Quạt tăng áp cầu thang – Tiêu chuẩn, nguyên lý và công thức tính toán

QUẠT TĂNG ÁP CẦU THANG – TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH

Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN 6160:1996 – Chương 11) quy định đối với nhà cao tầng bắt buộc phải được trang bị hệ thống thông gió, hút khói ở hành lang và buồng thang.  Tiêu chuẩn các nước trên thế giới cũng quy định tương tự, tuy nhiên có khác nhau về thông số tính toán như số cửa mở trong tình huống cháy, vận tốc gió khi mở cửa, áp suất tối thiểu trong thang thoát hiểm ..

 

I. TCVN VỀ HỆ THỐNG

                “ 11. Thông gió và hút khói

                 11.1. Tất cả các nhà cao tầng phải lắp hệ thống thông gió, hút khói ở hành lang và buồng thang. Những bộ phận của hệ thống      

                          này phải được làm bằng vật liệu không cháy.

                 11.2. Khi thiết kế hệ thống thông gió nhà ăn và khu vệ sinh, cho phép :

                 – Ghép hệ thống thông gió từ phòng bể tắm (không có vệ sinh) với hệ thống thông gió từ nhà ăn của các căn nhà;

                 – Ghép hệ thống thông gió từ nhà xí và nhà tắm hoặc buồng tắm cùng một căn hộ.

                 – Ghép các hệ thống thông gió từ nhà ăn và phòng vệ sinh bố trí ở các tầng vào hệ thống chung, khoảng cách ghép không thấp  

                   hơn chiều cao một tầng và phải có lưới điều chỉnh;

                  – Thiết bị quạt đẩy ra của nhà ăn chỉ được lắp khi nhà ăn không sử dụng đun nấu bằng khí đốt.

                  11.3. Thông gió hay thổi gió ở buồng cầu thang kín phải bảo đảm an toàn cho các thiết bị của hầm thang và cho việc đóng mở 

                  cửa sổ. Thông gió buồng thang không có chiếu sáng tự nhiên thông qua hầm hoặc rãnh đẩy. 

                  11.4. Để đẩy khói từ hành lang hoặc phòng đệm của mỗi tầng, phải thiết kế hầm đẩy cưỡng bức và có van ở mỗi tầng. Lưu lượng

                  đẩy của quạt, mặt cắt hầm đẩy, van điều khiển được xác định theo tính toán. Van và quạt phải được đóng mở tự động bằng các

                  đầu báo và bằng các nút điều khiển ở mỗi tầng.

                  11.5. Để khói từ thang máy, buồng thang không lan vào các tầng thì các tầng phải đảm bảo áp suất dư của không khí là 2KG/m2

                   khi có một cửa mở.

                  11.6. Để khói không lan vào buồng thang, thang máy và ngược lại thì cửa vào buồng thang phải thiết kế phòng đệm có cửa tự

                   động đóng và có đệm kín và có hệ thống điều áp với áp suất dư của không khí ở phòng đệm không nhỏ hơn 2KG/m2”

 

II. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG

– Thành phần chính: Tủ điện + điều khiển có kết nối với Trung tâm báo cháy hoặc hệ thống BMS, quạt tạo áp, ống gió, cửa cấp gió, các loại van hút khói và quạt hút khói, cảm biến áp suất.

– Điều khiển: 

+ Khi xảy ra cháy tại một khu vực trong tòa nhà, Trung tâm báo cháy sẽ phát hiện thông qua các đầu báo khói và chuyển tín hiệu về Tủ điều khiển của hệ thống.

+ Tủ điều khiển sẽ đóng điện khiến quạt chạy, tạo ra áp suất dương (+) trong cầu thang thoát hiểm đang đóng kín (chỉ cửa thoát nạn tại tầng 1 mở).

+ Cảm biến áp suất sẽ báo tín hiệu ngắt điện khi thấy áp suất trong buồng thang vượt quá ngưỡng thiết kế (20Pa theo TCVN, 20 – 50Pa theo một số tiêu chuẩn quốc tế), và báo đóng điện quạt khi áp suất sụt dưới ngưỡng này.

+ Yêu cầu: Không đượt lắp đặt thiết bị bảo vệ quá dòng và chống ngắn mạch cho các quạt tạo áp cầu thang.

+ Yêu cầu: Cửa cầu thang thoát nạn phải là cửa chống cháy theo TCVN, được dán tem kiểm định và phải có bản lề thủy lực tự đóng.  Nguyên nhân vì trong trường hợp chạy quạt tạo áp, áp lực phía trong thang mạnh hơn sẽ tác động gây đóng – mở cửa liên tục.

+ Các van khói: được lắp đặt trong căn hộ và hành lang, thông thường ở trạng thái luôn đóng.  Khi xảy ra cháy, van khói tại khu vực cháy được điều khiển để mở và quạt hút khói sẽ chạy.

Hình 1: 03 mô hình hệ thống quạt tăng áp cầu thang

5. Thông gió hút khói: áp suất âm và áp suất dương

 

Hình 4: Hệ thống điều khiển khói dùng áp suất âm

Hình 5: Hệ thống điều khiển khói dùng áp suất dương

 

III. TÍNH QUẠT TẠO ÁP CẦU THANG TA XÉT 2 TRƯỜNG HỢP

 Tải về file Excel công thức tính toán

A. TRƯỜNG HỢP 1: Tính lưu lượng gió cấp cho buồng thang thoát hiểm khi cửa đóng

1.1- Lưu lượng gió xì qua cửa khi cửa đóng

	Công thức tính:  Q1.1 = 1,5*(m-n)*0.839*AE*∆P1/2  (m3/s)
	Trong đó:
		Q1.1 – Lưu lượng gió xì qua cửa (m3/s)
		AE – Hệ số diện tích gió xì qua cửa (m2)
		m – Tổng số lượng cửa
		n – số lượng cửa mở đồng thời
		∆P – Độ chênh lệch áp trong và ngoài cầu thang (Pa)
	Loại cửa	Kích thước	m	Hướng cửa mở	AE	∆P(Pa)	Q(m3/s)
	Cöûa ñôn	2200×1000	12	Ngược chiều gió	0.010	50	0.890
	Tổng lưu lượng gió xì qua cửa					Q1.1=	0.890
1.2-	Lưu lượng gió cung cấp vào buồng thang để nâng áp suất từ 0 lên đến 50Pa
	Công thức tính:  Q1.2 = 0.559*N*Asb*(Dp3/2sbt – Dp3/2sbb)/ (Dpsbt – Dpsbb)  (m3/s)
	Trong đó:
		N: Số lượng tầng
		Asb: Hệ số diện tích của cầu thang so với diện tích tòa nhà (1 tầng) (m2)
		Asb = Abo+Ado
		Abo: hệ số diện tích của tòa nhà so với diện tich bên ngoài ( trên 1 tầng) (m2)
		Ado: hệ số diện tích của cửa so với diện tich bên ngoài ( trên 1 tầng) (m2)
		Dpsbb : độ chênh lệch áp suất của đáy cầu thang so với bên ngoài ( pa)
		Dpsbt : độ chênh lệch áp suất của đỉnh cầu thang so với bên ngoài (pa)
	N	Dpsbb	Dpsbt	Asb	Abo	Ado	Q1.2(m3/s)
	12	20	50	0.06	0.05	0.01	3.44
						Q1.2=	3.441
	Tổng lưu lượng gió cấp vào buồng thang khi cửa đóng :						6.882
B.	TRƯỜNG HỢP 2 : Tính lưu lượng gió khi cửa mở để thoát nạn.
2.1-	Lưu lượng gío xì qua cửa khi số cửa mở đồng thời thoát nạn là 2 cửa:
	Công thức tính:  Q2.1 = 1,5*(m-n)*0.839*AE*∆P1/2  (m3/s)
	Trong đó:
		Q2.1 – Lưu luợng gío xì qua cửa (m3/s)
		AE – Hệ số diện tích gió xì qua cửa (m2)
		m – Tổng số lượng cửa
		n – Số lượng cửa mở đồng thời
		∆P – Độ chênh lệch áp trong và ngoài cầu thang (Pa)
	Loại cửa	Kích thước	m	Hướng cửa mở		∆P(Pa)	Q(m3/s)
	Cửa đơn	2200×1000	12	Ngược chiều gió		50	0.000
	Tổng lưu lượng gió xì qua cửa:					Q2.1=	0.000
2.2-	Lưu lượng gió tràn qua cửa khi cửa mở :
	Công thức tính:  Q2.2 = n*V*F  (m3/s)
	Trong đó:
		v – vận tốc gió qua cửa (M/s)
		F – Diện tích cửa (m2)
	Loại cửa	Loại cửa	Dp (pa)	n	v(M/s)		Q2.2(m3/s)
	Cửa đơn	2200×1000	50	2	1.30		5.720
						Q2.2=	5.720
	Tổng lưu lượng cấp vào buồng thang khi số cửa mở thoát nạn là 2 cửa :				QB = Q2.1 + Q2.2 =		5.720
	So sánh tổng lưu lượng gió của trường hợp 1 và trường hợp 2 :
		QA= 6,882 (m3/s)   >   QB = 6,610 (m3/s)
	Vậy chọn lưu lượng gió của quạt tăng áp  :			Q’ =QA=	6.882
a.	quạt tăng áp được tính chọn có lưu lượng gío bù đủ cho luợng gío xì qua cửa và nâng áp suất từ 0 lên 50Pa
b.	Hệ số rò rỉ của ống gió:		5%
c.	Lưu lượng gió của quạt tăng áp (M3/S) :			Q=Q’*1.05=	7.23
	Chọn lưu lượng gió của quạt tăng áp  :7500l/s
d.	Tính chọn cột áp quạt:		P	(Pa)
			P	=[ (l*H)+50+(K*N)]*1,5 =			(Pa)
			l:	Tổn thất áp suất trên 1m/ ống			(Pa/m)
			H:	chiều cao buồng thang =			(m)
			K:	Tổn thất áp suất qua mổi miệng gió			(Pa)
			N:	Số miệng gió tạo áp =
			Chọn quạt có cột áp :		500
II-	Kích thước PRD:
	công thức tính:	kích thước PRD     =	Q(qua cửa Q)/(0.83*sqrt(50))
		=	1.278	(m2)
III-	Lưu lượng gió của quạt thông gió cầu thang ( ở chế độ bình thường không có cháy )
	Công thức tính :	Q= S*h*4	=	3132.8	m3/h
			=	870.2	l/s
		S : diện tích buồng thang
		h : chiều cao toàn bộ buồng thang
		Hệ số thay đổi không khí : 4
	Tính chọn cột áp quạt:		P	(Pa)
			P	=[ (l*H)+(K*N)]*1,2 =			(Pa)
			l:	Tổn thất áp suất trên 1m/ ống			(Pa/m)
			H:	chiều cao buồng thang =			(m)
			K:	Tổn thất áp suất qua mổi miệng gió			(Pa)
			N:	Số miệng gió tạo áp =
			Chọn quạt có cột áp :		400

 Tải về file Excel công thức tính toán