Tính toán dung tích bể nước PCCC và thiết kế trạm bơm chữa cháy là bước quan trọng nhất trong hồ sơ thiết kế hệ thống phòng cháy chữa cháy cho nhà xưởng công nghiệp. Việc tính toán sai lệch không chỉ dẫn đến nguy cơ thiếu nước khi có sự cố mà còn khiến công trình không thể nghiệm thu theo quy định mới nhất của QCVN 06:2022/BXD.
Bài viết này sẽ hướng dẫn các kỹ sư và chủ đầu tư cách xác định thể tích bể chứa và chọn công suất bơm phù hợp.
Tuy nhiên, trước khi đi sâu vào các công thức tính toán chi tiết cho từng hạng mục, nếu bạn muốn nắm bắt quy trình tổng thể từ lúc lên ý tưởng đến khi hoàn thiện hồ sơ pháp lý cho toàn bộ dự án, mời bạn tham khảo bài viết: Thiết kế hệ thống PCCC nhà xưởng
Căn cứ pháp lý và tiêu chuẩn áp dụng
Việc thiết kế hệ thống PCCC không thể dựa trên kinh nghiệm chủ quan mà phải tuân thủ tuyệt đối các quy chuẩn, tiêu chuẩn hiện hành. Đây là cơ sở pháp lý duy nhất để giải trình với cơ quan chức năng trong quá trình thẩm duyệt và nghiệm thu công trình sau này.
Dưới đây là 3 văn bản quan trọng nhất mà kỹ sư thiết kế cần phải nắm vững:
QCVN 06:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình. Đây là văn bản pháp lý cao nhất, dùng để xác định các thông số đầu vào như: Bậc chịu lửa của nhà xưởng (I, II, III…), hạng sản xuất (A, B, C, D, E) và quy mô khối tích công trình.
TCVN 2622:1995: Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế. Mặc dù đã ban hành khá lâu, nhưng đây vẫn là tài liệu chuẩn để tra cứu bảng tính toán lưu lượng nước chữa cháy cho họng nước vách tường và trụ chữa cháy ngoài nhà (Lưu lượng q nước).
TCVN 7336:2021: Phòng cháy chữa cháy – Hệ thống Sprinkler tự động – Yêu cầu thiết kế và lắp đặt. Tiêu chuẩn này dùng để tính toán các thông số cho hệ thống chữa cháy tự động, bao gồm mật độ phun, diện tích hoạt động và khoảng cách đầu phun.
Cách tính toán dung tích bể nước PCCC
Để xác định chính xác dung tích bể chứa, chúng ta áp dụng nguyên lý bảo toàn cơ bản: Tổng lượng nước dự trữ phải đủ cung cấp cho toàn bộ hệ thống chữa cháy hoạt động liên tục trong khoảng thời gian quy định.
Công thức tổng quát:
V = Q × T
Trong đó:
- V: Thể tích nước cần thiết (m3).
- Q: Tổng lưu lượng nước của hệ thống (L/s hoặc m3/h).
- T: Thời gian chữa cháy theo quy định (giờ).
Xác định lưu lượng nước chữa cháy (Q)
Lưu lượng tổng là tổng hợp nhu cầu nước của tất cả các hệ thống chữa cháy hoạt động đồng thời.
Lưu lượng chữa cháy ngoài nhà (Qngoài) Đây là lượng nước cung cấp cho các trụ cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà xưởng.
- Cách tính: Tra bảng 13, 14 của TCVN 2622:1995.
- Căn cứ: Dựa vào Khối tích (V) của công trình và Bậc chịu lửa.
Ví dụ: Nhà xưởng có khối tích từ 50.000 m3 đến 200.000 m3, hạng sản xuất C, bậc chịu lửa I hoặc II thì Qngoài thường là 20 L/s hoặc 30 L/s.
Lưu lượng chữa cháy trong nhà (Qtrong) Đây là lượng nước cấp cho hệ thống họng nước vách tường.
Quy định: Với nhà xưởng công nghiệp, thông thường yêu cầu 2 họng nước hoạt động đồng thời.
Lưu lượng mỗi họng: Thường là 2.5 L/s.
- Vậy: Qtrong = 2 × 2.5 = 5 (L/s).
Lưu lượng hệ thống tự động (Qsprinkler)
Cách tính: Dựa trên TCVN 7336:2021.
Quy trình: Xác định nhóm nguy cơ cháy → Tra mật độ phun (mm/phút) → Nhân với diện tích hoạt động giả định.
Lưu ý: Nếu có lắp đặt hệ thống màng ngăn cháy (Drencher), cần cộng thêm lưu lượng của hệ thống này (Qmàn nước).
Tổng lưu lượng thiết kế (Qtổng):
- Qtổng = Qngoài + Qtrong + Qsprinkler + Qmàn nước (nếu có)
Xác định thời gian chữa cháy (T)
Thời gian chữa cháy là yếu tố quyết định độ lớn của bể nước. Theo QCVN 06:2022/BXD và các tiêu chuẩn hiện hành:
Tiêu chuẩn chung: Đối với hầu hết các nhà xưởng công nghiệp, thời gian chữa cháy tiêu chuẩn là 3 giờ (180 phút).
Trường hợp đặc biệt: Với các công trình có bậc chịu lửa I, II và hạng sản xuất C, D, E có quy mô nhỏ, thời gian có thể giảm xuống còn 2 giờ (cần tra cứu kỹ bảng quy chuẩn để áp dụng chính xác, tránh lãng phí chi phí xây bể).
Công thức tính dung tích bể thực tế
Sau khi có tổng lưu lượng (đơn vị L/s) và thời gian (giờ), ta có công thức tính dung tích bể chứa nước như sau:
- Vbể = 3.6 × Qtổng × T
Trong đó hệ số 3.6 dùng để quy đổi đơn vị từ L/s sang m3/h.
Lưu ý quan trọng khi xây dựng bể: Con số tính ra ở trên (Vbể) là dung tích nước chữa cháy hữu ích (Effective Volume). Khi thiết kế bể thực tế, bạn cần cộng thêm:
- Phần thể tích chết: Khoảng cách từ đáy bể đến rọ hút của máy bơm (nước ở vùng này bơm không hút được).
- Phần khoảng không: Khoảng cách từ mặt nước cao nhất đến nắp bể (để lắp phao van).
- Do đó, dung tích hình học của bể thường phải lớn hơn dung tích tính toán khoảng 15% – 20%.
Quy trình thiết kế trạm bơm chữa cháy
Nếu đường ống là mạch máu thì trạm bơm chính là “trái tim” của toàn bộ hệ thống PCCC. Một trạm bơm được thiết kế chuẩn không chỉ đảm bảo công suất chữa cháy mà còn giúp hệ thống vận hành bền bỉ, dễ dàng bảo trì.
Lựa chọn máy bơm chữa cháy
Căn cứ vào lưu lượng (Q) và cột áp (H) đã tính toán ở phần trước, kỹ sư sẽ tiến hành chọn cụm bơm phù hợp:
-
Số lượng bơm: Theo tiêu chuẩn, một trạm bơm cơ bản phải bao gồm ít nhất 2 bơm chính (1 chạy điện + 1 dự phòng, hoặc 1 chạy điện + 1 chạy Diesel) và 1 bơm bù áp (Jockey pump). Bơm dự phòng phải có công suất tương đương với bơm chính.
-
Thông số kỹ thuật: Bơm được chọn phải có điểm làm việc đáp ứng đủ lưu lượng Qtổng và cột áp Hyêu cầu.
-
Biểu đồ đặc tuyến: Đây là yếu tố kỹ thuật quan trọng. Điểm làm việc của bơm phải nằm trong vùng hiệu suất cao, thường dao động từ 90% đến 140% lưu lượng thiết kế. Điều này giúp bơm hoạt động ổn định, không bị rung lắc hay quá tải động cơ.
Bố trí đường ống và phụ kiện trong trạm bơm
Việc lắp đặt đường ống trong phòng bơm cần tuân thủ các quy tắc thủy lực nghiêm ngặt để bảo vệ thiết bị:
-
Đường ống hút: Phải sử dụng ống thép đen hoặc ống thép tráng kẽm nhúng nóng. Kích thước đường ống hút luôn phải lớn hơn hoặc bằng kích thước họng hút của bơm.
-
Lưu ý đặc biệt: Khi nối ống hút vào bơm, bắt buộc phải sử dụng côn thu lệch tâm (eccentric reducer) với mặt phẳng nằm ở phía trên. Tuyệt đối không dùng côn thu đồng tâm để tránh hiện tượng hình thành túi khí (air pocket) gây xâm thực, làm hỏng cánh bơm.
-
-
Van khóa và van một chiều: Trên đường ống đẩy (đầu ra) của mỗi bơm, bắt buộc phải lắp đặt van một chiều (Check valve) trước, sau đó đến van cổng (Gate valve). Van một chiều giúp ngăn dòng nước dội ngược về làm quay ngược cánh bơm khi bơm dừng đột ngột (hiện tượng búa nước).
-
Họng tiếp nước: Phải bố trí họng tiếp nước từ xe chữa cháy để nạp nước bổ sung vào hệ thống trong trường hợp bể nước bị cạn hoặc bơm bị hỏng.
Vị trí đặt trạm bơm
Theo QCVN 06:2022/BXD, vị trí đặt trạm bơm phải đảm bảo tính tiếp cận và an toàn cao nhất:
-
Vị trí: Thường được đặt tại tầng 1 (tầng trệt) hoặc tầng hầm 1. Yêu cầu bắt buộc là phải có lối ra thoát nạn trực tiếp ra ngoài trời để lực lượng chữa cháy dễ dàng tiếp cận vận hành.
-
Yêu cầu ngăn cháy: Phòng bơm phải được ngăn cách với các khu vực khác bằng tường ngăn cháy và cửa chống cháy có giới hạn chịu lửa theo quy định (thường yêu cầu tối thiểu là EI 45, tức là chịu lửa được 45 phút).
-
Hệ thống phụ trợ: Phòng bơm phải có hệ thống chiếu sáng sự cố và hệ thống thông gió cưỡng bức để tản nhiệt cho động cơ khi vận hành.
Yêu cầu kỹ thuật đối với bể nước chữa cháy
Khác với việc lắp đặt đường ống, hạng mục bể nước chữa cháy liên quan trực tiếp đến kết cấu xây dựng và độ bền lâu dài của công trình. Tại VMSTEEL, chúng tôi luôn tư vấn cho chủ đầu tư lựa chọn giải pháp thi công tối ưu dựa trên điều kiện địa chất và quy hoạch mặt bằng nhà xưởng.
Vật liệu xây dựng bể
Tùy vào ngân sách và vị trí đặt, chủ đầu tư có thể lựa chọn một trong hai phương án phổ biến:
Bể bê tông cốt thép (Bể ngầm): Đây là giải pháp truyền thống, tận dụng được không gian ngầm dưới lòng đất, không chiếm diện tích sản xuất. Ưu điểm là độ bền cao, chi phí vật liệu thấp nhưng thời gian thi công lâu.
Bể lắp ghép (Bể nổi): Sử dụng các tấm Composite (GRP) hoặc thép tráng kẽm nhúng nóng lắp ghép lại. Loại này thường đặt trên mặt đất, thi công cực nhanh, dễ dàng di dời nhưng giá thành cao hơn và chiếm diện tích bề mặt.
Chống thấm và kết cấu chịu lực
Đối với các nhà xưởng công nghiệp, bể nước ngầm thường được bố trí dưới đường nội bộ hoặc bãi nhập xuất hàng để tiết kiệm diện tích.
Kết cấu nắp bể: Do thường xuyên có xe container hoặc xe tải trọng lớn di chuyển bên trên, kết cấu nắp bể phải được tính toán cốt thép tăng cường chịu tải trọng động (Live load) rất lớn. Đây là điểm mà VMSTEEL đặc biệt chú trọng để tránh nứt vỡ nắp bể sau thời gian sử dụng.
Xử lý chống thấm: Bể ngầm phải được xử lý chống thấm ngược kỹ lưỡng bằng Sika hoặc màng khò nóng, đồng thời chèn thanh trương nở (Waterstop) tại các mạch ngừng bê tông để ngăn nước ngầm xâm nhập vào hoặc nước sạch rò rỉ ra ngoài.
Thiết kế hố thu nước (Sump pit)
Một chi tiết nhỏ nhưng quyết định hiệu suất của bể là hố thu nước tại đáy bể.
Độ dốc đáy bể: Sàn đáy bể không được đổ phẳng hoàn toàn mà phải tạo độ dốc (thường từ 1% – 2%) dồn về phía hố thu.
Hố thu: Tại vị trí đặt rọ hút (đầu ống hút của bơm), sàn bê tông phải được giật cấp sâu xuống tạo thành một hố thu nước (kích thước thường là 1m x 1m x 0.5m).
Tác dụng: Thiết kế này giúp máy bơm có thể hút được tối đa lượng nước trong bể mà không bị hiện tượng tạo xoáy khí (Vortex) khi mực nước xuống thấp, đảm bảo tận dụng hết dung tích hữu ích của bể.
Việc tính toán chính xác dung tích bể nước và lựa chọn công suất máy bơm là bài toán cân bằng giữa kinh tế và kỹ thuật. Nó không chỉ giúp chủ đầu tư tránh lãng phí ngân sách xây dựng (do thiết kế bể quá lớn không cần thiết) mà còn đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, an toàn tuyệt đối khi sự cố xảy ra.
Tại VMSTEEL, chúng tôi cung cấp giải pháp xây dựng nhà xưởng công nghiệp trọn gói. Không chỉ dừng lại ở khung kèo thép, đội ngũ kỹ sư của chúng tôi sẵn sàng tư vấn đồng bộ từ kết cấu bể nước ngầm chịu tải trọng lớn đến thiết kế phòng bơm đạt chuẩn QCVN 06:2022/BXD ngay từ giai đoạn quy hoạch đầu tiên.
Sau khi đã hoàn thiện hồ sơ tính toán và bản vẽ thiết kế, bước quan trọng tiếp theo là trình nộp cho cơ quan Cảnh sát PCCC để xin giấy phép. Để nắm rõ trình tự các bước thực hiện thủ tục pháp lý này, mời bạn tham khảo hướng dẫn chi tiết tại bài viết: Quy trình thẩm duyệt thiết kế PCCC nhà xưởng
