Mục lục bài viết

Bài toán như sau :

Một nhà xưởng may mặc chuyên may quần áo đồng phục cho dân văn phòng với kích thước xưởng : dài x rộng x cao : 70m x 50m x 6m . Với 500 máy may .Chúng ta cùng tính toán bài toán này :

Thông tin ban đầu

Kích thước nhà xưởng: 70m (dài) x 50m (rộng) x 6m (cao).
Số lượng máy may: 500 máy.
Loại công việc: May mặc quần áo đồng phục cho dân văn phòng.
Mục tiêu: Thiết kế hệ thống tăng áp và hút khói nhằm đảm bảo an toàn phòng cháy chữa cháy (PCCC) cho nhà xưởng.

Tiêu chuẩn và Quy chuẩn áp dụng

Theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 06:2022/BXD về An toàn cháy cho nhà và công trình và các tiêu chuẩn khác liên quan như:

TCVN 5687:2010 về thông gió, điều hòa không khí.
TCVN 5738:2020 về hệ thống báo cháy tự động.
TCVN 6160:2022 về yêu cầu thiết kế PCCC cho nhà xưởng công nghiệp.
QCVN 02:2020/BXD về hệ thống PCCC.

Các bước thiết kế chi tiết

1. Xác định yêu cầu hút khói

Để thiết kế hệ thống hút khói cho nhà xưởng, ta cần xác định lưu lượng hút khói theo tiêu chuẩn. Một số thông số cơ bản:

Diện tích nhà xưởng:
Chiều cao nhà xưởng: 6m.
Thể tích nhà xưởng:

Theo TCVN 5687:2010, lưu lượng hút khói tiêu chuẩn đối với khu vực nhà xưởng có nguy cơ cháy vừa đến thấp có thể được tính theo lưu lượng thay đổi không khí cần thiết để thoát khói hiệu quả.

Tốc độ thay đổi không khí cần thiết: Khoảng 6-10 lần mỗi giờ tùy thuộc vào đặc điểm nhà xưởng và mức độ nguy cơ cháy.

Tính toán lưu lượng hút khói cần thiết:

Chọn 8 lần mỗi giờ để đảm bảo an toàn:

2. Xác định yêu cầu tăng áp

Hệ thống tăng áp nhằm mục đích duy trì áp lực dương để ngăn khói lan vào các khu vực an toàn.
Khu vực cầu thang hoặc hành lang thoát nạn cần duy trì áp lực dương từ 30-50 Pa so với áp suất khu vực khác.
Sử dụng hệ thống quạt tăng áp để tạo áp suất dương. Đảm bảo lưu lượng tăng áp phù hợp với không gian thoát nạn của nhà xưởng (ví dụ như hành lang thoát hiểm, cửa thoát hiểm…).

3. Chọn thiết bị quạt hút khói

Quạt hút khói: Cần lựa chọn các quạt hút khói có thể hoạt động ở nhiệt độ cao (300°C trong 2 giờ).
Tính toán số lượng quạt hút khói:
Mỗi quạt có lưu lượng 25,000 m³/giờ:

Nên chọn ít nhất 7 quạt hút khói, bố trí đều theo các khu vực để đảm bảo hút khói hiệu quả.

4. Các bước tính toán kích thước ống gió

4.1 Xác định đường kính ống gió

Để duy trì tốc độ không khí khoảng 12 m/s (theo TCVN 5687:2010 cho hệ thống thông gió công nghiệp) với lưu lượng hút khói là 168,000 m³/giờ, chúng ta đã tính được diện tích ống dẫn cần thiết là khoảng 3.89 m².
Chọn ống dẫn hình vuông với kích thước 2m x 2m.

4.2 Chiều dài tổng của ống gió

Giả sử chiều dài tổng cộng của ống dẫn khói từ các quạt hút đến vị trí thoát khói ra ngoài là khoảng 80m (phụ thuộc vào bố trí thực tế của nhà xưởng).

4.3 Tính toán hệ số ma sát và tổn thất

Chọn hệ số ma sát (cho ống dẫn kim loại trơn).
Mật độ không khí
Tốc độ không khí

Áp dụng công thức:

$(1.2×12^2)/2$

Tính toán cụ thể:

$Δ P_{f} = 0.02 \times 40 \times 86.4 \approx 69.12 P a$

Tổn thất ma sát tổng cộng là khoảng 69.12 Pa.

5. Tổn thất tại các phụ kiện và các đoạn chuyển hướng

Ngoài tổn thất do ma sát, còn có tổn thất do các phụ kiện, như:

Cút cong, chia nhánh, khẩu độ…
Các tổn thất này được tính bằng cách nhân với hệ số tổn thất cục bộ $K$ cho từng phụ kiện.

Ví dụ: Nếu có 2 đoạn cút 90° và 3 đoạn chia nhánh với hệ số tổn thất cục bộ là 0.5 cho mỗi cút cong và 0.3 cho mỗi đoạn chia nhánh:

$ΔPcụcbộ=(1+0.9)×(1.2×12^2)/2$

$Δ P_{c ụ c b ộ} = 1.9 \times 86.4 \approx 164.16 P a$

Tổn thất cục bộ tổng cộng là khoảng 164.16 Pa.

6. Tổng tổn thất áp suất

Tổng tổn thất áp suất trong hệ thống bao gồm tổn thất ma sát và tổn thất cục bộ:

7. Lựa chọn thiết bị quạt phù hợp

Để đảm bảo hệ thống hút khói hoạt động hiệu quả, quạt hút phải có khả năng cung cấp áp suất tĩnh đủ lớn để vượt qua tổn thất tổng:

Tổng lưu lượng: 168,000 m³/giờ.
Áp suất tĩnh yêu cầu: 233.28 Pa.

Do đó, mỗi quạt hút khói cần được chọn với khả năng tạo ra áp suất tĩnh ít nhất là 233.28 Pa với lưu lượng khoảng 25,000 m³/giờ (cho 7 quạt hút đã chọn trước đó).

Kết luận

Lưu lượng hút khói: 168,000 m³/giờ.
Tổn thất tổng: 233.28 Pa.
Số lượng quạt: 7 quạt hút khói (mỗi quạt có lưu lượng 25,000 m³/giờ).
Ống gió: Kích thước 2m x 2m với tốc độ không khí 12 m/s.
Các phụ kiện cần bố trí: Các cút cong, chia nhánh… cần lựa chọn sao cho phù hợp với thiết kế thực tế để giảm tổn thất áp suất ví dụ trên chỉ lấy tương đối các bạn nhé.

Trải nghiệm buổi học thử miễn phí khóa học “Kỹ sư M&E – Thiết kế hệ thống PCCC” giúp bạn làm chủ thiết kế phòng cháy chữa cháy mọi công trình : TẠI ĐÂY

Trải nghiệm buổi học thử miễn phí khóa học “Thiết kế hệ thống tăng áp hút khói ” giúp bạn làm chủ thiết kế hệ thống tăng áp hút khói mọi công trình : TẠI ĐÂY

Tính toán thiết kế tăng áp hút khói cho nhà xưởng