Giỏ hàng của bạn đang trống
Lưu lượng và cột áp là hai thông số quan trọng nhất khi lựa chọn máy bơm chữa cháy. Chọn máy bơm có công suất lớn chưa chắc đã phù hợp với hệ thống; nếu lưu lượng không đủ, hệ thống không đáp ứng được nhu cầu nước chữa cháy, trong khi cột áp không phù hợp có thể khiến các thiết bị ở vị trí xa hoặc cao không đạt áp lực yêu cầu.
Vì vậy, thay vì chọn máy bơm theo công suất HP hoặc tham khảo một model có sẵn, cần xác định trước điểm làm việc yêu cầu của hệ thống, sau đó mới lựa chọn máy bơm có đường đặc tính phù hợp.
1. Lưu lượng và cột áp của máy bơm chữa cháy là gì?
Lưu lượng Q là gì?
Lưu lượng là lượng nước mà máy bơm có khả năng cung cấp trong một đơn vị thời gian.
Thông thường, lưu lượng được biểu thị bằng:
L/s – lít/giây.
m³/h – mét khối/giờ.
Quy đổi:
1 L/s = 3,6 m³/h
Ví dụ, máy bơm có lưu lượng 30 L/s tương đương:
30 × 3,6 = 108 m³/h
Lưu lượng yêu cầu không được xác định đơn thuần theo diện tích công trình mà phải căn cứ vào hệ thống chữa cháy đang sử dụng, nguy cơ cháy, khu vực tính toán và số thiết bị có khả năng hoạt động đồng thời.
Cột áp H là gì?
Cột áp thể hiện khả năng của máy bơm tạo ra áp lực để đưa nước đến vị trí cần chữa cháy.
Cột áp thường được biểu thị bằng:
mét cột nước – mH₂O hoặc m.
bar.
Có thể quy đổi gần đúng:
10 m cột nước ≈ 1 bar
Ví dụ, máy bơm có cột áp 60 m tương đương khoảng 6 bar ở điều kiện quy đổi đơn giản.
Tuy nhiên, không nên hiểu rằng máy bơm có cột áp 60 m sẽ luôn duy trì 6 bar ở mọi lưu lượng. Cột áp thực tế phụ thuộc vào điểm làm việc trên đường đặc tính của máy bơm.
2. Vì sao không thể chọn máy bơm chỉ dựa vào công suất HP?
Đây là sai lầm khá phổ biến khi lựa chọn thiết bị PCCC.
Ví dụ:
Bơm A: 30 HP.
Bơm B: 30 HP.
Hai máy cùng công suất nhưng hoàn toàn có thể có:
Lưu lượng khác nhau.
Cột áp khác nhau.
Đường đặc tính khác nhau.
Điểm hiệu suất khác nhau.
Ngay trên website Hải Minh, một model Inter CM80-160A 30 HP được công bố dải lưu lượng 60–210 m³/h và cột áp 43,5–28,5 m, cho thấy thông số Q và H thay đổi theo điểm làm việc chứ không thể suy ra chỉ từ công suất động cơ.
Vì vậy, nguyên tắc lựa chọn nên là:
Xác định Q yêu cầu → xác định H yêu cầu → kiểm tra đường đặc tính bơm → sau đó mới xác định công suất động cơ.
3. Bước đầu tiên: Xác định hệ thống chữa cháy mà máy bơm sẽ cấp nước
Trước khi tính lưu lượng, cần xác định máy bơm phục vụ hệ thống nào.
Có thể gặp các hệ thống như:
Sprinkler tự động.
Họng nước chữa cháy trong nhà.
Hệ thống chữa cháy ngoài nhà.
Drencher/deluge.
Hệ thống chữa cháy kết hợp.
Hệ thống cấp nước cho nhiều khu vực khác nhau.
Mỗi hệ thống có yêu cầu về lưu lượng và áp lực khác nhau.
Đặc biệt, nếu một cụm bơm cấp nước cho nhiều hệ thống có khả năng hoạt động đồng thời thì phải xem xét kịch bản bất lợi nhất, thay vì lấy thông số của từng hệ thống một cách riêng lẻ.
4. Cách xác định lưu lượng máy bơm chữa cháy
Bước 1: Xác định nhóm nguy cơ cháy
Đối với hệ thống sprinkler, trước tiên cần xác định khu vực thuộc nhóm nguy cơ cháy nào.
Theo nội dung TCVN 7336:2021 được Hải Minh tổng hợp, việc xác định nhóm nguy cơ cháy là cơ sở để xác định cường độ phun và lưu lượng tối thiểu của hệ thống. Các nhóm nguy cơ có thể khác nhau đáng kể tùy công năng, tải trọng cháy và đặc điểm hàng hóa.
Ví dụ:
Văn phòng.
Chung cư.
Trung tâm thương mại.
Gara.
Nhà máy.
Kho hàng.
Khu vực sản xuất nhựa.
Khu vực chứa chất lỏng dễ cháy.
Không nên lấy một thông số lưu lượng cố định áp dụng cho tất cả công trình.
5. Xác định lưu lượng của hệ thống sprinkler
Với hệ thống sprinkler, lưu lượng có thể được xác định dựa trên số lượng đầu phun hoạt động trong vùng tính toán và yêu cầu cường độ phun.
Một cách tiếp cận cơ bản là:
Q = q × A
Trong đó:
Q: lưu lượng nước yêu cầu.
q: cường độ phun thiết kế.
A: diện tích tính toán.
Ngoài ra, đối với từng đầu phun, có thể sử dụng quan hệ:
Q = K × √P
Trong đó:
Q: lưu lượng đầu phun.
K: hệ số K của đầu phun.
P: áp lực tại đầu phun.
Khi tính toán hệ thống thực tế, cần xác định vùng hoạt động bất lợi và tổng hợp lưu lượng của các đầu phun theo yêu cầu thiết kế.
Ví dụ minh họa
Giả sử một vùng tính toán có:
10 đầu phun hoạt động.
Mỗi đầu phun yêu cầu 1,2 L/s.
Lưu lượng sprinkler tương ứng:
Q = 10 × 1,2 = 12 L/s
Tương đương:
12 × 3,6 = 43,2 m³/h
Đây mới chỉ là lưu lượng của phần sprinkler trong ví dụ. Nếu hệ thống còn có họng nước hoặc hệ thống khác hoạt động đồng thời, cần cộng thêm lưu lượng tương ứng theo kịch bản thiết kế.
6. Khi hệ thống dùng chung bơm cho sprinkler và họng nước
Đây là trường hợp cần đặc biệt chú ý.
Nếu cùng một cụm bơm cấp nước cho:
Hệ thống sprinkler.
Hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà.
và hai hệ thống được yêu cầu hoạt động đồng thời, lưu lượng bơm cần xem xét theo tổng nhu cầu:
Qbơm = Qsprinkler + Qhọng nước
Hải Minh cũng lưu ý trong nội dung về TCVN 7336:2021 rằng khi hệ thống chữa cháy tự động bằng nước dùng chung cụm bơm với hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà, lưu lượng máy bơm phải tính đến tổng lưu lượng của hai hệ thống khi hoạt động đồng thời.
Ví dụ
Giả sử:
Sprinkler: 40 L/s.
Họng nước: 10 L/s.
Khi hai hệ thống phải hoạt động đồng thời:
Qbơm = 40 + 10 = 50 L/s
Tương đương:
50 × 3,6 = 180 m³/h
Như vậy, không nên chọn bơm chỉ có lưu lượng 40 L/s vì đó mới là nhu cầu của riêng sprinkler.
7. Cách xác định cột áp máy bơm chữa cháy
Sau khi xác định lưu lượng, bước tiếp theo là tính cột áp yêu cầu.
Một cách biểu diễn tổng quát:
H yêu cầu = H thiết bị + H tĩnh + H tổn thất + H dự phòng
Trong đó:
H thiết bị: áp lực cần thiết tại thiết bị chữa cháy bất lợi nhất.
H tĩnh: chênh lệch cao độ từ nguồn nước đến vị trí cần cấp nước.
H tổn thất: tổn thất trên đường ống và phụ kiện.
H dự phòng: phần dự phòng cần thiết theo thiết kế và tiêu chuẩn áp dụng.
Đây là phần quyết định máy bơm có đủ khả năng đưa nước đến vị trí xa nhất, cao nhất hay không.
8. Thành phần thứ nhất: Áp lực yêu cầu tại thiết bị
Máy bơm không chỉ cần đưa nước lên tầng cao mà còn phải đảm bảo áp lực tại thiết bị cuối tuyến.
Ví dụ, nếu đầu phun sprinkler hoặc họng nước tại vị trí bất lợi nhất yêu cầu áp lực nhất định, máy bơm phải cung cấp đủ áp lực sau khi đã trừ toàn bộ tổn thất trên đường đi.
Đối với sprinkler, áp lực tại đầu phun còn liên quan trực tiếp đến K-factor và lưu lượng yêu cầu:
Q = K × √P
Do đó, nếu áp lực tại đầu phun không đủ, lưu lượng đầu phun cũng có thể không đạt yêu cầu.
9. Thành phần thứ hai: Cột áp tĩnh do chiều cao công trình
Đây là phần đặc biệt quan trọng đối với nhà cao tầng.
Nước muốn đi từ bể hoặc máy bơm ở tầng thấp lên tầng cao phải thắng được cột nước tĩnh.
Có thể ước tính:
H tĩnh ≈ chiều cao chênh lệch × 1 mH₂O/m
Ví dụ, điểm cần cấp nước cao hơn máy bơm 50 m:
H tĩnh ≈ 50 m
Nếu tại vị trí đó còn cần một áp lực tương đương 20 m cột nước và đường ống có tổn thất 15 m:
H yêu cầu ≈ 20 + 50 + 15 = 85 m
Đây là ví dụ minh họa để hiểu nguyên lý; khi thiết kế thực tế phải tính theo cao độ và thông số của hệ thống cụ thể.
10. Thành phần thứ ba: Tổn thất áp lực đường ống
Nước chảy trong đường ống luôn tạo ra tổn thất áp lực.
Tổn thất phụ thuộc vào:
Chiều dài đường ống.
Đường kính ống.
Lưu lượng.
Vật liệu ống.
Độ nhám.
Co.
Tê.
Van.
Van một chiều.
Bộ lọc.
Khớp nối.
Các thiết bị khác trên tuyến.
Vì vậy, hai công trình có cùng chiều cao nhưng đường ống khác nhau vẫn có thể yêu cầu máy bơm có cột áp khác nhau.
Đây là lý do không thể chọn bơm chỉ bằng chiều cao tòa nhà.
11. Cách tính tổn thất qua đường ống
Trong tính toán thủy lực, có thể sử dụng các phương pháp và công thức phù hợp với tiêu chuẩn áp dụng.
Một công thức thường gặp là phương trình Hazen-Williams:
hf = 10,67 × L × Q¹·⁸⁵ / (C¹·⁸⁵ × d⁴·⁸⁷)
Trong đó:
hf: tổn thất cột áp.
L: chiều dài đường ống.
Q: lưu lượng.
C: hệ số nhám.
d: đường kính trong của ống.
Tuy nhiên, đối với một hệ thống PCCC thực tế có nhiều nhánh, nhiều thiết bị và nhiều điểm tiêu thụ, việc tính toán không nên thực hiện bằng cách cộng đơn giản chiều dài đường ống.
Cần xác định tuyến bất lợi thủy lực và mô phỏng toàn bộ mạng lưới.
12. Đừng quên tổn thất qua van và phụ kiện
Một sai lầm thường gặp là chỉ tính chiều dài đường ống rồi bỏ qua tổn thất cục bộ.
Trong thực tế, hệ thống có rất nhiều:
Co 90°.
Co 45°.
Tê.
Van bướm.
Van báo động.
Van một chiều.
Bộ lọc.
Khớp nối.
Thiết bị đo.
Cụm sprinkler.
Mỗi thành phần đều tạo ra tổn thất áp lực.
Với hệ thống lớn, tổng tổn thất cục bộ có thể ảnh hưởng đáng kể đến cột áp yêu cầu của máy bơm.
13. Xác định điểm bất lợi nhất của hệ thống
Đây là bước rất quan trọng.
Không phải thiết bị gần máy bơm nhất là thiết bị quyết định cột áp.
Thông thường cần tìm điểm bất lợi về thủy lực, có thể là:
Điểm cao nhất.
Điểm xa nhất.
Nhánh có đường kính nhỏ.
Khu vực có nhiều phụ kiện.
Vùng có yêu cầu lưu lượng lớn.
Khu vực có tổn thất áp lực lớn.
Do đó, kỹ sư phải tính toán để xác định chính xác tuyến bất lợi.
14. Ví dụ tổng hợp cách xác định cột áp
Giả sử một công trình có các thông số giả định:
Điểm đặt bơm → thiết bị bất lợi: 45 m.
Áp lực cần tại thiết bị: 20 mH₂O.
Tổn thất đường ống: 18 m.
Tổn thất qua van và phụ kiện: 7 m.
Khi đó:
H yêu cầu = 45 + 20 + 18 + 7
H yêu cầu = 90 mH₂O
Như vậy, khi chọn máy bơm, cần tìm model có khả năng đáp ứng lưu lượng thiết kế tại cột áp khoảng 90 m, chứ không đơn giản chọn máy có thông số "cột áp tối đa 90 m".
Đây là điểm rất quan trọng khi đọc catalogue máy bơm.
15. Phải xem đường đặc tính của máy bơm
Một máy bơm thường có quan hệ giữa:
Q – H – hiệu suất – công suất
Khi lưu lượng tăng, cột áp của máy bơm thường thay đổi.
Ví dụ một model có thể có:
|
Điểm làm việc |
Lưu lượng |
Cột áp |
|---|---|---|
|
Điểm A |
60 m³/h |
80 m |
|
Điểm B |
100 m³/h |
70 m |
|
Điểm C |
150 m³/h |
55 m |
Nếu hệ thống cần:
Q = 100 m³/h và H = 70 m
thì điểm làm việc phù hợp nằm gần khu vực đó.
Nhưng nếu hệ thống cần:
Q = 150 m³/h và H = 70 m
thì model trên không đáp ứng dù catalogue có thể ghi cột áp tối đa 80 m.
Vì vậy:
Không chọn bơm theo Hmax hoặc Qmax riêng lẻ.
Phải kiểm tra:
Q yêu cầu + H yêu cầu → điểm làm việc trên đường cong bơm.
16. Cột áp tối đa không phải cột áp làm việc
Đây là một trong những thông số dễ gây hiểu nhầm khi mua máy bơm chữa cháy.
Ví dụ catalogue ghi:
Cột áp tối đa: 100 m
Không có nghĩa là máy bơm có thể cung cấp:
100 m tại mọi lưu lượng.
Ở lưu lượng khác nhau, cột áp thực tế sẽ khác nhau.
Do đó, khi yêu cầu nhà cung cấp báo giá, nên yêu cầu cung cấp:
Model chính xác.
Lưu lượng thiết kế.
Cột áp tại lưu lượng thiết kế.
Đường đặc tính Q-H.
Công suất động cơ.
Điểm hiệu suất.
Tình trạng đáp ứng điểm làm việc yêu cầu.
17. Công suất động cơ được xác định sau khi có Q và H
Sau khi xác định được lưu lượng và cột áp, mới lựa chọn động cơ phù hợp.
Về nguyên lý, công suất thủy lực có thể biểu diễn:
P = ρ × g × Q × H / η
Trong đó:
P: công suất.
ρ: khối lượng riêng của nước.
g: gia tốc trọng trường.
Q: lưu lượng.
H: cột áp.
η: hiệu suất.
Sau đó lựa chọn động cơ có công suất phù hợp với yêu cầu của máy bơm và hệ thống.
Vì vậy, trình tự đúng là:
Nhu cầu chữa cháy → Q → H → đường đặc tính bơm → công suất động cơ.
Không nên làm ngược lại bằng cách:
Chọn motor 30 HP → tìm một đầu bơm để lắp vào.
18. Bơm điện, bơm diesel và bơm bù áp có vai trò khác nhau
Một cụm bơm chữa cháy thường không chỉ có một máy bơm.
Tùy thiết kế, có thể bao gồm:
Bơm chữa cháy chính
Cung cấp lưu lượng và áp lực chính cho hệ thống khi có nhu cầu chữa cháy.
Bơm diesel
Đóng vai trò dự phòng khi nguồn điện chính không đảm bảo hoặc theo cấu hình thiết kế của hệ thống.
Bơm jockey
Có nhiệm vụ duy trì áp lực hệ thống và bù các tổn thất nhỏ, không thay thế bơm chữa cháy chính.
Vì vậy, không nên sử dụng bơm jockey để giải quyết nhu cầu lưu lượng lớn khi hệ thống chữa cháy thực sự hoạt động.
19. Những sai lầm thường gặp khi chọn máy bơm chữa cháy
Chọn theo công suất HP
Ví dụ:
"Nhà xưởng này dùng bơm 30 HP là được."
Đây không phải cách xác định chính xác.
Cùng 30 HP nhưng các model khác nhau có thể cho Q-H hoàn toàn khác nhau.
Chọn theo cột áp tối đa
Thấy catalogue ghi:
Hmax = 100 m
rồi kết luận máy bơm đáp ứng 100 m là sai.
Phải xem cột áp tại lưu lượng yêu cầu.
Chọn theo lưu lượng tối đa
Tương tự:
Qmax = 200 m³/h
không có nghĩa bơm luôn cung cấp 200 m³/h ở cột áp cần thiết.
Không tính chiều cao thực tế
Công trình càng cao, cột áp yêu cầu càng lớn.
Không thể sử dụng cùng một thông số bơm cho nhà 5 tầng và nhà 20 tầng chỉ vì diện tích hai công trình tương đương.
Bỏ qua tổn thất đường ống
Đường ống dài, nhiều co, tê, van và đường kính nhỏ có thể làm tăng đáng kể tổn thất áp lực.
Không tính đến hệ thống hoạt động đồng thời
Nếu bơm cấp cho nhiều hệ thống, phải xác định kịch bản vận hành đồng thời theo thiết kế.
Không kiểm tra đường cong bơm
Đây là lỗi nghiêm trọng khi lựa chọn thiết bị.
Thông số trên bảng catalogue không thể thay thế cho việc kiểm tra điểm làm việc thực tế.
20. Quy trình lựa chọn máy bơm chữa cháy đúng kỹ thuật
Có thể tóm tắt thành 7 bước:
Bước 1: Xác định công năng công trình
Nhà ở, chung cư, văn phòng, nhà xưởng, kho, trung tâm thương mại...
Bước 2: Xác định hệ thống chữa cháy
Sprinkler, họng nước, ngoài nhà hoặc hệ thống kết hợp.
Bước 3: Xác định lưu lượng Q
Tính theo khu vực và kịch bản cháy bất lợi nhất.
Bước 4: Xác định cột áp H
Tính:
H thiết bị + H tĩnh + H tổn thất + phần yêu cầu theo thiết kế.
Bước 5: Xác định điểm làm việc
Ví dụ:
Q = 120 m³/h
H = 75 m
Bước 6: Đối chiếu catalogue và đường cong bơm
Tìm model có khả năng đáp ứng điểm Q-H yêu cầu.
Bước 7: Kiểm tra toàn bộ cụm bơm
Không chỉ kiểm tra đầu bơm mà cần xem xét:
Động cơ.
Bơm điện.
Bơm diesel.
Bơm jockey.
Tủ điều khiển.
Nguồn điện.
Ắc quy.
Đường ống hút.
Van.
Bể nước.
Thiết bị đo áp.
Phụ kiện đi kèm.
21. Khi nào cần tính toán lại máy bơm chữa cháy?
Không chỉ công trình mới cần tính toán.
Các công trình đang vận hành cũng nên xem xét lại khi:
Mở rộng công trình.
Xây thêm tầng.
Thay đổi công năng.
Tăng diện tích kho.
Thay đổi chiều cao xếp hàng.
Bổ sung sprinkler.
Bổ sung hệ thống họng nước.
Thay đổi tuyến đường ống.
Tăng số lượng thiết bị sử dụng nước.
Thay đổi bể nước chữa cháy.
Máy bơm cũ xuống cấp.
Hệ thống thường xuyên không đạt áp lực.
Bơm chạy nhưng thiết bị cuối tuyến không đủ nước.
Đặc biệt, việc thay máy bơm có công suất lớn hơn không phải lúc nào cũng là giải pháp đúng. Nếu đường ống, van, bể nước hoặc các thiết bị khác không đáp ứng, việc tăng công suất bơm có thể tạo ra những vấn đề mới cho hệ thống.
22. Hải Minh Group hỗ trợ lựa chọn máy bơm theo thông số hệ thống
Máy bơm chữa cháy là thiết bị quan trọng và không nên lựa chọn chỉ dựa trên giá thành hoặc công suất động cơ.
Hải Minh Group cung cấp các dòng máy bơm chữa cháy phục vụ nhiều loại công trình, từ nhà xưởng, chung cư đến tòa nhà cao tầng. Danh mục sản phẩm hiện có các dòng bơm với nhiều mức lưu lượng, cột áp và công suất khác nhau.
Khi lựa chọn thiết bị, nên cung cấp cho đơn vị tư vấn hoặc nhà cung cấp các thông tin:
Loại công trình.
Số tầng.
Diện tích.
Chiều cao công trình.
Hệ thống chữa cháy sử dụng.
Lưu lượng yêu cầu.
Cột áp yêu cầu.
Bản vẽ hệ thống đường ống.
Thông số bể nước.
Điểm bất lợi thủy lực.
Từ đó mới xác định được model bơm phù hợp thay vì chọn theo công suất HP đơn thuần.
Kết luận
Lưu lượng và cột áp là hai thông số cốt lõi để lựa chọn máy bơm chữa cháy.
Lưu lượng trả lời câu hỏi:
Hệ thống cần bao nhiêu nước?
Cột áp trả lời câu hỏi:
Máy bơm cần tạo áp lực bao nhiêu để đưa lượng nước đó đến đúng vị trí yêu cầu?
Quy trình lựa chọn đúng cần đi theo trình tự:
Xác định nguy cơ cháy → xác định hệ thống → tính lưu lượng → xác định điểm bất lợi → tính cột áp → xác định điểm Q-H → kiểm tra đường cong bơm → lựa chọn model và công suất.
Đặc biệt, không nên chọn máy bơm chỉ dựa vào HP, Qmax hoặc Hmax. Một máy bơm phù hợp phải đáp ứng đồng thời lưu lượng và cột áp tại điểm làm việc thực tế của hệ thống.
Đối với công trình mới hoặc hệ thống PCCC cần cải tạo, việc tính toán thủy lực và lựa chọn bơm cần được thực hiện dựa trên hồ sơ thiết kế, tiêu chuẩn/quy chuẩn áp dụng và điều kiện thực tế của công trình.