Cách Đảm Bảo Áp Suất Nước PCCC Cho Tòa Nhà Cao Tầng

1. VÌ SAO ÁP SUẤT NƯỚC DỄ BỊ THIẾU HỤT Ở TÒA NHÀ CAO TẦNG?

Chênh lệch độ cao giữa phòng bơm và các tầng

Khi nước được bơm từ tầng hầm lên các tầng cao, máy bơm phải tạo đủ áp lực để thắng cột áp tĩnh do chênh lệch độ cao. Trong điều kiện nước đứng yên, cứ tăng khoảng 10 m chiều cao thì áp suất thủy tĩnh thay đổi khoảng 0,1 MPa. Đây là giá trị quy đổi gần đúng, chưa tính tổn thất trên đường ống và thiết bị. Vì vậy, máy bơm chỉ đáp ứng áp lực ở tầng thấp chưa chắc đáp ứng được yêu cầu tại tầng cao nhất hoặc vị trí bất lợi nhất của hệ thống chữa cháy.

Tổn thất áp lực trên đường ống

Nước di chuyển qua đường ống, co, tê, cút, van và các thiết bị điều khiển đều phát sinh tổn thất áp lực. Khi đường ống dài, có nhiều phụ kiện hoặc đường kính không phù hợp với lưu lượng thiết kế, áp suất tại điểm sử dụng có thể giảm đáng kể.

Theo TCVN 7336:2021, Phụ lục B, mục B.3.9 và B.3.10, việc xác định áp suất cần thiết của máy bơm chữa cháy phải xét đến chênh lệch độ cao, tổn thất dọc đường, tổn thất cục bộ, tổn thất qua thiết bị điều khiển và áp lực yêu cầu tại đầu phun. Đây là cơ sở quan trọng để tránh chọn bơm chỉ dựa vào công suất động cơ hoặc chiều cao công trình.

Nhu cầu nước thay đổi khi hệ thống hoạt động

Khi một hoặc nhiều họng nước chữa cháy được mở, hoặc hệ thống sprinkler bắt đầu hoạt động, lưu lượng nước lấy ra tăng lên. Nếu máy bơm, nguồn nước và đường ống không đáp ứng được lưu lượng tính toán, áp suất có thể giảm xuống dưới mức cần thiết. Do đó, cần đánh giá hệ thống theo chế độ chữa cháy được xác định trong thiết kế, thay vì chỉ kiểm tra áp suất khi đường ống đang ở trạng thái tĩnh.

2. NHỮNG YÊU CẦU CẦN LƯU Ý KHI THIẾT KẾ CẤP NƯỚC PCCC CHO NHÀ CAO TẦNG

Hệ thống cấp nước chữa cháy cần đáp ứng đồng thời ba yếu tố: lưu lượng, áp suất và khả năng duy trì hoạt động.

Theo QCVN 06:2022/BXD, mục A.2.27.1, hệ thống cấp nước chữa cháy trong nhà gồm mạng đường ống và hệ thiết bị phải được thiết kế riêng biệt, có trạm bơm bố trí độc lập với các phòng có công năng khác. Khi áp dụng, cần đối chiếu thêm các văn bản sửa đổi, bổ sung và quy định có liên quan đang áp dụng cho công trình.

Ngoài ra, TCVN 3890:2023, mục 5.4.1.2 quy định một số loại nhà, trong đó có nhà có chiều cao từ 25 m trở lên, phải thường xuyên có nước duy trì áp suất để bảo đảm kích hoạt hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà. Yêu cầu trang bị cụ thể vẫn phải được xác định theo loại công trình và hồ sơ thiết kế.

Khi triển khai, đơn vị thiết kế cần xác định:

Lưu lượng chữa cháy tính toán và áp lực yêu cầu tại điểm bất lợi.
Cao độ phòng bơm, bể nước và các tầng cần bảo vệ.
Tổn thất áp lực trên đường ống, van và thiết bị.
Phương án cấp nước cho các vùng áp lực khác nhau nếu công trình có chiều cao lớn.
Khả năng duy trì nguồn nước và vận hành của cụm bơm khi có sự cố.

3. GIẢI PHÁP 1: LỰA CHỌN MÁY BƠM CHỮA CHÁY CÓ CỘT ÁP VÀ LƯU LƯỢNG PHÙ HỢP

Máy bơm chữa cháy là thiết bị chính tạo áp lực và lưu lượng cho hệ thống. Khi chọn bơm cho tòa nhà cao tầng, không nên chỉ dựa vào công suất động cơ hoặc thông số cột áp lớn nhất được quảng cáo.

Cần đối chiếu đường đặc tính của bơm với điểm làm việc theo hồ sơ tính toán. Máy bơm phải đáp ứng lưu lượng yêu cầu tại áp suất cần thiết, có xét đến chênh lệch cao độ, tổn thất đường ống và áp lực cần thiết ở thiết bị chữa cháy.

Các giải pháp thường được xem xét gồm:

Bơm chữa cháy động cơ điện: sử dụng làm bơm chính khi đáp ứng yêu cầu của thiết kế và điều kiện cấp điện.
Bơm chữa cháy động cơ diesel: có thể được bố trí làm bơm dự phòng theo phương án thiết kế, giúp duy trì khả năng cấp nước khi nguồn điện hoặc hệ thống truyền động điện gặp sự cố.
Cụm bơm nhiều máy: được xem xét khi cần đáp ứng lưu lượng, cột áp hoặc yêu cầu dự phòng của công trình.

Việc chọn số lượng bơm, công suất, nguồn động lực và chế độ tự động khởi động phải theo hồ sơ thiết kế PCCC được phê duyệt và các tiêu chuẩn áp dụng. Không nên mặc định mọi công trình đều cần cùng một cấu hình bơm.

4. GIẢI PHÁP 2: SỬ DỤNG BƠM BÙ ÁP ĐỂ DUY TRÌ ÁP SUẤT ĐƯỜNG ỐNG

Bơm bù áp, còn gọi là jockey pump, có nhiệm vụ bù lượng nước thất thoát nhỏ hoặc bù sự suy giảm áp suất trong giới hạn vận hành được thiết kế. Thiết bị này giúp hạn chế việc máy bơm chữa cháy chính phải khởi động liên tục do những biến động áp suất nhỏ.

Bơm bù áp không thay thế máy bơm chữa cháy chính và không được dùng để bù cho tình trạng thiếu lưu lượng chữa cháy khi hệ thống đã hoạt động ở chế độ thiết kế.

Theo TCVN 7336:2021, mục 5.7.2–5.7.4, khi áp suất hoặc lưu lượng của nguồn nước không đáp ứng thông số tính toán, cần lắp đặt bơm để tăng áp. Tiêu chuẩn cũng đề cập đến các phương án cấp nước tự động cho hệ thống sprinkler, trong đó có bơm bù được trang bị bình tích áp với dung tích tối thiểu 40 lít theo phương án nêu tại mục 5.7.4.

Khi triển khai cụm bơm bù áp, cần chú ý:

Cài đặt ngưỡng khởi động và dừng phù hợp với áp suất vận hành.
Phối hợp tín hiệu áp suất giữa bơm bù và bơm chữa cháy chính.
Kiểm tra van một chiều và các điểm có khả năng gây rò rỉ.
Theo dõi tần suất khởi động bất thường để phát hiện rò rỉ hoặc lỗi cài đặt.

Nếu bơm bù áp khởi động quá thường xuyên, cần kiểm tra nguyên nhân thay vì chỉ tăng ngưỡng áp suất một cách tùy ý.

5. GIẢI PHÁP 3: PHÂN VÙNG ÁP LỰC VÀ BỐ TRÍ VAN GIẢM ÁP PHÙ HỢP

Đối với tòa nhà cao tầng, chênh lệch cao độ có thể khiến áp suất tại các tầng thấp cao hơn đáng kể so với tầng trên. Nếu chỉ tăng cột áp máy bơm để đáp ứng tầng cao nhất mà không kiểm tra áp lực ở các tầng còn lại, một số thiết bị tại tầng thấp có thể phải làm việc trong điều kiện áp suất quá lớn.

Giải pháp cần xem xét là phân vùng áp lực hoặc bố trí van giảm áp tại những vị trí phù hợp với tính toán thủy lực.

Van giảm áp có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất phía sau van về mức thiết kế trong điều kiện làm việc xác định. Thiết bị này không tạo thêm áp lực cho tầng cao và cũng không thay thế máy bơm khi nguồn nước thiếu cột áp.

Theo TCVN 7336:2021, mục 5.2.23, khi kết hợp hệ thống sprinkler với hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà, áp suất tại họng nước không được vượt quá 0,4 MPa; nếu lớn hơn thì phải có giải pháp giảm áp đáp ứng yêu cầu. Quy định này áp dụng cho trường hợp được nêu trong tiêu chuẩn, không nên hiểu thành một ngưỡng chung cho mọi điểm trong mọi hệ thống PCCC.

Khi lựa chọn van giảm áp, cần kiểm tra áp suất đầu vào, áp suất đầu ra yêu cầu, lưu lượng làm việc, kích thước đường ống và khả năng bảo trì. Việc phân vùng hoặc lắp van phải được thể hiện trong bản vẽ, tránh tự ý bổ sung van làm tăng tổn thất áp lực hoặc ảnh hưởng đến lưu lượng chữa cháy.

6. GIẢI PHÁP 4: SỬ DỤNG VAN MỘT CHIỀU, VAN KHÓA VÀ ĐỒNG HỒ ÁP SUẤT ĐÚNG VỊ TRÍ

Máy bơm có thể đáp ứng thông số thiết kế nhưng hệ thống vẫn vận hành không ổn định nếu van lắp sai, van không mở hoàn toàn hoặc thiết bị đo áp suất không hoạt động chính xác.

Mỗi loại van có một chức năng riêng:

Van một chiều: hạn chế dòng nước chảy ngược qua đường ống, bảo vệ chế độ làm việc của cụm bơm và hệ thống.
Van cổng hoặc van bướm: dùng để đóng, mở và cô lập từng đoạn đường ống khi cần kiểm tra, sửa chữa theo phương án thiết kế.
Van giảm áp: điều chỉnh áp suất phía sau van khi có yêu cầu kiểm soát áp lực.
Đồng hồ áp suất: hỗ trợ theo dõi tình trạng áp lực ở đường hút, đường đẩy và các vị trí kiểm tra được thiết kế.

Theo TCVN 7336:2021, mục 5.8.24, trên đường ống đẩy của mỗi máy bơm cần có van một chiều, van cổng và đồng hồ đo áp suất; trên đường ống hút có van cổng và đồng hồ đo áp suất, với ngoại lệ được nêu trong tiêu chuẩn đối với trường hợp bơm không có áp suất dương ở đường hút. Mục 5.8.22 cũng yêu cầu bố trí van trên đường hút và đường đẩy để phục vụ thay thế, sửa chữa, kiểm tra máy bơm.

Trong quá trình nghiệm thu, cần kiểm tra chiều lắp van một chiều, trạng thái đóng mở của van khóa, khả năng đọc đồng hồ và tình trạng rò rỉ tại các mối nối. Không nên lựa chọn van chỉ dựa vào đường kính danh nghĩa; cấp áp lực, vật liệu, kiểu kết nối và đặc tính vận hành phải phù hợp với hồ sơ thiết kế.

7. GIẢI PHÁP 5: KIỂM TRA VÀ BẢO TRÌ TOÀN BỘ HỆ THỐNG CẤP NƯỚC CHỮA CHÁY

Duy trì áp suất không chỉ phụ thuộc vào thiết bị mới mà còn liên quan đến tình trạng vận hành sau khi đưa công trình vào sử dụng. Cặn bẩn trong đường ống, rò rỉ, van đóng chưa hết hành trình, cảm biến áp suất sai lệch hoặc máy bơm không đạt điểm làm việc đều có thể làm giảm hiệu quả cấp nước.

Các hạng mục nên được kiểm tra theo kế hoạch bảo trì của công trình gồm:

Máy bơm: kiểm tra khả năng khởi động, tín hiệu điều khiển, áp suất và lưu lượng theo quy trình thử nghiệm.
Bơm bù áp: theo dõi tần suất khởi động, ngưỡng áp suất và các dấu hiệu rò rỉ.
Van: xác nhận trạng thái vận hành, kiểm tra rò rỉ và khả năng đóng mở.
Đồng hồ, công tắc áp suất: kiểm tra độ tin cậy của tín hiệu và chỉ số đo.
Nguồn nước: kiểm tra mực nước, khả năng cấp nước và các điều kiện ảnh hưởng đến đường hút.
Đường ống: kiểm tra rò rỉ, tình trạng ăn mòn, tắc nghẽn và các thay đổi so với bản vẽ.

Việc thử bơm và kiểm tra hệ thống phải được thực hiện theo quy trình kỹ thuật, bảo đảm an toàn và không làm mất khả năng sẵn sàng chữa cháy của công trình.

8. QUY TRÌNH LỰA CHỌN MÁY BƠM VÀ VAN PCCC CHO TÒA NHÀ CAO TẦNG

Để tránh lựa chọn thiết bị không phù hợp, nhà thầu và đơn vị thiết kế có thể thực hiện theo trình tự:

Bước 1: Thu thập chiều cao công trình, cao độ phòng bơm, nguồn nước và sơ đồ hệ thống.
Bước 2: Xác định lưu lượng chữa cháy, áp lực yêu cầu tại các điểm bất lợi và tổn thất đường ống.
Bước 3: Chọn máy bơm theo điểm làm việc, kiểm tra đường đặc tính và phương án dự phòng.
Bước 4: Xác định nhu cầu bơm bù áp, phân vùng áp lực và vị trí cần giảm áp.
Bước 5: Chọn van một chiều, van khóa, van giảm áp và thiết bị đo theo thông số thiết kế.
Bước 6: Kiểm tra sự đồng bộ của bơm, van, đường ống và hệ thống điều khiển trước khi nghiệm thu.

Để đảm bảo áp suất nước cho tòa nhà cao tầng, cần tính toán đúng cột áp và lưu lượng, lựa chọn máy bơm chữa cháy phù hợp, bố trí bơm bù áp khi cần thiết và kiểm soát áp lực bằng giải pháp phân vùng hoặc van giảm áp. Đồng thời, van một chiều, van khóa và đồng hồ áp suất phải được lựa chọn, lắp đặt và kiểm tra đúng yêu cầu kỹ thuật.

Sông Xanh cung cấp các dòng máy bơm chữa cháy, bơm bù áp, van công nghiệp và vật tư đường ống PCCC phục vụ nhà thầu cơ điện và công trình. Khi lập danh mục thiết bị, cần đối chiếu thông số sản phẩm với hồ sơ thiết kế để bảo đảm tính đồng bộ, đầy đủ hồ sơ kỹ thuật và tiến độ cung ứng.

------------

Nếu bạn đang cần mua các loại van cho hệ thống công trình PCCC, hệ thống cấp nước hoặc hệ thống bơm, hãy gửi danh sách kích thước và số lượng cần dùng đến Sông Xanh để được kiểm tra giá, hàng tồn kho và thời gian giao hàng trước khi đặt hàng.

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI XUẤT NHẬP KHẨU SÔNG XANH

Chuyên cung cấp: Van cấp nước ShinYi, Máy bơm Windy, Vật tư PCCC, bình chữa cháy, đầu phun, lăng vòi phun và các thiết bị phục vụ công trình.