tài liệu hướng dẫn thiết kế tăng áp cầu thang

1. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
188
Chöông 13
TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG
AÙP CAÀU THANG
Thiên tai h a ho n là ñi u mà con ngư i không h mong mu n nhưng không th
tránh kh i và luôn ph i tìm cách ñ i phó, làm gi m thi t h i khi có thiên tai hay h a
ho n x y ra. T i Vi t Nam trong nh ng năm g n ñây, do t c ñ xây d ng phát tri n r t
nhanh, hàng lo t nh ng tòa nhà cao t ng ñã ñư c xây d ng. Và trong các tòa nhà ñó,
h th ng hút khói và tăng áp c u thang nh m ñ m b o an toàn cho con ngư i cũng ñã
ñư c chú ý hơn.
T nhu c u th c t , các k sư Nhi t l nh sau khi ra trư ng làm vi c t i các công
ty tư v n thi t k hay thi công ñ u ít nhi u ph i tính toán thi t k h th ng báo cháy
(Fire Fighting System), h th ng hút khói và tăng áp c u thang (Smoke Control
System) nên tác gi lu n văn này ñã c g ng ñưa vào ph n tính toán thi t k h th ng
hút khói và tăng áp c u thang.
ðây là m t s tìm tòi h c h i nh m b sung cho ki n th c ñã h c ñư c trư ng.
ði u này cũng phù h p v i xu hư ng ñào t o b c ð i h c nư c ta hi n nay ñó là ñào
t o cho sinh viên có kh năng t ñ c, t h c sau khi t t nghi p.
13.1. L CH S V S RA ð I C A H TH NG HÚT KHÓI VÀ TĂNG
ÁP C U THANG.
Ý tư ng v vi c s d ng phương pháp ñi u áp ñ ki m soát s di chuy n c a
khói không ph i là m t ý tư ng m i. Vi c ng d ng s chênh áp ñ ñi u khi n s di
chuy n c a khói ñã b t ñ u ñư c quan tâm trong su t nh ng năm 1950 c a th k
trư c t i Anh và Australia.
B tiêu chu n ñ u tiên cho phép s d ng vi c ñi u áp như là m t cách phòng
ch ng h a ho n ñã ñư c ra ñ i t i Australia vào năm 1957.
T i Anh, công vi c nghiên c u v n ti p t c cho ñ n nh ng năm 1960 và 1970.
K t qu là ñã cho ra ñ i b tiêu chu n BS5588 part 4:1978 và part 5:1991. B tiêu
chu n này sau ñó ñã ñư c ch nh s a và cho xu t b n l i vào tháng 4 năm 1998.
T i Vi t Nam cu i nh ng năm 90 c a th k trư c nhà nư c cũng ñã chú ý t i
vi c áp d ng h th ng tăng áp c u thang ñ ñ m b o an toàn cho con ngư i b ng vi c

2. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
189
cho ra ñ i hai tiêu chu n TCVN 6160:1996 – Phòng cháy ch a cháy – Nhà cao t ng
– Yêu c u thi t k và TCVN 6161:1996 – Phòng cháy ch a cháy – Ch và trung
tâm thương m i – Yêu c u thi t k . T ñó ñ n n y r t nhi u công trình ñã áp d ng
h th ng tăng áp c u thang và hút khói.
Hình 13.1. Qu t tăng áp c u thang trên mái nhà ñi u
hành d án công trình th y ñi n Sơn La, T nh Sơn La
13.2. M C ðÍCH C A VI C KI M SOÁT S DI CHUY N C A KHÓI.
M c ñích c a b t kỳ m t h th ng ki m soát s di chuy n c a khói nào cũng
nh m làm cho khói và khí ñ c không xâm nh p vào l i thoát hi m trong m t th i gian
ñ ñ con ngư i có th thoát ra ngoài ho c tìm ñư c nơi trú n.
13.3. NH NG KHÁI NI M CƠ B N
Khi l a cháy s t o ra khói và s chênh l ch áp su t. Chính s chênh l ch áp su t
này s ñ y khói di chuy n qua các khe h . Tuy nhiên ta cũng có th l i d ng nguyên lý
v s chênh l ch áp su t ñ ki m soát s di chuy n c a khói.
Hai nguyên lý cơ b n v ñi u khi n s di chuy n c a khói ñư c ñ nh nghĩa b i
JH KLOTE:
a) S chênh l ch v áp su t gi a hai phía c a v t ch n khói (air barriers) có th tác
ñ ng ñ n s di chuy n c a khói. (Airflow can control smoke movement if the average
VELOCITY is of sufficient magnitude.)

3. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
190
b) Dòng khí lưu chuy n có th tác ñ ng ñ n s di chuy n c a khói n u v n t c trung
bình c a dòng khí ñ l n. (A PRESSURE difference across a barrier can act to control
smoke movement.)
Tuy nhiên nguyên lý th hai ch là m t trư ng h p ñ c bi t c a nguyên lý th
nh t b i vì lưu ch t di chuy n ñư c là do s chênh l ch áp su t ho c do chênh l ch th
năng. Nhưng n u ch xét riêng trong lĩnh v c ki m soát s lan t a c a khói khi có h a
ho n thì tùy t ng trư ng h p c th ta có th ng d ng nguyên lý th nh t ho c
nguyên lý th hai ñã nêu ra trên. Thông thư ng ta có hai trư ng h p:
Trư ng h p 1: Khe h l n: c a m , v.v… ta áp d ng nguyên lý th hai.
Hình 13.2. Ki m soát s di chuy n c a khói khi c a m
Trư ng h p 2: Khe h nh : c a ñóng, ch còn nh ng khe h nh v.v… ta áp
d ng nguyên lý th nh t.
Hình 13.3. Ki m soát s di chuy n c a khói khi c a ñóng
13.4. PHÂN LO I CÁC H TH NG KI M SOÁT S DI CHUY N C A
KHÓI
Có 2 h th ng ki m soát s di chuy n c a khói, ñó là:

4. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
191
13.3.1. Ki m soát s di chuy n c a khói s d ng h th ng thông gió (Smoke
Ventilation)
H th ng này thư ng ñư c s d ng trong nh ng không gian l n như bãi ñ xe,
trung tâm mua s m, trung tâm h i ngh tri n lãm, v.v… H th ng này s s d ng h
th ng thông gió c a công trình ñ th i khói và khí ñ c ra ngoài.
Hình 13.4. Ki m soát s di chuy n c a khói b ng h th ng thông gió
13.3.2. Ki m soát s di chuy n c a khói s d ng h th ng ñi u áp
(Pressurasition for Smoke Control)

5. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
192
Hình 13.5. Ki m soát s di chuy n c a khói b ng h th ng tăng áp c u thang
Trong h th ng này, ngư i ta s thi t k m t h th ng ñư ng ng cùng v i qu t
tăng áp ñ c p khí cho l ng c u thang hay phòng ñ m (n u có) ñ duy trì áp su t
dương (kho ng 10Pa – 50Pa) khi có h a ho n. ð ngăn không cho l a cháy lan vào
lòng c u thang ñ m b o an toàn cho con ngư i khi thoát hi m.
13.5. CÁC THÔNG S QUAN TR NG NH HƯ NG T I VI C CH N
QU T
Hai thông s có nh hư ng l n nh t ñ n kích c c a qu t c p là:
13.5.1 V n t c không khí qua các c a ñang m . (The AIR VELOCITY
through the OPEN DOORS.)
S ư c lư ng tương quan c a Thomas ch ra r ng: v i 2,4 MW nhi t lư ng c a
l a cháy s t o ra ra khói di chuy n qua m t cái c a có b r ng 0,9 m v n t c 3-4
m/s. Tiêu chu n BS5588 Part 4:1978 yêu c u v n t c này cho nh ng c a m liên t c.
Trong th c t yêu c u v v n t c này không th ñ t ñư c trong các tòa nhà có s
d ng phương pháp ñi u áp ñ ki m soát s di chuy n c a khói. Và m t s th a hi p là
c n thi t. C a thư ng ñư c m m t cách không liên t c, do ñó v n t c có th ñư c
gi m.
Tiêu chu n BS5588 Part 4:1978 ch ñ nh v n t c dòng khí qua c a là 0,75 m/s
trong su t th i gian thoát hi m.

6. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
193
Tiêu chu n BS5588 Part 5:1991 – 2 m/s cho ch a cháy.
13.5.2 S lư ng c a h u d ng ñư c m . (The number of EFFECTIVE OPEN
DOORS)
S thay ñ i c a thông s này có tác ñ ng l n nh t ñ n kích c qu t
Theo b ng 14.1 s lư ng c a h u d ng ñư c m thay ñ i t 1 (ñư c ch ñ nh b i
BS5588 Part 4:1978) ñ n 4 (theo tiêu chu n N.B.C.C:1990 c a Canada)
B ng 13.1: So sánh các tiêu chu n tăng áp c u thang
13.6. H TH NG C P KHÍ (SUPPLY AIR SYSTEM)
H th ng ñi u áp có 2 ho c ñôi khi có 3 ch ñ v n hành.
Ch ñ 1 – Cơ b n: duy trì s chênh l ch áp su t gi a vùng an toàn (thư ng là
lòng trong c u thang hay s nh ñ m) và vùng còn l i c a tòa nhà là 50 Pa (theo tiêu
chu n BS5588) khi t t c các c a ñ u ñóng.
Ch ñ 2 – Khi con ngư i thoát ra ngoài: lúc này c a thoát hi m và m t vài
c a khác s ñư c m và h th ng ph i duy trì v n t c khí qua c a là 0,75 m/s. Ho c
duy trì s chênh l ch áp su t 10 Pa khi c a t ng có cháy ñóng và m t vài c a khác
ñư c m .
Ch ñ 3 – Ch a cháy: duy trì v n t c khí qua c a là 2,0 m/s khi c a t ng có
cháy và m t vài c a khác m .

7. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
194
T t c các h th ng ñi u áp ñ u ph i ñáp ng yêu c u v n hành ch ñ 1.
ð i v i ch ñ v n hành th 2 ngư i ta còn chia ra các c p ñ phù h p v i t ng
lo i công trình khác nhau.
B ng 13.2: Các c p h th ng ñi u áp và ph m vi ng d ng
C p h th ng Ph m vi ng d ng
A Công trình dân d ng (0,75 m/s)
B B o v không gian dành cho c u h a (2 m/s)
C Thương m i (s d ng ñ ng th i cho di t n) (10 Pa và 0,75m/s)
D Khách s n và các cơ quan, không bao g m các công trình ñã ñ
c p c p A (10 Pa và 0,75m/s)
E Di t n (10 Pa và 0,75m/s)
13.7. L C M C A
L c m c a trong trư ng h p có tăng áp c u thang bao g m 2 thành ph n: l c lò
xo c a và l c do chênh l ch áp su t t o ra. Mu n m c a ph i t o ra 1 l c l n hơn
t ng 2 l c thành ph n trên. Do ñó l c m c a không ñư c quá l n vì có th gây khó
khăn trong vi c thoát hi m. Theo ASHRAE l c m c a ñư c tính theo công th c dư i
ñây:
W. .
2(W )
dc
a p
F F
d
∆
= +
−
Trong ñó: F: T ng l c m c a (N)
Fdc: L c do lò xo c a c a (N)
W: B r ng c a c a (m)
A: Di n tích c a (m2
)
∆ p: Chênh l ch áp su t hai bên c a (Pa)
d: Kho ng cách t tay c m c a ñ n c nh g n nh t (m)

8. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
195
13.8. TÍNH TOÁN THI T K H TH NG
13.8.1 Yêu c u
C p h th ng: vì ñây là tòa nhà ñi u hành c a m t trư ng ñ i h c (cơ quan,
công s ) nên ta s ch n c p h th ng là c p D.
M c t o áp:
Khi t t c c a vào thang ñư c ñóng, gió c p ph i ñ ñ duy trì ñ chênh l ch áp
su t gi a l ng thang và s nh ñ m c a tòa nhà là 50 Pa.
Khi các c a ñư c m (3 c a m theo tiêu chu n BS5588 Part 4:1998) thì chênh
l ch áp su t là 10 Pa và duy trì v n t c gió qua c a là 0,75 m/s.
H th ng này ñư c áp d ng cho thang thoát hi m, vi c t o áp s th c hi n b ng
qu t li tâm ñ t trên mái. Qu t này s c p khí t o áp thông qua gain ñi u áp, phân ph i
t i m i t ng nh mi ng gió.
L c m c a vào bu ng thang không l n hơn 110N
T t c cáp c p ngu n và ñi u khi n ñ u ph i s d ng cáp ch ng cháy.
Ngu n ñi n c p cho qu t ñi u áp s là ngu n ưu tiên.
M i khu v c ñi u áp c n cung c p ñư ng thoát gió ñ tránh trư ng h p quá áp.
S v n hành c a t t c h th ng ñi u áp s ñư c ñi u khi n tr c ti p t t báo
cháy t ñ ng b t c khi nào có tín hi u báo “cháy” t trung tâm báo cháy. Nút nh n
kh n c p ñ kh i ñ ng h th ng ñi u áp ñư c l p ñ t không quá 1m tính t c a ra vào
c u thang, bên ngoài l ng thang. H th ng không ñư c ng ng tr khi có ch ñ ng t
b ng tay.
M i h th ng s ñư c cung c p công t c ñi u khi n on / off t ñi u khi n
ch a cháy chính.
13.8.2 Tính toán h th ng
a) Khi t t c các c a ñ u ñóng
0,83. .EQ A p= (theo hư ng d n c a tiêu chu n Anh, công th c A.11 trang 84
TL [12])
2
2 2
0,01.0,02
10. 0,0894
0,01 0,02
EA m= =
+
, theo b ng di n tích khe c a.
3
50
0,83.0,0894. 50 0,525 /
p Pa
Q m s
=
⇒ = =

9. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
196
C ng thêm 50% 3
1,5.0,525 0,7875 /SQ m s⇒ = =
B ng 13.3: Di n tích khe c a theo tiêu chu n BS5588
b) Khi có 3 c a m (c a t ng có cháy, c a t ng k t ng có cháy và c a
thoát hi m t ng tr t).
3
. . 0,83. . 3.1,6.0,75 0,83.0,0626. 10 3,76 /EQ n Av A p m s= + = + =
V i 2
2 2
0,01.0,02
7. 0,0626
0,01 0,02
EA m= =
+
0,75 /v m s= , v n t c dòng khí qua c a
n: s c a m
D phòng 15% 3
3,76.1,15 4,32 /Q m s⇒ = =
So sánh giá tr Q t m c a) và m c b) ta ch n 3
4,32 /Q m s=
c) Tính toán ñư ng ng d n khí
- Baèng caùch tính löu löôïng ñi qua töøng ñoaïn, sau ñoù tra ñoà thò ôû hình 10.5
trang 336, TL[2] vôùi toån thaát aùp suaát 1 Pa/m ( 1 Pa/m ), ta ñöôïc ñöôøng kính
töông ñöông cuûa moãi ñoaïn. Tieáp theo, ta tra baûng 9.4, trang 321, TL[2], ta xaùc
ñinh kích thöôùc oáng chöõ nhaät coù ñöôøng kính töông ñöông gaàn nhaát vaø nhoû hôn
ñöôøng kính töông ñöông vöøa tra ñöôïc cuûa moãi ñoaïn oáng. Keát quaû ñöôïc trình baøy
trong baûng sau:

10. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
197
Baûng 13.4. Keát quaû tính toaùn ñöôøng oáng gioù cho h th ng tăng áp c u thang
Ñoaïn oáng
Löu löôïng
(l/s)
Ñöôøng kính
töông ñöông
(mm)
Tieát dieän oáng
chöõ nhaät
(mmxmm)
Vaän toác
(m/s)
Chieàu daøi
(m)
Toån thaát
(Pa/m)
Quaït – T.10 4320 783,4 1300x425 8,96 1,3 1
T.10 – T.9 3888 752,7 1250x400 8,74 3,6 1
T.9 – T.8 3456 719,7 1250x375 8,50 3,6 1
T.8 – T.7 3024 684,1 1200x350 8,23 3,6 1
T.7 – T.6 2592 645,2 1200x325 7,93 3,6 1
T.6 – T.5 2160 602,1 1100x300 7,59 3,6 1
T.5 – T.4 1728 553,2 1100x250 7,19 3,6 1
T.4 – T.3 1296 496,1 1000x225 6,70 3,6 1
T.3 – T.2 864 425,6 800x200 6,07 3,6 1
T.2 – T.1 432 327,6 500x200 5,14 3,6 1
- Töø kích thöôùc tieát dieän oáng chöõ nhaät vöøa choïn, ta tra ñöôïc ñöôøng kính töông
ñöông chính xaùc cuûa ñoaïn oáng vaø laïi tra trong baûng 10.5 ôû treân ñeå xaùc ñònh vaän toác
vaø toån thaát aùp suaát. Tuy nhieân rieâng ñoái vôùi toån thaát aùp suaát, vì khi ta tra kích thöôùc
oáng luoân choïn gaàn baèng 1 neân ñeå coâng vieäc thieát keá deã daøng maø khoâng aûnh höôûng
nhieàu ñeán keát quaû tính toaùn, ta laáy toån thaát aùp suaát tính toaùn luoân baèng 1 Pa/m.
d) Tính ch n qu t
T n th t áp su t d c ñư ng ng d n khí (t n th t áp su t)
44.1 44 (Pa)p = =

11. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
198
T n th t c c b
T n th t áp su t t i ño n cong (ñư ng ng ch có 1 ño n cong)
2
d. 0,18.0,602.8,96 8,7cbp p Paβ= = =
V i 0,18β = (b ng 10.11a trang 348, TL [3])
T n th t áp su t t i ti t di n ng thu h p d n
d.cbp pβ=
0,05β = (b ng 10.27 trang 363, TL [3])
2
0,602.dp V=
2
2 2 2 2 2 2
2 2 2 2
0,602.0,05.
0,602.0,05.(8,96 8,74 8,5 8,23 7,93 7,59
7,19 6,7 6,07 5,14 )
17,37 Pa
cb ip VΣ = Σ
= + + + + +
+ + +
=
T n th t áp su t t i các ño n ng r nhánh
Tr l c c c b theo ng chính
, 0,01c sβ (theo b ng 10.34a trang 370, TL [3])
2
0,602. .0,01cb ip V⇒ = Σ =3,47 Pa
Tr l c c c b theo ng nhánh
10 0,77Qβ − = (theo b ng 10.41 trang 377, TL [3])
10 9 0,77β − = 9 8 0,76β − = 8 7 0,75β − =
7 6 0,75β − = 6 5 0,72β − = 5 4 0,69β − =
4 3 0,71β − = 3 2 0β − =
2
0,602.5,14 .cb ip β⇒ = Σ =94,15 Pa
T n th t t i mi ng vào c a ng d n
0,52β =
2
0,602.5,14 .0,52.10 82,7cbp⇒ = = Pa
T n th t áp su t t i mi ng th i
0,51β =
2
0,602.5,14 .0,52.10 81,1cbp⇒ = = Pa

12. CHÖÔNG 13: TÍNH TOAÙN THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁNG TAÊNG AÙP CAÀU THANG
199
⇒ T ng áp su t tĩnh
81,1 82,7 94,15 3,47 17,37 8,7 44 331,5p∆ = + + + + + + = Pa
T 2 thông s t ng áp su t tĩnh và lưu lư ng, s d ng ph n m m FAN
SELECTOR c a hãng KRUGER ta tìm ñư c qu t li tâm v i Model BSB630/CM
(CLI) v i các thông s k thu t (xem Ph l c 4): (b ng xu t ra t chương trình l a
ch n qu t c a hãng Kruger).