Nguyên lý hoạt động của miệng gió hút khói

Để quá trình này diễn ra đúng thiết kế, miệng hút phải phối hợp đồng bộ với quạt hút khói, van điều khiển, đường ống, hệ thống báo cháy, tủ điều khiển và nguồn cấp khí bù. Chỉ cần một mắt xích hoạt động sai, hệ thống vẫn có thể phát tiếng quạt và tạo cảm giác đang vận hành nhưng không thu được lượng khói cần thiết tại vùng cháy.

Miệng gió hút khói thực chất hoạt động như thế nào?

Miệng gió không tự hút khói

Nhiều người hình dung miệng gió hút khói hoạt động giống một chiếc quạt được lắp trực tiếp trên trần. Thực tế, phần miệng nhìn thấy trong phòng chỉ là đầu thu khí của mạng lưới hút khói.

Lực hút được hình thành tại quạt. Tác động của quạt làm giảm áp suất trên đường ống phía hút, từ đó tạo chênh lệch áp suất giữa không gian cháy và hệ thống ống dẫn. Khói cùng không khí nóng sẽ di chuyển về phía có áp suất thấp hơn, đi qua miệng gió rồi vào đường ống.

Mỗi bộ phận trong hệ thống có một nhiệm vụ riêng:

• Miệng gió tạo bề mặt thu nhận và định hướng dòng khói

• Van điều khiển mở hoặc đóng đường hút theo từng khu vực

• Đường ống vận chuyển khói từ vùng cháy đến quạt hoặc cửa xả

• Quạt cung cấp năng lượng để duy trì lưu lượng và áp suất

• Cửa xả đưa khói ra vị trí không gây tái xâm nhập

• Hệ thống cấp bù đưa không khí sạch vào thay thế lượng khí bị hút ra

• Tủ điều khiển phối hợp trình tự vận hành của toàn hệ thống

Vì vậy, đánh giá hiệu quả hút khói chỉ bằng kích thước miệng gió là chưa đủ. Một miệng gió lớn vẫn có thể hút yếu nếu quạt thiếu cột áp, van không mở hết, đường ống rò rỉ hoặc không có đủ khí bù.

Chênh lệch áp suất tạo ra dòng hút

Không khí không tự di chuyển chỉ vì có một lỗ mở trên trần. Muốn hình thành dòng khí, hệ thống phải tạo ra chênh lệch áp suất.

Khi quạt chưa chạy, áp suất trong đường ống và áp suất trong phòng gần như cân bằng. Dòng khí qua miệng hút lúc này rất nhỏ hoặc không đáng kể. Khi quạt hoạt động, áp suất tĩnh trong ống giảm. Áp suất tại phòng cao hơn sẽ đẩy hỗn hợp khói và không khí vào vùng áp suất thấp.

Cường độ dòng hút phụ thuộc vào:

• Mức chênh áp giữa phòng và đường ống

• Sức cản của miệng gió, van và lưới bảo vệ

• Chiều dài và cấu hình tuyến ống

• Khả năng tạo áp của quạt tại lưu lượng yêu cầu

• Mức độ kín của toàn bộ mạng lưới

• Điều kiện cấp khí thay thế vào không gian cháy

Nếu sức cản tăng trong khi khả năng tạo áp của quạt không đổi, lưu lượng hút sẽ giảm. Đây là nguyên nhân kỹ thuật khiến việc bổ sung lưới quá dày, thu nhỏ tiết diện hoặc lắp thêm nhiều cút có thể làm hệ thống hoạt động kém hơn tính toán ban đầu.

Khói được thu tại vùng cao do tác động của lực nổi

Khói cháy thường có nhiệt độ cao hơn không khí xung quanh. Khi nhiệt độ tăng, khối lượng riêng của hỗn hợp khí giảm, tạo lực nổi làm khói chuyển động lên trên.

Sau khi đi lên, dòng khói gặp trần và lan ngang, hình thành lớp khói nóng ở phần trên không gian. Phía dưới lớp khói có thể còn tồn tại một vùng không khí tương đối sạch trong giai đoạn đầu của đám cháy. Duy trì vùng này có ý nghĩa quan trọng đối với tầm nhìn, thoát nạn và khả năng tiếp cận của lực lượng chữa cháy.

Đây là lý do miệng hút thường được bố trí gần trần hoặc trong vùng dự kiến tích tụ khói. Tuy nhiên, “đặt càng cao càng tốt” không phải quy tắc tuyệt đối. Dầm, mái dốc, trần giả, vách ngăn và dòng khí bù đều có thể làm thay đổi đường đi của khói.

Một miệng hút đặt cao nhưng nằm ngoài khoang chứa khói vẫn có thể thu chủ yếu không khí sạch. Ngược lại, miệng hút nằm đúng khoang khói và có đường dẫn thông thoáng thường đạt hiệu quả tốt hơn dù khoảng cách đến trần không phải nhỏ nhất.

Quan hệ giữa lưu lượng, vận tốc và kích thước miệng hút

Công thức cơ bản Q = A × v

Lưu lượng đi qua một miệng gió có thể được biểu diễn bằng công thức:

Q = A × v

Trong đó:

• Q là lưu lượng thể tích, tính bằng m³/s hoặc m³/h

• A là diện tích thông thoáng thực tế của miệng gió, tính bằng m²

• v là vận tốc trung bình của dòng khí qua tiết diện, tính bằng m/s

Ví dụ, một miệng gió có diện tích tự do 0,25 m² và vận tốc trung bình đo được là 4 m/s sẽ có lưu lượng xấp xỉ:

0,25 × 4 = 1 m³/s

Quy đổi theo giờ:

1 × 3.600 = 3.600 m³/h

Đây là phép tính lưu lượng tại riêng điểm hút. Nó không chứng minh toàn bộ hệ thống đạt yêu cầu, bởi còn phải kiểm tra tổng lưu lượng, phân phối giữa các nhánh, áp suất và khả năng hoạt động theo đúng kịch bản cháy.

Diện tích tự do khác kích thước phủ bì

Kích thước ghi trên bản vẽ hoặc catalogue thường là kích thước hình học của miệng gió. Phần diện tích thực sự cho không khí đi qua nhỏ hơn do bị chiếm bởi:

• Khung bao

• Nan hướng gió

• Lưới bảo vệ

• Cơ cấu liên kết

• Van lắp phía sau

• Hộp góp hoặc đoạn chuyển tiết diện

Ví dụ, miệng gió kích thước 600 × 600 mm có diện tích hình học 0,36 m². Tuy nhiên, nếu tỷ lệ diện tích tự do chỉ đạt khoảng 70%, tiết diện thực tế còn khoảng 0,252 m².

Nếu người thiết kế sử dụng diện tích 0,36 m² để tính vận tốc trong khi thiết bị thực tế chỉ có 0,252 m², vận tốc thật qua phần thông thoáng sẽ cao hơn đáng kể. Điều này làm tăng tổn thất áp suất và có thể khiến lưu lượng phân phối sai so với dự kiến.

Khi lựa chọn miệng gió, cần ưu tiên dữ liệu kỹ thuật từ nhà sản xuất, bao gồm:

• Diện tích tự do

• Đường đặc tính tổn thất áp suất

• Lưu lượng cho phép

• Vận tốc khuyến nghị

• Vật liệu và chiều dày

• Điều kiện nhiệt độ làm việc

• Khả năng kết hợp với van điều khiển

Miệng nhỏ không đồng nghĩa hút khỏe hơn

Khi cùng một lưu lượng đi qua miệng nhỏ hơn, vận tốc tăng. Dòng khí tại sát bề mặt miệng có thể mạnh hơn, nhưng tổn thất áp suất cũng tăng. Quạt phải tiêu tốn nhiều áp suất hơn để thắng sức cản này.

Miệng quá nhỏ có thể gây ra:

• Vận tốc cục bộ cao

• Tổn thất áp suất lớn

• Tiếng ồn trong chế độ thông gió thường ngày

• Phân phối không đều trên bề mặt hút

• Khó đạt lưu lượng tại các nhánh xa quạt

Ngược lại, miệng quá lớn không tự động bảo đảm khả năng thu khói tốt. Nếu bố trí sai vị trí hoặc vận tốc bề mặt quá thấp, dòng khói vẫn có thể đi qua khu vực khác trước khi được thu nhận.

Thiết kế hiệu quả phải cân bằng giữa diện tích, vận tốc, mức tổn thất và phạm vi kiểm soát của từng điểm hút.

Chu trình hệ thống hút khói khi xảy ra cháy

Phát hiện và xác định khu vực cháy

Chu trình thường bắt đầu khi đầu báo khói, đầu báo nhiệt hoặc nút nhấn khẩn cấp gửi tín hiệu về trung tâm báo cháy. Hệ thống điều khiển xác định vùng liên quan dựa trên địa chỉ thiết bị hoặc logic phân khu đã lập trình.

Miệng gió thông thường không tự phát hiện cháy. Nó chỉ trở thành đường thu khói khi các thiết bị điều khiển phía sau chuyển sang trạng thái phù hợp.

Ở công trình có nhiều tầng hoặc nhiều khoang, việc nhận diện đúng vùng cháy đặc biệt quan trọng. Nếu hệ thống kích hoạt sai tầng, quạt có thể hút mạnh tại khu vực không có khói trong khi vùng cháy không được kiểm soát.

Mở van vùng cháy và cô lập vùng khác

Sau khi xác định khu vực cháy, hệ thống ra lệnh mở van hút khói của vùng đó. Các van tại khu vực không liên quan thường duy trì trạng thái đóng theo kịch bản thiết kế.

Mục tiêu của điều khiển theo vùng là tập trung năng lực quạt vào nơi cần thiết. Nếu quá nhiều van cùng mở, tổng lưu lượng bị phân chia cho toàn mạng ống. Khi đó:

• Miệng gần quạt có thể hút quá mạnh

• Miệng xa quạt nhận lưu lượng thấp

• Áp suất tại vùng cháy không đạt thiết kế

• Khói có nguy cơ lan sang nhánh không cần hút

• Quạt làm việc tại điểm khác với dự kiến

Van phải mở đủ hành trình. Trường hợp motor đã nhận lệnh nhưng cánh van chỉ mở một phần vẫn tạo ra tổn thất lớn. Vì vậy, cần có tín hiệu phản hồi trạng thái và kiểm tra cơ khí thực tế, thay vì chỉ dựa vào đèn báo trên tủ.

Khởi động quạt và thiết lập áp suất âm

Khi đường hút được thiết lập, quạt hút khói khởi động. Cánh quạt truyền năng lượng cho dòng khí, tạo lưu lượng và áp suất cần thiết để thắng toàn bộ tổn thất của hệ thống.

Quạt không nên được lựa chọn chỉ theo con số lưu lượng danh định. Điểm làm việc phải xét đồng thời:

• Lưu lượng yêu cầu

• Áp suất toàn phần hoặc áp suất tĩnh cần thiết

• Đường đặc tính của quạt

• Tổn thất của tuyến bất lợi nhất

• Điều kiện nhiệt độ vận hành

• Trạng thái mở của các nhánh trong kịch bản cháy

Một quạt được công bố đạt 30.000 m³/h chỉ đạt lưu lượng này tại điều kiện áp suất xác định. Nếu sức cản hệ thống cao hơn dự kiến, lưu lượng thực tế có thể thấp hơn đáng kể.

Thu gom, vận chuyển và xả khói

Sau khi áp suất âm được hình thành, khói gần miệng hút bị cuốn vào đường ống. Dòng khí tiếp tục di chuyển qua các nhánh, cút, van và trục chính trước khi đến quạt hoặc cửa xả.

Vùng tác động của miệng hút không kéo dài vô hạn. Vận tốc hút giảm nhanh khi khoảng cách đến miệng tăng vì dòng khí phải được thu từ một thể tích lớn hơn.

Điều này lý giải vì sao một miệng hút duy nhất thường không thể kiểm soát hiệu quả mặt bằng rộng có nhiều dầm và vật cản. Hệ thống cần phân bố đủ điểm hút để tiếp cận các khoang khói dự kiến.

Khói sau đó được xả tại vị trí hạn chế nguy cơ quay lại công trình. Cửa xả không nên đặt theo cách khiến khói bị hút trở lại qua:

• Cửa lấy gió tươi

• Cửa sổ

• Lối thoát nạn

• Khu vực tập trung người

• Công trình lân cận

• Giếng kỹ thuật thông với vùng an toàn

Cấp khí bù để duy trì dòng chảy

Mỗi mét khối khí bị hút khỏi phòng cần được thay thế bằng không khí đi vào từ một đường khác. Nếu không có khí bù, áp suất trong không gian giảm dần và trở thành lực cản đối với quạt.

Khí bù có thể được đưa vào qua:

• Cửa mở ra bên ngoài

• Giếng cấp khí

• Quạt cấp khí cơ khí

• Khe truyền khí có tính toán

• Không gian lân cận được kiểm soát

• Hệ thống phối hợp với tăng áp thoát nạn

Nguồn khí bù phải được bố trí để hỗ trợ hướng chuyển động của khói. Cấp khí từ vùng thấp với vận tốc phù hợp thường giúp thay thế không khí mà không phá vỡ lớp khói phía trên.

Nếu thổi quá mạnh hoặc hướng thẳng lên trần, dòng khí có thể khuấy trộn lớp khói, làm khói hạ thấp hoặc lan sang vùng khác. Nếu khí bù đặt quá gần miệng hút, hệ thống có thể hình thành đường đi ngắn: không khí sạch vừa đi vào đã bị hút ra, trong khi khói ở xa vẫn tích tụ.

Các bộ phận quyết định hiệu quả của miệng hút khói

Khung, nan và lưới bảo vệ

Khung giữ miệng gió cố định trên tường hoặc trần và truyền tải trọng về kết cấu lắp đặt. Nan gió định hướng dòng khí, đồng thời ảnh hưởng đến diện tích tự do và hệ số tổn thất.

Nan quá dày hoặc góc nghiêng không phù hợp làm giảm tiết diện thông thoáng. Lưới bảo vệ quá mịn có thể nhanh chóng bám bụi, muội hoặc dầu mỡ, làm sức cản tăng theo thời gian.

Việc lựa chọn inox hay tôn mạ kẽm không thể chỉ dựa vào nhận định chung rằng inox “bền hơn”. Cần xem xét:

• Môi trường ăn mòn

• Độ ẩm

• Khả năng tiếp xúc dầu mỡ

• Yêu cầu kiến trúc

• Điều kiện nhiệt độ

• Chiều dày vật liệu

• Phương pháp liên kết

• Chế độ vệ sinh và bảo trì

Vật liệu tốt nhưng khung yếu, mối nối lỏng hoặc lớp làm kín không phù hợp vẫn có thể khiến thiết bị biến dạng và rò rỉ.

Van điều khiển khói

Van điều khiển khói quyết định nhánh nào được kết nối với quạt trong từng kịch bản. Van có thể lắp ngay sau miệng gió, trên nhánh ống hoặc tại vị trí giao với trục chính.

Một cụm van hoàn chỉnh cần được xem xét ở các khía cạnh:

• Trạng thái bình thường đóng hay mở

• Trạng thái khi xảy ra cháy

• Cơ chế truyền động

• Tín hiệu điều khiển

• Tín hiệu phản hồi hành trình

• Khả năng duy trì chức năng theo yêu cầu

• Khả năng tiếp cận để kiểm tra và bảo trì

Không nên đồng nhất van điều khiển khói với van chặn lửa. Van điều khiển khói dùng để tổ chức đường vận chuyển khói. Van chặn lửa chủ yếu bảo vệ tính toàn vẹn của bộ phận ngăn cháy tại vị trí ống xuyên qua.

Một van chặn lửa tự đóng khi nhiệt độ tăng có thể cắt đường hút nếu được sử dụng sai vị trí trong tuyến cần tiếp tục vận chuyển khói. Chức năng thiết bị phải được xác định từ kịch bản cháy, không chỉ từ tên gọi thương mại.

Đường ống và phụ kiện

Đường ống phải vận chuyển khói mà không gây tổn thất vượt quá khả năng của quạt. Các yếu tố làm tăng sức cản gồm:

• Ống quá nhỏ

• Tuyến ống quá dài

• Nhiều cút gấp

• Chạc chia không thuận dòng

• Đoạn chuyển tiết diện đột ngột

• Van hoặc lưới có hệ số cản lớn

• Bề mặt trong ống không đồng đều

Độ kín cũng rất quan trọng. Khi đường ống rò rỉ, quạt hút thêm không khí từ trần kỹ thuật, phòng kỹ thuật hoặc các khoang không cần kiểm soát. Phần năng lực này không còn được sử dụng tại miệng hút của vùng cháy.

Rò rỉ thường khó nhận biết chỉ bằng mắt. Các dấu hiệu có thể gồm tiếng rít tại mối nối, lưu lượng cuối tuyến thấp, chênh lệch lớn giữa tính toán và đo thực tế hoặc dòng khí xuất hiện tại cửa thăm.

Quạt hút và đường đặc tính hệ thống

Quạt phải tạo đủ lưu lượng tại mức áp suất mà mạng ống yêu cầu. Điểm làm việc thực tế được xác định bởi giao điểm giữa đường đặc tính quạt và đường đặc tính sức cản hệ thống.

Nếu sức cản tăng, điểm làm việc dịch chuyển theo hướng lưu lượng giảm. Nguyên nhân có thể là:

• Van không mở hoàn toàn

• Lưới bị bám bẩn

• Ống bị bóp méo

• Cửa xả bị cản

• Thay đổi tuyến ống sau thi công

• Nhiều nhánh mở hơn kịch bản tính toán

Thay quạt lớn hơn không phải lúc nào cũng là giải pháp tối ưu. Công suất lớn hơn có thể kéo theo tải điện, rung, tiếng ồn, lực tác động lên đường ống và sự mất cân bằng nghiêm trọng hơn giữa các nhánh.

Bố trí miệng hút trong từng loại công trình

Tầng hầm để xe

Tầng hầm có chiều cao hạn chế và thường tồn tại nhiều dầm, tuyến kỹ thuật, vách chia cùng các vùng khuất. Khói không nhất thiết lan đều dưới trần mà có thể bị giữ trong từng ô dầm.

Khi thiết kế cần phân tích:

• Hình dạng và chiều sâu của dầm

• Vị trí đường dốc

• Cửa ra vào

• Khoang cháy

• Tuyến cấp khí bù

• Buồng thang và sảnh thang máy

• Các vùng bị chia cắt bởi tường hoặc thiết bị

Miệng hút không nên đặt ngay cạnh cửa lấy khí lớn nếu khoảng cách này tạo đường đi ngắn giữa cấp và hút. Trong tình huống đó, quạt có thể đạt tổng lưu lượng nhưng phần lớn khí hút là không khí sạch từ cửa vào, không phải khói ở khu vực sâu trong tầng hầm.

Đối với hệ thống kết hợp thông gió khí thải hàng ngày và hút khói khi cháy, cần xác định rõ chế độ chuyển đổi, trạng thái từng quạt và van. Không thể mặc định cấu hình vận hành thường ngày sẽ phù hợp với kịch bản cháy.

Hành lang nhà cao tầng

Tại hành lang, mục tiêu là hạn chế khói cản trở đường thoát nạn và xâm nhập vào buồng thang. Miệng hút phải phối hợp với:

• Cửa ngăn cháy

• Hệ thống tăng áp buồng thang

• Sảnh thang máy

• Cửa căn hộ hoặc phòng

• Đường cấp khí bù

• Trình tự mở cửa khi thoát nạn

Hút quá yếu khiến khói lan dọc hành lang. Hút quá mạnh trong khi thiếu khí bù có thể tạo chênh áp lớn qua cửa, làm tăng lực mở cửa hoặc thay đổi dòng khí dự kiến.

Thiết kế vì thế phải đánh giá hệ thống trong trạng thái có cửa đóng và trạng thái một số cửa mở, thay vì chỉ xem mặt bằng tĩnh.

Nhà xưởng và kho

Nhà xưởng thường có thể tích lớn, trần cao và kết cấu mái phức tạp. Khói có thể tích tụ thành lớp dưới mái trước khi hạ xuống vùng làm việc.

Các yếu tố cần xem xét gồm:

• Chiều cao nhà

• Hình dạng mái

• Dầm và vì kèo

• Khoang chứa khói

• Nguồn cháy thiết kế

• Mức độ cản trở của máy móc

• Cửa lấy khí ở thấp

• Khả năng kết hợp thoát khói tự nhiên

Trong không gian cao, chỉ bố trí miệng hút theo diện tích sàn có thể không phản ánh đúng hành vi của khói. Vị trí cần bám theo vùng tích tụ dưới mái và khả năng lan truyền giữa các khoang.

Không gian thông tầng

Sảnh thông tầng tạo điều kiện cho cột khói phát triển theo chiều cao. Khi đi lên, cột khói cuốn thêm không khí xung quanh, làm tổng lưu lượng hỗn hợp tăng.

Vì vậy, lưu lượng hút tại vùng cao không chỉ bằng lượng sản phẩm cháy ban đầu. Nó còn phải xử lý lượng không khí bị cuốn vào cột khói.

Thiết kế cần xem xét:

• Chiều cao thông tầng

• Hình dạng ban công

• Vị trí nguồn cháy

• Độ cao lớp khói cần duy trì

• Dòng cấp khí bù

• Khả năng khói tràn sang các tầng

• Ảnh hưởng của cửa mở và gió ngoài trời

Với hình học phức tạp, mô phỏng CFD có thể hỗ trợ đánh giá vận tốc, nhiệt độ, nồng độ khói và chiều cao lớp khói. Tuy nhiên, kết quả phụ thuộc mạnh vào giả thiết đầu vào nên không thể thay thế hoàn toàn tính toán kỹ thuật và kiểm tra thực tế.

Vì sao quạt chạy nhưng miệng gió vẫn hút khói kém?

Thiếu hoặc sai vị trí khí bù

Khi phòng gần như kín, lượng khí bị hút ra không được thay thế đủ nhanh. Áp suất trong phòng giảm và tạo lực cản ngược lại quạt. Quạt vẫn quay nhưng lưu lượng qua miệng giảm.

Dấu hiệu thường gặp là cửa phòng khó mở, tiếng gió mạnh tại một khe nhỏ nhưng vận tốc trên bề mặt miệng hút không đạt yêu cầu.

Nếu khí bù được bố trí ngay sát miệng hút, dòng sạch có thể đi thẳng từ cửa cấp đến cửa hút. Kết quả đo tổng lưu lượng có thể đạt nhưng khả năng thu khói tại vùng xa lại thấp.

Van không mở đủ hoặc điều khiển sai

Motor van có thể đã hoạt động nhưng cánh van bị kẹt, lắp lệch hoặc va vào thành ống. Khi đó, đèn báo “đã mở” không phản ánh đúng trạng thái cơ khí.

Một số lỗi logic điều khiển phổ biến gồm:

• Quạt chạy trước khi van vùng cháy mở

• Van mở nhưng quạt không khởi động

• Van vùng không cháy mở ngoài dự kiến

• Quạt cấp bù chạy sai thời điểm

• Quạt thông gió thường ngày tiếp tục hoạt động ngược kịch bản

• Tín hiệu phản hồi bị đấu nối sai

Cách kiểm tra hiệu quả nhất là kích hoạt toàn bộ kịch bản từ đầu báo cháy, thay vì điều khiển thủ công từng thiết bị riêng lẻ.

Quạt quay ngược hoặc không đạt điểm làm việc

Động cơ ba pha có thể quay ngược khi thứ tự pha sai. Quạt vẫn tạo tiếng và có dòng khí nhưng lưu lượng cùng áp suất thường giảm rõ rệt.

Ngoài chiều quay, cần kiểm tra:

• Tốc độ thực tế

• Trạng thái dây đai nếu dùng truyền động gián tiếp

• Độ mở của cửa chặn

• Dòng điện động cơ

• Rung bất thường

• Áp suất trước và sau quạt

• Điểm làm việc so với đường đặc tính

Không nên kết luận quạt đạt yêu cầu chỉ vì động cơ đã chạy.

Mạng ống mất cân bằng

Khí có xu hướng đi qua tuyến có sức cản thấp. Miệng gần quạt hoặc nhánh ngắn thường hút nhiều hơn, trong khi cuối tuyến thiếu lưu lượng.

Các biện pháp xử lý có thể gồm:

• Điều chỉnh van cân bằng

• Thay đổi tiết diện nhánh

• Giảm tổn thất trên tuyến xa

• Điều chỉnh vị trí chạc chia

• Kiểm soát số van cùng mở

• Đo lại lưu lượng tại từng miệng

Mục tiêu không chỉ là đạt tổng lưu lượng tại quạt mà còn phải phân phối đúng lưu lượng đến từng vùng cần bảo vệ.

Miệng hút đặt ngoài vùng khói

Miệng gió có thể nằm gần trần nhưng bị dầm che hoặc thuộc một khoang khác với khu vực khói tích tụ. Khi đó, nó hút không khí sạch ở vùng lân cận thay vì thu lớp khói chính.

Để xử lý, cần đánh giá đường lan truyền của khói trong quan hệ với:

• Nguồn cháy

• Dầm

• Vách

• Mái

• Cửa mở

• Cửa cấp khí

• Dòng gió ngoài trời

• Hoạt động của các quạt khác

Đây là vấn đề bố trí không gian, không thể khắc phục hoàn toàn bằng cách tăng công suất quạt.

Tiêu chuẩn, nghiệm thu và bảo trì hệ thống

Cơ sở thiết kế cần được xác định theo từng công trình

Tại Việt Nam, QCVN 06:2022/BXD và Sửa đổi 1:2023 QCVN 06:2022/BXD là những cơ sở quan trọng về an toàn cháy cho nhà và công trình. Sửa đổi 1:2023 được ban hành theo Thông tư 09/2023/TT-BXD và có hiệu lực từ ngày 1/12/2023.

Đối với thiết kế thông gió và điều hòa không khí, TCVN 5687:2024 quy định các yêu cầu thiết kế cho các không gian thuộc phạm vi áp dụng của tiêu chuẩn. TCVN 13581:2023 đề cập yêu cầu lắp đặt đường ống và nghiệm thu hệ thống thông gió, điều hòa không khí.

Việc áp dụng phải căn cứ vào:

• Loại hình công trình

• Quy mô và chiều cao

• Công năng sử dụng

• Kịch bản cháy

• Hồ sơ thiết kế được phê duyệt

• Phạm vi áp dụng của từng quy chuẩn, tiêu chuẩn

• Yêu cầu của cơ quan có thẩm quyền

Không nên lấy một mức lưu lượng hoặc áp suất cố định để áp dụng cho mọi tầng hầm, hành lang hay nhà xưởng. Các con số phải gắn với phương pháp tính, điều kiện biên và loại hệ thống cụ thể.

Kiểm tra ngoại quan và cơ khí

Trước khi chạy thử, cần kiểm tra:

• Vị trí và cao độ miệng hút

• Kích thước thực tế

• Tình trạng che khuất

• Hướng lắp nan và van

• Khả năng tiếp cận cửa thăm

• Độ chắc chắn của khung và hệ treo

• Tình trạng mối nối đường ống

• Vị trí cửa xả và cửa lấy khí bù

Van phải được thử toàn bộ hành trình đóng mở. Cần quan sát trực tiếp cánh van tại vị trí có thể tiếp cận hoặc xác nhận bằng tín hiệu phản hồi đáng tin cậy.

Quạt cần kiểm tra chiều quay, rung, tiếng ồn, liên kết mềm và trạng thái cơ khí trước khi vận hành liên tục.

Đo lưu lượng tại miệng hút

Không nên đo vận tốc tại một điểm duy nhất ở giữa miệng rồi nhân với diện tích. Dòng khí thường phân bố không đều do nan, hộp góp và hướng đi của ống phía sau.

Quy trình thực tế nên gồm:

1. Chia bề mặt miệng thành nhiều vùng đo

2. Đo vận tốc tại từng vùng

3. Tính vận tốc trung bình

4. Xác định diện tích tự do

5. Tính lưu lượng theo công thức Q = A × v

6. So sánh với giá trị thiết kế

7. Kiểm tra đồng thời các miệng khác trong cùng kịch bản

Nếu điều kiện đo tại bề mặt miệng không phù hợp, có thể sử dụng phương pháp đo trong ống hoặc thiết bị chụp lưu lượng phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.

Chạy thử theo kịch bản cháy hoàn chỉnh

Hệ thống phải được kiểm tra theo chuỗi từ tín hiệu đầu vào đến trạng thái cuối cùng:

• Kích hoạt đầu báo hoặc tín hiệu mô phỏng

• Xác nhận vùng cháy

• Kiểm tra van đúng vùng mở

• Kiểm tra van vùng khác duy trì đúng trạng thái

• Xác nhận quạt hút khởi động

• Kiểm tra quạt cấp bù

• Kiểm tra cửa xả

• Đo lưu lượng và áp suất

• Kiểm tra trạng thái cửa thoát nạn

• Xác nhận tín hiệu phản hồi về trung tâm

Việc chỉ bật quạt bằng công tắc tại tủ điện không đánh giá được logic liên động và khả năng phản ứng của hệ thống khi có cháy thật.

Checklist bảo trì định kỳ

Nội dung bảo trì cần bao phủ toàn hệ thống, không chỉ vệ sinh mặt miệng gió:

• Làm sạch bụi và dầu mỡ trên nan, lưới

• Kiểm tra ăn mòn và biến dạng

• Thử đóng mở van

• Kiểm tra motor và cơ cấu truyền động

• Xác nhận tín hiệu phản hồi

• Kiểm tra chiều quay và rung của quạt

• Kiểm tra nguồn điện, cáp và tủ điều khiển

• Kiểm tra độ kín của cửa thăm và mối nối

• Loại bỏ vật cản tại cửa cấp khí bù

• Kiểm tra cửa xả không bị che chắn

• Chạy thử theo từng vùng

• Đo lại lưu lượng khi có dấu hiệu suy giảm

Tần suất thực hiện cần tuân theo quy định áp dụng, hồ sơ quản lý công trình và hướng dẫn của nhà sản xuất. Sau khi cải tạo trần, thay đổi vách hoặc bổ sung thiết bị kỹ thuật, cần đánh giá lại vì những thay đổi này có thể cản trở đường đi của khói.

Nguyên lý miệng gió hút khói được hình thành từ sự chênh lệch áp suất do quạt tạo ra. Khói di chuyển qua miệng hút, đi vào mạng ống và được xả khỏi công trình, trong khi khí sạch được cấp bù để duy trì dòng chảy ổn định.

Hiệu quả của quá trình này không phụ thuộc vào riêng miệng gió. Nó là kết quả tổng hợp của vị trí thu khói, diện tích tự do, vận tốc, cột áp quạt, tổn thất đường ống, độ kín, trạng thái van, nguồn khí bù và logic điều khiển.

Một hệ thống chỉ được xem là vận hành đúng khi mở đúng vùng, đạt lưu lượng tại các điểm cần thiết, duy trì hướng di chuyển của khói và hoạt động đồng bộ trong toàn bộ kịch bản cháy. Việc quạt đã quay hoặc có gió tại một miệng hút chưa đủ để chứng minh hệ thống kiểm soát khói đạt yêu cầu.