Hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà

Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình

Khái niệm

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài bao gồm các thiết bị và mạng lưới đường ống dùng để cung cấp nước cho các thiết bị và phương tiện chữa cháy cố định bên ngoài nhà và công trình.

Sơ đồ cấu tạo

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình, với đặc điểm bao phủ đến mọi điểm trong khu vực, công trình cần bảo vệ, vì vậy hệ thống này thường được lắp đặt chung với hệ thống cung cấp nước sinh hoạt của khu dân cư. Đối với các công trình công nghiệp, hệ thống cung cấp nước bên ngoài đảm bảo phục vụ về nước cho các nhu cầu sản xuất, chữa cháy và sinh hoạt của con người trong khu công nghiệp đó. Công trình, thiết bị và mạng lưới đường ống cung cấp nước trong khu dân cư và trong các khu công nghiệp phải tính toán đến các nhu cầu về sinh hoạt, sản xuất và chữa cháy.

Hệ thống cung cấp nước bên ngoài nhà và công trình (bao gồm cả hệ thống cung cấp nước chữa cháy lắp đặt kết hợp) được cấu tạo từ các công trình, thiết bị và mạng lưới đường ống cung cấp nước. Nguồn nước (bể chứa) là nguồn cung cấp nước phục vụ cho sinh hoạt, sản xuất và chữa cháy, nước được máy bơm hút lên, đẩy vào mạng lưới đường ống, trong các giờ nhu cầu sử dụng nước ít (hoặc trong trường hợp không có cháy) lượng nước từ máy bơm được cung cấp vào đài nước và cấp vao mạng lưới đường ống phục vụ cho các nhu cầu sử dụng nước. Trong trường hợp sử dụng nhiều nước (hoặc trường hợp có cháy), nước từ máy bơm đi vào hệ thống, do sự tăng đột biến của lưu lượng sử dụng, nên trạm bơm không đảm bảo cung cấp nước liên tục, khi đó nước từ đài nước cấp vào hệ thống, bù đủ lượng nước phục vụ sinh hoạt, chữa cháy…

Khi khoa học và công nghệ phát triển, việc sử dụng bể nước điều hòa đã được thay thế bằng các trạm bơm tăng áp theo từng khu vực, nhằm thay thế nhiệm vụ của đài nước. Tại các đô thị, các trạm bơm tăng áp được bố trí theo khu vực hành chính hoặc cụm khu vực hành chính, một trạm bơm tăng áp có thể phục vụ một hoặc nhiều quận, huyện trong thành phố.
Hình 1.36. Sơ đồ hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình
Đối với một số cơ sở có tính chất nguy hiểm cháy nổ đặc biệt (nhà máy hóa dầu, hóa chất, kho bảo quản dầu mỏ…) cần bảo vệ an toàn, chống cháy theo quy định của tiêu chuẩn Việt Nam, hệ thống cung cấp nước chữa cháy được bố trí riêng so với hệ thống cung cấp nước sinh hoạt, nước sản xuất, như sơ đồ hình vẽ.

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình được thiết kế cho các cơ sở kinh tế, văn hóa, xã hội có tính chất nguy hiểm cháy nổ khác nhau, trên cơ sở đặc điểm và tính chất nguy hiểm cháy nổ, hệ thống cung cấp nước chữa cháy được thiết kế theo nguyên tắc hệ thống cung cấp nước áp lực thấp.

– Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài áp lực cao
Hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực cao là hệ thống có áp lực tại mọi điểm dùng nước của mạng lưới luôn đủ để chữa cháy mà không cần dùng máy bơm tăng áp, cột áp tự do ở đầu lăng chữa cháy đặt ở vị trí cao và xa nhất thuộc ngôi nhà cao nhất phải đảm bảo cột nước đặc không dưới 10m. Cột áp cần thiết do máy bơm chữa cháy cố định tạo nên.

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài có thể thiết kế là hệ thống đường ống áp lực cao hoặc đường ống áp lực thấp. Hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực cao được thiết kế tại khu dân cư, các cơ sở có tính chất nguy hiểm cháy nổ cao như: tại các cơ sở chế biến lâm sản, kho chứa sản phẩm dầu mỏ, các cơ sở chế biến dầu mỏ…Trong các cơ sở này khi xảy ra cháy, tốc độ lan chuyền của ngọn lửa cao, nguy cơ dẫn đến cháy lớn, gây thiệt hại về người và tài sản.

Theo kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học thuộc Viện nghiên cứu khoa học PCCC Liên Bang Nga (VNiPPO), để chữa cháy có hiệu quả bãi chứa sản phẩm lâm sản, gỗ có độ ẩm trên 30% cần phun nước với cường độ 0,21 l/m2.s; khi độ ẩm 14% thì cường độ phun là 0,45 l/m2.s. Như vậy, trong khoảng thời gian tối thiểu để triển khai đội hình (5 đến 10 phút) thì đám cháy đã phát triển rất lớn, gây khó khăn cho công tác chữa cháy.

Đối với các kho chứa sản phẩm dầu mỏ hoặc nhà máy chế biến dầu mỏ tính chất nguy hiểm cháy nổ rất cao, vì luôn tồn tại trong cơ sở khối lượng lớn chất cháy và môi trường nguy hiểm cháy nổ, quá trình sản xuất dễ phát sinh cháy. Hệ thống cung cấp nước chữa cháy được lắp đặt ở các cơ sở này sẽ cung cấp lưu lượng nước lớn kịp thời chữa cháy ngya khi phát sinh.
– Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài áp lực thấp
Hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực thấp là hệ thống được thiết kế với áp lực tại mọi điểm trong đường ống không nhỏ hơn 10 m.c.n. (tính từ mặt đất). Cột áp cần thiết để chữa cháy là do máy bơm chữa cháy di động hoặc xe chữa cháy tạo nên.

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình áp lực thấp thường được lắp đặt ở các cơ sở có tính chất nguy hiểm cháy nổ không cao, hoặc lắp đặt ở các khu dân cư như thị xã, thị trấn, huyện..
Hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực thấp thường được tính toán thiết kế đơn giản, phù hợp với điều kiện và nhu cầu dùng nước của khu dân cư hay đối tượng cần cung cấp nước. Hệ thống này kết hợp giữa nước sinh hoạt, sản xuất và chữa cháy hoặc sinh hoạt và chữa cháy. Nước được lấy từ nguồn nước mặt (ao, hồ, sông, suối…) hoặc từ nguồn nước ngầm (giếng khoan), tùy theo yêu cầu về chất lượng nước mà đơn vị cấp nước tiến hành xử lý nước theo yêu cầu sử dụng.

Hiện nay tại các đô thị của Việt Nam, mạng lưới đường ống cấp nước chữa cháy bên ngoài chủ yếu là mạng lưới đường ống áp lực thấp. Nước chữa cháy được xe, máy bơm chữa cháy lấy từ các trụ nước chữa cháy lắp đặt trên mạng lưới đường ống.

Các quy định trong Tiêu chuẩn Việt Nam về hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài

Hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà được lắp đặt chung với hệ thống cung cấp nước sinh hoạt. Các Tiêu chuẩn Việt Nam là cơ sở cho tính toán, thiết kế, kiểm tra, vận hành hệ thống này. Các tiêu chuẩn chính bao gồm Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 33: 2006, “Cấp nước bên ngoài và công trình, tiêu chuẩn thiết kế”. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN, 2622:1995, “Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế”. Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 3890:2009, “Phương tiện phòng cháy và chữa cháy cho nhà và công trình – trang bị, bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng”. Đây là các tiêu chuẩn cơ bản quy định về hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà, ngoài ra còn nhiều quy chuẩn, tiêu chuẩn khác quy định đối với các công trình cụ thể đối với từng loại công trình.
1.4.2.1. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 2622-1995, Phòng cháy, chống cháy cho nhà và công trình – Yêu cầu thiết kế
Nội dung về hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài trong TCVN 2622-1995 được quy định tịa điều 10 “Cung cấp nước chữa cháy”.

Phải thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy cho nhà và chung cư dân dụng, nhà kho, chung cư trong khu công nghiệp. Hệ thống cấp nước chữa cháy bao gồm hệ thống cấp nước chữa cháy trong nhà và ngoài nhà. Tiêu chuẩn cho phép thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy riêng biệt khi việc kết hợp với hệ thống cấp nước sinh hoạt hoặc sản xuất không có lợi về kinh tế.

– Đường ống cấp nước chữa cháy có thể là đường ống áp lực cao hay áp lực thấp. Trong đường ống cấp nước chữa cháy có áp lực cao thì áp lực cần thiết để chữa cháy do máy bơm chữa cháy cố định tạo nên. Trong đường ống cấp nước chữa cháy áp lực cao thì áp lực cần thiết để chữa cháy là do máy bơm di động hoặc xe bơm chữa cháy, lấy nước từ các trụ nước chữa cháy đặt ngoài nhà.

– Nội dung về lưu lượng nước chữa cháy trong các khu dân dụng của hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài được quy định tại bảng 12, điều 10.3 Tiêu chuẩn. Lưu lượng này được tính toán dựa trên cơ sở số dân trong khu vực, số lượng đám cháy xảy ra trong cùng một thời điểm, và đặc điểm xây dựng của các công trình trong khu vực dân cư. Ví dụ: Số dân trong khu là 7000 người, xác suất số lượng đám cháy xảy ra trong cùng một thời gian là 1, đối với khu vực có các ngôi nhà xây hỗn hợp, các loại tầng không phụ thuộc bậc chịu lửa, thì lưu lượng nước chữa cháy cần thiết cho 1 đám cháy là 15 l/s. Dựa trên các quy định của tiêu chuẩn về lưu lượng nước chữa cháy cần thiết để thiết kế hệ thống các công trình, mạng lưới đường ống và chọn bơm chữa cháy cho phù hợp với hệ thống.
Đối với các khu công nghiệp hoặc chung cư (nhà ở) trong khu công nghiệp trong đó hạng sản xuất C, D, E mà diện tích không quá 200.000 m2, lưu lượng nước dùng để chữa cháy bên ngoài nhà không quá 20 lít/s và đối với các khu dân cư không quá 8.000 người thì không cần thiết kế hệ thống đường ống cấp nước chữa cháy bên ngoài mà có thể sử dụng máy bơm hay xe bơm chữa cháy lấy nước từ các nguồn nước tự nhiên như sông, hồ, hay bể chứa nước, hồ chứa nước nhân tạo để chữa cháy với điều kiện:
– Có đủ nước dự trữ chữa cháy trong các mùa theo quy định;
– Chiều sâu hút nước không quá 4 m từ mặt đất đến mặt nước và mức nước không cạn quá 0,5 m;
– Phải có chỗ đảm bảo để cho xe bơm hoặc máy bơm chữa cháy đến lấy nước;
Về mạng lưới đường ống của hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài, Tiêu chuẩn quy định: Hệ thống đường ống cấp nước chữa cháy bên ngoài phải thiết kế theo mạng lưới vòng.

Khi đường ống cấp nước chữa cháy bên ngoài không quá 200 m, cho phép thiết kế đường ống cụt nhưng phải dự kiến thành mạng lưới vòng. Cho phép đặt các đường nhánh cụt dẫn nước chữa cháy đến từng ngôi nhà riêng lẻ nếu chiều dài đường ống cụt này không quá 200 m, nhưng phải có bể chứa nước hoặc hồ chứa nước dự trữ chữa cháy và có dự kiến thành mạng lưới vòng.
Tuy nhiên Tiêu chuẩn cũng cho phép: Trong giai đoạn đấu đặt đường ống dẫn nước có thể đặt đường ống nhánh cụt dẫn nước chữa cháy mà không hạn chế chiều dài nếu được sự thỏa thuận của cơ quan phòng cháy chữa cháy có trách nhiệm; hoặc trong khu dân dụng, nếu số dân không quá 10.000 người thì cho phép đặt đường ống nhánh cụt; Đường kính ống dẫn nước chữa cháy ngoài nhà tối thiểu là 100 mm.

Như vậy trong các trường hợp tính toán, thiết kế hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà, viêc trước tiên là chọn đường kính ống theo quy định về đường kính tối thiểu, khi không đảm bảo các thông số theo yêu cầu kỹ thuật thì mới cần phải tính toán cụ thể.
Đối với các trụ lấy nước chữa cháy ngoài nhà, Điều 10.9 Tiêu chẩn Việt Nam TCVN 2622-1995, quy định: Trụ nước chữa cháy ngoài nhà phải bố trí dọc theo đường giao thông, khoảng cách giữa các trụ không quá 150m. Trụ nước chữa cháy ngoài nhà phải đặt cách đường ít nhất 5m và nên bố trí ở ngã ba hay ngã tư đường. Nếu trụ bố trí ở hai bên đường xe chạy thì không nên đặt cách xa mép đường quá 2,5 m, đường ống chữa cháy phải chia thành từng đoạn và tính toán để số trụ nước chữa cháy trên mỗi trụ đoạn không nhiều quá 5 trụ.

Đối với các chung cư trong khu công nghiệp, đô thị hay khu dân dụng mà lưu lượng nước chữa cháy bên ngoài không lớn quá 20 l/s thì khoảng cách giữa hai trụ nước chữa cháy ngoài nhà không quá 120m.
Về áp lực trong đường ống cấp nước chữa cháy, Tiêu chuẩn quy định: áp lực tự do cần thiết trong đường ống cấp nước chữa cháy áp lực thấp từ mặt đất không được dưới 10 m.c.n. Trong đường ống cấp nước chữa cháy áp lực cao thì áp lực tự do ở đầu miệng lăng của họng nước chữa cháy đặt ở vị trí cao xa nhất thuộc ngôi nhà cao nhất phải đảm bảo cột nước dày đặc không dưới 10 m.

1.4.2.2. Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam, TCXDVN 33:2006, Cấp nước- Mạng lưới đường ống và công trình- Tiêu chuẩn thiết kế
Mục 3 của Tiêu chuẩn có nội dung: “Tiêu chuẩn và hệ số dùng nước không điều hòa, lưu lượng nước chữa cháy và áp lực nước tự do” quy định: Phải thiết kế hệ thống cấp nước chữa cháy trong các khu dân cư , các cơ sở sản xuất công, nông nghiệp kết hợp với hệ thống cấp nước sinh hoạt hoặc cấp nước sản xuất. Khi thiết kế hệ thống cung cấp nước chữa cháy cần theo tiêu chuẩn phòng cháy và chữa cháy (ví dụ: TCVN- 2622:1995). Hệ thống cung cấp nước chữa cháy phải dùng áp lực thấp. Chỉ được xây dựng hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực cao khi có đầy đủ cơ sở kinh tế kỹ thuật.

Đối với hệ thống cung cấp nước chữa cháy áp lực cao, những máy bơm chữa cháy cố định phải có thiết bị bảo đảm mở máy không chậm quá 3 phút sau khi nhận tín hiệu có cháy. Áp lực tự do trong mạng lưới cấp nước chữa cháy áp lực thấp không được nhỏ hơn 10 m.c.n (tính từ mặt đất) và chiều dài đường vòi dẫn nước chữa cháy không quá 150m.
Về mạng lưới đường ống cấp nước: phải thiết kế là mạng lưới đường ống vòng, mạng đường ống cụt chỉ được phép áp dụng trong các trường hợp.
– Cấp nước sản xuất khi được phép ngừng để sửa chữa.
– Cấp nước sinh hoạt khi đường kính ống không lớn hơn 100 mm;
– Cấp nước chữa cháy khi chiều dài đường ống không quá 300 m.
Tuy nhiên đối với các điểm dân cư khi số dân dưới 5.000 người với tiêu chuẩn cấp nước chữa cháy 10 l/s được phép đặt mạng lưới cụt nếu chiều dài đường ống không quá 300m.Nhưng phải được phép của cơ quan phòng cháy, chữa cháy, đồng thời phải có bể chứa dự trữ nước cho chữa cháy. Được phép đặt mạng lưới cụt theo phân đợt xây dựng trước khi hoàn chỉnh mạng lưới vòng theo quy hoạch.

Trụ nước chữa cháy bố trí dọc theo đường ôtô, cách mép ngoài của lòng đường không quá 2,5m và cách tường nhà không dưới 3m. Cho phép bố trí các trụ nước chữa cháy trên vỉa hè. Khoảng cách giữa các trụ cấp nước chữa cháy phải phù hợp với yêu cầu nêu trong tiêu chuẩn chữa cháy nhưng không quá 300m.
Đối với đường ống của hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài nhà và công trình, việc xác định độ sâu chôn ống dưới đất phải dựa vào tải trọng bên ngoài, độ bền của ống, ảnh hưởng của nhiệt độ bên ngoài và các điều kiện khác; trong trường hợp thông thường có thể lựa chọn độ sâu chôn ống như sau:
Với đương kính cung cấp nước chữa cháy đến 300 mm, độ sâu chôn ống không nhỏ hơn 0,7 m tính từ mặt đất (mặt đường đến đỉnh ống;

Với đường kính ống cung cấp nước chữa cháy lớn hơn 300 mm, độ sâu chôn ống không nhỏ hơn 0,7 m tính từ mặt đất (mặt đường) đến đỉnh ống. Khi đặt ống trên vỉa hè thì có thể giảm trị số ở trên nhưng không nhỏ hơn 0,3 m.
Xác định đường kính ống dẫn và ống phân phối của mạng lưới trên cơ sở tính toán kinh tế kỹ thuật. Đồng thời cần dự kiến khả năng phải ngưng một số đoạn khi cần thiết. Đường kính ống dẫn, ống kết hợp chữa cháy trong khu dân cư và xí nghiệp công nghiệp không nhỏ hơn 75 mm.

Tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 3890:2009, Phương tiện phòng cháy và chữa cháy cho nhà và công trình – Trang bị, bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng

Nội dung về hệ thống cung cấp nước chữa cháy được quy định tại Điều 8 “Trang bị, bố trí, kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống họng nước chữa cháy trong nhà, công trình và hệ thống cấp nước chữa cháy ngoài nhà”. Cụ thể tại mục 8.2 “Trang bị, bố trí hệ thống cấp nước chữa cháy ngoài nhà” quy định:
Hệ thống cấp nước chữa cháy ngoài nhà trang bị cho nhà và công trình: Nhà cơ quan hành chính, nhà ở tập thể, chung cư; khách sạn, bệnh viện, trường học, công trình văn hóa, thể thao; chợ, trung tâm thương mại, siêu thị; nhà ga, kho tàng, nhà phụ trợ của công trình công nghiệp, các loại công trình công cộng khác; nhà sản xuất, công trình công nghiệp.

Những công trình không bắt buộc lắp đặt hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà bao gồm: Điểm dân cư có số người dưới 50 người và nhà có số tầng không cao quá 2 tầng; Các ngôi nhà ngoài điểm dân cư, các cơ sở ăn uống có khối tích đến 1000 m3, cửa hàng có diện tích đến 150 m2 (trừ cửa hàng bán các mặt hàng công nghiệp), các nhà công cộng bậc chịu lửa I, II có khối tích đến 250 m3 bố trí tại các điểm dân cư; Nhà sản xuất có hạng sản xuất E, bậc chịu lửa I, II có khối tích đến 1000 m3 (trừ những ngôi nhà có cột bằng kim loại không được bảo vệ hoặc bằng gỗ, chất dẻo có khối tích lớn hơn 250 m3); Kho chứa sản phẩm nông nghiệp thời vụ có khối tích dưới 1000 m3; Nhà kho chứa vật liệu cháy hoặc vật liệu không cháy trong bao bì cháy được có diện tích đến 50 m2.
Về yêu cầu kỹ thuật của hệ thống cấp nước chữa cháy ngoài nhà áp dụng theo các Tiêu chuẩn TCVN 2622: 1995, TCVN 5760: 1993 và các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành có liên quan.

Nội dung công tác kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà được quy định tại điểm 8.3.1 của Tiêu chuẩn: Hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà sau khi được lắp đặt phải được thử hoạt động toàn bộ hệ thống. Hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà chỉ được phép đưa vào hoạt động khi kết quả thử cho thấy hệ thống đáp ứng đầy đủ các yêu cầu của thiết kế và các tiêu chuẩn liên quan.
Về kiểm tra, bảo dưỡng trong quá trình vận hành hệ thống cung cấp nước chữa cháy bên ngoài: Mỗi tuần một lần tiến hành kiểm tra lượng nước dự trữ chữa cháy trong bể, vận hành máy bơm chữa cháy chính và máy bơm chữa cháy dự phòng. Hệ thống cung cấp nước chữa cháy ngoài nhà được định kỳ bảo dưỡng kỹ thuật theo hướng dẫn của nhà sản xuất không quá một năm một lần.