Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 1
LỜI MỞ ĐẦU
Trước sự phát triển ngày càng cao của xã hội, nhu cầu về văn phòng
làm việc và nhà ở cho người dân tăng cao. Các tòa nhà cao tầng, các chung
cư và chung cư cao cấp đã và đang được xây dựng để đáp ứng được nhu cầu
cấp thiết đó.
Ở Tp.HCM, các vụ cháy lớn trong các tòa nhà cao tầng như vụ cháy ở
trung tâm thương mại quốc tế ITC ngày 29/10/2002 làm 60 người chết và
cháy ở trung tâm thương mại Sài Gòn ngày 15/03/2007 làm thiệt hại tài sản
rất lớn cho tòa nhà này và để lại nỗi kinh hoàng cho người dân khi phải bước
chân vào những nhà cao tầng. Do đó, hệ thống tăng áp cầu thang là một phần
quan trọng không thể thiếu trong các tòa nhà cao tầng để tăng độ tin cậy cho
toà nhà.
Đồ án này thiết kế hệ thống điều áp cho cầu thang bộ tòa nhà Hoàng
Tháp TP. Hồ Chí Minh nhằm tăng giá trị cho tòa nhà và an toàn cho người sử
dụng.
Do trình độ còn hạn chế, thời gian gấp rút nên đồ án nầy có nhiều lỗi
vẫn chưa sửa được. Xin cảm ơn!

Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 2
LỜI CẢM ƠN
Nhóm em chân thành cảm ơn cô NGUYỄN THỊ TÂM THANH và các
Thầy Cô trong Khoa Nhiệt Lạnh đã ân cần chỉ dẫn cho nhóm em hoàn thành
đồ án. Cơ hội nầy là một vinh dự giúp nhóm em học được nhiều kinh nghiệm
quí giá.


Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 4
NHẬN XÉT
(Của giáo viên phản biện)

……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………

hiểm nằm ngang 31
4.3 Phương pháp 3 – Chỉ điều áp tiền sảnh và /hoặc hành lang 32
4.4 Phương pháp 4 – Điều áp toàn bộ tòa nhà 32
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 6
5. Sự tương tác giữa các không gian điều áp 33
5.1 Các không gian điều áp được liên thông trực tiếp với nhau 33
5.2 Các không gian điều áp không được liên thông trực tiếp với nhau 33
5.3 Mối quan hệ giữa hệ thống điều áp trong trường hợp khẩn cấp và hệ thống điều hòa
không khí bình thường 34
6. Hệ thống điều áp 36
6.1 Các thiết lập cơ bản 36
6.2 Nguyên tắc chung 36
6.3 Những thành phần của một hệ thống điều áp 36
6.4 Chênh áp 36
6.5 Cấp khí để đạt được yêu cầu chênh áp 38
Chương 3: Hệ thống tuần hoàn và phân phối không khí
1. Hệ thống điều áp 59
1.1 Những thành phần của một hệ thống điều áp 59
1.2 Hệ thống cấp khí 59
1.3 Hệ thống thải khí 63
1.4 Không gian được điều áp 65
2. Các yêu cầu về không khí của hệ thống điều áp 66
2.1 Các mức áp suất 66
2.2 Lưu lượng khí cấp 66
2.3 Diện tích rò rỉ qua cửa 67
2.4 Tốc độ không khí qua cửa mở 69
3. Những yêu cầu của một hệ thống điều áp 69
3.1 Rò rỉ qua cửa sổ 70
3.2 Cung cấp sự thông gió đặc biệt cho các mặt ngoài của tòa nhà 70

2.2 Chạy thử hệ thống điều áp 93
2.3 Đo đạc chênh áp 94
2.4 Sự đạt được mức điều áp chính xác 94
2.5 Đo đạc lượng khí cấp tới không gian điều áp 94
2.6 Các lối rò rỉ cho không gian điều áp 95
2.7 Dung sai có thể chấp nhận được trong mức điều áp 95
2.8 Đo đạc dòng khí qua cửa mở 95
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 8
3. Bàn giao 96
3.1 Cung cấp các thông tin cần thiết cho kĩ thuật của tòa nhà 96
3.2 Cung cấp các thông tin cần thiết cho chủ đầu tư/chủ tòa nhà 96
4. Bảo dưỡng 97
Bảng phụ lục 98
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 9

DANH MỤC CÁC BẢNG VÀ HÌNH

Bảng 1.1 Bảng so sánh các tiêu chuẩn về điều áp của các quốc gia 21
Bảng 1.2 Các mức áp suất điều áp 37
Bảng 1.3 Giá trị của (P)
1/N
cho N = 2 và N = 1.6 39
Bảng 4: Diện tích rò rỉ xung quanh cửa 42
Bảng 5: Lưu lượng rò rỉ qua cửa chính 42
Bảng 6: Lưu lượng rò rỉ qua cửa sổ 43
Bảng 7: Giá trị của hệ số F cho kích thước của lỗ thông gió khác nhau 45
Bảng 8: Giá trị của K 47
Bảng 9: Lưu lượng qua một cửa mở: chỉ điều áp cầu thàng bộ: cửa giữa cầu thang bộ và

Hình 10: Hiệu ứng ống khói cho dòng khí qua tòa nhà vào mùa đông 25
Hình 11: Chênh áp bên trong và bên ngoài cửa khi có cháy 27
Hình 12: Các tác động của gió lên tòa nhà 28
Hình 13: Hệ thống HVAC 29
Hình 14: Chỉ điều áp cầu thang bộ 30
Hình 15 - 1: Điều áp cầu thang bộ và tiền sảnh thang máy 31
Hình 15 - 2: Điều khiển khói bằng hệ thống HVAC 35
Hình 16: Các phần rò rỉ 40
Hình 17: Từng bước kết hợp các phần rò rỉ dạng nối tiếp và song song 41
Hình 18: Sơ đồ rò rỉ từ cửa thang máy 46
Hình 19: Sơ đồ dòng khí theo các điều kiện cho trong bảng 12 51
Hình 20: Sơ đồ dòng khí theo các điều kiện cho trong bảng 13 52
Hình 21: Sơ đồ dòng khí theo các điều kiện cho trong bảng 14 53
Hình 22: Các thành phần của hệ thống điều áp 59
Hình 23: Giai đoạn phát hiện khói 60
Hình 24: Tiêu chuẩn vận tốc 61
Hình 25: Tiêu chuẩn vận tốc và tiêu chuẩn áp suất cho hệ thống loại C 62
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 11
Hình 26: Tiêu chuẩn vận tốc và tiêu chuẩn áp suất cho hệ thống loại D 62
Hình 27: Tiêu chuẩn vận tốc và tiêu chuẩn áp suất cho hệ thống loại E 63
Hình 28: Hệ thống hút khí với ống đứng 64
Hình 29: Các không gian được điều áp 65
Hình 30: Các không gian được điều áp……………………………………………… 66
Hình 31: Các cửa mở song song 68
Hình 32: Các cửa mở nối tiếp 68
Hình 33: Các dạng van chặn (Damper) 73
Hình 34: Tầng 14 tòa nhà Hoàng Tháp 75
Hình 35: Sơ đồ nguyên lí hệ thống điều áp cầu thang 76
Hình 36: Mặt bằng cầu thang bộ và ống gió điều áp 76

)
A
L
: Tổng diện tích rò rỉ qua mỗi hành tiền sảnh (m
2
).
A
t
: Tổng diện tích rò rỉ giữa các tiền sảnh và trục thang máy (m
2
).
A
X
: Diện tích nhỏ nhất của nhánh ống gió hút (m
2
)
F: Hệ số phụ thuộc vào kích thước của lỗ thông gió trên trục thang máy.
H: Cột áp (Pa), (mkk)
K: Hệ số phụ thuộc vào tỉ số A
x
/A
G
m: Số lượng khe hở của trục thang máy vào trong mỗi tiền sảnh.
N: Công suất (kW)
n: Số tiền sảnh được điều áp mở vào trong trục thang máy - Hệ số rò rỉ.
n
S
: Số tiền sảnh được điều áp mở vào trong cầu thang bộ.
P: Chênh áp (Pa).
Q: Lưu lượng khí (m

Q
T
: Lưu lượng tổng vào cầu thang bộ từ các tiền sảnh được điều áp khi tất cả các cửa đều
đóng.
h: Hiệu suất
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 13

Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 14

CHƯƠNG 1:

TỔNG QUAN VỀ TĂNG ÁP CẦU THANG
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 15
· Vấn đề an toàn cho nhà cao tầng (từ 10 đến 30 tầng) là vấn đề mới, nó đòi hỏi các cơ
quan chức năng phải có các quy định đồng bộ về:
+ Định nghĩa.
+ Phương pháp luận tính tóan.
+ Tiêu chuẩn - Quy phạm.

3. Điều khiển.
Qui trình điều khiển quạt tăng áp là khi có khói hay lửa cháy thì các cảm biến khói
chuyển tín hiệu về hệ thống báo cháy trung tâm BMS (Building Management System)
đóng tiếp điểm điện cấp cho quạt chạy, tăng áp vào cầu thang. Các cảm biến chênh áp
trong cầu thang sẽ khiến cho quạt chạy liên tục hay dừng (mức chênh áp được cài đặt để
áp suất trong cầu thang luôn lớn hơn áp suất ngoài cầu thang.) và không được lắp thiết bị
bảo vệ quá dòng hay chống ngắn mạch cho quạt này.
4. Hoạt động.
Quạt tăng áp cấp không khí vào cầu thang và không khí thoát ra ngoài khu vực
cháy bao gồm cả khói và bụi. Khi người chạy ra khỏi một cửa ở tầng 1 chẳng hạn thì cửa
đó sẽ mở ra và có bản lề thủy lực kéo cửa luôn đóng vào, còn hệ cửa để thoát một phần
khói bụi (nếu có bị lọt vào cầu thang ) thì ra một phía khác, cửa này có van điều chỉnh và
cảm biến chênh áp, chỉ cho mở ra khi áp lực chênh trong giới hạn cho phép.

Hình 1: Hệ thống điều áp dùng quạt cấp khí vào cầu thang bộ
Khi hỏa hoạn xảy ra từ 1 phòng (căn hộ), khói sẽ lan ra hành lang, vì vậy phải có
hệ thống hút khói tại hành lang (smoke control exhaust system) dùng để giảm thiểu ảnh
hưởng của khói. Hệ thống này gồm các van khói (luôn đóng) đặt dưới trần mỗi tầng nối
với các ống hút tới quạt hút đặt trên mái. Khi có tín hiệu báo cháy, van khói tại tầng bị
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 17
cháy và quạt hút được kích họat mở để hút khói. Ống khói phải cao hơn đỉnh mái nhà tối
thiểu 2,5m. Quạt dạng chịu nhiệt.
Theo các tiêu chuẩn nước ngoài: Cầu thang thoát hiểm kín (không yêu cầu đối với
các cầu thang hở) cần được tạo áp 20 – 50 Pa để khói không thể xâm nhập vào cầu thang
(TCVN là 20 Pa), trong trường hợp người dân được sơ tán qua phòng đệm thì vận tốc gió
qua cửa là 0,75 - 1,3 m/s. Số lượng cửa mở thông thường là 1 cửa ở tầng trệt (thoát hiểm
) và 1 cửa ở tầng bị cháy.

Hình 2: Điều áp cầu thang bộ trong căn hộ


CHƯƠNG 2:

CƠ SỞ LÍ THUYẾT TÍNH TOÁN
HỆ THỐNG TĂNG ÁP CẦU THANG Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 21
1. Các tiêu chuẩn áp dụng để thiết kế hệ thống điều áp.
1) BRITISH STANDARD BS5588 – 4: 1978
2) BRITISH STANDARD BS5588 – 4: 1998
3) SINGAPORE STANDARD CP13 – 1999
Ngoài ra, đồ án còn tham khảo thêm một số tiêu chuẩn khác:
· ASHRAE STANDARD 15-2007
· Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6160 : 1996

Áp suất (Pa)
Quốc Gia
Code
Min Max

Tốc độ không khí
qua cửa

4.72 m
3
/s + 0.094
m
3
/s cho mỗi tầng

4 (2 cửa trên 3 tầng)
( cửa thoát hiểm)
UBC 1988 37 - Không đề cập Không đề cập
U.S.A
N.F.B.A
(92A) 1988
Lên
đến
45
133 Không đề cập Không đề cập
Thoát hiểm ở các
cầu thang bộ 0.75
m/s
1 (hệ thống loại A & C)
2 (hệ thống loại D)
3 (hệ thống loại E)
U.K
BS 5588
4 - 1998
50 60
Cứu hỏa 2 m/s 3 (hệ thống loại B)

Bảng 1: Bảng so sánh các tiêu chuẩn về điều áp của các quốc gia.

được đáp ứng bởi lối thoát hiểm được điều áp (đơn vị là Pascal, Pa).
l. Tiền sảnh đơn: một tiền sảnh mà không có cửa mở ra ngoài, ngoại trừ một cửa
mở đến cầu thang bộ hoặc cửa dẫn tới phòng ở. Lưu ý: một tiền sảnh có những cửa mở
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 23
tới toilet hoặc thang máy thì không phải là tiền sảnh đơn.
m. Hiệu ứng ống khói (Stack Effect): chênh lệch áp suất do chênh lệch nhiệt độ
của không khí bên trong và bên ngoài tòa nhà khi có những khe hở ở đỉnh và ở đáy ống
gió sẽ đẩy mạnh quá trình lưu thông dòng khí tự nhiên trong tòa nhà, không khí sẽ đi lên
khi nó ấm hơn và nó sẽ đi xuống khi nó lạnh hơn không khí xung quanh tòa nhà.

Hình 6: Hiệu ứng ống khói

Hình 7: Hiệu ứng của áp suất trung tâm trên dòng khí vào mỗi khu vực
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 24

Hình 8: Chênh áp của trục tòa nhà và bên ngoài gây ra bởi
hiệu ứng ống khói bình thường

Hình 9: Chênh áp gây ra bởi hiệu ứng ống khói
Đồ án DHKK
Đồ án thiết kế và điều khiển hệ thống tạo áp cầu thang – Upload by o 25

Hình 10: Hiệu ứng ống khói cho dòng khí qua tòa nhà vào mùa đông
2.2 Định hướng thiết kế.
Các bước cần thực hiện khi thiết kế hệ thống điều áp cho tòa nhà:
u Cân nhắc xem xét các đề xuất cho tòa nhà và chỉ ra những thay đổi về cách bố trí cấu
trúc của tòa nhà sẽ có thể hoặc cần thiết nếu dùng hệ thống điều áp.
v Xác định các không gian cần được điều áp và cân nhắc việc ảnh hưởng hay tác động