Trong một tòa nhà, đặc biệt là các tòa nhà rộng, có thể có một vài không gian được điều áp. Chúng có mối liên hệ trực tiếp với nhau hoặc chúng có thể bị ngăn cách bởi các không gian không được điều áp có diện tích rộng lớn nên sự có mặt của một vài không gian được điều áp trong tòa nhà thường thì không tạo nên vấn đề lớn.
5.1 Các không gian điều áp được liên thông trực tiếp với nhau: điều kiện này sẽ xuất hiện khi các cầu thang bộ và các tiền sảnh (có khi là cả hành lang) cũng được điều sẽ xuất hiện khi các cầu thang bộ và các tiền sảnh (có khi là cả hành lang) cũng được điều áp, nó sẽ được áp dụng trong một vài tòa nhà. Như mục đích thiết kế của hệ thống thì nên đảm bảo rằng dòng khí sẽ đi từ cầu thang bộ qua tiền sảnh qua hành lang (nếu có/nếu được thiết kế) vào trong nơi ở (Accommodation) khi có lửa xảy ra ở đó. Cho nên tất cả các không gian được điều áp liên thông với nhau đều được duy trì ở cùng một áp suất được cho trong bảng 3 tùy thuộc vào độ cao của tòa nhà.
Nếu có chênh áp giữa các không gian được điều áp liền kề nhau thì nó nên nhỏ về diện tích và không nên chênh áp quá 5 Pa. Không gian được điều áp gần nơi ở nhất nên được giữ áp suất thấp nhất. Trong điều kiện thiết kế này thì khi có một cửa của cầu thang bộ được mở vào không gian không được điều áp thì nó được đánh giá là đã gây ra sự cố tạm thời trong thời gian ngắn làm cho áp suất trong cầu thang bị giảm xuống bằng với áp suất tiền sảnh nhưng áp suất điều áp trong tiền sảnh vẫn được duy trì không đổi, đủ để dòng khí đi về phía có đám cháy.
5.2 Các không gian điều áp không có sự liên thông trực tiếp:trường hợp này xảy ra khi một tòa nhà có từ hai hoặc nhiều hệ thống thoát hiểm được điều áp cùng mở vào trong các nơi ở không được điều áp.
Có một vấn đề xảy ra hay một sự hạn chế phụ đó là mỗi một hệ thống thoát hiểm nên có một hệ thống điều áp riêng biệt cho nó và các nơi ở nên có diện tích rò rỉ đủ lớn để đảm bảo rằng không khí được điều áp có thể thoát ra ngoài qua các khe hở đó. Điều
5.3 Mối quan hệ giữa hệ thống điều áp trong trường hợp khẩn cấp và hệ
thống điều hòa không khí bình thường: Mục đích của hệ thống điều áp là thiết lập điều kiện dòng khí trong tòa nhà để ngăn cản sự di chuyển của khói về phía hoặc qua cửa của lối thoát hiểm. Điều này được thực hiện bằng cách duy trì lối thoát hiểm ở trạng thái áp suất cao hơn nơi xảy ra cháy bằng việc cấp khí tươi nhờ các quạt cưỡng bức và thêm vào đó là phải có các khe hở để thoát khói ra khỏi tòa nhà tại những vị trí có thể nhận biết được.
Hệ thống điều hòa không khí bình thường nên cách xa lối vào của lối thoát hiểm với lượng khí được hút ra hoặc tuần hoàn ở những điểm riêng biệt với lối vào lối thoát hiểm.
Nếu hệ thống điều áp là hai cấp thì nó có nét đặc trưng không đổi là luôn duy trì lối thoát hiểm một áp suất không đổi và hệ thống điều hòa không khí bình thường ăn khớp với nhau để làm cho dòng khí cách xa lối thoát hiểm. Nếu là hệ thống điều áp một cấp thì nó chỉ hoạt động trong trường hợp khẩn cấp cho nên sự tương tác của nó với hệ thống điều hòa không khí bình thường là không rõ ràng nhưng nó được khuyến cáo làm cơ sở cho việc tính toán thiết kế hệ thống điều áp.
Một hệ thống điều hòa không khí dùng cho hành lang hoặc trần giả của hành lang như là một hệ thống thải gió thì không nên dùng chung với hệ thống điều áp ngoại trừ trường hợp đặc biệt để thải khí trong trường hợp có cháy. Trong trường hợp này, hệ thống điều hòa không khí bình thường có thể đưa khói vào trong hành lang, đó là lí do không an toàn về lửa nếu không có hệ thống điều áp trong tòa nhà.
Sự hòa nhập của hệ thống khẩn cấp và hệ thống điều hòa không khí bình
thường: Hệ thống điều hòa không khí bình thường và hệ thống điều áp nên được xử lí như là một phần không thể thiếu trong tính toán thiết kế hệ thống. Điều này dĩ nhiên là cần thiết cho hệ thống điều áp hai cấp, nó sẽ giảm mức áp suất trong suốt thời gian bình thường. Vì thế lưu lượng không khí và sự di chuyển của không khí được đưa vào hệ thống thông gió bình thường.
Trong trường hợp điều áp khẩn cấp thì nó được đưa vào trong hoạt động của hệ thống điều hòa không khí bình thường như sau:
· Nên dừng hệ thống tuần hoàn không khí và hệ thống thải khí bằng các van thích hợp.
· Nên dừng hệ thống cấp khí tới các nơi ở (Accommodation).
· Hệ thống thải thải khí có thể tiếp tục hoạt động, miễn là:
1. Vị trí các miệng hút không hướng về phía lối vào của lối thoát hiểm.
2. Cấu trúc của ống gió và của quạt không bị ảnh hưởng bởi khói và khí nóng.
3. Không có nguy hiểm của việc lan tỏa khói sang các tầng khác bởi những lối nhỏ của hệ thống hút gió và đảm bảo rằng các quạt hút luôn hoạt động và vì thế vị trí của chúng và các nguồn cấp điện phải được bảo vệ.
Hình 15 -2: Điều khiển khói bằng hệ thống HVAC.
Tín hiệu để bắt đầu kích hoạt cho tất cả các thay đổi trong hệ thống điều hòa không khí nên đến từ cùng một nguồn nào mà làm cho hệ thống điều áp khẩn cấp hoạt động. Cảm biến phát hiện khói trong ống gió của hệ thống điều hòa không khí không được dùng cho mục đích này bởi vì khói loãng sẽ xuất hiện trong một vài tầng dùng chung hệ thống này. Đây là nguyên nhân chậm trễ cần phải điều chỉnh lại để hệ thống điều hòa không khí hoạt động trong trường hợp có cháy.
6. Hệ thống điều áp.
6.1 Các thiết lập cơ bản.
· Thiết kế cơ bản: tiêu chuẩn được thiết lập cơ bản là hệ thống điều áp phải luôn giữ cho khói cách xa lối thoát hiểm. Để làm được điều này thì lối thoát hiểm phải được duy trì một áp suất dương và lượng không khí rò rỉ từ các nơi ở phải đủ để thoát khói ra ngoài.
·Chênh áp: nó được thiết lập bằng cách duy trì liên tục việc cấp khí tươi được cung cấp bởi quạt cưỡng bức vào không gian điều áp.
·Không gian được điều áp: Tòa nhà cần có các không gian điều áp nên sẽ có một lượng không khí rò rỉ qua các bề mặt ngoài nhất là các cửa chính và cửa sổ, trực tiếp rò rỉ qua kết cấu của tòa nhà, qua ống gió của hệ thống điều hòa không khí và nhiều nơi khác nữa. Nếu chênh áp được duy trì giữa không gian điều áp và các khu vực liền kề thì không khí sẽ chảy thành dòng qua các lối rò rỉ đó.
6.2 Nguyên tắc chung: nguyên tắc quan trọng cần phải rõ là duy trì áp suất ở không gian A cao hơn áp suất ở không gian B. Các không gian đó được liên thông với nhau chỉ qua sự rò rỉ của các cửa được đóng lại, cho nên không gian B phải có lối rò rỉ để mà duy trì chênh áp giữa A và B. Nếu B không có lối rò rỉ không khí thì khói trong lửa từ B chắc chắn sẽ lan tràn qua A.
6.3 Những thành phần của một hệ thống điều áp:
a. Quạt cấp khí tươi qua hệ thống ống gió đến các không gian được điều áp như cầu thang bộ, tiền sảnh, hành lang.
b. Lối rò rỉ không khí từ mỗi không gian điều áp. c. Lối rò rỉ không khí từ mỗi nơi ở.
Để thiết kế hệ thống điều áp cho tòa nhà thì tất cả các yếu tố đó phải được xác định.
6.4 Chênh áp.
a. Hệ thống điều áp một cấp hoặc hai cấp: Hệ thống điều áp một cấp chỉ được áp dụng khi có cháy xảy ra và trong hệ thống hai cấp thì ở mức thấp luôn được duy trì trong suốt thời gian hoạt động và chỉ tăng lên mức khẩn cấp khi có cháy xảy ra. Mức
điều áp khẩn cấp của hệ thống một cấp hay hai cấp đều giống nhau và nó sẽ phụ thuộc vào độ cao và vị trí của tòa nhà.
b. Các mức điều áp được dùng: các mức điều áp dùng trong thiết kế cho bất kì không gian điều áp trong tòa nhà nào cũng không nên nhỏ hơn mức thích hợp được cho trong bảng 2 (hoặc lớn hơn 60 Pa) với tất cả các cửa của không gian được điều áp đều đóng và tất cả các cửa của tiền sảnh đơn đều đóng.
Chú ý:
1. Các tòa nhà được dùng cho những trẻ em, những người già hoặc những người bị tật nguyền thì cần phải có sự suy xét đặc biệt để đảm bảo rằng những người đó vẫn có thể mở được cửa mặc dù vẫn có lực tạo ra do chênh áp.
2. Lực có thể đẩy được cửa mở sẽ được giới hạn bởi sự ma sát giữa giày và sàn và nó có thể cần thiết để tránh sự trơn trượt ở gần cửa mở vào không gian điều áp của tòa nhà nào mà có trẻ em hiện diện.
3. Cơ cấu tự đóng trên cửa mở vào không gian điều áp nên được điều chỉnh để chỉ cần một lực thích hợp nhỏ nhất cũng có thể mở cửa. Trong các tòa nhà có thể có trẻ em không có người lớn cùng đi với chúng thì việc cân nhắc lực mở cửa cho chúng là cần thiết. Các cửa mở vào không gian điều áp nên có bộ phận mà có thể giữ cửa tự đóng lại nhờ áp suất. Các mức áp suất Chiều cao tòa nhà Chế độ khẩn cấp (Pa)
Giảm hoạt động của tầng I của hệ thống 2 tầng
(Pa)
£12m 50 (25 Pa trong một số trường hợp) 8
> 12 m 50 15
Bảng 2: các mức áp suất điều áp.
Các mức điều áp cho trong bảng 2 được áp dụng cho các cầu thang bộ. Nếu có thể thì cùng các mức áp suất đó có thể áp dụng cho cả tiền sảnh và hành lang nhưng các mức thấp hơn vẫn có thể được dùng cho các không gian đó nếu được đề nghị. Chênh áp giữa cầu thang bộ và tiền sảnh (hoặc hành lang) không nên lớn hơn 5 Pa.
6.5 Cấp khí để đạt được yêu cầu chênh áp.
6.5.1 Tính toán lượng khí cấp: lượng khí cấp cần để đạt được sự chênh áp được xác định bằng lượng khí rò rỉ ra ngoài không gian đó. Khi lượng khí đó qua cửa chính hay cửa sổ bị hạn chế và kết quả là chênh áp cũng bị hạn chế (không đạt được chênh áp). Mối quan hệ giữa lưu lượng, diện tích giới hạn của sự rò rỉ và chênh áp được thể hiện qua công thức sau:
N E P A . Q 1 827 0 ´ ´ = (1) Trong đó: Q: lưu lượng (m3 /s). AE: diện tích giới hạn rò rỉ (m2 ). P: chênh áp (Pa). N: hệ số N = 1¸2
N = 1.6 nếu rò rỉ qua diện tích nhỏ như cửa sổ. N = 2 nếu rò rỉ qua diện tích lớn như cửa chính. Giá trị P1/N
theo hai giá trị của N ( 1Pa đến 50Pa) được cho trong bảng 3
Trong hầu hết trường hợp có nhiều khả năng nhất là rò rỉ qua cửa, cho nên N có thể bằng 2, khi đó: 2 1 827 0. A P Q= ´ E ´ (2)
Bảng 3: Giá trị của (P)1/N cho N = 2 và N = 1.6
6.5.2 Qui tắc tính diện tích rò rỉ: Các lối rò rỉ ra ngoài không gian điều áp, có thể nối tiếp như hình 16a và song song như hình 16b hoặc kết hợp vừa nối tiếp vừa song song như hình 17
Trường hợp song song: Một ví dụ về các lối rò rỉ song song khi các cửa mở ra ngoài không gian điều áp vào các không gian không được điều áp. Thì diện tích rò rỉ bằng tổng các diện tích rò rỉ như hình 16b:
Atotal = A1 + A2 + A3 + A4 (3)
Chú ý rằng: phép tính này chỉ được áp dụng cho các lối rò rỉ có cùng giá trị N trong phương trình (1).
Hình 16: Các phần rò rỉ
Trong thực tế các lối rò rỉ này có nhiều khả năng song song với các không gian không được điều áp và hầu hết nó sẽ đi qua cửa và các khe hở lớn khác đủ để đạt được giá trị N = 2.
Trường hợp nối tiếp: Các lối rò rỉ dạng nối tiếp xảy ra khi có những không gian trung gian (phòng đệm) mở vào các không gian không điều áp. Ví dụ cho trường hợp này là lối vào của tiền sảnh đơn chèn vào giữa cầu thang bộ và nơi ở (Accommodation) hoặc là trục thang máy nó được liên thông với các tiền sảnh được điều áp khác. Tổng diện tích rò rỉ dạng nối tiếp được xác định theo công thức sau:
2 4 2 3 2 2 2 1 2 1 1 1 1 ) ( 1 A A A A Atotal = + + + (4)
Tuy nhiên, trong hệ thống điều áp thì đáng chú ý là có hai lối rò rỉ nối tiếp, cho nên công thức trên được biến đổi thành:
2 2 2 1 2 1 1 ) ( 1 A A Atotal = + hoặc ( )2 1 2 2 2 1 2 1 A A A A Atotal + ´ = (5)
Các công thức trên chỉ áp dụng cho các lối rò nào thỏa mãn giá trị của N trong (1)
là 2 ( chẳng hạn như rò rỉ qua cửa). Tuy nhiên, phương pháp tính này cũng được áp dụng gần đúng cho các cửa sổ mở nối tiếp.
Trường hợp kết hợp song song và nối tiếp: Tổng diện tích rò kết hợp giữa song song và nối tiếp thường có thể đạt được bằng cách kết hợp các nhóm riêng lẻ lại với nhau. Các công thức tính chỉ áp dụng cho N = 2 theo (1). Do đó, theo hình 17b
Hình 17: Từng bước kết hợp các phần rò rỉ dạng nối tiếp và song song Và theo hình 17c thì: ( )2 1 2 2 2 1 2 1 1 A A A A A + ´ = ( )2 1 2 5 / 4 2 3 5 / 4 3 5 / 3 A A A A A + ´ = Và tương tự cho A6/7 và A8/10 Và theo hình 17d thì: A3/10 = A3/5 + A6/7 + A8/10
Cho nên tổng diện tích rò rỉ từ không gian điều áp được cho bởi công thức:
( )2 1 2 2 10 / 3 2 / 1 10 / 1 A A A A A + ´ =
6.5.3 Diện tích rò rỉ qua các thành phần khác.
a. Các cửa: Diện tích rò rỉ qua các cửa thông thường là qua các khe hở xung quanh cửa. Vì thế tổng diện tích rò rỉ qua các khe hở sẽ phụ thuộc vào độ dài của khe hở (chẳng hạn do kích thước của cửa, do thiết kế và do hoạt động của cửa). Thông thường, các cửa gần không gian điều áp thì phải có tính chịu lửa và điều này đảm bảo rằng các cửa phải đóng kín trong khung của nó.
Các loại diện tích rò rỉ cho 4 dạng của cửa được cho ở bảng 4:
Loại cửa Kích cỡ Chiều dài khe
hở (m)
Diện tích rò rỉ (m2
) Cửa cánh đơn trong khung mở vào trong
không gian điều áp. 2m x 0.8 m 5.6 0.01
Cửa cánh đơn trong khung mở ra ngoài. 2m x 0.8 m 5.6 0.02
Cửa cánh đôi 2m x 1.6m 9.2 0.03
Cửa thang máy 2m cao x 2m
rộng 8.0 0.06
Bảng 4: Diện tích rò rỉ xung quanh cửa
Đối với những cửa có kích thước nhỏ hơn kích thước trên thì vẫn dùng các thông số đó. Đối với những cửa có kích thước lớn hơn các kích thước đó thì phải tăng lên theo tỉ lệ thuận để tăng độ dài của khe hở . Ví dụ: một cửa cánh đơn có chiều cao 2m, rộng 1.2 m thì nó có diện tích rò rỉ là (6.4/5.6) × 0.01 m2 = 0.0114 m2 (tăng 14%).
b. Các cửa sổ: Mặc dù trong một vài ví dụ về không gian điều áp