ỨNG DỤNG KỸ THUẬT LES ĐỂ MÔ PHỎNG CHO CÁC ĐÁM CHÁY

ỨNG DỤNG KỸ THUẬT LES ĐỂ MÔ PHỎNG CHO CÁC ĐÁM CHÁY 6 Nguyễn Quang An, Nguyễn Chí Tình KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN ÁP SUẤT BUỒNG THANG THOÁT HIỂM CỦA NHÀ CAO TẦNG KHI XẢY RA CHÁY SURVEYING THE PRESSURE VARI[.]

Nguyễn Quang An, Nguyễn Chí Tình KHẢO SÁT SỰ BIẾN THIÊN ÁP SUẤT BUỒNG THANG THOÁT HIỂM CỦA NHÀ CAO TẦNG KHI XẢY RA CHÁY SURVEYING THE PRESSURE VARIATION IN EMERGENCY STAIRCASES OF HIGH-RISE BUILDINGS IN THE EVENT OF FIRE Nguyễn Quang An1, Nguyễn Chí Tình2 Trường Đại học Phòng cháy chữa cháy; annqt34@yahoo.com.vn Trường Đại học Mỏ - Địa chất; tinhtdh2004@gmail.com Tóm tắt - Khi xảy cháy tòa nhà cao tầng, để ngăn khói khí độc vào cầu thang hiểm, buồng thang phải tạo áp suất dư hệ thống điều áp cầu thang Áp suất dư buồng thang phải giới hạn cho phép để đảm bảo ngăn khói, đồng thời khơng tạo lực cản q lớn mở cửa thoát hiểm Áp suất dư buồng thang phụ thuộc vào nhiều yếu tố biến đổi phức tạp q trình hiểm Bài báo trình bày phương pháp mơ biến thiên áp suất dư buồng thang với tình khác Việc mô thực phần mềm FDS, phần mềm chuyên dùng để mơ động lực học đám cháy Qua đề xuất giải pháp giúp cải thiện tốt hiệu hoạt động hệ thống điều áp cầu thang Abstract - When fires happen in high-rise buildings, to prevent smoke and toxic gases into the emergency staircase, excess pressure must be created in the staircase by stair pressurization systems Excess pressure in the staircase must be at permissible limits to stop the smoke, and cannot create a resistance force too big to open the exit door Excess pressure in the staircase depends on many factors and complex changes in the emergency exit process This paper presents simulation methods of pressure variation in the staircase in different situations The simulation is performed using FDS software, a special software to simulate the dynamics of the fire Thereby the paper proposes measures to improve operational efficiency of the stair pressurization systems Từ khóa - mơ phỏng; khói; cháy; cầu thang; áp suất Key words - simulation; smoke; fire; stair; pressure Đặt vấn đề Hiện nay, vấn đề an toàn cho người xảy cháy tòa nhà cao tầng vấn đề quan tâm Khi xảy cháy, khói khí độc lan nhanh đến khu vực xung quanh, có cầu thang hiểm Để ngăn khói vào cầu thang hiểm, tịa nhà cao tầng có hệ thống điều áp cầu thang để tạo áp suất dư buồng thang [1], [6] Việc thiết kế hệ thống điều áp cầu thang dựa theo tiêu chuẩn khác BS 5588part4-1998 Anh, NFPA-92A-1988 Mỹ, AS1668-1 Australia, CP13 Singapor Theo tiêu chuẩn TCVN6160-1996 áp suất dư buồng thang phịng đệm khơng nhỏ kG/m2 (xấp xỉ 20 Pa) [4] Áp suất dư buồng thang phụ thuộc vào nhiều yếu tố biến đổi trình hoạt động hệ thống Trong q trình hiểm, cửa ln mở đóng lại làm cho áp suất dư biến đổi Do chất khí có tính đàn hồi nên biến đổi áp suất dư phức tạp Việc xác định qui luật biến đổi áp suất dư thực phép tính tốn thơng thường Các phần mềm mơ giúp giải tốn Các tài liệu kỹ thuật đề cập đến việc tính tốn hệ thống điều áp cầu thang chế độ tĩnh mà chưa có đề cập đến chế độ động [1] Phương pháp mô cho phép khảo sát, đánh giá chế độ động để đưa giải pháp nâng cao chất lượng cho hệ thống điều áp cầu thang Đây phương pháp ứng dụng rộng rãi giới cần ngăn chặn khói Hệ thống điều áp cần tạo áp suất dư đủ lớn để ngăn chặn khói vào khu vực hiểm, áp suất dư không lớn để đảm bảo cho trẻ em người già đẩy cửa hiểm Hệ thống điều áp cầu thang áp dụng cho thang thang máy Dưới đề cập đến hệ thống điều áp cầu thang thoát hiểm Trong hệ thống điều áp sử dụng họng phun nhiều họng phun, với tịa nhà siêu cao tầng đơi phải sử dụng hệ thống điều áp phân vùng để tránh ảnh hưởng hiệu ứng ống khói Trên Hình mơ tả kiểu điều áp khác tùy theo cấu trúc tòa nhà Kết nghiên cứu khảo sát 2.1 Cơ sở lý thuyết 2.1.1 Hệ thống điều áp cầu thang Hệ thống điều áp dùng để tăng áp suất khu vực Hình Hệ thống điều áp cầu thang 2.1.2 Áp suất dư trong chế độ tĩnh Khi hệ thống điều áp cầu thang hoạt động chế độ tĩnh, ảnh hưởng hiệu ứng ống khói nên áp suất dư buồng thang thay đổi theo độ cao Sự chênh lệch nhiệt độ bên bên cầu thang nguyên nhân gây hiệu ứng ống khói Nhiệt độ buồng thang tính theo công thức [7], [8]: Ts = To + (TB – To) (1) ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 7(116).2017 Trong đó: Ts: Nhiệt độ buồng thang (K); To: Nhiệt độ bên ngồi nhà (K); TB: Nhiệt độ tịa nhà (K); h h : hệ số truyền nhiệt Áp suất dư độ cao y [7], [8]: pSBy  pSBb  yFT FR (2) p a, Khí hậu mùa đông pSBb: áp suất dư tầng (Pa); pSBt Cầu thang có khe hở Hình Sự thay đổi áp suất dư theo độ cao (3) Trong đó: H chiều cao tịa nhà (cầu thang) Hệ số nhiệt độ [7], [8]: gP  1  FT  atm    R  To Ts  Trong đó: g: gia tốc trọng trường, thường lấy g = 9,81 m/s2; Patm: áp suất khí (Pa); R: số khí, thường lấy R = 287 J/kg.K Tại mức nước biển, biểu thức trở thành: 1 1 FT  3200     To Ts  Hệ số dòng chảy [7], [8]: FR   (4) Trong đó: ASB: diện tích khí cầu thang với tịa nhà (m2); ABO: diện tích khí tịa nhà với bên ngồi (m2); TB: nhiệt độ tòa nhà (K); TS: nhiệt độ cầu thang (K) Trong trường hợp ASB nhỏ nhiều so với ABO lấy FR  Trên Hình đồ thị minh họa thay đổi áp suất dư theo chiều cao tòa nhà điều kiện khí hậu khác Áp suất dư trung bình [7], [8]: pSBav (7) Trường hợp áp suất dư thay đổi tính gần theo công thức: pSBav  pSBt  pSBb FR  pmax  pmin  (9) 1  To Ts Trường hợp chiều cao tòa nhà vượt q chiều cao giới hạn cần phải có giải pháp để khắc phục chênh lệch áp suất, chẳng hạn giải pháp điều áp phân vùng Ví dụ: Cho biết To = 295 K (220C), Ts = 300 K (270C) Theo QCVN 06:2010 [5]: (6) 3/2   p 3/2  pSBb   SBt   pSBt  pSBb  Theo cơng thức (3) chiều cao tịa nhà lớn độ chênh lệch áp suất tầng nhiều, áp suất dư buồng thang nằm giới hạn cho phép Chiều cao giới hạn tòa nhà để áp suất dư nằm giới hạn cho phép [7], [8]: H m  2,89.104 (5) ASB TB ABOTS b, Khí hậu mùa hè p Cầu thang khơng có khe hở y: độ cao (m); FT: hệ số nhiệt độ (Pa/m); FR: hệ số dòng chảy Áp suất dư tầng [7], [8]: HF  pSBb  T FR   Trong đó: pSBy: áp suất dư độ cao y (Pa); (8) pmax = 50 Pa, pmin = 20 Pa FR = (ASB