CHƯƠNG 1.1 ỐNG DẪN KHÍ Ống dẫn khí hay ống gió chịu lửa EI là loại sản phẩm chịu lửa chất lượng cao được sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng. Đặc biệt liên quan đến phòng cháy chữa cháy thì chất lượng cũng như tiêu chuẩn của ống dẫn khí được đưa lên hàng đầu. Tại Việt Nam đã có nhiều cơ sở sản xuất và thử nghiệm khả năng chịu lửa cho ống dẫn khí. Tuy nhiên theo quy chuẩn mới nhất của nghị định 136 [1] về luật phòng cháy và chữa cháy, QCVN 06 [2], thì tiêu chuẩn của hệ thống ống gió được áp dụng trong hệ thống PCCC mới đã có nhiều thay đổi.
Điều này dẫn đến tình hình thực tế là một số cơ sở lấy mẫu và thử nghiệm mẫu ống dẫn khí chưa đúng quy định, không đảm bảo chất lượng, an toàn phòng cháy chữa cháy. Nguyên nhân chủ yếu là chưa hiểu quy định đổi mới về mẫu thử nghiệm, quy trình thử nghiệm, tiêu chí đánh giá và áp dụng kết quả. Vì vậy việc nghiên cứu kỹ tiêu chuẩn đổi mới của mẫu ống dẫn khí là rất quan trọng, đảm bảo chất lượng sản phẩm phòng cháy chữa cháy.1 VAI TRÒ, CHỨC NĂNG Ống dẫn khí có 2 chức năng chính bao gồm cung cấp khí tươi và hút khí CO2, hơi ẩm, mùi nấu nướng. Chúng được ứng dụng cho nhiều công trình xây dựng như tòa nhà, nhà bếp, hầm để xe, lối thoát hiểm.
Đặc biệt là hệ thống ống dẫn khí chịu lửa đóng vai trò rất quan trọng trong phòng chống hỏa hoạn, đường ống giúp kiểm soát đám cháy, ngăn đám cháy lan ra các khu vực khác của tòa nhà, loại bỏ khí độc và hút khói tại các khu vực xảy ra hỏa hoạn.2 PHÂN LOẠI Ống dẫn khí có thể chia thành 2 loại chính là ống dẫn khí tự nhiên và ống dẫn khí cơ học [3]. Hệ thống ống dẫn khí tự nhiên hoạt động bằng cách sử dụng sự chênh lệch nhiệt độ và áp suất xảy ra tự nhiên trong các tòa nhà, trong các trục của tòa nhà và 1 trong các ống dẫn. Các hệ thống này được thiết kế nhằm cung cấp không khí và thoát khí với ưu điểm là tiết kiệm năng lượng. Hệ thống ống dẫn khí cơ học sẽ được thiết kế dựa vào chức năng và khu vực áp dụng trong công trình xây dựng, hệ thống ống này có thể phân loại thành các loại chính sau: ống thông gió, ống hút khói do sự cố hoặc hút khói bếp, ống điều áp.
Các hệ thống ống ống dẫn khí này đều sử dụng loại quạt thổi hoặc hút không khí để thực hiện chức năng. Thông thường các hệ thống trong các tòa nhà đều sử dụng ống dẫn khí cơ học ([3]- [4]). Vị trí và chức năng của những loại trên được trình bày như Bảng 1-1 bên dưới. Bảng 1-1: Phân loại mẫu ống dẫn khí theo tiêu chuẩn ISO 6944-1 ([3], [6]) Phân loại ống dẫn khí Vị trí / chức năng/ mẫu ống kiểm nghiệm Ống thông gió Các ống thông gió được cung cấp không khí qua quạt và khí thải thoát ra được đẩy ra ngoài thông qua các lỗ rò rỉ hoặc các không gian liền kề.
Ống hút khói sự cố Mục đích chính của đường ống là hút khói và khí nóng ra khỏi khoang có đám cháy nên lửa sẽ theo vào bên trong ống dẫn bằng quạt hút, bằng cách tạo áp suất âm. Khi ống hút khói cũng đi qua các bộ phận khác của tòa nhà thì cũng có nguy cơ cần bảo vệ đám cháy từ bên ngoài. Ống hút khói bếp Ống hút khói bếp có chức năng chính là hút khói và khí nóng ra khỏi khoang trong quá trình sử dụng bếp bằng quạt. Khi ống hút khói cũng đi qua các bộ phận khác của tòa nhà thì cũng có nguy cơ cần bảo vệ đám cháy từ bên ngoài.
2 Ống điều áp Hệ thống ống điều áp có chức năng chính là để tăng áp suất trong đường an toàn / lối thoát hiểm. Ngăn đám cháy lây lan qua hành lang và lối thoát hiểm. Từ thông tin của Bảng 1-1 cũng như trong thực tế, đường ống dẫn khí cần phải có đảm bảo khả năng chịu lửa và áp suất cả bên trong và bên ngoài đường ống. Do đó để thử kiểm tra chất lượng hay thử nghiệm giới hạn chịu lửa của ống dẫn khí thì các tiêu chuẩn thử nghiệm ống dẫn khí trên thế giới chia mẫu ống dẫn khí thành 2 loại gồm mẫu loại A - thử nghiệm chịu tác động của lửa từ bên ngoài ống và ống mẫu loại B - thử nghiệm chịu tác động của lửa từ bên trong ống được thể hiện như Hình 1-1 bên dưới.
Hình 1-1: Mẫu ống dẫn loại A (bên trái), mẫu ống dẫn loại B (bên phải) [4] Dựa vào việc phân loại ống dẫn khí theo tiêu chuẩn, ống thông gió tự nhiên sẽ được thử nghiệm theo cả 2 loại A và B, ống hút khói sự cố chủ yếu được thử nghiệm theo loại B, nhưng nếu ống được lắp đặt đi qua các bộ phận khác trong tòa nhà thì sẽ được thử nghiệm cả loại A, tương tự với ống hút khói bếp, riêng với ống điều áp sẽ chỉ thử nghiệm loại A do chức năng của đường ống. Ngoài ra đường ống dẫn khí có thế lắp đặt theo phương đứng hoặc phương ngang, có thể kết nối hệ thống khí giữa các bộ phận. Thực tế, các tiêu chuẩn trên thế giới cũng phân loại cách bố trí thử nghiệm đường ống theo phương đứng hoặc ngang sẽ được trình bày kỹ hơn ở tiểu mục 2.3 VẤN ĐỀ KHI XẢY RA HỎA HOẠN Hằng năm, trên thế giới có rất nhiều vụ hỏa hoạn xảy ra trong các tòa nhà lớn. Trong đó tiêu biểu là các trung tâm thương mại 1, 2 và 7 ở New York, tháp Windsor ở Madrid và tòa nhà khoa kiến trúc tại Hà Lan.
Đây là những vụ cháy lớn được đưa vào nghiên cứu, quan sát nhằm tìm hiểu về sự phân bố và di chuyển của ngọn lửa hay đám cháy trong các tòa nhà Tương tự tại Việt Nam cũng có rất nhiều tòa nhà không đảm bảo tiêu chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy và nó dẫn đến cháy nổ như vụ cháy tòa nhà ITC năm 2002 khiến 60 người chết, 70 người bị thương. Vụ cháy chung cư 18 tầng ở Hà Nội khiến 2 người tử vong, vụ cháy chung cư Carina Plaza khiến 13 người thiệt mạng, 60 người bị thương và nhiều vụ cháy khác [5]. Nguyên nhân chính dẫn đến tổn hại về người là do nhiều loại khí độc vô cùng nguy hiểm được sinh ra trong khói của đám cháy như CO, CO2, amoniac, axit hữu cơ… trong đó CO và CO2 là nguyên nhân chính gây tử vong. Ngoài ra, các loại khí này cũng khiến cơ thể tiêu hao nhiều thể lực vì thiếu oxy, do đó nạn nhân chết trong các vụ cháy phần nhiều là do cố gắng vùng vẫy trong cơn hoảng loạn.
Vì vậy hệ thống phòng cháy chữa cháy trong các tòa nhà phải có hệ thống ống dẫn khí, nó đảm bảo việc điều hòa không khí trong các tòa nhà, loại bỏ khí CO2 cũng như các loại khí độc khác. Bên cạnh đó ống dẫn khí loại điều áp giúp loại bỏ khói ở tại các khu vực thoát hiểm như hành lang và cầu thang. Song song với việc bảo vệ tòa nhà thì các hệ thống ống dẫn khí sẽ phải chịu nhiệt độ và áp suất cao từ đám cháy, dẫn đến đường ống có thể bị hư hại cả bên trong và bên ngoài đường ống. Với các đường ống không đạt chuẩn thì việc chịu nhiệt độ cao trong thời gian dài sẽ khiển đường ống bị biến dạng, hỏng hóc.
Đặc biệt là đường ống dẫn khí, hút khói có nhiệm vụ cực kỳ quan trọng là điều hòa không khí cả tòa nhà. Một khi ống dẫn khí bị hỏng hóc lượng khói sẽ không được đưa ra ngoài, lượng khí tươi hay oxy không được cung cấp vào tòa nhà. Do vậy đường ống dẫn khí bị hư hỏng không những gây khó khăn trong việc dập tắt hỏa hoạn còn ảnh hưởng đến sự an toàn và tính mạng của con người. Hình 1-2 và Hình 1-3 sẽ mô tả rõ hơn ảnh hưởng của đường ống khi xảy ra hỏa hoạn [7].
4 Hình 1-2: Trường hợp đường ống dẫn khí hư hỏng từ bên trong [7] Trong trường hợp này, đám cháy xuất hiện từ gara để xe, khói trong đám cháy di chuyển qua ống dẫn khí do lực hút trong ống. Sự gia tăng nhiệt độ và chênh lệch áp suất khiến đường ống bị hư hại từ bên trong và tạo ra các lỗ trên đường ống, điều này dẫn đến đám cháy sẽ lan ra khu trung tâm tòa nhà. Do đó các đường ống dẫn khí cần được đảm bảo khả năng chịu nhiệt độ cao và ảnh hưởng từ chênh lệch áp suất bên trong và ngoài ống, trong thời gian dài. Hình 1-3: Trường hợp đường ống dẫn khí hư hỏng từ bên ngoài [7] Trong trường hợp thứ hai này, đám cháy xuất hiện từ khu trung tâm tòa nhà, lửa và khói lan đến trần nhà và đường ống.
Một khi ống dẫn khí bị phá hủy, ngọn lửa dễ dàng men theo đường ống dẫn khí và lan truyền lửa vào bên trong khu vực liền kề và nhà để xe. Do đó các đường ống dẫn khí cần được đảm bảo khả năng chịu lửa ở nhiệt độ cao và ảnh hưởng từ chênh lệch áp suất từ bên ngoài trong thời gian dài. Phía trên là 2 trường hợp xảy ra hỏa hoạn của ống dẫn khí ngang. Tương tự trong thực tế khi ống dẫn khí được lắp đặt theo phương đứng, liên kết giữa các tầng trong tòa nhà, các ống dẫn khí cũng phải đảm bảo khả năng chịu nhiệt và áp suất trong thời gian dài.
5 Do đó các đường ống dẫn khí trước khi đưa vào các công trình xây dựng cần được kiểm tra thông qua những tiêu chuẩn và phương pháp thử nghiệm để đảm bảo chất lượng của đường ống dẫn khí.2 CÁC TIÊU CHUẨN VÀ PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM Trên thế giới có rất nhiều hệ thống tiêu chuẩn kiểm tra khả năng chịu lửa của các cấu kiện xây dựng như tiêu chuẩn như hệ thống tiêu chuẩn Châu Âu EN, hệ thống tiêu chuẩn Anh BS, hệ thống tiêu chuẩn Úc AS và hệ thống tiêu chuẩn quốc tế ISO. Đặc biệt, đối với mẫu thử là mẫu ống dẫn khí thì tiêu chuẩn thử nghiệm ở Anh là BS 476-24 [8], ở Châu Âu là EN 1366-1 [9], ở Úc là AS 1530.1 TIÊU CHUẨN ANH Tại Anh thường sử dụng tiêu chuẩn cho ống thông gió như tiêu chuẩn BS 476-24 [8] và tiêu chuẩn BS EN 12101-7 [11] với mẫu ống hút khói hay tiêu chuẩn BS EN 15882-1 [12] tương ứng với kích thước mẫu ống lớn.
