Khói độc thường lan nhanh hơn ngọn lửa và có thể che khuất tầm nhìn chỉ sau một thời gian ngắn. Vì vậy, một công trình có đầy đủ đầu báo cháy, sprinkler hay họng nước chữa cháy vẫn chưa thực sự an toàn nếu hành lang thoát nạn và buồng thang bộ bị khói xâm nhập.
Hệ thống hút khói tăng áp cầu thang được thiết kế để kiểm soát hướng di chuyển của khói, duy trì điều kiện thoát nạn và hỗ trợ lực lượng chữa cháy tiếp cận khu vực sự cố. Tuy nhiên, hiệu quả của hệ thống phụ thuộc rất lớn vào việc tính toán lưu lượng, tổn thất áp suất, kịch bản mở cửa, nguồn điện và khả năng phối hợp với hệ thống báo cháy.
Hút khói tăng áp cầu thang là gì?
“Hút khói tăng áp cầu thang” là cách gọi phổ biến cho tổ hợp hai hệ thống hoạt động đồng thời khi xảy ra cháy:
- Hệ thống hút khói hành lang đưa khói và khí nóng ra khỏi khu vực thoát nạn.
- Hệ thống tăng áp cầu thang cấp không khí sạch vào buồng thang, khoang đệm hoặc sảnh thang máy để tạo áp suất dương.
Hai hệ thống có nhiệm vụ khác nhau nhưng phải phối hợp chặt chẽ. Hút khói làm giảm lượng khói trong hành lang, trong khi tăng áp tạo ra chênh lệch áp suất để hạn chế khói lọt qua khe cửa vào buồng thang.
Theo QCVN 06:2022/BXD, các giải pháp chống khói có thể bao gồm phân chia vùng khói, thông gió tự nhiên, hút xả khói cưỡng bức và tạo áp suất dương cho khu vực cần bảo vệ.
Vì sao phải kết hợp hút khói với tăng áp cầu thang?
Nếu chỉ bố trí quạt hút khói nhưng không có lượng không khí bù phù hợp, hành lang có thể xuất hiện áp suất âm lớn. Khi đó, cửa thoát nạn khó mở, lưu lượng hút suy giảm hoặc khói bị kéo từ khu vực cháy sang khu vực khác.
Ngược lại, nếu quạt tăng áp cầu thang hoạt động với áp suất quá cao, người già, trẻ em hoặc người bị thương có thể gặp khó khăn khi mở cửa từ hành lang vào buồng thang.
Do đó, hệ thống phải đáp ứng đồng thời 3 mục tiêu:
- Giữ buồng thang hạn chế nhiễm khói: Áp suất trong cầu thang được duy trì cao hơn hành lang để luồng không khí có xu hướng đi từ cầu thang ra ngoài, thay vì để khói đi vào trong.
- Giảm mật độ khói trên đường thoát nạn: Khói được thu qua miệng hút, đi theo đường ống chịu lửa và được quạt hút khói đẩy ra vị trí an toàn bên ngoài công trình.
- Bảo đảm cửa thoát nạn vẫn có thể mở được: Áp suất không được quá thấp đến mức mất khả năng chống khói nhưng cũng không được quá cao khiến lực mở cửa vượt mức cho phép.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống
Khi đầu báo khói, đầu báo nhiệt hoặc nút nhấn khẩn cấp phát tín hiệu, trung tâm báo cháy xác định khu vực xảy ra sự cố và truyền lệnh đến tủ điều khiển quạt.
Trình tự hoạt động thông thường gồm:
- Dừng hoặc chuyển chế độ các hệ thống điều hòa, thông gió tiện nghi có nguy cơ làm lan truyền khói.
- Khởi động quạt hút khói hành lang tại khu vực cháy.
- Mở van chặn lửa kết hợp điều khiển bằng động cơ tại tầng xảy ra cháy.
- Giữ các van hút khói tại những tầng không có cháy ở trạng thái đóng.
- Khởi động quạt cấp gió bù cho hành lang.
- Khởi động quạt tăng áp cầu thang, khoang đệm hoặc sảnh thang máy theo kịch bản đã lập trình.
- Giám sát trạng thái quạt, van, nguồn điện và tín hiệu lỗi tại tủ điều khiển.
Tại tầng cháy, van hút khói thường đóng sẽ mở để đưa khói ra ngoài, trong khi các van tại tầng khác vẫn đóng nhằm tránh hút khói lan sang toàn bộ trục đứng. Hệ thống cấp gió bù được kích hoạt để bổ sung lượng không khí đã bị hút ra.
Cấu tạo của hệ thống hút khói tăng áp cầu thang
Một hệ thống hoàn chỉnh thường bao gồm các nhóm thiết bị sau.
Quạt tăng áp cầu thang
Quạt tạo lưu lượng và cột áp cần thiết để cấp không khí sạch vào buồng thang. Tùy thiết kế, quạt có thể cấp trực tiếp vào cầu thang hoặc cấp qua trục gió đứng và các miệng cấp tại từng tầng.
Khi lựa chọn quạt cần xem xét:
- Tổng lưu lượng tính toán.
- Tổn thất áp suất trên tuyến ống.
- Áp suất yêu cầu tại tầng bất lợi nhất.
- Điều kiện làm việc khi một hoặc nhiều cửa mở.
- Vị trí lắp đặt và khả năng bảo trì.
- Nguồn điện ưu tiên hoặc nguồn điện dự phòng.
Không nên chọn quạt chỉ theo tiết diện cầu thang hoặc số tầng. Hai công trình có cùng chiều cao vẫn có thể cần quạt khác nhau do số lượng cửa, độ kín của trục, chiều dài ống và phương án phân phối gió khác nhau.
Quạt hút khói
Quạt hút khói phải duy trì khả năng làm việc trong môi trường có nhiệt độ cao theo yêu cầu thiết kế và hồ sơ được phê duyệt. Quạt thường được đặt tại mái, tầng kỹ thuật hoặc phòng quạt riêng. Vị trí cần thuận lợi cho việc đấu nối đường ống, thoát khói ra ngoài và tiếp cận bảo trì.
Đường ống gió chống cháy
Ống hút khói và các đoạn ống đi qua khoang cháy phải đáp ứng yêu cầu về vật liệu không cháy và giới hạn chịu lửa theo vị trí lắp đặt.
Một lỗi phổ biến là chỉ bọc chống cháy đoạn ống nằm trong phòng quạt, trong khi các đoạn xuyên qua tường, trần hoặc khoang cháy lại không được xử lý đồng bộ. Điều này có thể làm mất tính toàn vẹn của hệ thống khi xảy ra cháy.
Van hút khói và van chặn lửa
Van điều khiển được lắp tại các nhánh hút khói hoặc cấp gió. Khi có tín hiệu báo cháy, van tại khu vực liên quan mở theo kịch bản, các van còn lại giữ trạng thái đóng.
Cần kiểm tra đầy đủ:
- Tín hiệu mở và đóng.
- Công tắc hành trình.
- Khả năng điều khiển tại chỗ và từ xa.
- Trạng thái van khi mất điện.
- Khả năng tiếp cận để bảo trì mô-tơ.
Van xả áp hoặc thiết bị điều khiển áp suất
Khi tất cả cửa cầu thang đóng, lượng gió cấp có thể làm áp suất tăng cao. Van xả áp giúp giải phóng lượng khí dư để duy trì chênh áp trong giới hạn thiết kế. Ngoài van xả áp cơ khí, một số công trình sử dụng cảm biến chênh áp kết hợp biến tần để điều chỉnh tốc độ quạt. Giải pháp này cho phép hệ thống phản ứng linh hoạt hơn khi số cửa mở thay đổi.
Tủ điện điều khiển
Tủ điện nhận tín hiệu từ hệ thống báo cháy và điều khiển quạt, van, biến tần hoặc van xả áp.
Tủ cần có:
- Chế độ tự động và điều khiển bằng tay.
- Đèn báo nguồn, chạy, dừng và lỗi.
- Tín hiệu phản hồi về trung tâm báo cháy.
- Bảo vệ quá tải và mất pha.
- Khả năng chuyển đổi nguồn điện.
- Liên động đúng với từng khu vực cháy.
Yêu cầu quan trọng khi thiết kế tăng áp cầu thang
Xác định đúng không gian cần tăng áp
Không phải mọi cầu thang đều áp dụng cùng một giải pháp. Buồng thang loại N1 sử dụng khoang đệm hoặc lối đi hở trực tiếp với bên ngoài để chống nhiễm khói nên thường không cần hệ thống tăng áp cơ khí. Đối với buồng thang N2, N3 và các khoang đệm liên quan, giải pháp tạo áp suất dương phải được xác định theo kiến trúc và yêu cầu của công trình.
Ngoài buồng thang bộ, một số vị trí khác có thể cần tăng áp:
- Khoang đệm trước cầu thang.
- Sảnh chờ thang máy.
- Khoang đệm thang máy chữa cháy.
- Giếng thang máy trong trường hợp thiết kế cho phép.
- Các không gian đệm chống khói khác.
Tính toán theo kịch bản mở cửa
Đây là một trong những nội dung quan trọng nhất nhưng thường bị đơn giản hóa. Khi cửa đóng, hệ thống cần duy trì chênh áp đủ để hạn chế khói. Khi cửa mở, áp suất giảm nhanh và lưu lượng gió phải đủ lớn để tạo dòng khí đi qua cửa theo hướng từ khu vực sạch sang khu vực có khói.
Khoảng chênh áp từ 20 Pa đến 50 Pa và vận tốc gió qua cửa mở không nhỏ hơn 1,3 m/s, nhưng giá trị áp dụng cuối cùng phải căn cứ vào quy chuẩn, tiêu chuẩn, loại không gian và hồ sơ thiết kế cụ thể của công trình.
Không nên sao chép nguyên một thông số cho mọi dự án. Số cửa giả định mở đồng thời, diện tích khe hở và sơ đồ cấp gió có thể làm thay đổi đáng kể lưu lượng quạt.
Tính đến độ rò lọt của công trình
Không khí có thể rò qua:
- Khe cửa chống cháy.
- Khe kỹ thuật.
- Lỗ xuyên cáp và đường ống.
- Cửa thăm.
- Mối nối ống gió.
- Các vị trí hoàn thiện không kín.
Nếu thiết kế giả định trục cầu thang kín tuyệt đối, áp suất thực tế sau thi công có thể thấp hơn nhiều so với tính toán. Ngược lại, một trục quá kín nhưng không có giải pháp xả áp có thể khiến cửa rất khó mở.
Bố trí điểm lấy gió sạch hợp lý
Cửa lấy gió của quạt tăng áp phải tránh khu vực có nguy cơ bị khói bao phủ, đồng thời giữ khoảng cách phù hợp với cửa xả khói. Nếu cửa hút gió và cửa xả đặt quá gần nhau, khói có thể bị hút ngược trở lại cầu thang. Đây là lỗi thường gặp ở công trình có diện tích mái nhỏ hoặc bị hạn chế vị trí đặt quạt.
Yêu cầu khi thiết kế hút khói hành lang
Phân chia đúng vùng hút khói
Hệ thống hút khói phải được thiết kế theo khoang cháy, vùng khói và chiều cao phòng cháy chữa cháy của công trình.
Cần lưu ý rằng chiều cao PCCC không phải lúc nào cũng bằng chiều cao kiến trúc tổng thể của tòa nhà. Việc xác định sai chiều cao PCCC có thể dẫn đến lựa chọn sai giải pháp chống khói hoặc phân loại sai buồng thang.
Bố trí miệng hút và miệng bù gió
Miệng hút khói thường được bố trí ở khu vực phía trên, nơi khói nóng có xu hướng tích tụ. Miệng bù gió cần đặt ở vị trí phù hợp để không làm xáo trộn lớp khói hoặc đẩy khói về phía cửa thoát nạn. Không nên bố trí miệng cấp gió bù thổi trực tiếp vào vùng cháy với vận tốc quá lớn. Dòng khí mạnh có thể làm khói phân tán rộng hơn và ảnh hưởng đến khả năng thoát nạn.
Tính toán lưu lượng bù gió
Gió bù không nhất thiết bằng hoàn toàn lưu lượng hút khói. Tỷ lệ bù cần được tính toán để duy trì hướng dòng khí mong muốn, tránh tạo áp suất âm quá lớn trong hành lang.
Giải pháp bù gió có thể sử dụng:
- Quạt cấp gió cơ khí.
- Lỗ mở tự nhiên.
- Cửa hoặc van gió điều khiển.
- Kết hợp nhiều nguồn cấp.
Bảo trì hệ thống hút khói tăng áp cầu thang
Hệ thống thường ở trạng thái chờ nên các hư hỏng có thể không được phát hiện trong quá trình vận hành thông thường.
Công tác bảo trì cần kiểm tra định kỳ:
- Quạt và động cơ.
- Dây curoa, ổ bi, khớp nối.
- Van gió và bộ truyền động.
- Công tắc hành trình.
- Cảm biến chênh áp.
- Biến tần.
- Tủ điện và thiết bị bảo vệ.
- Độ kín của ống gió.
- Cửa chống cháy và tay co thủy lực.
- Tín hiệu liên động với trung tâm báo cháy.
Không nên chỉ chạy quạt tại tủ điện rồi kết luận hệ thống hoạt động tốt. Việc thử nghiệm phải thực hiện theo đúng kịch bản báo cháy để kiểm tra toàn bộ chuỗi điều khiển.
Cơ điện Thăng Long – Đơn vị thi công hệ thống hút khói tăng áp cầu thang tại miền Bắc
Cơ điện Thăng Long cung cấp giải pháp khảo sát, thiết kế, bóc tách khối lượng, thi công, cải tạo và bảo trì hệ thống hút khói tăng áp cầu thang cho tòa nhà, nhà máy, nhà xưởng, kho hàng và công trình thương mại.
Mỗi phương án được triển khai trên cơ sở mặt bằng thực tế, yêu cầu PCCC, không gian kỹ thuật, tiến độ thi công và điều kiện vận hành sau bàn giao. Đội ngũ kỹ thuật phối hợp đồng bộ giữa hệ thống thông gió, báo cháy, điện động lực và kiến trúc để hạn chế xung đột, giảm phát sinh và bảo đảm khả năng kiểm tra, bảo trì lâu dài.
Chủ đầu tư, tổng thầu hoặc ban quản lý dự án đang cần thiết kế mới, cải tạo hay kiểm tra hiệu quả hệ thống chống khói có thể liên hệ Cơ điện Thăng Long để được khảo sát và đề xuất giải pháp phù hợp với từng công trình.
Hệ thống hút khói tăng áp cầu thang chỉ phát huy hiệu quả khi được tính toán đúng, thi công đồng bộ và kiểm tra theo đầy đủ kịch bản cháy thực tế. Từ lưu lượng quạt, chênh áp, vị trí miệng gió đến liên động báo cháy và nguồn điện dự phòng, mỗi hạng mục đều ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng bảo vệ lối thoát nạn. Với kinh nghiệm triển khai hệ thống M&E cho nhà máy, nhà xưởng, tòa nhà và công trình công nghiệp, Cơ điện Thăng Long cung cấp giải pháp khảo sát, thiết kế, thi công, cải tạo và bảo trì hệ thống chống khói phù hợp với từng mặt bằng, tiến độ và yêu cầu vận hành. Lựa chọn đơn vị có năng lực thực tế ngay từ đầu sẽ giúp chủ đầu tư hạn chế phát sinh, nâng cao hiệu quả nghiệm thu và bảo đảm an toàn lâu dài cho công trình.
