Thông gió thoát khói theo tiêu chuẩn TCVN 5687: 2010

Với đa dạng dạng các hệ thống thông gió điều hòa không khí thì tiêu chuẩn lắp đặt của hệ thống được phân chia thành rất nhiều yêu tố. Là một trong những tiêu chuẩn lắp đặt có mặt trong hầu hết công trình; thông gió thoát khói thực sự là một trong nhiều tiêu chí thiết kế hệ thống thông gió điều hòa không khí cần thiết và quan trọng.

Thông gió thoát khói

Hệ thống thông gió thoát khói sự cố khi có hỏa hoạn hay còn được gọi tắt là thông gió thoát khói; được thiết kế để nhằm đảm bảo an toàn cho người từ trong nhà thoát ra ngoài vào giai đoạn đầu khi đám cháy xảy ra ở trong một phòng bất kỳ nào đó của công trình.

Vị trí thiết kế thông gió thoát khói theo tiêu chuẩn TCVN 5687: 2010

+ Từ hành lang hoặc sảnh của nhà ở, nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt

+ Từ hành lang có độ dài trên 15 m không có chiếu sáng tự nhiên qua các lỗ cửa lấy ánh sáng trên tường ngoài (sau đây gọi là chiếu sáng tự nhiên) trong nhà sản xuất thuộc cấp nguy hiểm cháy nổ A, B và C từ 2 tầng trở lên.

+ Từ mỗi gian sản xuất hay gian kho có vị trí làm việc thường xuyên không có chiếu sáng tự nhiên hoặc có chiếu sáng tự nhiên. Song không có cơ cấu để mở cửa chiếu sáng nằm ở độ cao từ 2,2 m trở lên so với sàn (trong cả hai trường hợp trên, diện tích lỗ cửa phải đủ cho việc thải khói tự nhiên khi có cháy). 

+ Từ mỗi phòng không có chiếu sáng tự nhiên đối với nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt; nếu phòng dùng cho mục đích tụ họp đông người

Tính toán, thiết kế thông gió thoát khói

+ Lưu lượng khói, tính bằng kg/h; được hút thải từ hành lang hay sảnh cần được xác định theo tính toán, nhận trọng lượng riêng của khói bằng 6 N/m^3; nhiệt độ khói 300 ⁰C và không khí nhập vào qua cửa đi thông ra khung cầu thang hay thông ra ngoài trời.

Đối với cửa đi hai cánh thì diện tích cửa tính toán lấy bằng diện tích mở cánh lớn.

Tính toán lưu lượng khói cần phải thải khi có cháy

A.1. Lượng khói G₁, kg/h, cần phải hút thải ra khỏi hành lang hay sảnh khi có cháy (xem 5.7b) cần được xác định theo những công thức sau:

a) Đối với nhà ở:

G₁ = 3420 BnH^1,5                          

b) Đớivới nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt và nhà sản xuất:

G₁ = 4300 BnH^1,5K_d                                                           

trong công thức (1) và (2):

B là chiều rộng của cánh cửa lớn hơn mở từ hành lang hay sảnh vào cầu thang hay ra ngoài nhà, tính bằng mét (m);

H là chiều cao của cửa đi; khi chiều cao lớn hơn 2,5 m thì lấy H = 2,5 m;

K_d là hệ số “thời gian mở cửa đi kéo dài tương đối” từ hành lang vào cầu thang hay ra ngoài nhà trong giai đoạn cháy; K_d = 1 nếu lượng người thoát nạn trên 25 người qua một cửa và lấy K_d = 0,8 – nếu số người thoát nạn dưới 25 người đi qua một cửa;

n là hệ số phụ thuộc vào chiều rộng tổng cộng của các cánh lớn cửa đi mở từ hành lang vào cầu thang hay ra ngoài trời khi có cháy, lấy theo Bảng A.1 dưới đây:

Bảng A.1

Đường ống hút khói chất lượng được lắp đặt bởi Kaiyo Việt Nam 

A.2 Lưu lượng khói G, kg/h, thải ra từ không gian phòng cần được xác định theo chu vi vùng cháy.

Lưu lượng khói đối với các phòng có diện tích dưới 1 600 m² hay đối với bể khói cho phòng có diện tích lớn hơn cần được xác định theo công thức:

G = 678,8 P_fy^1,5K_s                          

trong đó:

P_f là chu vi vùng cháy trong giai đoạn đầu; m, nhận bằng trị số lớn nhất của chu vi thùng chứa nhiên liệu hở hoặc không đóng kín, hoặc chỗ chứa nhiên liệu đặt trong vỏ bao từ vật liệu cháy.

Đối với các phòng có trang bị hệ thống phun nước chữa cháy (sprinkler), thì lấy giá trị P_f = 12 m. Nếu chu vi vùng cháy không thể xác định được thì cho phép xác định chu vi này theo công thức:

4 ≤ P_f = 0,38A^0,5 ≤ 12                         

trong đó:

A là diện tích của gian phòng hay của bể chứa khói, tính bằng mét vuông (m²);

y là khoảng cách, tính bằng m, từ mép dưới của vùng khói đến sàn nhà, đối với gian phòng lấy bằng 2,5 m, hoặc đo từ mép dưới của vách lửng hình thành bể chứa khói đến sàn nhà;

K_s là hệ số, lấy bằng 1,0; còn đối với hệ thống thải khói bằng hút tự nhiên kết hợp với chữa cháy bằng hệ phun nước sprinkler thì lấy K = 1,2.

CHÚ THÍCH: Với trị số vùng cháy P_f lớn hơn 12 m hay khoảng cách y lớn hơn 4 m thì lưu lượng khói phải được xác định theoL.3 của Phụ lục này.

A.3. Công thức tính lưu lượng khói

Lưu lượng khói G₁ tính bằng kg/h cần phải thải từ không gian phòng (lấy theo điều kiện bảo vệ cửa thoát nạn) phải được xác định theo công thức cho chu kỳ mùa lạnh và kiểm lại cho mùa nóng trong năm, nếu tốc độ gió trong mùa nóng cao hơn mùa lạnh:

G₁ = 3564 SA_d [h_o (g_V – g_khói) + 0,7v²] ^0,5 Ks            

trong đó:

SA_d là diện tích tương đương (với lưu lượng) của các cửa trên lối thoát nạn, tính bằng mét vuông (m²);

h_o là chiều cao tính toán đo từ giới hạn dưới của vùng tụ khói đến tâm của cửa đi, lấy bằng h_o = 0,5H_max + 0,2;

H_max là chiều cao của cửa cao nhất trên đường thoát nạn, tính bằng mét (m);

g_v là trọng lượng riêng của không khí bên ngoài nhà, tính bằng Niutơn trên mét khối (N/m³);

g_khói là trọng lượng riêng của khói, lấy theo 6.10 và 6.11;

r_V là khối lượng riêng của không khí bên ngoài nhà, tính bằng kilôgam trên mét khối (kg/m³);

v là tốc độ gió, m/s: khi tốc độ gió bằng 1,0 m/s nhận v = 0; khi tốc độ gió lớn hơn 1,0 m/s thì lấy theo giá trị của thông số khí hậu ngoài trời nhưng không quá 5 m/s.

CHÚ THÍCH: Trong vùng đã xây cất nhiều công trình, cho phép lấy tốc độ gió theo số liệu khảo sát của trạm khí tượng địa phương, song không quá 5 m/s.

Diện tích tương đương của các cửa A_d được tính toán theo công thức:

SA_d = (SA₁ + K₁SA₂ + K₂SA₃)K₃              

trong đó:

SA₁ là tổng diện tích các cửa đơn mở ra bên ngoài nhà.

SA₂ là tổng diện tích các cửa đầu tiên mở thoát ra từ gian phòng; nếu sau đó phải mở tiếp các cửa thứ hai có tổng diện tích bằng SA’₂, m^2;  mới thông ra được ngoài trời, thí dụ cửa phòng đệm chẳng hạn.

SA₃ là tổng diện tích các cửa đầu tiên mở thoát ra từ gian phòng. Nếu sau đó phải mở tiếp các cửa thứ hai và các cửa thứ ba mới thông ra được ngoài trời; trong đó các cửa thứ 2 và thứ 3 có tổng diện tích là SA’₃ và SA”₃;

K₁, K₂ là các hệ số để xác định diện tích tương đương của các cửa mở kế tiếp trên lối thoát nạn theo công thức;

K₃ là hệ số “thời gian mở cửa đi kéo dài tương đối” của các cửa trong giai đoạn người thoát nạn ra khỏi phòng, được xác định theo các công thức:

Đối với cửa đi đơn:

K₃ = 0,03N ≤ 1                           

Đối với cửa đi kép khi thoát qua buồng đệm:

K₃ = 0,05N ≤ 1                           

trong đó:

N là số người trung bình thoát ra từ gian phòng qua mỗi cửa;

K₃ không nhỏ hơn 0,8 đối với một cửa; 0,7 – đối với hai cửa; 0,6 – cho trường hợp có ba cửa; 0,5 – khi có bốn cửa và 0,4 – nếu có năm cửa trở lên trong phòng;

Diện tích tương đương của các lối thoát nạn SA_d từ phòng được xác định như sau cho vùng có tốc độ gió tính toán:

a) từ 1 m/s trở xuống – bằng tổng tất cả các lối thoát;

b) trên 1 m/s – tính riêng cho tất cả những của thoát ra từ mặt chính (diện tích tương đương lớn nhất; được nhận như tổng tất cả các lối thoát trên mặt chịu áp suất gió) và tổng cho tất cả các cửa thoát còn lại.

+ Nhiệm vụ thải khói phải do một hệ thống hút thải cơ khí riêng biệt đảm nhiệm. Khi xác định lượng khói thải cần phải kể đến:

+ > Khối lượng khí thâm nhập thêm, G_v, tính bằng kg/h; qua van hút khói ở trạng thái đóng phải được xác định theo chỉ dẫn của nhà sản xuất, nhưng không được vượt quá chỉ số theo công thức sau đây:

G_v = 40,3( A_vΔP )^0,5n                                                                           (2)

trong đó:

A_v là diện tích tiết diện van, tính bằng mét vuông (m²);

ΔP là độ chênh áp suất hai phía van, tính bằng Pascal (Pa);

n là số lượng van ở trạng thái đóng trong hệ thống thải khói khi cháy.

+ Cửa hút khói (miệng hút) cần phải bố trí trên giếng thải khói; dưới trần hành lang hay trần sảnh. Cho phép đấu nối cửa hút khói vào giếng thải khói qua một ống nhánh hút. Chiều dài hành lang do một cửa hút khói đảm nhận thường lấy không lớn hơn 30 m.

Trên nhánh hút khói của hành lang hay sảnh cho phép đấu nối không quá hai cửa hút khói trên một tầng.

+ Không gian có diện tích lớn hơn 1600 m² cần được chia ra nhiều vùng thoát khói ; để tính đến khả năng đám cháy có thể chỉ nẩy sinh trong một vùng nào đó mà thôi. Mỗi vùng thường phải được ngăn cách bởi vách đứng kín bằng vật liệu không cháy; treo từ trần nhà xuống tới độ cao không thấp quá 2,5 m cách sàn. Nhằm hình thành cái gọi là “bể chứa khói”.

Thời gian khói ngập tràn không gian phòng hay ngập tràn bể chứa khói X, tính bằng giây (s), cần được xác định theo công thức sau:

t = 6,39A( Y^0,5 – H)^0,5)/ P_f                                                                     (3)

trong đó:

A là diện tích phòng hay diện tích bể chứa khói, tính bằng mét vuông (m²);

Y là độ cao của biên dưới lớp khói, lấy bằng Y = 2,5 m; còn đối với bể chứa khói thì nhận bằng chiều cao từ biên dưới của vách ngăn khói tới sàn của phòng, tính bằng mét (m);

H là chiều cao phòng, tính bằng mét (m);

P_f là chu vi vùng cháy, xác định theo tính toán hay theo Phụ lục L, tính bằng mét (m),

+ Tốc độ chuyển động của khói, tính bằng m/s, trong van, trong đường ống, trong giếng thoát khói cần được nhận theo tính toán.

Trọng lượng riêng trung bình g, tính bằng N/m³, nhiệt độ khói °C, trong trường hợp thải khói từ không gian có thể tích nhỏ hơn 10 000 m³, được lấy như sau :

g = 4 N/m³, t = 600 °C – khi chất cháy là dạng khí hay lỏng;

g = 5 N/m³, t = 450 ^oC – khi chất cháy ở dạng vật thể cứng;

g = 6 N/m³, t = 300 ^oC – khi vật cháy ở dạng sợi và khói được thải từ hành lang hay từ sảnh.

Trọng lượng riêng trung bình, g_m, của khói khi thải từ không gian có thể tích trên 10 000 m³ cần được xác định theo công thức sau:

g_m = g + 0,05 ( V_p – 10 )                                                                        (4)

trong đó:

V_p là thể tích không gian, tính bằng mét khối (m³).

Hệ thống hút khói cần được trang bị

 Quạt thải ly tâm

Được lắp đồng trục với động cơ; thuộc cấp an toàn đồng nhất với cấp của không gian do hệ thống chịu trách nhiệm, không có ống nối mềm. Trường hợp phải dùng ống nối mềm; thì ống nối mềm phải được làm bằng vật liệu không cháy. Có thể dùng quạt ly tâm kéo bằng đai truyền hình thang; hoặc đấu nối bằng khớp được làm mát bằng không khí.

Ống dẫn và giếng thải

Đlàm bằng vật liệu không cháy có giới hạn chịu lửa không dưới:

0,75 h – nếu thải khói trực tiếp từ phòng.

0,50 h – nếu thải từ hành lang hay sảnh

0,25 h – nếu hút thải khí sau khi cháy

 Van khói bằng vật liệu không cháy, mở tự động khi có cháy, giới hạn chịu lửa bằng 0,5 h – nếu thải khói từ hành lang hay sảnh, và 0,25 h

 Cửa thu khói:

Cần được bố trí đồng đều trên toàn bể mặt phòng, bề mặt khu vực thải khói, hay trên bể chứa khói. Diện tích do một cửa thu khói phục vụ không nên vượt quá 900 m²;

Miệng xả khói:

Miệng xả khói ra ngoài trời nằm ở độ cao không thấp hơn 2 m cách mặt mái bằng vật liệu cháy hay vật liệu khó cháy. Cho phép xả khói ở khoảng cách đến mặt mái nhỏ hơn. Nếu mặt mái được bảo vệ bởi một lớp vật liệu không cháy; trong phạm vi không nhỏ hơn 2 m cách biên của lỗ xả khói. Giếng xả khói của các hệ thống thải khói tự nhiên phải được bảo vệ bằng chụp thông gió. Miệng xả của hệ thống thải khói bằng cơ khí cần để hở, không đặt chụp che chắn.

+ Không cần đặt van một chiều, nếu bên trong gian sản xuất do hệ thống phục vụ có lượng nhiệt dư trên 20 W/m³.

Một số hệ thống đường ống hút khói tại các nhà máy Ja Solar – Bắc Giang, Seojin – Bắc Ninh, Thái Dương – Hưng Yên

Cấp gió ngoài vào khu vực bảo vệ chống

Vị trí cấp

+ Cấp vào khung cầu thang thoát nạn nội bộ

+ Cấp vào giếng thang máy, nếu không có khoang đệm trên lối ra của thang máy;

+ Cấp vào khoang đệm trước thang máy trong tầng hầm nhà công cộng, nhà hành chính – sinh hoạt và nhà sản xuất;

+ Cấp vào khoang đệm trước khung cầu thang trong tầng hầm có các gian sản xuất thuộc cấp nguy hiểm cháy nổ C.

+ Cấp vào gian máy của thang máy trong nhà sản xuất thuộc cấp nguy hiểm cháy nổ A và B, nơi cần giữ áp suất dương so với bên ngoài.

Lưu lượng gió ngoài cấp vào khu vực thoát nạn

+ Mục đích bảo vệ chống khói phải được tính toán để đảm bảo áp suất dương không nhỏ hơn 20 Pa:

+ Số điểm phân phối gió để tạo áp suất dương trong khung cầu thang phải đủ để đảm bảo trường áp suất đồng đều. Trong các hệ thống cấp gió cho khung cầu thang nhà cao từ 5 tầng trở lên; khoảng cách giữa các điểm cấp gió không được vượt quá 2 tầng.

Tính toán bảo vệ chống khói

+ Lấy nhiệt độ và tốc độ gió ngoài trời của mùa lạnh. Nếu tốc độ gió ngoài trời vào mùa nóng cao hơn 50 với mùa lạnh thì cần phải kiểm tra lại tính toán theo thông số mùa nóng. Tốc độ gió vào mùa nóng hay mùa lạnh không nên lấy lớn hơn 5 m/s.

+ Vị trí của cửa thoát hiểm đặt hướng về chiều tác động của gió lên mặt nhà;

+ Nhận áp suất dư trong giếng thang máy, trong khung thang, cũng như trong khoang đệm; trong mối tương quan so với áp suất gió trên mặt nhà ở hướng gió tới;

+ Lấy áp suất tác động lên các cửa đóng kín trên đường thoát nạn không lớn hơn 150 Pa;

+ Chỉ lấy diện tích của cánh cửa lớn đối với cửa có hai cánh.

Để bảo vệ chống khói cần thực hiện các quy định sau:

a) Hệ thống cấp gió tạo áp phải được thiết kế và lắp đặt sao cho đảm bảo độ tin cậy và độ bền vững của tuyến cấp gió; kể từ cửa lấy gió ngoài đến các điểm phân phối gió trong khung cầu thang ở điều kiện khi có cháy.

b) Hệ thống cấp gió tạo áp phải được khởi động tự động theo lệnh báo cháy.

c) Lắp đặt quạt ly tâm hay quạt trục trong một phòng riêng cách ly với các quạt dùng cho mục đích khác bởi vách ngăn chịu lửa bậc I (tương ứng với cấp nguy hiểm cháy nổ A). Cho phép đặt quạt trên mái nhà hay bên ngoài nhà; có rào bảo vệ ngăn những người không có trách nhiệm.

d) Chế tạo ống dẫn gió bằng vật liệu không cháy có giới hạn chịu lửa 0,5 h;

e) Đặt van một chiều ở quạt; có thể không đặt van một chiều nếu trong gian sản xuất, nơi lắp đặt hệ thống bảo vệ chống khói này có lượng nhiệt dư vượt quá 20 W/m³;

f) Bố trí cửa lấy gió ngoài cách cửa xả khói không dưới 5 m.