Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM EPANET TRONG THIẾT KẾ
HỆ THỐNG CHỮA CHÁY TỰ ĐỘNG SPRINKLER
CHO CÁC CHỢ TRUYỀN THỐNG
Nguyễn Văn Tài
Trường Đại học Thủy lợi, email:

1. GIỚI THIỆU CHUNG

2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Thời gian vừa qua đã xảy ra nhiều vụ cháy
tại các chợ, khu vực buôn bán lớn ở nhiều
tỉnh thành trong nước, gây ra tổn thất rất lớn
về tài sản và tính mạng con người của các
doanh nghiệp kinh doanh tại đây. Chợ và các
khu buôn bán thường là những nơi trao đổi
hàng hóa giữa các vùng miền, các địa phương
với nhau, các loại hàng hóa được trao đổi,
vận chuyển, các kho chứa hàng… luôn luôn
tiềm ẩn nhiều nguyên nhân gây cháy cao.
Tùy từng loại hình kinh doanh mà có thể thiết
kế hệ thống chữa cháy khác nhau.
Thiết kế hệ thống chữa cháy tự động hợp
lý đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ
tài sản và tính mạng con người. Phần lớn
khi lắp đặt hệ thống chữa cháy tại các chợ,
khu vực buôn bán chủ yếu sử dụng các cách
tính tốn thủy lực thơng thường hay theo
kinh nghiệm thiết kế. Tuy nhiên, việc tính

tốn này khơng thể hiện được áp lực tại các
đầu phun dẫn đến nhiều sai sót trong thiết
kế hệ thống chữa cháy tự động. Khi áp dụng
phần mềm EPANET để tính tốn trong thiết
kế hệ thống chữa cháy tự động Sprinkler có
thể khắc phục được các thiếu sót này tại các
chợ truyền thống và các khu kinh doanh
buôn bán.
Bài báo này sẽ đề cập đến việc sử dụng
phần mềm Epanet để tính tốn, thiết kế hệ
thống chữa cháy tự động Sprinker cho các
chợ lớn, các khu vực buôn bán.

2.1. Nguyên lý hoạt động của hệ thống
chữa cháy tự động Sprinkler
Hệ thống đầu phun tự động Sprinkler được
lắp đặt có 2 mục đích: Kiểm soát sự xuất
hiện, phát triển ngọn lửa và ngăn chặn ngọn
lửa. Chế độ đầu phun Sprinkler dùng để kiểm
soát sức nóng của ngọn lửa, phun và làm ướt
các chất xung quanh để ngăn chặn chất cháy
lan, các vòi phun chỉ làm việc khi nhiệt độ
môi trường xung quanh đạt đến giá trị giới
hạn. Hệ thống Sprinkler chỉ có khả năng chữa
cháy theo điểm trên diện tích bảo vệ nhất
định. Khi hệ thống dị cháy kích hoạt, nó sẽ
kích hoạt các thiết bị ở trạng thái làm việc, sẽ
mở các dry pipe valves cùng lúc mà khơng
mất áp lực khơng khí trong hệ thống.


Hình 1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chữa cháy
tự động Sprinkler
Đường ống dẫn tới các Sprinkler thường
xuyên được nạp đầy nước. Khi áp lực trong

329


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

đường ống đạt đến giá trị áp lực làm việc,
cơng tắc áp lực vẫn ở trạng thái ngắt, tín hiệu
điện này truyền về trung tâm điều khiển qua
các rơ le sẽ ngắt ngồn điện cấp cho bơm bù,
bơm bù ở trạng thái ngắt. Khi có cháy, nhiệt
độ gần vị trí đặt Sprinkler tăng và đạt đến
nhiệt độ giới hạn, cơng tắc bật lên, vịi phun
làm việc và nước trong ống dưới áp lực đi
qua đầu phun sẽ phun vào đám cháy, áp lực
trong ống giảm đi và bơm bù sẽ bật lên tăng
thêm áp lực cho vòi phun.
2.2. Nguyên tắc thiết kế hệ thống chữa
cháy tự động Sprinkler
Khi thiết kế hệ thống chữa cháy tự động
Sprinkler được thiết kế theo mức độ nguy cơ
phát sinh đám cháy tại các cơ sở hay vị trí
trong chợ hay siêu thị lớn được quy định
trong phụ lục A-TCVN 7336:2003 như sau:
+ Khu vực có nguy cơ cháy thấp
+ Khu vực có nguy cơ cháy trung bình;

+ Khu vực có nguy cơ cháy cao.
Khi đó có thể xác định được mật độ bố trí
các Sprinkler, lưu lượng cần cung cấp, áp lực
nước tại các đầu phun, đường kính ống dẫn,
vận tốc dịng chảy trong ống…
Lắp đặt đầu phun Sprinkler theo cường độ
phun, diện tích bảo vệ bởi 1 Sprinkler và thời
gian cần thiết để dập tắt đám cháy như sau:
Bảng 1. Phân loại cường độ phun
theo nguy cơ gây cháy
Nhóm
nguy cơ
cháy
Nguy cơ
cháy thấp
Nguy cơ
cháy TB
Nguy cơ
cao loại I
Nguy cơ
cao loại II
Nguy cơ
cao loại III

Thời
Diện tích
Khoảng
gian
Mật độ
bảo vệ

cách giữa
phun
phun
của 1
các
chữa
2
Sprinkler
(l/m /ph) Sprinkler
cháy
(m)
(m2)
(phút)
0.08

12

30

4

0.10

12

40

4

0.12


12

60

4

0.24

12

60

4

0.30

12

60

4

- Quy định cách lắp đặt cụm Sprinkler
+ Một cụm chữa cháy chỉ được bố trí tối
đa số lượng 800 đầu phun Sprinkler.
+ Các đầu phun Sprinkler cần được lắp đặt
nhô ra (các dầm, kèo) để dễ dàng phun nước
ra xung quanh, cách tường dễ cháy không
quá 1,2m và với mái dễ cháy là1,5m.

+ Đầu phun Sprinkler cần hướng lên trên
hoặc hướng xuống dưới và ln vng góc
với trần hoặc mái.
+ Nếu có hộp kỹ thuật, hộp thơng gió cần
lắp thêm các đầu phun Sprinkler tại vị trí này.
- Quy định về đường ống dẫn nước với hệ
thống Sprinkler:
+ Các đường ống lắp theo mạng vịng; nếu
ống cụt khơng vượt q 3 đầu phun. Các
phân đoạn cần có van ngăn cách.
+ Đường kính ống dẫn không nhỏ quá
15mm; đường ống chữa cháy riêng biệt với
đường ống nước sinh hoạt hay sản xuất.
- Quy định về nguồn nước cấp cho hệ
thống chữa cháy tự động Sprinkler:
+ Bể nước phải đảm bảo hệ thống hoạt
động trong thời gian ít nhất 60 phút.
+ Thể tích bể chứa phải tính đủ cho nước tự
động nạp vào bể trong thời gian chữa cháy.
+ Trước thời điểm khởi động bơm các
đường ống cấp của hệ thống cần thiết bị tạo
xung lực để bật cơng tắc (dạng bình áp lực).
2.3. Lập mơ hình tính tốn
Việc sử dụng phần mềm tính toán thủy lực
bằng phần mềm Epanet 2 trong thiết kế hệ
thống chữa cháy Sprinkler giúp việc tính tốn
được nhanh chóng, chính xác.
Lựa chọn các thơng số đầu vào: Máy bơm,
đường kính ống, hệ số nhám, khai báo đặc
tính kỹ thuật của đầu phun Sprinkler (loại

K5.6) trên phần mềm Epanet tại các nút, khai
báo các van báo động, khai báo các khu vực
loading, khu Asembly, khu vực Mold trong
toàn bộ diện tích cần bảo vệ.
3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

Với mơ hình chữa cháy tự động Sprinkler
hiện nay được sử dụng khá rộng rãi, nhưng áp
dụng phần mềm Epanet để tính tốn còn rất
hạn chế. Trong báo cáo này xin đưa ra kết quả
tính tốn thủy lực hệ thống chữa cháy tự động
330


Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019. ISBN: 978-604-82-2981-8

của tòa nhà chợ lớn thành phố Hải dương, tỉnh
Hải dương bằng phần mềm Epanet 2.

Bảng 3. Áp lực tại các đầu phun
tại các nút điển hình trong hệ thống
Tên
Nút

Hình 2. Khai báo đặc tính kỹ thuật
của đầu phun Sprinler K5.6
trên phần mềm Epanet
Hệ thống chữa cháy tự động được thiết kế
các Sprinklers được bố trí ở sát trần, đầu
phun sprinkler được bố trí ở 81 điểm nút.

Tính tốn hệ thống chữa cháy :
Mật độ phun thiết kế: i = 0,3 l/m2.s
Diện tích đám cháy : Sf = 760m2
Lượng nước chữa cháy tối thiểu :
Qfm = i  Sf = 0,3  760=228 l/s
Cột áp bơm tự động Sprinkler :
H = Hhh + Hb +Hv + Hdd + Hcb = 77,00m
Trong đó:
Hhh - Độ cao hình học; Hhh = 12m
Hb = Tổn thất qua thiết bị mở nước :
Hb = Sb x q2 = 0,00368x108 = 42,9(m)
Hv - Áp lực tự do tối thiểu đầu phun;
Hv = 5,0m
Hdd - Tổn thất áp lực ma sát; Hdd =15,2m
A - Sức cản đơn vị phụ thuộc đường kính
ống
Kết quả tính tốn hệ thống chữa cháy tự
động được thể hiện ở bảng sau
Bảng 2. Kết quả tính tốn lưu lượng,
vận tốc lớn nhất trên các đoạn ống
TT
1
2
3
4

Đường kính
ống (mm)
50
100

150
200

Lưu lượng
(l/s)
2.29
2.53
4.86
7.67

Vận tốc
(m/s)
1.18
1.39
1.46
1.53

Áp lực tính
Áp lực u
Lưu lượng
tốn tại các
cầu tại đầu
tại các đầu
đầu phun
phun (m)
phun (l/s)
(m)

Nút 4


2,44

7,10

5,92

Nút 17

2,32

6,33

5,18

Nút 33

2,37

6,25

5,11

Nút 59

2,29

5,99

5,03


Nút 74

2,34

5,72

5,02

Trong đó lưu lượng yêu cầu Qyc = 1,33 l/s.
Áp lực yêu cầu tại các đầu phun h = 5,0m
Đánh giá mơ hình thiết kế : Mơ hình đạt
u cầu thiết kế. Lưu lượng và áp lực tại các
đầu phun đảm bảo yêu cầu thiết kế cho hệ
thống cấp nước chữa cháy. Đường kính ống
dẫn và vận tốc trong ống đảm bảo yêu cầu kỹ
thuật theo tiêu chuẩn thiết kế.
4. KẾT LUẬN

Trong việc chữa cháy có hiệu quả tại các
khu vực chợ, khu buôn bán cần phải hạn chế
rủi ro, thiệt hại về người và tài sản cho người
dân, nên việc đưa ra phương pháp thiết kế hệ
thống chữa cháy tự động Sprinkler theo quy
trình thiết kế hợp lý rất cần thiết.
Việc sử dụng phần mềm Epanet để tính
tốn mơ hình tính tốn thủy lực hệ thống
chữa cháy, trong đó có việc mơ phỏng sự làm
việc của đầu phun chữa cháy giúp việc tính
tốn, thiết kế có độ chính xác cao và thu được
kết quả nhanh chóng và hiệu quả.

5. TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Hồ sơ thiết kế hệ thống chữa cháy tòa nhà
chợ Lớn Hải Dương, tỉnh Hải Dương.
[2] TCVN 9211:2012. Tiêu chuẩn thiết kế cho
chợ và các khu vực kinh doanh.
[3] TCVN 7336:2003. Hệ thống Sprinkler tự
động - Yêu cầu thiết kế và lắp đặt.
[4] TCXD 33 :2006. Cấp nước-mạng lưới bên
ngồi cơng trình- tiêu chuẩn thiết kế.
[5] Rossman L.A, Epanet 2, Users manual. U.S.
Environmental Protection Agency, 2000.

331