Tính toán lưu lượng nước chữa cháy cho bơm và bể nước

Khi chọn máy bơm hay xây bể nước PCCC, câu hỏi đầu tiên luôn là: hệ thống cần bao nhiêu nước, trong bao lâu? Câu trả lời nằm ở lưu lượng nước chữa cháy, tức lượng nước các hệ thống chữa cháy cần cùng lúc khi có cháy. Tính sai lưu lượng nước chữa cháy sẽ kéo theo chọn sai bơm, xây thiếu bể, hoặc ngược lại là lãng phí chi phí đầu tư. Bài viết giải thích các thành phần của lưu lượng nước chữa cháy, cách cộng dồn, cách tính dung tích bể và một ví dụ minh họa để bạn hiểu logic trước khi làm việc với đơn vị thiết kế.

Lưu lượng nước chữa cháy là gì?

Lưu lượng nước chữa cháy là lượng nước cần cung cấp trong một đơn vị thời gian để các hệ thống chữa cháy bằng nước hoạt động đúng thiết kế. Đơn vị thường dùng là lít/giây (l/s) hoặc mét khối/giờ (m³/h); 1 l/s bằng 3,6 m³/h.

Lưu lượng nước chữa cháy là thông số đầu vào cho hai quyết định quan trọng:

• Chọn máy bơm chữa cháy: bơm phải cấp được lưu lượng này ở cột áp yêu cầu. Xem cách tính công suất trong bài cách chọn công suất máy bơm chữa cháy.
• Tính dung tích bể nước PCCC: bể phải đủ nước để duy trì lưu lượng trong suốt thời gian chữa cháy theo tiêu chuẩn.

Các thành phần của lưu lượng nước chữa cháy

Tùy công trình, lưu lượng nước chữa cháy có thể gồm nhiều hệ thống hoạt động đồng thời:

Hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà

Lưu lượng bằng số họng nước được tính là hoạt động đồng thời nhân với lưu lượng mỗi họng. Số họng và lưu lượng mỗi họng phụ thuộc loại công trình, chiều cao, khối tích, được quy định trong quy chuẩn và tiêu chuẩn thiết kế.

Hệ thống sprinkler

Lưu lượng sprinkler bằng cường độ phun nhân với diện tích tính toán. Cường độ phun (l/s.m²) và diện tích tính toán (m²) phụ thuộc nhóm nguy cơ cháy của khu vực. Chi tiết xem bài tính toán đầu phun sprinkler.

Hệ thống họng nước ngoài nhà

Với công trình có trụ, họng nước ngoài nhà dùng chung nguồn nước, lưu lượng ngoài nhà cũng được tính vào tổng theo quy định.

Hệ thống màn ngăn cháy, phun xả tràn

Một số công trình có màn nước ngăn cháy hoặc hệ thống phun xả tràn cho khu vực đặc biệt, cần cộng thêm lưu lượng nếu hoạt động đồng thời.

Cách cộng lưu lượng nước chữa cháy

Không phải lúc nào cũng cộng tất cả hệ thống. Nguyên tắc chung:

1. Xác định các hệ thống được thiết kế hoạt động đồng thời trong kịch bản cháy bất lợi nhất.
2. Tính lưu lượng từng hệ thống theo quy chuẩn, tiêu chuẩn áp dụng.
3. Cộng các hệ thống hoạt động đồng thời để ra lưu lượng nước chữa cháy tổng.
4. Kiểm tra quy định riêng về việc cộng dồn hoặc lấy giá trị lớn nhất cho từng loại công trình.

Các giá trị số họng, lưu lượng mỗi họng, cường độ phun, diện tích tính toán và thời gian chữa cháy được quy định trong QCVN 06:2022/BXD và các tiêu chuẩn chuyên ngành về sprinkler, họng nước. Kỹ sư thiết kế là người chịu trách nhiệm lựa chọn giá trị đúng cho từng công trình.

Công thức tính dung tích bể nước PCCC

Khi đã có lưu lượng nước chữa cháy của từng hệ thống, dung tích nước dự trữ được tính theo:

W (m³) = Q (l/s) × T (giờ) × 3,6

Trong đó T là thời gian chữa cháy theo tiêu chuẩn của từng hệ thống. Nếu các hệ thống có thời gian khác nhau, tính riêng từng hệ thống rồi cộng lại.

Dung tích bể thực tế còn phải cộng thêm phần nước không hút được ở đáy bể (dưới miệng hút của bơm) và xem xét khả năng bổ sung nước trong lúc chữa cháy nếu quy định cho phép.

Ví dụ minh họa tính lưu lượng nước chữa cháy

Ví dụ dưới đây dùng số liệu giả định để minh họa cách tính, không áp dụng trực tiếp cho công trình thực tế:

Hệ thống	Cách tính (giả định)	Lưu lượng	Thời gian (giả định)	Nước cần
Họng nước trong nhà	2 họng × 2,5 l/s	5 l/s	3 giờ	5 × 3 × 3,6 = 54 m³
Sprinkler	0,12 l/s.m² × 120 m²	14,4 l/s	1 giờ	14,4 × 1 × 3,6 ≈ 51,8 m³
Tổng	Hai hệ thống hoạt động đồng thời	19,4 l/s ≈ 70 m³/h		≈ 105,8 m³

Từ ví dụ:

• Lưu lượng nước chữa cháy tổng để chọn bơm là khoảng 19,4 l/s, tương đương khoảng 70 m³/h.
• Dung tích nước chữa cháy dự trữ khoảng 106 m³, chưa tính phần nước chết dưới đáy bể.

Nếu bơm chính và bơm dự phòng mỗi bơm đều phải đáp ứng toàn bộ lưu lượng nước chữa cháy này, cả hai đều được chọn theo khoảng 70 m³/h ở cột áp yêu cầu.

Lưu lượng nước chữa cháy và việc chọn bơm

Sau khi có lưu lượng nước chữa cháy, quy trình chọn bơm tiếp tục với:

1. Tính cột áp yêu cầu tại thiết bị bất lợi nhất, cộng tổn thất đường ống.
2. Chọn bơm có điểm làm việc đáp ứng lưu lượng và cột áp trên đường đặc tính.
3. Kiểm tra bơm ở lưu lượng lớn hơn định mức theo yêu cầu thử nghiệm.
4. Chọn bơm bù áp để duy trì áp lực đường ống.
5. Kiểm tra nguồn điện, tủ điều khiển phù hợp với công suất bơm.

Lưu lượng nước chữa cháy sai sẽ làm toàn bộ chuỗi tính toán phía sau sai theo, dù các bước còn lại làm đúng.

Thông tin cần chuẩn bị để tính lưu lượng nước chữa cháy

Để đơn vị thiết kế tính nhanh và chính xác lưu lượng nước chữa cháy, chủ đầu tư nên chuẩn bị sẵn các thông tin:

• Bản vẽ kiến trúc: mặt bằng các tầng, mặt cắt, chiều cao từng tầng và chiều cao công trình.
• Công năng từng khu vực: văn phòng, kho, xưởng sản xuất, khu kỹ thuật, bãi xe.
• Loại hàng hóa lưu trữ và chiều cao xếp hàng trong kho, vì đây là yếu tố ảnh hưởng mạnh đến cường độ phun sprinkler.
• Khối tích công trình và số đám cháy tính toán đồng thời nếu là khu công nghiệp nhiều nhà xưởng.
• Nguồn nước hiện có: đường ống cấp nước khu vực, áp lực, khả năng bổ sung nước vào bể.
• Vị trí dự kiến đặt bể và trạm bơm.

Thiếu thông tin về hàng hóa và chiều cao xếp kho là nguyên nhân phổ biến khiến lưu lượng nước chữa cháy phải tính lại nhiều lần, làm chậm tiến độ thẩm duyệt. Khi công năng thay đổi sau khi đưa vào sử dụng, ví dụ chuyển văn phòng thành kho, cần đánh giá lại lưu lượng nước chữa cháy và khả năng đáp ứng của trạm bơm hiện có.

Sai lầm thường gặp khi tính lưu lượng nước chữa cháy

• Chỉ tính sprinkler, quên họng nước trong nhà hoặc ngược lại khi hai hệ thống dùng chung bể và bơm.
• Dùng lưu lượng của công trình khác có quy mô “tương tự” mà không kiểm tra lại theo quy chuẩn.
• Nhầm đơn vị l/s và m³/h, dẫn đến chọn bơm sai gấp 3,6 lần.
• Không tính phần nước chết trong bể, thực tế bơm không hút được hết dung tích.
• Bỏ qua thay đổi công năng khi cải tạo: kho chứa hàng dễ cháy hơn trước cần lưu lượng nước chữa cháy lớn hơn.
• Dùng chung bể sinh hoạt và chữa cháy mà không có giải pháp bảo đảm luôn giữ đủ lượng nước PCCC.

Câu hỏi thường gặp về lưu lượng nước chữa cháy

Nhà xưởng 2.000 m² cần lưu lượng nước chữa cháy bao nhiêu?

Không có con số chung chỉ theo diện tích. Lưu lượng nước chữa cháy phụ thuộc hạng nguy hiểm cháy, chiều cao, khối tích, loại hàng hóa và các hệ thống được trang bị.

Có thể giảm dung tích bể bằng cách tăng công suất bơm không?

Không. Bơm lớn hơn không làm giảm lượng nước cần dự trữ; dung tích bể phụ thuộc lưu lượng và thời gian chữa cháy theo tiêu chuẩn.

Bể nước sinh hoạt có dùng chung cho chữa cháy được không?

Có thể nếu thiết kế bảo đảm luôn giữ đủ lượng nước chữa cháy, ví dụ bố trí ống hút sinh hoạt cao hơn mực nước PCCC. Giải pháp phải được thể hiện trong hồ sơ thiết kế.

Ai chịu trách nhiệm tính lưu lượng nước chữa cháy?

Đơn vị tư vấn thiết kế PCCC tính toán và thể hiện trong thuyết minh, bản vẽ được thẩm duyệt.

Tư vấn và cung cấp thiết bị trạm bơm tại baochay.vn

baochay.vn cung cấp máy bơm chữa cháy điện, diesel, bơm bù áp, tủ điều khiển bơm và vật tư đường ống, ví dụ máy bơm chữa cháy điện 15 HP và tủ điều khiển 3 bơm chữa cháy. Khi chưa có số liệu, dịch vụ tư vấn thiết kế hệ thống PCCC sẽ xác định lưu lượng nước chữa cháy, dung tích bể và cấu hình trạm bơm phù hợp.

Tóm lại, lưu lượng nước chữa cháy là tổng lưu lượng của các hệ thống hoạt động đồng thời, làm cơ sở để chọn bơm và tính dung tích bể. Tính đúng từ đầu giúp hệ thống đạt yêu cầu và tránh lãng phí. Cần tư vấn, gọi hotline 0979 114 114.