1. Hệ thống tăng áp cầu thang là gì?
Hệ thống tăng áp cầu thang là giải pháp kiểm soát khói bằng cách cấp không khí vào buồng thang để tạo áp suất cao hơn tương đối so với hành lang hoặc khu vực liền kề.
Mục tiêu chính là tạo xu hướng dòng khí từ buồng thang ra ngoài, qua đó hạn chế khói xâm nhập vào tuyến thoát nạn khi xảy ra cháy. Đây là hệ thống kiểm soát khói, không phải hệ thống trực tiếp dập tắt đám cháy.
Điểm cần đặc biệt lưu ý: quạt càng lớn chưa chắc càng an toàn. Nếu chênh áp quá cao, lực tác động lên cửa tăng và có thể khiến cửa thoát nạn khó mở.
2. Vì sao cầu thang cần được tăng áp?
Buồng thang bộ là một trong những tuyến di chuyển theo phương đứng quan trọng khi thoát nạn.
Khi khói xâm nhập vào cầu thang, tầm nhìn và khả năng định hướng của người sử dụng có thể bị ảnh hưởng. Đồng thời, cầu thang là trục đứng nối nhiều tầng nên hiệu ứng ống khói, chênh lệch nhiệt độ và áp suất có thể làm khói lan theo chiều cao công trình.
Hệ tăng áp giúp:
- Hạn chế khói xâm nhập buồng thang.
- Tạo hướng dòng khí từ cầu thang ra hành lang khi cửa mở.
- Hỗ trợ duy trì tuyến thoát nạn.
- Hạn chế cầu thang trở thành đường lan truyền khói theo phương đứng.
- Phối hợp với hệ hút khói và các hệ an toàn cháy khác.
Tuy nhiên, hiệu quả còn phụ thuộc vào độ kín buồng thang, trạng thái cửa, quạt, hệ hút khói, điều kiện gió và cách điều khiển hệ thống.
3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống tăng áp cầu thang
Có thể hiểu nguyên lý theo 6 bước chính:
Bước 1 – Nhận tín hiệu báo cháy
Khi xuất hiện tín hiệu theo logic điều khiển của công trình, tủ điều khiển gửi lệnh khởi động hệ tăng áp.
Tùy ma trận nguyên nhân – kết quả, hệ thống có thể đồng thời:
- Khởi động quạt.
- Mở damper.
- Chuyển trạng thái biến tần.
- Khởi động quạt dự phòng.
- Phối hợp với hệ hút khói.
Bước 2 – Quạt lấy không khí ngoài trời
Quạt hút không khí sạch từ ngoài trời và đưa vào hệ thống.
Vị trí cửa lấy gió cần được bố trí hợp lý để hạn chế nguy cơ hút lại khói từ cửa xả khói hoặc các nguồn ô nhiễm khác.
Bước 3 – Không khí được cấp vào buồng thang
Không khí đi qua trục hoặc đường ống gió và được cấp vào cầu thang tại một hoặc nhiều vị trí.
Hệ thống có thể sử dụng:
Cấp một điểm: cấu tạo đơn giản hơn.
Cấp nhiều điểm: hỗ trợ phân phối khí theo nhiều tầng hoặc nhiều vùng chiều cao.
Mỗi phương án đều phải được tính toán dựa trên đặc điểm thực tế công trình.
Bước 4 – Hình thành chênh áp
Khi lưu lượng khí cấp vào lớn hơn lượng khí thoát ra qua các khe rò, áp suất trong buồng thang tăng lên.
Không khí có xu hướng rò:
Buồng thang → khe cửa → hành lang
thay vì để khói di chuyển theo chiều ngược lại.
Bước 5 – Hệ thống phản ứng khi cửa mở
Khi cửa thoát nạn mở, diện tích thoát khí tăng mạnh.
Chênh áp trong buồng thang sẽ giảm và quạt cần cung cấp đủ lưu lượng để duy trì hướng dòng khí ra phía ngoài.
Một số hệ thống sử dụng:
- Biến tần.
- Quạt nhiều cấp.
- Cảm biến chênh áp.
- Cửa xả áp.
- Logic điều khiển theo trạng thái cửa.
Bước 6 – Kiểm soát quá áp
Khi các cửa đóng, áp suất có thể tăng cao.
Cửa xả áp hoặc hệ điều khiển tốc độ quạt sẽ giúp hạn chế quá áp, tránh tình trạng cửa thoát nạn khó mở.
Sơ đồ nguyên lý:
Báo cháy → Quạt tăng áp hoạt động → Cấp khí ngoài trời → Tăng áp buồng thang → Dòng khí hướng ra hành lang → Phối hợp hệ hút khói
4. Cấu tạo hệ thống tăng áp cầu thang
Một hệ thống hoàn chỉnh thường gồm nhiều hạng mục phối hợp với nhau.
Quạt tăng áp
Quạt là thiết bị tạo lưu lượng và áp suất cho hệ thống.
Khi lựa chọn cần kiểm tra:
- Lưu lượng.
- Tổng áp suất.
- Đường đặc tính quạt.
- Hiệu suất.
- Công suất động cơ.
- Độ ồn và rung.
- Chế độ điều khiển.
- Phương án dự phòng nếu hồ sơ yêu cầu.
Không nên chọn quạt chỉ dựa vào công suất motor hoặc diện tích cầu thang. Điểm làm việc thực tế phải xét cả lưu lượng và tổng trở lực hệ thống.
Cửa lấy gió ngoài trời
Có nhiệm vụ cung cấp không khí cho quạt.
Khi bố trí cần lưu ý:
- Tránh nguồn khói.
- Tránh cửa xả khói.
- Hạn chế nước mưa.
- Hạn chế bụi và nguồn ô nhiễm.
- Tính trở lực qua louver và lưới bảo vệ.
Trục hoặc ống gió tăng áp
Đưa không khí từ quạt đến các vị trí cấp.
Cần kiểm soát:
- Kích thước.
- Vận tốc.
- Tổn thất áp suất.
- Độ kín.
- Treo đỡ.
- Yêu cầu về vật liệu và chịu lửa theo hồ sơ áp dụng.
Ống gió rò nhiều có thể khiến quạt chạy đủ công suất nhưng áp suất tại cầu thang vẫn không đạt.
Miệng cấp gió
Miệng cấp ảnh hưởng trực tiếp đến phân bố lưu lượng giữa các tầng.
Đối với hệ cấp nhiều điểm, cần cân bằng để tránh tình trạng tầng gần quạt nhận quá nhiều gió trong khi tầng xa thiếu lưu lượng.
Damper
Damper có thể được sử dụng để:
- Điều chỉnh lưu lượng.
- Đóng/mở theo zone.
- Cô lập nhánh.
- Phối hợp với trạng thái cháy.
Cần xác định đúng loại damper theo chức năng, không nên coi mọi damper là van chống cháy hoặc van khói.
Cửa xả áp
Cửa xả áp giúp hạn chế chênh áp quá cao khi các cửa cầu thang đóng.
Nếu mở quá sớm → hệ thống có thể không đủ áp.
Nếu mở quá muộn → áp suất có thể quá cao và làm cửa khó mở.
Cảm biến chênh áp
Cảm biến đo sự khác biệt áp suất giữa buồng thang và khu vực tham chiếu.
Tín hiệu có thể được sử dụng để:
- Giám sát.
- Cảnh báo.
- Điều khiển biến tần.
- Điều chỉnh tốc độ quạt.
Đối với công trình cao tầng, chỉ sử dụng một điểm đo chưa chắc phản ánh chính xác toàn bộ chiều cao cầu thang.
Biến tần – VFD
Biến tần cho phép điều chỉnh tốc độ quạt.
Ví dụ:
Cửa đóng → giảm tốc để hạn chế quá áp.
Cửa mở → tăng tốc để bù lưu lượng.
Tuy nhiên, biến tần không phải cấu hình mặc định cho mọi hệ tăng áp; phương án điều khiển phải phù hợp từng dự án.
5. Hai trạng thái quan trọng nhất phải kiểm tra
Khi cửa cầu thang đóng
Mục tiêu là duy trì chênh áp giúp dòng khí có xu hướng đi từ cầu thang ra ngoài.
Nếu áp suất quá thấp → khả năng hạn chế khói giảm.
Nếu áp suất quá cao → cửa có thể khó mở.
Khi cửa cầu thang mở
Khi cửa mở, diện tích thoát khí tăng rất lớn.
Khi đó chỉ đo chênh áp là chưa đủ; tùy hồ sơ áp dụng còn cần đánh giá lưu lượng hoặc vận tốc dòng khí qua cửa mở.
Đây là lý do không nên nghiệm thu hệ thống bằng cách chỉ bật quạt rồi đo áp khi tất cả các cửa đang đóng.
6. Cách lựa chọn quạt tăng áp cầu thang
Một sai lầm phổ biến là:
“Cầu thang diện tích bao nhiêu thì chọn quạt bấy nhiêu CMH.”
Cách chọn này thiếu cơ sở.
Lưu lượng quạt phụ thuộc nhiều yếu tố:
Tổng lượng khí rò
Bao gồm:
- Khe cửa.
- Gioăng.
- Lỗ xuyên.
- Shaft.
- Các khe hở kiến trúc.
Số cửa mở
Một cửa mở và nhiều cửa mở tạo ra nhu cầu lưu lượng hoàn toàn khác nhau.
Chiều cao công trình
Công trình càng cao, ảnh hưởng của tổn thất và hiệu ứng ống khói càng cần được xem xét.
Tổng trở lực hệ thống
Cần tính tổn thất tại:
- Louver.
- Ống gió.
- Cút.
- Damper.
- Miệng gió.
- Các phụ kiện khác.
Vì vậy, quạt cần được lựa chọn theo lưu lượng + tổng áp suất tại điểm làm việc, không chỉ theo lưu lượng danh định.
7. Tăng áp cầu thang và hút khói khác nhau thế nào?
Hai hệ thống có chức năng khác nhau nhưng có thể tương tác trực tiếp.
Tăng áp cầu thang:
Đưa không khí vào khu vực cần bảo vệ để tạo áp suất dương tương đối.
Hút khói:
Đưa khói và không khí ra khỏi khu vực cháy, tạo xu hướng áp suất thấp tại vùng hút.
Hệ tăng áp không thay thế hệ hút khói, và hệ hút khói cũng không mặc định bảo vệ được cầu thang.
Khi cả hai hoạt động, áp suất hành lang thay đổi nên chênh áp qua cửa cầu thang cũng thay đổi. Do đó cần đánh giá hai hệ trong cùng một kịch bản vận hành.
8. Những yếu tố làm hệ tăng áp không đạt
Buồng thang quá hở
Khe cửa, gioăng hỏng hoặc các lỗ xuyên chưa xử lý khiến khí thất thoát nhiều.
Quạt không đủ tổng áp
Quạt đạt lưu lượng tự do nhưng khi đấu vào đường ống thực tế lại không vượt được tổng trở lực.
Ống gió bị rò
Một phần lưu lượng bị mất trước khi đến buồng thang.
Damper hoạt động sai
Quạt chạy nhưng damper chưa mở đúng khiến lưu lượng thực tế giảm.
Cảm biến đặt sai vị trí
Tín hiệu không đại diện có thể khiến biến tần điều khiển sai.
Cửa xả áp hiệu chỉnh sai
Mở quá sớm hoặc quá muộn đều có thể làm hệ hoạt động không ổn định.
Không phối hợp hệ hút khói
Hành lang quá kín hoặc áp suất hành lang thay đổi có thể ảnh hưởng đáng kể dòng khí qua cửa.
9. Những sai lầm thường gặp khi thiết kế và vận hành
Chọn quạt theo diện tích cầu thang.
Cho rằng quạt càng lớn càng tốt.
Chỉ kiểm tra khi toàn bộ cửa đóng.
Không đo tại các tầng bất lợi.
Không kiểm tra lực mở cửa.
Không tính lượng khí rò thực tế.
Bỏ qua chênh áp do hiệu ứng ống khói.
Không cân bằng miệng cấp.
Đặt cảm biến chênh áp tại vị trí không đại diện.
Không kiểm tra liên động với hút khói.
Thay đổi cửa, vách hoặc kiến trúc nhưng không kiểm tra lại hệ tăng áp.
Các vấn đề này có thể dẫn tới tình trạng quạt vẫn chạy nhưng hệ thống không thực hiện đúng chức năng kiểm soát khói.
10. Quy trình kiểm tra hệ thống tăng áp cầu thang
Bước 1 – Rà soát hồ sơ
Xác định:
- Khu vực được bảo vệ.
- Số quạt.
- Zone.
- Lưu lượng.
- Tổng áp.
- Logic điều khiển.
- Trạng thái cửa.
- Hệ hút khói liên quan.
Bước 2 – Kiểm tra hiện trạng
Kiểm tra:
- Quạt.
- Ống gió.
- Damper.
- Miệng cấp.
- Cửa xả áp.
- Cửa chống cháy.
- Tay co.
- Gioăng.
- Cảm biến.
Bước 3 – Thử liên động
Giả lập tín hiệu theo kịch bản để xác nhận:
Báo cháy → damper → quạt → biến tần → hút khói → phản hồi trạng thái
Bước 4 – Đo khi cửa đóng
Đo chênh áp tại các vị trí và tầng cần kiểm tra.
Bước 5 – Kiểm tra khi cửa mở
Đánh giá chênh áp, dòng khí và các yêu cầu liên quan theo hồ sơ áp dụng.
Bước 6 – Cân chỉnh và nghiệm thu
Điều chỉnh:
- Tốc độ quạt.
- Damper.
- Cửa xả áp.
- Setpoint cảm biến.
- Logic điều khiển.
Việc quạt đã chạy không đồng nghĩa hệ thống đã đạt yêu cầu; cần đo kiểm ở các trạng thái vận hành và tại các tầng bất lợi.
11. Các quy định cần lưu ý
Việc xác định công trình nào phải bố trí tăng áp, phạm vi bảo vệ và các chỉ tiêu thiết kế không nên dựa vào một bài viết tổng quan.
Đối với từng dự án cần đối chiếu:
- Hồ sơ thiết kế.
- Loại buồng thang.
- Công năng.
- Chiều cao công trình.
- Tổ chức thoát nạn.
- Tiêu chuẩn được áp dụng.
- Quy chuẩn và yêu cầu pháp lý tại thời điểm thực hiện.
QCVN 06:2022/BXD và Sửa đổi 1:2023 QCVN 06:2022/BXD tiếp tục là tài liệu quan trọng được Bộ Xây dựng viện dẫn trong các hướng dẫn liên quan an toàn cháy cho nhà và công trình.
12. Quy trình đánh giá tại HRT
Bước 1 – Tiếp nhận hồ sơ
Xác định mặt bằng, vị trí cầu thang, shaft, phòng kỹ thuật và các hệ HVAC liên quan.
Bước 2 – Khảo sát hiện trạng
Kiểm tra quạt, ống gió, damper, cửa lấy gió, cửa xả và điều kiện vận hành thực tế.
Bước 3 – Kiểm tra sự phối hợp hệ thống
Đánh giá mối liên hệ giữa:
Tăng áp – hút khói – AHU – FCU – Chiller – VRV/VRF – hệ thông gió.
Bước 4 – Đề xuất phương án
Xác định các hạng mục cần kiểm tra, cải tạo hoặc cân chỉnh theo điều kiện thực tế.
Bước 5 – Đo kiểm và đánh giá
Kiểm tra các trạng thái vận hành, chênh áp, dòng khí và các vấn đề liên quan trong phạm vi kỹ thuật thực tế.
HRT hiện mô tả phạm vi của mình là khảo sát, đánh giá các hệ HVAC và thông gió liên quan; các nội dung thiết kế, thẩm duyệt hoặc nghiệm thu chuyên ngành PCCC cần được xác định riêng theo hồ sơ và năng lực áp dụng.
13. Kết luận
Hệ thống tăng áp cầu thang không đơn giản là lắp một quạt công suất lớn để thổi khí vào cầu thang.
Một hệ thống làm việc đúng cần phối hợp:
Quạt + trục gió + miệng cấp + damper + cửa xả áp + cảm biến + cửa chống cháy + hút khói + hệ điều khiển.
Đặc biệt phải kiểm tra ở cả trạng thái cửa đóng và cửa mở.
Chênh áp quá thấp có thể không đạt mục tiêu kiểm soát khói; nhưng chênh áp quá cao lại có thể khiến cửa thoát nạn khó mở. Vì vậy, giải pháp đúng phải dựa trên tính toán, hồ sơ thiết kế, điều kiện thực tế và kết quả đo kiểm, không nên chỉ chọn thiết bị theo diện tích hoặc lưu lượng danh định.
HRT – Hiểu Đúng – Rõ Ràng – Tận Tâm.
