Hướng dẫn tính toán tổn thất trong PCCC dựa trên công thức Hazen-Williams (TC NFPA13)

Việc tính toán và lựa chọn bơm cho hệ thống chữa cháy là rất quan trọng, nếu không đủ áp thì hậu quả rõ ràng rồi còn nếu cao quá thì cũng phí tiền. Do đó mình sẽ viết loạt bài về tính toán chọn bơm để cùng trao đổi với các bạn về chủ đề này.
Mình vốn là dân cơ khí chuyển sang làm pccc nên việc tính toán để ra được cái bơm vã cả mồ hôi, mình sẽ up từ từ bài viết vì không có điều kiện viết 1 lần.
1. Giới thiệu công thức
Việc tính toán tổn thất theo các công thức lý thuyết là rất phức tạp và tốn nhiều thời gian (cái này chắc ai cũng biết). Vì lý do đó mà năm 1906, Hazen và Williams cung cấp một công thức tính theo kinh nghiệm rất dễ sử dụng. Trong công thức chỉ còn các đại lượng là lưu lượng (Q), đường kính trong của ống (d) và 1 hệ số đặc trưng cho từng loại vật liệu ống. Vì vậy việc tính toán trở nên đơn giản hơn nhiều nhưng độ chính xác là chấp nhận được (nge người ta nói vậy thôi chứ mình chưa kiểm tra).
Công thức tính:
hf=L*(10.67*Q^1.85)/(C^1.85*d^4.87 )
Trong đó:
-L = Chiều dài đoạn ống (m)
-hf = Tổn thất ma sát trong đường ống chiều dài L (m)
-Q = Lưu lượng (m3/s)
-C = Hệ số (PCCC sử dụng ống thép C=120)
-d = Đường kính trong của ống (m)
2. Sơ lược về mạng lưới cấp nước
Như chúng ta vẫn thường gặp thì mạng lưới cấp nước nói chung và mạng lưới cấp nước cho hệ thống pccc nói chung có 3 kiểu:
-Mạng lưới vòng.
-Mạng lưới hở (cụt).
-Mạng lưới hỗn hợp (vòng+hở).
3. Một số định nghĩa cơ bản
3.1. Nút
Nút là điểm giao nhau giữa các đoạn ống. (Hai ống có size khác nhau thì chỗ giao coi như là 1 nút vd: DN50 giảm DN40 chẳng hạn)
3.2. Đoạn ống
Gới hạn bởi 2 nút liền kề nhau mà không có lưu lượng vào ra dọc đoạn ống.
Chúng ta sẽ dùng 2 định nghĩa này để xác định các nút thủy lực để tính toán,
nói thì rườm rà vậy chứ nhìn vào công thức trên là biết tổn thất sẽ thay đổi khi Q hoặc d thay đổi, như vậy chúng ta phải chia ra các đoạn ống mà trên các đoạn ống này có Q và d như nhau.
Ví dụ: 1, 2, 3, 4… là các nút.
Đính kèm 357

Các bạn thấy từ đầu phun xa nhất (1) đến đầu kế tiếp (2) có lưu lượng 80l/min, ống 25A (hay DN25 từ giờ mình chỉ ghi 25,32,40…) do đó 1-2 là 1 đoạn ống.
Từ (2) đến (3) có lưu lượng=80x2=160l/min, ống 32 do đó 2-3 là 1 đoạn ống.
Từ (3) đến (4) có lưu lượng=80x3=240l/min, ống 32 do đó 3-4 là 1 đoạn ống.
Từ (4) đến ….có lưu lượng =80x6=480l/min.
Kết luận: Để tính tóan được chúng ta cần phải xác định được các nút. Tại những vị trí mà qua đó có lưu lượng hoặc size ống thay đổi thì đó có 1 nút.
Như vậy chúng ta đã chia được các đọan ống để tính rồi, nhưng trong công thức trên chúng ta vẫn còn thiếu chiều dài đoạn ống? Cách tính chiều dài đoạn ống này như thế nào? Đo chiều dài rồi cộng lại? Còn cộng thêm gì nữa không?
3.3. Chiều dài tương đương:
Trong tiêu chuẩn cấp nước VN tổn thất cục bộ được lấy áng chừng bằng 10% tổn thất dọc đường ống, nhưng trong TC PCCC của các nước khác thì phải tính từng cái co tê valve….Nhưng các co tê đâu có thẳng nhưng để tính tổn thất chúng lại được quy ra như đường ống thẳng có chiều dài là Ltđ. Ltđ không phải là chiều dài đo theo hình học mà là chiều dài có được bằng thực nghiệm gọi là chiều dài tương đương.
Vậy trong công thức trên:
L=Chiều dài đo được của đoạn ống+chiều dài tương đương của co tê…
Chúng ta phải đếm số lượng co tê… rồi nhân với Ltđ tương ứng.
Một số bảng chiều dài tương đương co tê:

Còn một mớ khoảng 7 bàng nữa nhưng là của tiêu chuẩn PCCC Nhật riêng cho từng loại ống theo TC bên đó toàn tiếng Nhật nên ae nào cần thì pm mình gửi cho.
Như vậy là những thứ cơ bản đã đầy đủ cả rồi giờ chỉ cần vẽ sơ đồ không gian xác định các đoạn cần tính, lập bảng rồi nhập thông số vào nữa là ra được tổn thất bên trong đường.
Cột áp của bơm (Hb):
Hb=H1+H2+H3+H4+H5+H6
Trong đó:
- H1=tổn thất dọc đường và cục bộ tính theo công thức trên
- H2=Áp lực yêu cầu tại đầu phun, lăng phun
- H3=Chiều cao từ van hút của bơm đến điểm tính toán
- H4=Tổn thất trong cuộn vòi
- H5 Tổn thất tại bộ trộn foam
(Có thể có thêm những thông số khác nhưng hệ chữa cháy cơ bản chỉ có vậy)
Bữa sau chúng ta sẽ làm 1 số ví dụ về áp dụng công thức trên để tính.

Mình bên HVAC nhưng do yêu cầu nay phải tìm hiểu thêm cả cái món PCCC mà dân ngoại đạo nên chả bít gì có một vài thắc mắc mong được các pro chỉ giáo hihihi.............Câu hỏi là:
- Nếu thiết kế ht sprinkler rồi thì có phải cần ht chũa cháy vách tường không?? Có TIÊU CHUẨN hay yêu cầu nào không ak??? Hay phải kết hợp cả 2 hệ thống cả {Sprinkler + chữa cháy vách tường ạ} (
- “Theo TCVN 7336:2003 thì các đường ống cáp nước chữa cháy (bao gồm đường ống trong và đường ống ngoài) cần phải được thiết kế kiểu mạch vòng khép kín”… nhưng mà mình xem qua một sô bản vẽ đã thi công thì chỉ thấy tác giả lúc thì thiết kế mạch vòng này cho khu vực tầng hầm để xe nhưng lúc lại không??. Vậy tóm lại là dùng mạch vòng trong trường hợp nào và trường hợp nào thì không cần ạ??
- Việc sử dụng bình chữa cháy khô. Vậy không gian nào thì cần dùng tới bình chữa cháy khô??
- Sprinkler được chia thành 2 loại chữa cháy bằng nước hoặc bằng bọt khí?? Không biết 2 cái này có khác nhau nhiều không ?? và khi nào thì dùng bọt khí vậy các bác??? Có thể đấu nối 2 ht này với nhau không ??
Mong anh em chém nhiệt tềnh

Trả lời bạn daothi1991:

- Việc quy định quy mô công trình phải lắp đặt hệ thống PCCC gì, bạn xem cụ thể trong TCVN 3890:2009 nhé. Thường thì đã phải lắp hệ thống sprinkler rồi thì đã thuộc diện lắp hệ thống vách tường rồi bạn ạ. Việc kết hợp cả 2 là bình thường.
- Đường ống cấp nước chính cho hệ thống Sprinkler và hệ thống vách tường sử dụng trên 12 họng mới phải thiết kế mạch vòng thôi. Bạn kiểm tra xem đó có phải là đường ống chính không?
- Bình chữa cháy khô là bình gì nhỉ? Ý bạn nói là bình bột, bình khí? Nếu là những loại này thì dùng để chữa cháy chất rắn hàng ngày xung quanh.
- Về hệ thống Sprinkler bạn xem cụ thể trong TCVN 7336:2003 nhé.

Sao link ko vào được nhỉ? Bác Vanngheonhuxua xem lại dùm cả nhà nhé !

Đã sửa ở trên nhé bạn.
thank!

1. TCVN 3890:2009 đã quy định rõ hạng mục Ctrinh nào âần chữa cháy nồai nhà, chữa cháy vách tường(hay gọi là chữa cháy trong nhà), chữa cháy tự động (Sprinkler)
2. Thiết kế mạch vòng đảm bảo câp nước theo cả hai hướng, áp dụng ối vơới Sprinkler > 500 m2; HTCC vách tường >12 họng; HTCC ngài nhaà >200 m
3. Với bình CC xách tay, trang bị phù hợp với đám cháy, chất cháy quy định tại bagnr 4 TCVN 3890:2009
4. Việc sử dụng HTCC bằng bọt háy nước tùy thuộc vào chất cháy, nhu càu sử dụng. pương án thiêết kế cũng phụ thuộc vào ức đầu tuư

Về cơ bản tính tổn thất dọc đường theo h=S*L*Q^2 (với S là hệ số sức cản riêng của ống phụ thuộc vào vật liệu , đường kính, tình trạng ống), còn tổn thất cục bộ thì bạn có thể tính áng chừng 20-30% tổn thất dọc đường - trong cấp nước sinh hoạt mới tính 10% nhé, chữa cháy với vận tốc lớn, tổn thất khác đấy.

Bác chắc chưa bị mấy thằng tây bắt tính rồi, nó chỉ nói câu tính theo NFPA thôi tính như bác là ăn đủ. Em phải đi học mất 10 buổi để tính được đó bác.

NFPA cũng có gì mà tận 10 buổi, bác cần em hướng dẫn 1 buổi là ok gà nướng :)

Bác tính giúp em cái nho nhỏ này, xong chân gà nướng xong chân dài luôn. Nếu bác ở SG thì bác alo em.
Link đầu bài.
Nguy cơ cháy thấp, chiều dày ống, đầu phun tùy chọn.
Thank!