Cách tính cột áp bơm cho tòa nhà dựa trên tổng của ba thành phần: cột áp tĩnh từ mực nước thấp nhất ở bể hút đến điểm xả cao nhất, tổn thất trên đường ống và áp lực cần tại họng hoặc đầu phun bất lợi nhất. Với nhà 10 tầng hút từ bể ngầm, hệ chữa cháy vách tường cần khoảng 60 m cột áp trước dự phòng.
Ý chính cần nhớ:
- Cột áp toàn phần H = cột áp tĩnh + tổn thất cột áp + cột áp đầu ra, đơn vị mét cột nước (m).
- Cột áp tĩnh đo từ mực nước thấp nhất ở bể hút đến điểm xả cao nhất, không phụ thuộc vị trí đặt bơm.
- Ở nhà cao tầng, cột áp tĩnh chiếm phần lớn; cộng dư tổn thất theo cảm tính dễ làm bơm quá cột áp.
- Ví dụ nhà 10 tầng trong bài cần khoảng 60 m trước dự phòng, tại 18 m³/h.
Cột áp toàn phần của bơm gồm những gì?
Cột áp toàn phần của bơm là năng lượng bơm cấp cho nước, quy ra mét cột nước, để đưa nước từ bể hút đến điểm xả với áp lực yêu cầu. Nó gồm ba phần: cột áp tĩnh, tổn thất trên đường ống và cột áp đầu ra tại điểm sử dụng bất lợi nhất.
Viết gọn: H = Htĩnh + Htổn thất + Hđầu ra. Nếu cần ôn lại khái niệm cột áp và cách đọc đường đặc tính Q-H, bạn có thể đọc bài đó trước.
Cột áp tĩnh: đo từ mực nước thấp nhất đến điểm xả cao nhất
Cột áp tĩnh là chênh lệch cao độ giữa mặt nước bể hút và điểm xả cao nhất. Với bể ngầm, luôn lấy mực nước thấp nhất, vì đó là lúc bơm làm việc nặng nhất. Điểm xả là tâm họng nước hoặc đầu phun cao nhất, không phải cao độ sàn.
Tổn thất cột áp trên đường hút và đường đẩy
Tổn thất gồm ma sát dọc ống và tổn thất cục bộ qua co, tê, van, lọc Y. Ma sát tăng theo chiều dài ống và gần theo bình phương lưu lượng, nên hệ lưu lượng lớn có tổn thất lớn hơn nhiều.
Cột áp đầu ra: áp lực cần tại họng hoặc đầu phun bất lợi nhất
Đây là áp lực còn lại tại điểm xả để thiết bị làm việc đúng: họng nước đủ áp tạo tia hữu hiệu, đầu phun sprinkler đạt lưu lượng thiết kế. Giá trị này lấy theo tiêu chuẩn áp dụng và hồ sơ thiết kế, không nên tự đặt.
Hình minh họa bể hút – bể xả và cách lấy cao độ
Trên sơ đồ bể hút – bể xả, cột áp tĩnh là khoảng cách thẳng đứng từ mặt nước bể hút lên điểm xả. Bơm đặt ở đâu trên đoạn đó không làm đổi con số này. Thứ thay đổi là điều kiện hút của bơm, cụ thể là NPSH.
Hút dương và hút âm: vị trí đặt bơm không làm đổi cột áp tĩnh
Hút dương là khi mặt nước bể hút cao hơn trục bơm, nước tự chảy vào bơm. Hút âm là khi bơm đặt cao hơn mặt nước. Với cùng mặt nước và điểm xả, hai cách bố trí cho cùng cột áp tĩnh.
Khác biệt nằm ở NPSH khả dụng: hút âm càng sâu, nguy cơ xâm thực càng lớn. NFPA 20 không cho phép bơm chữa cháy trục ngang làm việc ở chế độ hút âm. Khi phòng bơm không thể đặt thấp hơn mặt nước bể ngầm, phương án thường gặp là bơm tuabin trục đứng như dòng PTB của Parolli.
Cách tính cột áp bơm cho tòa nhà 10 tầng từng bước
Cách tính cột áp bơm cho tòa nhà 10 tầng gồm bốn việc: xác định cao độ họng cao nhất và mực nước thấp nhất, tính cột áp tĩnh, tính tổn thất theo lưu lượng thiết kế, rồi cộng áp đầu ra. Với dữ liệu giả định dưới đây, kết quả khoảng 60 m trước dự phòng.
Dữ liệu đầu vào của ví dụ
- Hệ chữa cháy vách tường, bơm hút từ bể ngầm; mực nước thấp nhất ở −3,0 m.
- Tầng 1 cao 4,5 m, tầng 2–10 mỗi tầng 3,6 m; sàn tầng 10 ở +33,3 m.
- Tâm van họng đặt cao 1,25 m so với sàn, họng cao nhất ở +34,55 m.
- Lưu lượng giả định 2 họng × 2,5 l/s = 5 l/s (18 m³/h) (Tùy theo công trình cụ thể).
- Ống đẩy thép DN100, dài khoảng 75 m.
Tính cột áp tĩnh, tổn thất và áp đầu ra
Cột áp tĩnh: 34,55 − (−3,0) = 37,55 m.
Tổn thất: với 5 l/s trong ống DN100, ma sát theo Hazen-Williams (C = 120) chỉ khoảng 0,4 m cho 75 m ống. Cộng tổn thất cục bộ khoảng 0,2 m, cụm van tại phòng bơm khoảng 1,5 m và đường hút khoảng 0,3 m. Tổng làm tròn 2,5 m.
Cột áp đầu ra: giả định 20 m tại van họng.
(Thông tin trên là giả định cần đối chiếu thực tế)
Kết quả cách tính cột áp bơm cho tòa nhà 10 tầng
| Thành phần | Cách lấy | Giá trị (m) |
|---|---|---|
| Cột áp tĩnh | +34,55 − (−3,0) | 37,55 |
| Tổn thất | Ma sát + cục bộ + van + đường hút | 2,5 |
| Cột áp đầu ra | Áp tại họng bất lợi nhất | 20 |
| Tổng | ≈ 60 |
Cộng dự phòng 5–10%, điểm làm việc cần tìm khoảng 18 m³/h tại 63–66 m. Điểm này nằm trong dải của cụm bơm PCCC tích hợp chạy dầu diesel PDJ (11–114 m³/h, 61–132 m). Model cụ thể vẫn phải chốt trên đường đặc tính.
Đáng chú ý: tổn thất chỉ khoảng 4% tổng cột áp. Nếu cộng “tổn thất 20–30%” theo thói quen, yêu cầu sẽ bị đẩy lên hơn 70 m.
Bảng ước tính nhanh cột áp tĩnh theo số tầng
Ở giai đoạn báo giá, có thể ước tính nhanh Htĩnh ≈ 8,75 + 3,6 × (n − 2), với n là số tầng. Công thức dùng cùng giả định của ví dụ: tầng 1 cao 4,5 m, các tầng trên 3,6 m, họng cao 1,25 m, mực nước thấp nhất −3,0 m.
| Số tầng | Cao độ họng cao nhất (m) | Cột áp tĩnh (m) | Ghi chú |
|---|---|---|---|
| 5 | +16,55 | 19,55 | Áp đầu ra chiếm tỷ trọng lớn |
| 10 | +34,55 | 37,55 | Như ví dụ trên |
| 15 | +52,55 | 55,55 | Kiểm tra áp ở tầng thấp |
| 20 | +70,55 | 73,55 | Cân nhắc phân vùng áp lực |
Những lỗi hay gặp khi tính cột áp cho nhà cao tầng
Phần lớn sai lệch đến từ việc lấy sai cao độ hoặc cộng dự phòng chồng lên nhau, không phải từ công thức. Năm lỗi dưới đây thường làm bơm thiếu áp khi bể cạn hoặc dư áp ở tầng thấp.
- Lấy mực nước cao nhất của bể: bơm đủ áp khi bể đầy nhưng thiếu khi bể gần cạn.
- Tính “số tầng × 3 m”: bỏ qua tầng 1 và tầng kỹ thuật cao hơn.
- Đo đến sàn thay vì tâm họng hoặc đầu phun: thiếu khoảng 1,25 m.
- Cộng dự phòng hai lần: đã cộng dư tổn thất, lại cộng thêm 20% vào tổng.
- Quên kiểm tra áp ở tầng thấp: bơm đủ áp cho tầng trên cùng có thể gây quá áp tại họng tầng dưới (Tùy theo giới hạn áp tại họng theo tiêu chuẩn áp dụng).
Cột áp định mức và cột áp tối đa: bộ phận mua hàng cần phân biệt
Cột áp định mức là cột áp bơm đạt tại lưu lượng định mức; cột áp tối đa (cột áp đóng) là cột áp khi van xả đóng hoàn toàn. Yêu cầu 65 m trong ví dụ phải so với cột áp định mức, không phải con số tối đa trên catalogue.
Theo tiêu chuẩn NFPA 20, bơm chữa cháy ly tâm phải giữ tối thiểu 65% cột áp định mức ở 150% lưu lượng định mức, và cột áp đóng không vượt 140% cột áp định mức. Khi so báo giá, hãy yêu cầu đường đặc tính có đánh dấu ba điểm này.
Cách tính cột áp bơm cho tòa nhà chỉ chính xác khi lấy đúng từng thành phần: cột áp tĩnh từ mực nước thấp nhất, tổn thất theo lưu lượng thật, áp đầu ra theo hồ sơ thiết kế. Để hiểu vị trí của bơm trong toàn hệ, bạn có thể xem cấu tạo một cụm bơm PCCC.
Cần kiểm tra lại cột áp trước khi chốt bơm? Gửi mặt cắt công trình và sơ đồ đường ống cho đội kỹ thuật Parolli để được tư vấn chọn bơm và báo giá: 0909 958 114.
Câu hỏi thường gặp
Cột áp tĩnh tính từ đáy bể hay từ mặt nước?
Tính từ mặt nước, cụ thể là mực nước thấp nhất khi bơm còn được phép chạy. Tính từ đáy bể sẽ dư, tính từ mực nước đầy sẽ thiếu khi bể gần cạn.
Nhà 10 tầng cần bơm cột áp bao nhiêu mét?
Không có con số cố định. Với giả định trong bài (bể ngầm −3,0 m, họng chữa cháy vách tường, 18 m³/h), cột áp cần khoảng 60 m trước dự phòng. Hệ sprinkler hoặc lưu lượng lớn hơn sẽ cho kết quả khác.
Có nên cộng thêm 20–30% dự phòng cột áp không?
Chỉ nên cộng dự phòng một lần, thường 5–10% trên tổng khi tổn thất đã tính theo lưu lượng thật. Cộng quá nhiều khiến bơm chạy lệch điểm hiệu suất và làm tăng áp ở các tầng thấp.
Bơm đặt cao hơn mặt nước bể thì có phải cộng thêm cột áp không?
Không. Cột áp tĩnh chỉ phụ thuộc mặt nước và điểm xả. Đặt bơm cao hơn mặt nước ảnh hưởng đến NPSH và khả năng tự hút; với bơm chữa cháy trục ngang cần tránh bố trí này.