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

i

L IC M

N

Xin chân thành c m n Ban giám hi u Tr

ng

i h c Th y l i, Phòng

ào t o đ i h c và sau đ i h c, Khoa K thu t qu n lý tài nguyên n
toàn th các th y, cô giáo c a nhà tr

ng đã giúp đ tác gi trong quá trình

làm Lu n v n này c ng nh trong su t th i gian h c t p t i tr
h c tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i GS.TS. D
ng

i th y tr c ti p h

c và

ng.

c bi t,

ng Thanh L

ng,

ng d n khoa h c, đã h t lòng giúp đ , t n tình gi ng

gi i cho tác gi trong su t quá trình th c hi n lu n v n này.
Trong quá trình làm lu n v n, tác gi đã có c h i h c h i và tích l y
thêm đ

c nhi u ki n th c và kinh nghi m quý báu ph c v cho công vi c c a

mình. Tuy nhiên, do th i gian có h n, trình đ còn h n ch , s li u và công
tác x lý s li u v i kh i l

ng l n nên nh ng thi u sót c a Lu n v n là

không th tránh kh i. Do đó, tác gi r t mong ti p t c nh n đ

c s ch b o

giúp đ c a các th y cô giáo c ng nh nh ng ý ki n đóng góp c a b n bè và
đ ng nghi p.
Tác gi c ng xin đ
các anh, ch khóa tr

c g i l i c m n t i các b n trong l p 21CTN21,

c đã đ ng viên, đóng góp ý ki n và h tr trong su t

quá trình h c t p và làm lu n v n.
Ngày 05 tháng 01 n m 2016

Tác gi

Ph m Th H i


ii

L I CAM OAN
Tôi xin cam đoan r ng, lu n v n “Nghiên c u đ xu t áp d ng mô hình
tính toán thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler cho nhà cao t ng”
là công trình nghiên c u khoa h c c a riêng tôi. Các s li u là trung th c, k t
qu nghiên c u c a lu n v n này ch a t ng đ
lu n v n nào khác mà đã b o v tr

c s d ng trong b t c m t

c.

Tôi xin cam đoan m i s giúp đ cho vi c th c hi n lu n v n đã đ
c m n và các thông tin, tài li u tham kh o đ u đ

c

c ghi rõ ngu n g c

trích d n.
Ngày 05 tháng 01 n m 2016
Tác gi

Ph m Th H i

iii

M CL C
L IC M

N .............................................................................................................i

M C L C ................................................................................................................ iii
DANH M C HÌNH V ...........................................................................................vi
DANH M C B NG BI U .................................................................................... vii
M

U ....................................................................................................................1

CH

NG 1 T NG QUAN V

THI T K

H

TH NG CH A CHÁY T

NG SPRINKLER ................................................................................................4

1.1. L ch s ra đ i, quá trình hình thành và phát tri n c a h th ng ch a
cháy t đ ng Sprinkler .................................................................................. 4

1.2. Ph

ng pháp thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler trên th

gi i ................................................................................................................ 5
1.2.1.

ng d ng h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler

các n

c trên

th gi i....................................................................................................... 5
1.2.2. Ph
các n

ng pháp thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler c a

c trên th gi i ............................................................................... 8

1.3. Tình hình ng d ng h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler t i Vi t
Nam ............................................................................................................... 9
1.4. Các lo i h th ng và c u t o c a đ u phun Sprinkle ........................... 10
1.4.1. C u t o đ u phun Sprinkler .......................................................... 10
1.4.2. Các lo i h th ng Sprinkler .......................................................... 12
1.5.

ánh giá hi n tr ng thi t k h th ng ch a cháy cho các nhà cao t ng

..................................................................................................................... 14
1.5.1. H th ng c p n

c ch a cháy cho nhà cao t ng.......................... 14

a. Khái ni m nhà cao t ng: ......................................................................... 14
b. Nh ng đ c đi m c a nhà cao t ng liên quan đ n phòng cháy ch a cháy


iv

..................................................................................................................... 15
1.5.2. Nh ng thi u sót, sai ph m v ch t l

ng thi t b phòng cháy ch a

cháy ......................................................................................................... 16
1.6. Nh ng t n t i khi thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler cho
các nhà cao t ng .......................................................................................... 18
CH

NG 2. PH

CHÁY T

NG PHÁP TÍNH TOÁN THI T K H TH NG CH A

NG SPRINKLER CHO NHÀ CAO T NG ................................19

2.1. C s tính toán thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler........... 19

2.1.1. Khái ni m, nguyên lý ho t đ ng h th ng ch a cháy t

đ ng

Sprinkler .................................................................................................. 19
2.1.2. Nguyên t c thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler .......... 21
2.2. L p mô hình tính toán đ thi t k h th ng ch a cháy t

đ ng

Sprinkler s d ng ph n m m Epanet .......................................................... 25
2.2.1. Ph n m m Epanet ......................................................................... 25
2.2.2. Tình hình s d ng ph n m m Epanet trong thi t k h th ng ch a
cháy t đ ng Sprinkler ............................................................................ 27
CH
H

NG 3.

NG D NG MÔ HÌNH EPANET

TH NG CH A CHÁY T

TÍNH TOÁN THI T K

NG SPRINKLER CHO TÒA NHÀ

GEMEK, HÀ N I ...................................................................................................28

3.1. T ng quan v tòa nhà Gemek .............................................................. 28

3.2. Tính toán thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler cho nhà cao
t ng .............................................................................................................. 29
3.2.1. Yêu c u đ i v i h th ng PCCC cho công trình. .......................... 29
3.2.2. Các c n c đ thi t k ................................................................... 30
3.2.3. Ch n gi i pháp thi t k ................................................................. 31
3.2.4. Tính toán các thông s c a h th ng và l a ch n thi t b ............ 31
3.2.5. Tính toán th y l c b ng mô hình Epanet: .................................... 39


v

3.3 . ánh giá mô hình thi t k ................................................................... 39
K T LU N VÀ KI N NGH ................................................................................40
TÀI LI U THAM KH O ......................................................................................41
PH L C .................................................................................................................42
K t qu mô ph ng b ng mô hình Epanet .............................................................42


vi

DANH M C HÌNH V

Hình 1.1:

u phun sprinkler ....................................................................................10

Hình 1.2:

u phun sprinkler khi ho t đ ng .............................................................12

Hình 2.1: S đ nguyên lý h th ng ch a cháy t đ ng ki u

t.............................19

Hình 2.2: S đ nguyên lý h th ng ch a cháy t đ ng ki u khô ............................20
Hình 2.3: S đ h th ng trên ph n m m Epanet .....................................................26
Hình 3.1: V trí khu đ t .............................................................................................28
Hình PL 1: L u l

ng trên đo n ng ........................................................................47

Hình PL 2: Áp l c d t i các nút và các đ u phun ...................................................48
Hình PL 3:

ng kính ng và c t áp t i nút ...........................................................49

Hình PL4: S đ tính toán h th ng ch a cháy t đ ng ...........................................50
Hình PL 5: M t b ng ch a cháy t ng k thu t..........................................................51


vii

DANH M C B NG BI U

B ng 2.1: Phân lo i c

ng đ phun n

B ng 3.1: Thông s c a thi t b t
B ng 3.2: Phân lo i c

c theo nguy c cháy...................................22

i ki u sprinker ...................................................32

ng đ phun n

c theo nguy c cháy...................................34

B ng 3.3: T n th t áp su t qua van đi u khi n h th ng ch a cháy t đ ng............36
B ng 3.4: S c c n đ n v

ng n

c theo đ

ng kính ng ........................................36

B ng PL 1: B ng tính th y l c đo n ng ..................................................................42
B ng PL 2: B ng tính th y l c t i các nút ................................................................44


1

M

U

I. Tính c p thi t c a đ tài nghiên c u
H th ng phòng cháy ch a cháy (PCCC) là m t trong nh ng h th ng

quan tr ng và không th thi u đ i v i b t k chung c cao c, tòa nhà cao
t ng hi n nay. Nó đóng m t vai trò h t s c quan tr ng trong vi c b o v tài
s n và tính m ng con ng
d

ng h th ng luôn đ

i. Vì th mà vi c đ u t l p đ t đ n b o trì b o

c đ lên hàng đ u. T t c các tòa nhà cao c đã xây

d ng và l p đ t, b trí h t ng, thi t b PCCC m t cách t t nh t đ m b o cho
ho t đ ng an toàn, k p th i x lý các v n đ v cháy n x y ra...
Công tác phòng cháy ch a cháy (PCCC) đóng m t vai trò h t s c
quan tr ng trong vi c b o v tính m ng và tài s n c a m i gia đình và xã h i.
Ch c n m t phút l là, b t c n thì h u qu đ l i là r t l n.
cháy x y ra gây thi t h i n ng n v ng

ã có nhi u v

i và tài s n, qua đó đòi h i vi c nâng

cao ý th c PCCC là không th xem nh .
Ngày 4/10/1961, Bác H đã ký ban hành Pháp l nh quy đ nh vi c
qu n lý Nhà n

c v PCCC.

hành s m nh t c a Nhà n

ây là m t trong nh ng Pháp l nh đ

c ban

c ta đã nói lên t m quan tr ng c a công tác

PCCC. T đó đã làm d y lên các phong trào PCCC mà k t qu đã góp ph n
không nh vào vi c b o v tính m ng, tài s n c a ng

i dân và c a xã h i.

Theo báo cáo c a C c C nh sát PCCC và CNCH thì trong n m 2013 đã x y
ra 2.624 v cháy, làm ch t 60 ng
tài s n

i, b th

ng 199 ng

i và gây thi t h i v

c tính 1.656,148 t đ ng. Trong đó ph i k đ n v cháy l n t i công

ty may Hà Phong - B c Giang, thiêu tr i phân x

ng s n xu t cùng hàng ngàn

xe g n máy c a công nhân; v cháy trung tâm th
ch c bi n hàng tr m t đ ng c a các ti u th

ng m i H i D

ng phút

ng thành tro b i; v cháy chung

c JSC 34(Hà N i), hàng ch c v cháy nhà cao t ng, khu dân c , gây ho ng


2

lo n trong dân chúng do thi t h i quá l n v ng

i và tài s n… Nguyên nhân

c a các v cháy trên 1 ph n l n là h th ng ch a cháy không đáp ng đ

c

yêu c u d p t t đám cháy ngay khi đám cháy v a x y ra. Vi c h th ng ch a
cháy không ho t đ ng đ

c có th do nhi u nguyên nhân : thi t k h th ng

ch a cháy không đ t tiêu chu n k thu t, h th ng không đ
b o trì th

cb od

ng,

ng xuyên, không t ch c t p hu n phòng cháy ch a cháy theo

đ nh kì…
Có th nói, trong b i c nh đ t n

c không ng ng xây d ng và phát tri n

nh hôm nay thì công tác PCCC càng chi m gi m t vai trò quan tr ng. Ít có
tai n n nào mà cùng lúc có th gây thi t h i l n v tính m ng và tài s n c a
con ng

i nh trong các v h a ho n.

V i vai trò đ c bi t quan tr ng c a h th ng Phòng cháy ch a cháy trong
các nhà cao t ng, trung tâm th

ng m i, chung c “Nghiên c u đ xu t áp

d ng mô hình tính toán thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler cho nhà
cao t ng” là h t s c c n thi t.
II. M c tiêu nghiên c u
- ánh giá mô hình thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler trong
các nhà cao t ng.
xu t các gi i pháp thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler

-

trong nhà cao t ng.
a ra các ph

-

ng án qu n lý h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler t i

các nhà cao t ng.
it

III.

it

1.
-

ng và ph m vi nghiên c u
ng nghiên c u

it

ng nghiên c u: H th ng ch a cháy t đ ng cho nhà cao t ng.

2. Ph m vi nghiên c u
- Ph m vi nghiên c u:


3

Ph m vi nghiên c u c a đ tài t p trung vào các tòa nhà cao t ng, chung
c cao c p.

ng d ng mô hình Epanet đ tính toán thi t k h th ng ch a cháy t
đ ng (Sprinkler) cho nhà cao t ng.
IV. Cách ti p c n và ph

ng pháp nghiên c u

1. Cách ti p c n
- Ti p c n các thành t u nghiên c u và công ngh c a các n

c trong

khu v c và trên th gi i
- Ti p c n th c t : đi kh o sát th c đ a, tìm hi u các h s , tình hình
ho t đ ng c a các nhà máy công nghi p trên đ a bàn.
- Ti p c n đáp ng nhu c u: tính toán, đánh giá kh n ng ho t đ ng c a
các h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler.
2. Ph

ng pháp nghiên c u

Lu n v n s d ng các ph

ng pháp sau:

- Ph

ng pháp đi u tra, kh o sát, thu th p và nghiên c u tài li u.

- Ph

ng pháp phân tích, x lý, đánh giá s li u.

- Ph

ng pháp k th a.

- Ph

ng pháp th ng kê và phân tích h th ng.

- Ph

ng pháp mô hình toán.

- Ph

ng pháp chuyên gia.


4

CH

NG 1

T NG QUAN V THI T K H TH NG
CH A CHÁY T

NG SPRINKLER

1.1. L ch s ra đ i, quá trình hình thành và phát tri n c a h th ng ch a
cháy t đ ng Sprinkler
T 1852-1885, h th ng ng đ c l đ
trên kh p New England nh m t ph

c s d ng trong các nhà máy d t

ng ti n phòng cháy ch a cháy. Tuy

nhiên, đó không ph i là h th ng t đ ng, nó không th t kh i đ ng h
th ng. Nhà phát minh đ u tiên b t đ u th nghi m v i vòi phun n
xung quanh n m 1860. H th ng phun n

c t đ ng đ u tiên đ

c t đ ng
c c p b ng

sáng ch Philip W. Pratt Abington, MA, vào n m 1872.
Henry S.Parmalee đ

c coi là ng

i phát minh ra h th ng đ u phun t

đ ng đ u tiên. Sau đó Parmalee đã c i thi n các b ng sáng ch Pratt và t o ra
m t h th ng phun t đ ng t t h n. N m 1874, ông đã cài đ t h th ng đ u
phun t đ ng c a mình vào các nhà máy s n xu t đàn piano mà ông s h u.
Ti p đ n Frederick Grinnell c i thi n thi t k Parmalee và vào n m 1881 b ng
sáng ch h th ng đ u phun t đ ng mang tên ông. Ông ti p t c c i ti n thi t

b và vào n m 1890 đã phát minh ra đ a th y tinh phun n

c, v c b n gi ng

nh trong s d ng ngày nay.
Hi n t i trên th gi i đã xu t hi n r t nhi u thi t b đ t trình đ công ngh
trong l nh v c báo cháy và ch a cháy. Trong h th ng báo cháy t đ ng đã
xu t hi n nh ng đ u báo khói siêu nh y (0,005%/m), hay nh ng trung tâm
báo cháy thông minh báo chính xác t i v trí c a t ng đ u báo cháy và có th
k t n i t trung tâm báo cháy t i các đ i ch a cháy khu v c đ báo cháy.
n

c Nga, h th ng ch a cháy t đ ng b ng n

nh ng n m 1770.

c đã đc s d ng t

M c T Khoa các tòa nhà cao t ng (10 t ng) đ u đ

c

l p đ t h th ng báo cháy t đ ng. Các khu chung c cao t ng, các c s s n


5

xu t đ

c xây d ng sau n m 1980 đ u có h th ng báo cháy và ch a cháy t

đ ng. T i n

c Nh t, nh s phát tri n kinh t th n k sau chi n tranh nên các

thi t b báo cháy t đ ng và ch a cháy t đ ng đ

c s d ng h u h t

s kinh t và khu đô th . T i Vi t Nam, ngay sau khi đ t n

các c

c th ng nh t,

công tác t đ ng báo cháy và t đ ng ch a cháy đã đc chính ph và các
ngành quan tâm. Các h th ng ch a cháy t đ ng đ

c ng d ng r ng rãi

các công trình tr ng đi m qu c gia: Nhà ga sân bay qu c t N i Bài (Hà N i),
Tân S n Nh t, Kho ti n Trung

ng II, Ch

ng Xuân.....

Nh có h th ng báo cháy và ch a cháy t đ ngmà nhi u c s phát hi n
cháy k p th i và x lý có hi u qu .
1.2. Ph

ng pháp thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler trên

th gi i
1.2.1.

ng d ng h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler

các n

c trên th

gi i
Vòi phun n

c đã đ

c s d ng t i Hoa K t n m 1874, và đã đ

d ng trong các nhà máy công nghi p, n i đám cháy th
thi t h i c ng
đ ng đ
th

cs

ng th m kh c và

i và tài s n. T i M th i đi m hi n t i, h th ng ch a cháy t

c yêu c u trong t t c các building m i và các tòa nhà d

ng 75 feet (23 m)

đ cung c p đ y đ các đ

trên ho c d

i lòng đ t

i, mà kh n ng c a nhân viên c u h a

ng ng ch a cháy b h n ch .

V i s ch đ ng trong m i tình hu ng, ng

i M đ t ra n m nguyên t c

cho h Sprinkler và đã tr i qua tám n m ti p theo nghiên c u làm th nào đ
có th đ t đ

c. Nh ng nguyên t c đó là:

- M c tiêu chính c a h th ng là s an toàn c a cu c s ng, cùng v i vi c
b o v tài s n và r t nhi u các m c tiêu ti p theo
- H th ng Sprinkler ch dùng đ ki m soát ng n l a đ lâu đ ng
ng đ thoát ho c đ

ic

c gi i c u, và không nh t thi t ph i đ d p t t ng n l a


6

- H th ng ph i phù h p v i xây d ng và trang trí trong công trình, có
ngh a là, nó ph i riêng bi t và đ

c g n vào sàn nhà và t

ng c a tài s n

- H th ng ph i có tính kinh t . Có ý ki n cho r ng, chi phí có kh n ng
s là nhân t chính trong vi c xác đ nh li u m t h th ng đ

c trang b hay

không và vi c l p đ t không bao g m b t k tính n ng ho t đ ng nào không
c n thi t
- T 85% nguy c t vong ho c ch n th

ng xu t phát t đám cháy b t

ngu n t nhà b p, phòng ng và phòng khách, nh ng khu v c riêng bi t có
th đ

c b o v n u đi u này ti t ki m đ

này v n ch a đ

c gi i quy t

c chi phí đáng k . Cu c tranh lu n

Anh.

T khi b t đ u, C c Qu n lý h a ho n M đã quan tâm r t nhi u đ n
vi c nghiên c u và phát tri n c a h Sprinkler, ngay khi nó tr nên ph bi n.
th hi n cam k t c a mình, h c ng thi t l p m t quy t c mà t t c các
nhân viên chính ph

M ph i

trong nh ng n i có s

b o v c a h

Sprinkler khi đi du l ch, làm vi c ho c chi phí c a h s không đ
toán.

c thanh

i u này đã d n đ n các chu i khách s n, ch ng h n nh các nhóm

Marriott, l p đ t h th ng Sprinkler trong t t c các khách s n c a h , c
M và trên toàn th gi i.
N m 1981, đ u phun Sprinkler tr thành có s n và m t vài n m sau đó,
vào n m 1985, thành ph Scottsdale tr thành n i đ u tiên c a h n 2.000
thành ph trên toàn n

c M là m t trong nh ng thành ph đ u tiên v

m t s c l nh yêu c u đ u phun Sprinkler đ
nhà m i, c th
đ

c trang b trong t t c các tòa

ng m i và dân c . Không có th

c b o v b i h th ng Sprinkler

t qua

ng vong trong các tòa nhà

Scottsdale, hay b t c n i nào khác, và

h Sprinkler đã ch u trách nhi m gi m thi u đáng k các t n th

ng liên quan

đ n cháy và thi t h i tài s n trong t t c các lo i c a các tòa nhà.
Nh ng l i ích cho Scottsdale đã không ch đem l i 1 cu c s ng an toàn,


7

mà các tài s n và thi t h i môi tr

ng đã đ

c ng n ch n. Nh ng ng

iv n

đ ng hành lang cho đ o lu t Sprinkler này hi u r ng s r t khó đ thuy t ph c
h i đ ng thành ph đ th c hi n vi c cài đ t h Sprinkler b t bu c trong các
c s công nghi p và th

ng m i trên c s b o v tài s n đ n l . Tuy nhiên,

khi k t h p v i ti t ki m trong cu c s ng, đ c bi t là nhà , đi u này đã tr
thành m t chi n th ng thuy t ph c khi đ ngh H i đ ng.
H th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler có th đ
đ t theo quy chu n xây d ng, ho c có th đ

c yêu c u ph i đ

c cài

c khuy n cáo b i các công ty

b o hi m đ gi m t n th t tài s n ti m n ng ho c gián đo n kinh doanh. Qui
chu n xây d ng c a Hoa K đ i v i nh ng n i h i h p, nói chung là h n 100
ng

i, và nh ng n i có ng

i ng qua đêm nh khách s n, nhà đi u d

ký túc xá, và các b nh vi n th

ng yêu c u đ u phun ch a cháy t đ ng ho c

theo quy chu n xây d ng đ a ph
Nhà n

ng,

ng, nh m t đi u ki n đ nh n tài tr c a

c và liên bang ho c nh m t yêu c u đ có đ

c ch ng nh n (c n

thi t cho các t ch c có nhu c u đào t o nhân viên y t ).
T n m 2011, Pennsylvania và California đòi h i h th ng phun n

c

trong t t c các công trình dân d ng m i - các ti u bang Hoa K đ u tiên làm
nh v y.
Khi nhìn vào V

ng qu c Anh, có v nh t t c các lu t an toàn l n đ u

ra đ i sau m t th m h a, và d
c a các n

ng nh h không mu n h c h i kinh nghi m

c khác. Tuy nhiên, Chính ph hi n đang ti n hành m t đánh giá

sâu s c v pháp lu t phòng cháy ch a cháy và hi n đ i hóa các d ch v c u
h a

Anh và x Wales. T t c các lu t an toàn cháy n V

ng qu c Anh đ u

theo tiêu chí ti t ki m chi phí cho cu c s ng, c ng nh nh ng quy đ nh xây
d ng
lu t V

Anh và x Wales. Do đó, h Sprinkler s đ

c bao g m trong pháp

ng qu c Anh và các quy đ nh xây d ng, nó s đ

y u cho kh n ng ti t ki m chi phí cho cu c s ng c a h .

c xây d ng ch


8

M c dù s ng
đây, th

i ch t trong các v cháy

Anh đã gi m trong nh ng n m g n

ng vong ti p t c lên cao, đ t đ n h n 18.000 vào n m 2000. Chính

ph đã giao nhi m v cho đ n v c u h a v i vi c gi m các t l th
và các sáng ki n khác nhau đã đ
không may, ng

ng vong

c đ a ra trong nh ng n m g n đây. Th t

i đ ng đ u đ n v c u h a th a nh n r ng chi n l

c hi n

nay, d a trên giáo d c an toàn cháy và báo đ ng khói, đã không đ

c hi u

qu nh h kì v ng và bây gi nh n ra r ng h c n m t v khí trong cu c
chi n ch ng l i h a ho n. ó là v khí mà h tin là h Sprinkler.
T ch c c u h a Sprinkler tin r ng an toàn trong cu c s ng là đi u h t
s c quan tr ng. H c ng nh n ra r ng m c dù th tr
phun n

c t đ ng trong nhà

ng cho các h th ng

dân d ng v n còn nh , so v i khu v c th

ng

m i / công nghi p, an toàn c a cu c s ng s là đ ng l c thúc đ y s m r ng
c a th tr

ng Sprinkler r ng l n h n

s ng, tài s n và môi tr

Anh, do đó ti t ki m chi phí cho cu c

ng t s tàn phá c a h a ho n. M t gi i pháp cho t t

c chúng ta.
1.2.2. Ph
n

ng pháp thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler c a các
c trên th gi i

H th ng đ u phun t đ ng đ

c dành cho m t trong hai m c đích: ki m

soát ng n l a và đ ng n ch n ng n l a. Ch đ đ u phun n

cđ

c dùng đ

ki m soát s c nóng c a ng n l a và làm

t các ch t d cháy xung quanh đ

ng n ch n s cháy. Ng n l a s không đ

c d p t t cho đ n khi c n ki t các

ch t d cháy ho c các thao tác s d ng thi t b ch a cháy đ

c th c hi n b i

nhân viên c u h a.
a ph n các h th ng phun n
d ng trong khu v c v i ph
xây d ng c a tòa nhà đ
Th

ng các tòa nhà đ

cđ

c cài đ t ngày nay đ

ng pháp ti p c n m t đ .

c thi t k s

u tiên các đ c đi m

c phân tích đ xác đ nh m c đ nguy c h a ho n.
c phân lo i : m c đ nguy hi m chi u sáng, nhóm


9

nguy hi m thông th

ng 1, nguy hi m thông th

ng nhóm 2, thêm nguy hi m

nhóm 1, ho c nhóm nguy hi m 2. Sau khi xác đ nh vi c phân lo i nguy hi m,
m t khu v c thi t k và m t đ có th đ

c xác đ nh b ng cách tham kh o

b ng trong Hi p h i b o v tiêu chu n cháy qu c gia (NFPA). Khu v c thi t
k là m t khu v c lý thuy t c a tòa nhà đ i di n cho các khu v c tr

ng h p

x u nh t, n i m t ng n l a có th bùng cháy.
Sau khi khu v c thi t k và m t đ đã đ

c xác đ nh, tính toán đ

c th c

hi n đ ch ng minh r ng h th ng có th đ m b o yêu c u trong khu v c thi t
k . Tính toán đ m b o t t c các áp l c đã m t ho c đã đ t đ
ngu n cung c p n

c và đ u phun n

c s ho t đ ng trong khu v c thi t k .

i u này bao g m t n th t áp su t do ma sát bên trong đ

ng ng và s

chênh l ch v chi u cao t b ch a t i các đ u phun t đ ng.
t v n t c n

c bên trong đ

nh ng tính toán này đ
nhiên tr

c gi a các

ng ng c ng đ

ôi khi áp l c

c tính toán. Thông th

ng

c th c hi n b ng s d ng ph n m m máy tính, tuy

c s ra đ i c a h th ng máy tính thì nh ng tính toán ph c t p đôi

khi đ

c th c hi n b ng tay. K n ng tính h th ng đ u phun n

c b ng tay

v nđ

c yêu c u đào t o cho m t k thu t viên thi t k đang tìm ki m ch ng

nh n trình đ cao c p c a t ch c ch ng nh n k thu t nh Vi n Ch ng nh n
K thu t Công ngh (NICET).
1.3. Tình hình ng d ng h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler t i Vi t
Nam
T n m 2003, nhà n

c m i ban hành TCVN 7336: 2003 Yêu c u thi t

k và l p đ t h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler. Tr
nhà ch đ

c b o v b i h th ng ch a cháy vách t

N m 2009, nhà n

c đó, đa ph n các tòa

ng và bình ch a cháy.

c ban hành TCVN 3890: 2009 quy đ nh v trang b và

nh ng yêu c u c n b n đ i v i vi c b trí, ki m tra, b o d

ng ph

ng ti n

phòng cháy và ch a cháy cho nhà và công trình. Trong đó có nói rõ nhà cao


10

t 25m tr nên ph i thi t k h th ng ch a cháy Sprinkler.
Vi c thành l p đ n v S phòng cháy ch a cháy
đ

các tình thành ph đã

c quan tâm đúng m c, các đi u lu t và các tiêu chu n v phòng cháy ch a

cháy đ

c ban hành. Chính vì th , vi c thi t k h th ng ch a cháy t đ ng

cho nhà cao t ng theo đúng tiêu chu n, quy chu n hi n hành đ

c các đ n v

th c hi n nghiêm ch nh.
1.4. Các lo i h th ng và c u t o c a đ u phun Sprinkle
1.4.1. C u t o đ u phun Sprinkler
u phun Sprinkler là m t trong nh ng thi t b phòng cháy th

ng đ

c

s d ng trong các công trình đòi h i yêu c u v ch a cháy cao, đ u phun đ

c

thi t k đ n
đ

c t a đ u lên trên khu v c cháy, m i lo i đ u phun khác nhau

c thi t k làm vi c

m i ng

ng ho t đ ng riêng và ki u đ u phun theo

lo i c u trúc c a thân đ u phun. Có r t nhi u lo i đ u phun, nh ng ph n l n
v n d a trên các thành ph n sau:

Hình 1.1:
•

Thân: T o nên c u trúc cho đ u phun, ch u đ ng đ

trong đ
kín n

u phun sprinkler
c áp l c n

c

ng ng phun ra. Thân s gi b c m ng nhi t và nút ch n đ làm
c, nâng đ t m lá d n h

ng phun n

c.

c ch t o b ng đ ng thau


11

ho c thép m crôm đ ch ng g . Ch n đúng ki u thân đ u phun ph thu c vào
di n tích khu v c c n ch a cháy.

•

B c m ng nhi t: Là thành ph n ki m soát nhi t đ đ phun n

nhi t đ bình th

ng, b c m ng s ch n gi nút ch n l i làm kín n

nhi t đ cao đ t đ n ng
ch n ra. Thông th

c.
c, khi

ng ho t đ ng b c m ng s gi i phóng làm r i nút

ng b c m ng nhi t s d ng là b u th y tinh có ch a

th y ngân.
•

đ

Nút ch n: Dùng đ ch n và làm kín không cho n

c b c m ng nhi t ch n l i không cho n

c rò r ra ngoài,

c phun ra. Khi b c m ng

ho t đ ng (b v hay đ t …) nút ch n s r i ra và n

c trong đ

ng ng s

phun ra ngoài.
•

T md nh

n i mà n
n

ng:

c l p trên thanh đ u phun đ i di n v i nút ch n

c s phun ra ngoài. Nhi m v c a t m d n h

c phun và t a r ng ra trên b m t di n tích ch a cháy. T m d n h

quy t đ nh ki u l p c a đ u phun b i h
th

ng là chia đ u dòng
ng s

ng và góc phun. Các ki u l p thông

ng c a đ u phun là quay lên, quay xu ng và quay ngang. Vi c l p đ t đ u

phun Sprinkler ph i theo đúng thi t k , vi c l a ch n ki u đ u phun ph i d a
theo ki n trúc c a tòa nhà.
M i đ u phun Sprinkler s ho t đ ng riêng l khi đ t đ n nhi t đ kích
ho t đ

c thi t k s n. Ph n l n các đ u phun Sprinkler phun kho ng 80-100

lít/phút, đi u này còn ph thu c vào thi t k t c a h th ng. M t s lo i
Sprinkler đ c bi t đ

c thi t k cho phép phun lên đ n 400 lít/phút.


12

u phun sprinkler khi ho t đ ng

Hình 1.2:

1.4.2. Các lo i h th ng Sprinkler
1. H th ng

t (Wet Pipe System)

H th ng Sprinkler
luôn có ch a s n n
n

t (Wet Pipe Systems) là h th ng mà đ

c và đ

c k t n i v i ngu n n

ng ng

c cung c p, nh đó

c s phun ra ngay l p t c khi đ u phun Sprinkler đ

c kích h at b i

nhi t đ c a đám cháy. Do các thi t b c a h th ng đ n gi n và d dàng s
d ng nên h th ng Sprinkler

tđ

c ng d ng r ng rãi h n so v i các h

th ng khác.
2. H th ng khô (Dry Pipe System)
H th ng Sprinkler khô trong đ

ng ng s không có n

c mà thay b ng

không khí hay Nitrogen nén. Khi đ u phun Sprinkler h at đ ng b i nhi t đ
c a đám cháy, khí s thóat ra qua đ u phun làm gi m áp l c m van h th ng
khô cho phép n

c ch y vào h th ng đ

ng ng đi đ n đ u phun đã m .


13

H th ng khô đ
đáp ng đ
h th ng

c s d ng cho nh ng khu v c mà h th ng

c nh nh ng n i nhi t đ có th gây ra đóng b ng n
t đòi h i ph c t p h n v thi t k , l p đ t, b o d

t không
c. So v i

ng c ng nh h

th ng duy trì khí nén.
3. H th ng x tràn (Deluge system)
H th ng x tràn đ

c s d ng

nh ng n i đòi h i c n m t l

l n phun ra đ nhanh chóng ki m sóat đ

ng n

c

c đám cháy trên m t ph m vi r ng,

không cho đám cháy lan truy n đi. Van x tràn có th kích đ h at đ ng b ng
h th ng đi n, khí nén hay áp l c n
B trí s p x p đ
th ng đ

ng ng

c.

ng ng c a h th ng x tràn c ng gi ng nh hai h

t và khô nh ng có hai đi m khác bi t l n :

• S d ng các đ u phun Sprinkler theo tiêu chu n, nh ng các đ u phun
này không có nút ch n và luôn m do y u t kích h at c m ng nhi t c a đ u
phun b i nhi t đ c a đám cháy đã l ai b , vì v y khi van x tràn m ra, n

c

ch y vào h th ng đ

c

ng ng và đi đ n t t c các đ u phun đã m , phun n

ra cùng m t lúc.
• Van x tràn luôn luôn đóng và ch m khi đ

c kích h at do h th ng

báo cháy l p riêng r đ c l p trong cùng khu v c v i h th ng đ u phun
Sprinkler m .
4. H th ng kích h at tr

c (Pre-Action Sprinkler system)

H th ng kích h at tr

c c ng gi ng nh h th ng Sprinkler x tràn

ng ai tr là s d ng đ u phun Sprinkler kín. H th ng này thích h p cho
nh ng n i ch a các thi t b v t ph m có giá tr hay nh ng nhà kho mà không
gian làm nh h

ng đ n tính h at đ ng hi u qu c a đ u phun nh d va đ p

gây h h ng đ u phun. Van c a h th ng kích h at tr
ch m khi đ

c luôn luôn đóng và

c kích h at do h th ng báo cháy l p riêng r đ c l p.


14

H th ng báo cháy s kích h at m van kích h at tr
vào h th ng đ

ng ng. N

c đi

c v n ch a phun ra t đ u phun cho đ n khi

nhi t đ kích h at cho đ u phun m ra và phun n
lúc này c a van kích h at tr

c, đ cho n

c ra ngòai. H at đ ng c a

c gi ng nh ki u l ai h th ng Sprinkler

5.H th ng k t h p x tràn - kích ho t tr

t.

c (Combined Dry Pipe-Preaction

System)
H th ng sprinkler có các đ u sprinklers t
th ng đ

đ ng đ

c g n vào h

ng ng có ch a không khí, có áp l c, và có m t h th ng dò cháy

b sung đ

c l p đ t t i cùng nh ng v trí có đ t đ u sprinkler. Khi h

th ng dò cháy kích ho t, nó s kích các thi t b nh và r i thi t b i nh này
s m các (dry pipe valves) cùng lúc mà không m t áp l c không khí trong
h th ng. Vi c kích ho t h th ng báo cháy c ng làm m các van x khí đ t
đi m cu i c a (feed main). Các van x khí, thông th
tr

ng, s đ

cm

c khi các đ u sprinkler m . H th ng dò cháy đ ng th i c ng ho t

đ ng nh m t h th ng báo đ ng....".
1.5. ánh giá hi n tr ng thi t k h th ng ch a cháy cho các nhà cao t ng
1.5.1. H th ng c p n

c ch a cháy cho nhà cao t ng

a. Khái ni m nhà cao t ng:


15

Khái ni m “nhà cao t ng” trong xã h i hi n nay đ
v i các quan ni m khác nhau v quy mô xây d ng
Vi t Nam, trong xây d ng th

c coi là t

ng đ i đ i

m i n i, m i th i đi m.

ng phân lo i theo s t ng nh sau:

-

Lo i 1: T 9 đ n 16 t ng (cao đ n 50m).

-

Lo i 2: T 17 đ n 25 t ng (cao đ n 75m)

-

Lo i 3: T 26 đ n 40 t ng (cao đ n 100m).

-

Lo i 4: Siêu cao t ng t 41 t ng tr lên (cao h n 100m).

Theo TCVN 6160:1996 (PCCC – Nhà cao t ng – Yêu c u thi t k ) đ nh
ngh a nhà cao t ng nh sau:
- Nhà cao t ng là nhà và các công trình công c ng có chi u cao t 25m đ n
100m (t

ng đ

ng 10 đ n 30 t ng).

b. Nh ng đ c đi m c a nhà cao t ng liên quan đ n phòng cháy ch a cháy
Qua nghiên c u cho th y, nhà cao t ng có m t s đ c đi m chính liên
quan đ n phòngcháy ch a cháy nh sau:
1. Di n tích s d ng l n, s l

ng ng

i đông, công n ng s d ng ph c t p,

t p trung nhi u ch t cháy, có nhi u h th ng thi t b k thu t, nguy c x y ra
cháy cao.
2. L i thoát n n chính cho ng

i trong nhà cao t ng là qua các c u thang b

đi xu ng m t đ t r i ra ngoài nhà. Vì v y, nhà càng cao thì đ

ng thoát n n

càngdài, th i gian thoát n n ra kh i nhà càng lâu, nguy c đám cháy đe do
tính m ng con ng

i càng cao.

3. T c đ , áp l c c a gió trên cao làm t ng t c đ cháy lan và m c đ ph c
t p c a đám cháy. Hành lang gi a và các bu ng thang b trong nhà cao t ng
n u không có gi i pháp b o v s là các con đ

ng lan truy n l a, khói, h i


16

nóng, khí đ c t đám cháy lên các t ng trên và lan ra toàn nhà, đ ng th i c n
tr vi c thoát n n và đe do tính m ng nh ng ng

i ch a thoát k p ra kh i

nhà.
4. Khó kh n cho vi c c p n

c ch a cháy và khó kh n cho vi c c u h , c u

n nc ng nh vi c tri n khai các ho t đ ng ch a cháy trên các t ng cao...nh t
là đ i v i các nhà cao t ng xây d ng

các đ a ph

ng ch a đ

c trang b các

xe thang ch a cháy chuyên d ng ho c các nhà cao t ng có chi u cao v
t m v i c a các xe thang, ho c không có đ

t quá

ng bãi đ tiêu chu n cho các xe

thang ho t đ ng.
- Các nhà cao t ng làm c n h cao c p thu c đ u t n
trongnh ng n m g n đây th

ng đ

c đ u t v phòng cháy ch a cháy đ y

đ theo thi t k và thi t b phòng cháy ch a cháy c a n
- M t s nhà cao t ng làm c n h cao c p đ u t trong n
n m g n đây c ng đ

a s nhà cao t ng làm nhà

cao t ng xây d ng

c ngoài.
c xây d ng nh ng

c đ u t cho phòng cháy ch a cháy đ y đ theo các

tiêuchu n Vi t nam và tiêu chu n n
-

c ngoài xây d ng

c ngoài.

chung c xây d ng tr

c đây và m t s nhà

các khu đô th m i g n đây, vi c đ u t cho phòng cháy

ch a cháy ch a đ yđ theo yêu c u tiêu chu n.
1.5.2. Nh ng thi u sót, sai ph m v ch t l

ng thi t b phòng cháy ch a

cháy
- Nh đã nêu trên, ch t l

ng c a thi t k và thi t b phòng cháy ch a cháy

trong nhà cao t ng là r t quan tr ng, nó nh h

ng tr c ti p t i các đi u ki n

an toàn phòng cháy ch a cháy c a công trình. Qua ki m tra an toàn phòng
cháy ch a cháy

m t s nhà cao t ng cho th y còn nhi u thi u sót, sai ph m

liên quan t i ch t l

ng thi t b phòng cháy ch a cháy, c th là:

- Không thi t k , l p đ t h th ng báo cháy t đ ng nh quy đ nh c a tiêu


17

chu n
- Không thi t k , l p đ t h th ng ch a cháy t đ ng nh quy đ nh c a tiêu
chu n
- Không có b d tr n
n

c cho ch a cháy, ho c có nh ng chung v i b

csinh ho t và không đ dung tích d

chu n.Ngu n n

tr

nh

quy đ nh c a tiêu

c c p vào b y u, không đ m b o ph c h i đ n

c

ch a cháy trong th i gian 24 gi .
- Không có tr m b m ch a cháy c đ nh (ch có m t máy b m x ng di đ ng),
không trang b đ y đ các trang b ph

ng ti n ch a cháy, c u h c n

thi t.
- Có b m ch a cháy nh ng không đ m b o l u l
các t ng cao. M t s công trình thi t k c p n
ch y t b n

ng, áp l c đ ch a cháy
c ch a cháy theo ki u t

c trên mái, nh v y không đ m b o l u l

ng và áp l c

ch a cháy, nh t là cho các t ngtrên cùng.
- B trí các h ng n

c ch a cháy không đ m b o yêu c u m i đi m cháy ph i

có 2 h ng cùng phun đ n...
- Ch có m t bu ng thang thoát n n, nh ng bu ng thang h , không đ m b o
yêu c u ch ng cháy, ch ng khói ho c có thi t k bu ng thang kín nh ng
không có h th ng đi u áp bu ng thang, ho c có nh ng áp l c y u không
đ m b o yêu c u ch ng t khói trong bu ng thang.
- Không có h th ng chi u sáng s c và ch d n l i thoát n n.
- Ch có m t ngu n đi n cho máy b m ch a cháy, không có ngu n đi n d
phòng ho c máy phát đi n d phòng.
- C a ng n cháy không đ m b o v gi i h n ch u l a theo tiêu chu n.
- Ch t l

ng các h th ng, thi t b phòng cháy ch a cháy ch a đ m b o yêu

c u nh : h th ng báo cháy hay báo gi ho c không ho t đ ng sau m t
th i gian s d ng; đ

ng ng c p n

c ch a cháy b rò r , không duy trì


18

đ

c áp l c ch a cháy theo yêu c u; máy b m ch a cháy (ch y u là

b m x ng) hay b h h ng, tr c tr c; h th ng đèn chi u sáng s c
th

ng b h ng ác quy sau m t th i gian ho t đ ng

1.6. Nh ng t n t i khi thi t k h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler cho
các nhà cao t ng
- Trong quá trình thi t k , vi c ch n đ
thành d n đ n vi c t n th t áp trên đ

ng kính ng nh đ gi m giá

ng ng t ng lên, đ ng ngh a v i áp l c

t i đ u vòi phun không đ m b o.
- S d ng giá tr t n th t áp l c qua van giám sát (Alarm Valve) theo
công th c c a nhà s n xu t mà không quan tâm t i tính pháp lý.
- Thi t k d a nhi u vào kinh nghi m, áp d ng t các nhà máy c , d n
đ n ti p t c t n t i nh ng l i sai.
- Không thi t k m ng vòng cho h th ng ch a cháy t đ ng Sprinkler.
- B trí v

t quá s đ u phun qui đ nh cho t ng lo i h th ng ch a cháy

t đ ng Sprinkler.
- L a ch n đ u phun sprinkler không h p lý.