói ion hóa (Ionization smoke detector): Đầu báo cháy khói nhạy cảm với các
sprinkler được sinh ra khi cháy có khả năng tác động tới các dòng ion hóa bên trong đầu báo
cháy.
- Đầu báo cháy khói quang điện (Photoelectric smoke detector): Đầu báo cháy khói nhạy cảm
với các sprinkler được sinh ra khi cháy có khả năng ảnh hưởng đến sự hấp thụ bức xạ hay tán xạ
trong vùng hồng ngoại và/hoặc vùng cực tím của phổ điện từ.
-Đầu báo cháy khói quang học (Optical smoke detector): Như đầu báo cháy khói quang điện.
Trong những căn phòng có chiều rộng dưới 3m khoảng cách cho phép giữa các đầu báo khói là
15m.

9

2.1.3 Các thiết bị đầu ra
Là các thiết bị nhận tín hiệu từ trung tâm báo cháy và điều khiển thiết bị tạo thông tin đầu
ra giúp mọi người nhận biết đang có cháy. Bao gồm:
2.1.3.1 Bảng hiện thị phụ: hiển thị các khu vực xảy ra cháy do trung tâm báo cháy chuyển đến.
2.1.3.2 Chuông báo cháy: báo tín hiệu để nhận biết có cháy xảy ra.
2.1.3.3 Còi báo cháy: có chức năng như chuông nhưng phạm vi thông báo xa hơn.
2.1.3.4 Loa hướng dẫn thoát hiểm: Loa hướng dẫn thoát hiểm của tòa nhà kết hợp với hệ thống
camera hoặc tự động phát nội dung hướng dẫn được ghi âm từ trước.
2.1.3.5 Bộ quay số điện thoại: khi có cháy tự động quay số đến người có trách nhiệm.
2.1.3.6 Bàn phím: Bàn phím để người trực điều khiển mọi hoạt động của hệ thống.
2.1.3.7 Mô đun địa chỉ: Mô đun địa chỉ để nhận tín hiệu điều khiển từ Trung tâm để cắt điện
thang máy và bật quạt thoát khói .v.v...
2.1.4 Hệ thống sprinkler
Vừa có chức năng chữa cháy tự động, vừa báo cháy tự động.
Sprinkler được gắn liền với đường ống nhánh phân phối nước, cách nhau khoảng 4 m có khả
năng dập tắt đám cháy ở diện tích mặt sàn từ 9-12 m2.
Bộ phận chủ yếu của vòi phun chữa cháy là khoá bằng hợp kim dễ nóng chảy hoặc lưỡi gà thuỷ
tinh. Khi nhiệt độ trong phòng tăng đến mức giới hạn ( 68, 72, 93 ... độ C), các khoá bị nóng
chảy hoặc lưỡi gà thuỷ tinh bị vỡ làm nước tự động phun ra. Đường kính vòi phun được chế tạo:
8; 10; 12,7 mm.
Tại đầu đường trục cấp đến đầu phun, lắp một sensor kiểm soát dòng nước. Khi đầu phun tự
động làm việc, sensor dòng chảy tác động báo về trung tâm để nhận biết.
Sprinkler tầng hầm để xe ôtô là nơi rủi ro về cháy nổ được được ứng dụng hỗn hợp nước và chất
tạo bọt foam được trang bị chất bọt cô đặc, hệ thống trộn bọt trong một hệ thống chữa cháy.
Bọt cô đặc là một chất đối chọi với xăng dầu. Mặc dù nó có cùng chung tiêu chuẩn, tuy nhiên,
mỗi loại bọt - protein và fluoroprotein - có những đặc điểm riêng, ứng dụng thích hợp hoặc kém
thích hợp hơn đối với từng hiện trường cụ thể. Hệ thống trộn bọt có thể là loại "balanced
pressure" hoặc "inline".

Bọt chữa cháy có khối lượng lớn, có tính bền, chứa đầy không khí, có tỷ trọng nhỏ hơn dầu,
xăng, hoặc nước. Foam được tạo ra bởi 3 thành phần: nước, bọt cô đặc, và không khí. Nước được
trộn với bọt cô đặc, tạo thành một dung dịch foam. Dung dịch này lại được trộn với không khí
10


(hút không khí) để tạo ra một loại bọt chữa cháy có đủ tính năng, sẵn sàng phun lên bề mặt vật
gây cháy và dập tắt cháy.
Các loại Bọt (thông dụng):
-

Foam AFFF là chất bọt mà sẽ tạo ra một màn sương phủ trên mặt phẳng của nhiên liệu có

hydrocarbon.
-

Foam ARC (alcohol-resistant concentrate) là chất bọt mà sẽ tạo ra một màn nhấy trên mặt

phẳng của loại nhiên liệu không hòa tan
2.1.5 Hệ thống Drencher
Mục đích để tạo màn ngăn bằng nước theo chiều thẳng đứng để ngăn không cho ngọn lửa cháy
lan sang vùng khác. Cấu tạo vòi phun không có màng ngăn, khoá và lưỡi gà thuỷ tinh. Khi có
cháy, van mở làm nước tràn vào đường ống là tất cả các vòi phun đều hoạt động đồng thời tạo
thành màng ngăn nước dầy đặc. Mở van bằng tay hoặc điều khiển từ Trung tâm báo cháy.
2.1.6 Hệ thống Pyrogen
Pyrogen là một tác nhân chữa cháy dạng chất khí. Nguyên lý họat động của Pyrogen là một hợp
chất dạng rắn đặc biệt được chứa trong một bình không áp suất. Khi bị kích hoạt bằng điện hay
nhiệt, chất rắn này cháy và tạo ra chất khí có khả năng chữa cháy ưu việt.
Chất khí này gồm những hạt nhỏ li ti lơ lững trong hỗn hợp khí tự nhiên với thành phần chủ yếu
là Nitrogen. Đây là một giải pháp tiên tiến, phù hợp với các gian lắp đặt thiết bị điện và điện tử.

So sánh với các giải pháp khác như sau:
- Hiệu quả hơn FM 200 gấp 6 lần và 15.5 lần so với CO2.
- Không cần áp lực tồn trữ
- Không cần phụ kiện rời
- Không cần hệ thống ống dẫn và công tác đi ống.
- 100% thân thiện với môi trường
- Gọn nhẹ và dễ dàng lắp đặt.
- Và đặt biệt chất khí này không ảnh hưởng đến máy móc thiết bị.
Hệ thống chữa cháy vách tường: Là các hộp chữa cháy nối với mạng đường ống nước chữa cháy,
bên trong có vòi chữa cháy và lăng phun. Đây là giải pháp chữa cháy thông thường được sử dụng
rộng rãi

11


Các giải pháp phòng cháy chữa cháy trên hoàn toàn đáp ứng các quy định trong văn bản thoả
thuận PCCC số 402/CVDA-PC23 (TH) ngày 29 tháng 7 năm 2009 do phòng cảnh sát PCCC
công an TP Hà Nội ban hành.
Ngoài các trang bị trên, cần lập phương án chữa cháy cho công trình và đào tạo nhân viên vận
hành toà nhà có kỹ năng xử lý khi xẩy ra cháy.

2.2 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PCCC CHO CHUNG CƯ LAPAZ.
2.2.1 Hệ thống báo cháy tự động
Được bố trí để giám sát toàn bộ các khu vực của toà nhà, bao gồm:
-

Tầng hầm: Gồm 1 tầng hầm.

-

Dịch vụ: Các tầng 1; 2 và từ tầng 15 lên tầng mái.

-

Căn hộ: Từ tầng 3 đến tầng 15 .

Toàn bộ toà nhà được giám sát bởi 5 mạch vòng phân theo các khu vực sau:
1.

Mạch vòng 1: Giám sát toàn bộ tầng hầm.

2.

Mạch vòng 2: Giám sát hai tầng dịch vụ 1 và 2.

3.

Mạch vòng 3: Giám sát tầng 3 đến tầng 7.

4.

Mạch vòng 4: Giám sát tầng 8 đến tầng 11.

5.

Mạch vòng 5: Giám sát tầng 13 đến tầng 16

Hệ thống báo cháy tự động phải có khả năng mở rộng, vì vậy cần đầu ra của hai mạch vòng cho
việc dự phòng.
Trung tâm báo cháy được lắp đặt phòng bảo vệ có người trực 24 giờ liên tục. Các thiết bị đầu vào

được bố trí ở các khu vực như sau:
+ Khu tầng hầm:
Mặt bằng tầng hầm có diện tích 596 m2

12


Hình 2.2. Sơ đồ mặt bằng tầng hầm.
Nguyên lý lắp thiết bị báo cháy tầng hầm:
- Mỗi khu vực sàn tầng hầm được giám sát bởi các đầu báo nhiệt loại thường và báo về trung tâm
thông qua môđun địa chỉ. Tổng số khu vực được giám sát là 11 khu vực.
- Mỗi khu vực có 2 mạch báo cháy xen kẽ so le nối với 2 môđun địa chỉ. Các đầu báo hiệu sau
mỗi modun được bố trí so le nhau. Khi cả hai modun đều báo tín hiệu, nguy cơ cháy xảy ra chính
xác hơn. Hai mạch báo cháy này dùng để báo cháy trung tâm và để mở van của hệ thống chữa
cháy Drencher.
- Các buồng lắp trạm điện, máy phát điện buồng máy bơm được bố trí đầu báo khói địa chỉ. Tổng
sô 4 buồng kỹ thuật.
+ Khu dịch vụ: Hai tầng 1 và 2 của toà nhà dùng cho chức năng dịch vụ nhà trẻ, nhà hàng và khu
sảnh chờ lên khu căn hộ. Từ tầng 16 lên tầng mái là bể nước và sân thượng.
Nguyên lý lắp thiết bị báo cháy khu dịch vụ:

13


- Các khu vực có chức năng khác nhau được giám sát bởi các đầu báo nhiệt hoặc khói loại
thường và báo về trung tâm thông qua môđun địa chỉ.
- Các vị trí nút ấn báo cháy bố trí tương ứng với vị trí họng vách tường ở hành lang.
+ Khu căn hộ:

Hình 2.3 Mặt bằng căn hộ chung cư LAPAZ (nguồn Internet)

Từ tầng 3 đến tầng 16 của toà nhà là khu căn hộ, được ngăn thành 2 phần tách biệt nhau: phía
Bắc và phía Nam đối xứng nhau, bao gồm khu hành lang và các căn hộ. Ngoài ra còn có khu cầu
thang máy và thang bộ.
Nguyên lý lắp thiết bị báo cháy khu căn hộ: gồm 8 mạch vòng bố trí như sơ đồ trên.
- Mỗi căn hộ được giám sát bởi các đầu báo nhiệt loại thường và báo về trung tâm thông qua mô
đun địa chỉ.
- Khu vực hành lang, phòng kỹ thuật được giám sát bới các đầu báo khói địa chỉ.
- Không gian giữa trần và trần giả lắp dây báo nhiệt rải dọc theo các kết cấu kỹ thuật.
- Mỗi hành lang có 2 vị trí nút ấn báo cháy tương ứng với vị trí họng vách tường.
Các thông số lắp đặt của đầu báo nhiệt:

14


Các thông số lắp đặt của đầu báo khói:

Các tín hiệu đầu ra từ hệ thống báo cháy như sau:
- Bảng hiện thị phụ: Bố trí tại 2 phòng trực của hai sảnh chờ lên khu căn hộ để nhân viên trực
kiểm soát từng khu căn hộ phía Bắc và phía Nam.
- Chuông báo cháy: bố trí cho từng hành lang.
- Còi báo cháy: Lắp ở khu vực tầng hầm.
- Đèn chỉ lối thoát hiểm: Lắp hướng dẫn theo đường ngắn nhất vào thang thoát hiểm ở từng khu
vực của tầng hầm, khu dịch vụ và khu căn hộ.
- Hệ thống đèn chỉ dẫn thoát nạn và chiếu sáng sự cố.
- Máy tính, máy in để điều khiển và xuất dữ liệu đầu ra.
- Bộ quay số điện thoại: đặt tại buồng bảo vệ.
- Bàn phím: đặt tại buồng bảo vệ .
- Mô đun địa chỉ: bố trí tương ứng với các vị trí cần can thiệp khi có cháy như

15

2.2.2 Hệ thống Sprinkler - chữa cháy tự động

Hình 2.4 Hệ thống Sprinkler - chữa cháy tự động.
Đặc điểm kiến trúc của tòa nhà: bể nước tại tầng mái ở độ cao 62,8 mét. Độ chênh mức nước
tự chảy (áp suất thủy tĩnh) từ mặt bể đến sàn chung cư:
- Tầng 16 (55,2 mét)- tầng căn hộ cao nhất là: 7,2 mét.
- Tầng 3 (11 mét)- tầng căn hộ nhất là: 51,8 mét.
Có 2 phương án thiết lập hệ thống springkler như sau:
+ Phương án 1- (Theo tài liệu tư vấn thiết kế của c.ty Sao Hoả tại website www.saohoavn.com ).
Hệ bơm cứu hoả đặt tại tầng hầm 1 cấp cho toàn bộ Springkler và vòi phun vách tường của toà
nhà từ tầng 16 xuống tầng hầm 3.
Hệ thống gồm 2 trục đứng dẫn đến buồng bơm chữa cháy tại tầng hầm 1. Độ cao hình học là
62,8 mét so với mực nước bể chữa cháy.
Khi xảy ra cháy, bổ xung nước từ bể bơi xuống bể nước chữa cháy bằng đường trục riêng. Số
đường ống trục chữa cháy theo chiều cao toà nhà là: 3 đường trục.
16


Áp lực của hệ thống chữa cháy thực hiện bằng bơm, không sử dụng cột áp thuỷ tĩnh của bể bơi ở
tầng mái.

+ Phương án 2:
Theo TCVN 7336-2003 Hệ thống Sprinkler tự động; Phụ lục A: Phân loại cơ sở theo mức độ
nguy cơ phát huy đám cháy:
- Khu tầng hầm và dịch vụ tầng 1,2 – thuộc nguy cơ cháy trung bình, nhóm II.
- Khu căn hộ - nguy cơ cháy thấp.
Hệ thống gồm 2 mạng chũa cháy Sprinkler có liên hệ với nhau:
- Mạng dưới: Khu tầng hầm và khu dịch vụ tầng 1&2 cấp nước từ bể chữa cháy ở tầng hầm. Độ

cao hình học: 11 mét.
- Mạng trên: Các căn hộ từ tầng 3 đến 16 cấp nước từ bể nước tầng mái. Ở tầng 1, 2 hệ thống
được nối xuống hệ thống chữa xháy tự động của tầng hầm. Giải pháp thiết kế này khi cần thiết sử
dụng cột áp thuỷ tĩnh của bể bơi ở độ cao 62,8 mét so với nền nhà để phục vụ chữa cháy của toàn
nhà.
Cấp nước chữa cháy: Dùng hai trạm bơm đặt tại tầng hầm 1
Trạm 1: gồm hệ thống bơm cung cấp của hệ thống sprinkler và cung cấp vách tường cho các tầng
hầm đến tầng 2 (khu dịch vụ) – chữa cháy bằng bọt.
Hệ thống bơm của màn nước chữa cháy bằng nước.
Trạm 2: Cung cấp cho hệ thống sprinkler và chữa cháy vách tường của các căn hộ. Chữa cháy
bằng nước.
So sánh 2 phương án:
Thông số so sánh
Chiều cao hình học
(cột áp thuỷ tĩnh)
Số lượng đường trục đứng
Sử dụng thế năng của bể nước

Phương án 1
62,8 mét

Phương án 2
11 mét - mạng dưới

2
không

1
có

Kết luận: Chọn phương án 2 vì các lý do sau:
1- Tận dụng vị trí của bể bơi để tạo áp cho hệ thống chữa cháy tự động.

17


2- Số ống đường trục ít hơn. Ngoài tiết kiệm chi phi phí ống, còn tiết kiêm được 03 trục đứng kỹ
thuật dùng cho các chức năng khác.
3- Cột áp của bơm chữa cháy thấp hơn nhiều so với phương án 1 (giảm ~ 80 %).
4- Cho phép áp dụng giải pháp chữa cháy phù hợp với từng đối tượng: nguy cơ thấp và nguy cơ
trung bình.
Vì khu tầng hầm chủ yếu là khu đỗ xe, nên áp dụng hệ thống chữa cháy tự động springkler dung
dịch tạo bọt để giảm lưu lượng nước và tăng hiệu quả dập lửa. Với khu căn hộ, dập lửa bằng
nước.
Căn cứ Điều 6.4 , bảng 2 ; Điều 6.9 và Điều 6.12 tiêu chuẩn TCVN 7336 – 2003, Chọn các thông
số cơ bản của hệ thống chữa cháy tự động như sau:
Sprinkler khu tầng hậm và dịch vụ:
- Cường độ phun nước: 0,12 lít/m2.s (dung dịch tạo bọt)
- Diện tích bảo vệ bởi 1 sprinkler: 12 m2.
- Diện tích để tính lưu lượng nước: 240 m2.
- Thời gian phu nước chữa cháy: 60 phút.
- Khoảng cách tối đa giũa các springkler: 4m
- Khoảng cách giũa sprinkler và tường < 2mét. với tường dễ cháy < 1,2 mét.
- Nhiệt độ tác động của sprinkler 68 độ C.
Sprinkler khu tầng căn hộ:
- Cường độ phun nước: 0,08 lít/m2.s.
- Diện tích bảo vệ bởi 1 sprinkler: 12 m2.
- Diện tích để tính lưu lượng nước: 120 m2.
- Thời gian phu nước chữa cháy: 30 phút.
- Khoảng cách tối đa giũa các sprinkler: 4m

- Khoảng cách giũa sprinkler và tường < 2mét. với tường dễ cháy < 1,2 mét.
- Nhiệt độ tác động của sprinkler 68 độ C.
Hệ thống được duy trì áp lực thông qua hệ thống điều khiển bình điều áp và máy bơm bù áp lực,
các nhánh sprinkler được nối tín hiệu về hệ thống báo cháy và BMS.

18


2.2.3 Hệ thống chữa cháy vách tường
Các hộp họng nước vách tường được bố trí các cuộn vòi D40, dài đến 25m, lăng phun có lưu
lượng 5 l/s. Trong mỗi hộp bố trí thêm 1 bình CO2 và 1 bình bột khô ABC.
Các họng nước được bố trí tại các khu vực thuận tiện không bị che khuất, tâm họng nước đặt
cách mặt sàn 1,25m, đảm bảo mỗi đám cháy xẩy ra có 2 họng nước phun tới
2.2.4 Họng chữa cháy và họng tiếp nước ngoài nhà.
Gồm có các bộ phận sau:
-

Đường cấp nước chữa cháy ngoài nhà từ phòng bơm chữa cháy.

-

Họng cấp nước chữa cháy ngoài nhà vào phòng bơm.

19


2.3 TÍNH TOÁN LƯỢNG NƯỚC CẦN THIẾT LỚN NHẤT KHI CÓ CHÁY
2.3.1 Lượng nước chữa cháy tại tầng hầm, tầng 1 và 2.
Theo quy định (TCVN 7336; TCVN 2622- 1995), lượng nước cần thiết như sau:
- Cấp cho hệ thống sprinkler là:

Lưu lượng 0,12 l/m2.s x diện tích 240 m2 x thời gian 60 phút = 103,68 m3.
- Cấp cho hệ thống cho vòi vách tường:
2 vòi x 2,55 l/s x 3 giờ = 55,08 m3.
- Cấp cho hệ thống chữa cháy bên ngoài:
1 vòi x 10 l/s x 3 giờ = 108 m3.
Nếu đáp ứng đồng thời 1 đám cháy tầng hầm gồm cả sprinkler cùng Drencher và một đám cháy
cần nhiều nước nhất, lượng nước cần là:
103,68 + 55,08 + 108 = 266,76 m3.
Lượng nước bổ xung từ mạng cấp nước của khu đô thị trong quá trình xảy ra cháy là:
Ước tính: 10lit/giây x 3 giờ = 108 m3. (làm tròn 267 m3)
Lượng nước có sẵn cần cung cấp là:
267 – 108 = 159 m3.
Thực tế, bể cứu hỏa tầng hầm có kích thước:
Dài 19 mét x rộng 2,9 mét x sâu 3 mét = 165 m3.
Lượng nước đã đủ cho việc chữa cháy.
2.3.2 Lượng nước chữa cháy từ tầng 3 đến tầng 16.
- Cấp cho hệ thống sprinkler là:
Lưu lượng 0,08 l/m2.s x diện tích 120 m2 x thời gian 30 phút = 17 m3.
- Cấp cho hệ thống cho vòi vách tường:
2 vòi x 2,5 l/s x 3 giờ = 55 m3.
Tổng lượng nước cần là :
17 + 54 = 72 m3.
Lượng nước chữa cháy này lấy từ hệ thống bể nước tầng mái – như đã nêu ở trên.
2.3.3 Chọn thông số bơm và vị trí lắp đặt.
+ Mạng dưới tầng hầm:Vị trí đặt bơm: Tầng hầm 1
20


Chọn Bơm chữa cháy:
Chiều cao cột áp tối thiểu:

55 (mH2O) = 539.55 (kPa/m2)

Lưu lượng tối thiểu: 48 (l/s) = 172.8 (m3/h)
Điện áp:

380V-3P

Chọn bơm tăng áp:
Chiều cao cột áp tối thiểu:

60 (mH2O) = 588.6 (kPa/m2)

Lưu lượng tối thiểu: 4 (l/s) = 14.4 (m3/h)
Điện áp:

21

380V-3P


2.4 GIẢI PHÁP THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU KHIỂN.
2.4.1 Phân tích các giải pháp trong hệ thống tự động hóa tòa nhà:
Mục tiêu của việc thiết kế cho toà nhà: là tạo ra một toà nhà thông minh có những ứng dụng
cao qua các hệ thống tích hợp. Giải pháp BMS đã được hoàn thiện theo thời gian, theo nhiều
khía cạnh như kết nối hoàn hảo với các hệ thống và ứng dụng khác nhau, qui trình quản lý dễ
dàng,tập trung vào những người sử dụng khác nhau.
Bộ điều khiển BMS sẽ tiếp nhận sử lí thông tin từ các hệ thống khác nhau như phòng cháy,
điều hòa không khí, ánh sáng .v.v để vận hành tòa nhà một cách tối ưu nhất
2.4.1.1Cấp điều khiến khu vực - cấp trường.

Các bộ điều khiển ở cấp độ khu vực là các bộ điều khiển sử dụng bộ vi xử lý, mang tính cục
bộ điều khiển các cơ cấu chấp hành gửi và nhận tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm, bao gồm:
các bộ FCU, VAV, bơm nhiệt, các bộ điều hòa không khí cục bộ, ... Ở cấp khu vực, các cảm biến
và cơ cấu chấp hành giao diện trực tiếp với các thiết bị được điều khiển. Các bộ điều khiển cấp
khu vực sẽ được nối với nhau trên một đường bus, do vậy có thế chia sẻ thông tin cho nhau và
với các bộ điều khiến ở cấp điều khiến hệ thống và cấp điều hành, quản lý.
2.4.1.2 Điều khiển hệ thống
Các bộ điều khiến hệ thống có khả năng lớn hơn so với các bộ điều khiến ở cấp trường về số
lượng các điếm vào ra, các vòng điều chỉnh và cả các chương trình điều khiến. Mang tích chất
hệ thống tức là sẽ thu thập thông tin từ các đầu báo cục bộ, sử lý thông tin và điều khiển các bộ
điều khiển cấp trường. Không giao tiếp trực tiếp với các cơ cấu chấp hành.
2.4.2 Lựa chọn thiết bị điều khiển
Các thiết bị điều khiển :
Trong hệ thống quản lý toà nhà BMS, Siemens chú trọng đến các bộ điều khiển : Bộ điều khiển
trực tiếp DDC (direct digital control) , MBC ( Modular Building Controller ), MEC (Modular
Equipment Controller ), RBC ( Remote Building Controller ) và FLNC ( Floor Level Networks
Controller).
2.4.2.1 Bộ điều khiển trực tiếp DDC (direct digital control)

22


Hình 2.5 Điều khiển trực tiếp DDC Loop.
- Định nghĩa Điều chỉnh số trực tiếp (Direct Digital Control – DDC)
Hệ thống điều chỉnh DDC bao gồm bộ điều khiển dựa trên bộ vi xử lý với logic điều khiển
được thực hiện bởi phần mềm. Bộ chuyển đổi Analog-to-Digital (A/D) chuyển đổi các giá trị
tương tự (analog) thành tín hiệu kỹ thuật số (digital) mà bộ vi xử lý sử dụng được. Các cảm biến
analog có thể là điện trở, máy tạo điện áp hoặc máy phát dòng. Hầu hết các hệ thống phân phối
các phần mềm để điều khiển từ xa các bộ điều chỉnh, loại bỏ sự cần thiết cho khả năng thông tin
liên lạc liên tục (độc lập). Các máy tính được sử dụng chủ yếu để theo dõi tình trạng của hệ

thống quản lý năng lượng, lưu trữ bản sao của các chương trình, chức năng ghi lại báo động và
xu hướng. Chiến lược và chức năng quản lý năng lượng phức tạp hữu dụng ở mức thấp nhất
trong cấu trúc hệ thống. Nếu yêu cầu việc vận hành nhờ khí nén, thực hiện điều này bằng các bộ
chuyển đổi từ thiết bị điện tử sang khí nén. Hiệu chuẩn cảm biến thực hiện bằng toán học, do đó
tổng số giờ công để hiệu chuẩn được giảm đáng kể. Khả năng chẩn đoán trung tâm là một tài sản
quan trọng. Phần mềm và việc lập trình cải thiện liên tục, ngày càng trở nên thân thiện mỗi lần
cập nhật.
- Chức năng của bộ DDC:
Mỗi bộ điều khiển kỹ thuật số là một bo mạch vi xử lí đơn, sử dụng công nghệ C-Bus cho
phép vận hành bằng các trình duyệt Web thông dụng, với khả năng lập trình điều khiển tự động
tòa nhà. Cung cấp ít nhất chuẩn giao thức mở hiện nay là C-Bus và LonWorks.
Bộ điều khiển cho phép quản lí, lập trình một lượng lớn các ứng dụng quản lí: chức năng quản lí
bao gồm: Tối ưu hóa bật tắt, tối đa công suất tải yêu cầu, các chức năng quản lý giám sát, chiếu
sáng đo đạc nhiệt và năng lượng và các ứng dụng khác.

23


Cung cấp cổng chuẩn C-Bus sử dụng để truyền thông giữa các bộ điều khiển DDC. Cho phép
từ bất kì một máy tính PC tích hợp nào có thể vận hành cục bộ hoặc từ xa nhờ một trình duyệt
Web chuẩn. Bộ nhớ chương trình ứng dụng có thể được nạp tải thông qua chuẩn giao thức
FIP( File tranfer Protocol).
Cho phép truyền thông với các I/O module theo giao thức LonWorks.
Cung cấp các cổng truyền thông: Cổng RS232 9 pin, hoặc các cổng USB trong các ứng dụng
nạp chương trình hoặc điều khiển cục bộ.
Trong các tình huống mất nguồn điện cung cấp, gián đoạn đường truyền thông của hệ thống,
các DDc sẽ tự động lưu giữ các tham số của quá trình hoạt động điều khiển, các tham số biến đổi
theo thời gian như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất… sẽ được lưu giữ trong bộ nhớ của DDC trong
khoảng thời gian do người vận hành đặt trước( tối thiểu là 3 ngày). Khả năng này của DDC phải
được đáp ứng các tham số nêu trên không bị mất trong thời gian khắc phục sự cố của hệ thống

BMS.
- Lợi ích của DDC
Lợi ích của hệ thống điều chỉnh số trực tiếp DDC so với công nghệ điều chỉnh trước đây
(điều chỉnh nhờ khí nén hoặc điện tử phân phối) nó cải thiện tính hiệu quả điều chỉnh và làm
tăng hiệu quả điều chỉnh. Ba lợi ích trực tiếp chính của DDC là cải thiện tính hiệu quả, hiệu quả
hoạt động được cải thiện và tăng hiệu quả năng lượng.
- Tính hiệu quả được cải thiện
DDC làm cho việc điều chỉnh hệ thống HVAC hiệu quả hơn bằng cách cung cấp khả năng
cảm nhận dữ liệu chính xác hơn. Cảm biến điện tử đo các thông số HVAC thông thường như
nhiệt độ, độ ẩm và áp suất vốn đã chính xác hơn các thiết bị vận hành bằng khí nén trước đây. Vì
bây giờ người ta đưa logic của vòng điều khiển vào trong các phần mềm, logic này có thể dễ
dàng được thay đổi. Trong ý nghĩa này, DDC linh hoạt hơn trong việc thay đổi lịch trình thiết lập
lại, định trị và logic điều chỉnh tổng thể. Người dùng có khuynh hướng áp dụng chiến lược phức
tạp hơn, thực hiện các tính năng tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hiệu năng hệ thống của họ vì
những thay đổi đó có chi phí thấp hơn so với khi logic điều chỉnh phân phối đến từng thiết bị
riêng lẻ. Tất nhiên ta giả định rằng người dùng vận dụng kiến thức của mình để thực hiện các
thay đổi.

24


Hệ thống DDC, bởi bản chất của chúng có thể tích hợp dễ dàng hơn vào các hệ thống khác
trong máy vi tính. Hệ thống DDC có thể tích hợp vào các hệ thống kiểm soát hỏa hoạn, hệ thống
kiểm soát truy cập/an ninh, hệ thống điều khiển ánh sáng và hệ thống quản lý bảo trì.
2.4.2.2 Thiết bị điểu khiển MBC ( Modular Building Controller)
MBC là một bộ điều khiến chủ chốt trong hệ thống quản lý toà nhà APOGEE.
MBC có tính năng làm việc cao trên nền điều khiển số trực tiếp DDC ( Direct Digital Control).
Nó có thế làm việc một mình hay kết nối trong mạng phức hợp.
MBC là thiết bị giám sát và điều khiển các thiết bị phân tán trong mạng FLN và những hệ thống
khác (ánh sáng, an ninh...). Trong một hệ thống mạng tay đôi có thể kết nối tới 100 MBC.

2.4.2.3 Thiết bị điều khiển MEC ( Modular Equipment Controller )
MEC có khả năng hoạt động cao dựa trên nền DDC. Các thiết bị này vận hành độc lập hoặc
theo mạng đế thực hiện các điều khiến phức tạp, các chức năng giám sát và quản lý năng lượng
mà không cần dựa vào một bộ xử lý cấp cao hơn. Bộ điều khiến thiết bị module nguồn truyền
thông với các bảng trường khác ( field panel) hoặc các trạm làm việc trên BLN hoặc với một kết
nối từ xa lựa chọn tới một bàn trung tâm giao tiếp người- máy. Mạng BLN có thế vận hành trên
giao thức TCP/IP. MEC có thế cung cấp sự giám sát, điều khiến và kiểm soát đối với các thiết bị
của mạng FLN.
Mạng (ALN) hoặc với một kết nối từ xa tùy chọn đến một giao diện điều khiển trung tâm.
Các ALN có thể ở P2 hay tùy chọn TCP / IP. MEC có thể tùy chọn cấp giám sát trung tâm và
điều khiển cho phân phối Dòng cấp độ mạng (FLN). Các FLN có thể ở P1 hoặc giao thức
LonTalk.
Tính năng, đặc điểm
• Một số cấp bộ điều khiển để phù hợp với ứng dụng yêu cầu.
• Remote gắn analog bên ngoài và điểm kỹ thuật số module mở rộng cho việc mở rộng điểm
mà có thể hoạt động độc lập như thiết bị FLN hoặc trực tiếp kiểm soát trên một điểm tùy chọn
bus mở rộng.
• Chứng minh chuỗi chương trình để phù hợp với thiết bị ứng dụng điều khiển
• Tinh vi thích ứng kiểm soát, một vòng khép kín thuật toán điều khiển tự động đổi điều
chỉnh để bù đắp cho tải / thay đổi theo mùa
• Tích hợp các ứng dụng quản lý năng lượng và chương trình DDC cho quản lý cơ sở hoàn
chỉnh
25