Luận án Nghiên cứu xác định phương pháp giám sát và điều khiển khói khi xảy ra cháy trong tòa nhà cao tầng khu vực Hà Nội

 Khe hở (m2)
 Hình 2.6. Đồ thị thay đổi của hệ số tỷ lệ theo diện tích khe hở 
 Kết quả nghiên cứu cho thấy áp suất dư ở các tầng biến đổi phức tạp và 
phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó diện tích thoát khí có ảnh hưởng lớn đến 
 42 
áp suất dư. Khi khe hở ở mỗi cửa tăng lên thì áp suất dư trong buồng thang 
giảm đáng xuống, khi khe hở ở mỗi cửa giảm xuống thì áp suất dư trong 
buống thang tăng lên. Theo số liệu trên thì khi khe hở mỗi cửa giảm từ 0,02 
m2 đến 0,01 m2 thì áp suất dư tăng lên khoảng 4 lần, nếu khe hở giảm tiếp thì 
áp suất dư tiếp tục tăng mạnh. Sự thay đổi của khe hở dẫn đến sự thay đổi 
của hệ số tỷ lệ k1 trong mối quan hệ giữa lưu lượng của quạt gió với áp suất 
dư trong hệ thức (2.7). Khi một cửa thoát hiểm được mở ra thì áp suất dư 
càng giảm nhiều và sẽ có thể giảm xuống dưới giá trị yêu cầu. Áp suất dư ở 
các tầng còn chịu ảnh hưởng của nhiệt độ do ảnh hưởng của hiệu ứng ống 
khói. Khi nhiệt độ chênh lệch càng nhiều thì độ chênh lệch áp suất giữa tầng 
trên cùng và tầng dưới cùng càng lớn. 
 Trong mô hình mô phỏng còn cho phép thay đổi các thông số khác như 
các thông số ống dẫn, độ ẩm, áp suất khí quyển, vận tốc gió... để khảo sát sự 
thay đổi của áp suất dư trong buồng thang. Tuy nhiên ảnh hưởng của các yếu 
tố này không lớn so với các yếu tố trên. 
 Qua các kết quả mô phỏng trên ta có thể điều chỉnh các thông số kỹ thuật 
cần thiết của hệ thống điều áp cầu thang để đáp ứng tốt nhất các yêu cầu về an 
toàn cho tòa nhà. 
 Trong thiết kế hệ thống điều áp cầu thang của tòa nhà trên thì quạt gió 
được chọn có lưu lượng cực đại là 30000 m3/h (8,3 m3/s), lớn hơn so với giá 
trị lưu lượng trong mô hình mô phỏng. Trong thực tế người ta sẽ sử dụng các 
van điều tiết cùng các van xả áp để điều chỉnh áp suất dư trong buồng thang. 
2.3. Mô hình hóa hệ thống hút khói hành lang và điều áp cầu thang trong 
chế độ động 
 Dòng chảy của chất khí trong chế độ động là dòng chảy không ổn định. 
Việc mô hình hóa bao gồm việc mô hình hóa dòng chảy của chất khí cùng với 
các quá trình trao đổi nhiệt và đôi khi cả quá trình trao đổi chất. Thông qua 
 43 
mô hình hóa và mô phỏng cho phép đánh giá được tác động của các thiết bị 
điều khiển đến các quá trình động lực. Ngoài ra kết quả mô phỏng còn cho 
phép nhận biết đặc tính động học của đối tượng của các đối tượng điều khiển. 
Trên cơ sở đó sẽ xây dựng được mô hình toán học của hệ thống điều khiển. 
 2.3.1. Phương trình cơ bản 
 a) Tensor và phép tính tensor 
 Tensor là khái niệm mở rộng của các đại lượng vô hướng và vec tơ, 
trong đó bao gồm hệ thống các phần tử mô tả cho thuộc tính của một đối 
tượng nào đó [1]. Tensor được sử dụng phổ biến trong lý thuyết CFD và cơ 
học môi trường liên tục. 
 Tensor được phân theo các hạng: 
 - Tensor hạng 0 là các đại lượng vô hướng: khối lượng, nhiệt độ 
 - Tensor hạng 1 là các đại lượng véc tơ: vận tốc, gia tốc, lực, động 
lượng Các tensor từ bậc 1 trở lên thường được ký hiệu kèm theo chỉ số. 
Chẳng hạn như vận tốc ui là một tensor hạng 1, nếu xét trong hệ tọa độ Đề các 
thì có 3 thành phần u1= ux ; u2 = uy; u3 = uz. 
 - Tensor hạng 2 và hạng cao được ký hiệu Ti,j; Ti,j,k; Ti,j,k,l Tensor hạng 
2 có thể được mô tả dưới dạng ma trận. Ví dụ tensor ứng suất Cauchy trong 
hệ tọa độ Đề các (hình 2.7) được mô tả bởi ma trận 
 11  12  13 xx  xy  xz
      
 i, j 21 22 23 yx yy yz 
    
 31 32 33 zx  zy  zz 
 Hinh 2.7 Tensor ứng suất Cauchy 
 Có nhiều phép tính tensor như phép cộng, phép nhân vô hướng, nhân có 
hướng và các phép tính vi phân. Trong hệ tọa độ Đề các, phép tính vi phân 
được biểu diễn như sau [1]: 
 44 
 - Gradient (grad) 
 u  u  u
 u i j k 
 x  y  z
 - Divergence (div) 
 V V V
 .V x y z 
 x  y  z
 - Rotation (rot) 
 i j k
    FFzFFy FFx  z  y  x 
  F i j k 
 x  y  z  y  z  z  x  x  y 
 FFFx y z
 Trong đó: i,, j k là các véc tơ đơn vị theo các phương x, y, z 
 b) Phương trình Navier - Stokes 
 Theo lý thuyết CFD, quá trình động lực học của khói và các chất khí 
được mô tả bởi phương trình Navier – Stoke. Phương trình này được xây 
dựng từ các định luật bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng. được 
viết cho một thể tích bất kỳ có dạng tổng quát [1], [39]: 
 u 
 u..  u  p  T f (2.8) 
 t 
Trong đó: 
 p là Gradient áp suất 
 T là Tensor ứng suất 
 .T là các lực biến dạng trong chất lưu, thông thường do hiệu ứng của 
tính nhớt. 
 f là các lực khác (chẳng hạn như trọng lực) 
 Đây là phương trình chủ đạo để mô tả cho động lực học của chất lưu, 
ngoài ra còn có các phương trình khác liên quan như phương trình bảo toàn 
khối lượng, bảo toàn năng lượng, phương trình trạng thái của chất khí... 
 45 
 Áp dụng với chất khí trong đám cháy ta có phương trình viết dưới dạng 
Tensor [42] : 
  ui  p  ij
 ( ui u j ) g i f d,, i m b ''' u b i (2.9) 
 t  xj  x i  x j
Trong đó : 
 p là áp suất 
  là tensor ứng suất 
 là khối lượng riêng 
 u là vận tốc 
 fd,i đặc trưng cho lực cản chưa xác định. 
 m b '''ub,i đặc trưng cho thành phần bay hơi hoặc cháy 
 Các chỉ số i, j =1,2,3 (1 chỉ phương x, 2 chỉ phương y, 3 chỉ phương z) 
 Nếu viết phương trình cho từng phương ta có: 
 u ()() u2 () u u  u u p      
 x x x y x z xx xy xz g f m ''' u
 t  x  y  z  x  x  y  z x d,, x b b x
 u ()()() u u  u2  u u p      
 y xy y yz xyyyyz g f m ''' u
 t  x  y  z  y  x  y  z y d,, y b b y
 u() u u () u u () u2 p      
 z x z y z z xz yz zz g f m ''' u
 t  x  y  z  z  x  y  z z d,, z b b z
 Đây là phương trình vi phân riêng phi tuyến nhiều ẩn số. Cho đến nay 
chưa có lời giải hoàn chỉnh cho phương trình này. Phương pháp phổ biến hiện 
nay để giải bài toán này là sử dụng phương pháp sai phân gần đúng với sự trợ 
giúp của máy tính. 
 Phương pháp mô phỏng số trực tiếp (DNS) thực hiện bằng cách chuyển 
trực tiếp phương trình Navier-Stokes sang phương trình sai phân, trong đó 
 46 
khoảng cách không gian được chia nhỏ cỡ millimet. Theo phương pháp đó thì 
khối lượng tính toán sẽ rất lớn và sẽ mất rất nhiều thời gian để giải một bài 
toán. Ngay cả với những máy tính có cấu hình mạnh đôi khi mất hàng tháng 
để hoàn thành chương trình theo phương pháp DNS. 
 2.3.2. Phương pháp LES 
 LES (viết tắt của Large eddy simulation) là một phương pháp kỹ thuật 
được áp dụng hiệu quả đối với dòng chảy rối trong chất lưu. Phương pháp này 
xuất phát từ việc lọc thông thấp trong một khoảng cách để loại bỏ bớt 
những thành phần biến thiên nhỏ, nhờ đó mà giảm được khối lượng tính toán 
[1], [39]. Những thành phần biến thiên nhỏ không bị loại bỏ hoàn toàn mà vẫn 
được tính trong thành phần phụ. 
 Trong không gian 3 chiều với phương pháp lọc phổ biến, xét một thể tích 
 1/3
Vc= δxδyδz, =Vc . Với một đại lượng biến thiên liên tục Ф, giá trị lọc 
được xác định theo công thức[42], [43]: 
 1 x  x / 2 y  y / 2 z  z / 2
 (x, y, z,t) (x', y', z',t')dx'dy'dz' (2.10) 
 Vc x  x / 2 y  y / 2 z  z / 2
 Giá trị thực của đại lượng Ф được xác định theo công thức: 
    ' 
 Trong đó Ф’ là thành phần hiệu chính 
 Đối với chất lưu nén được (chất khí), một số đại lượng thay đổi theo 
khối lượng riêng, do đó giá trị lọc cần được điều chỉnh theo khối lượng 
riêng.Về mặt toán học chứng minh rằng: 
   
 Từ đó người ta định nghĩa giá trị lọc Favre[42] được tính theo công thức: 
 ~  ~
  Khi đó ta có:  . 
 Phương trình động lượng LES có dạng[42]: 
 47 
  ui   p  ij
 ( ui u j ) g i f d,, i m b ''' u b i (2.11) 
 t  xj  x i  x j
 Biến đổi theo công thức lọc Favre: 
  
  ui   p ij
 ( ui u j ) g i f d,, i m b ''' u b i (2.12) 
 t  xj  x i  x j
   
 Ta nhận thấy: ui u j u i u j cho nên ta định nghĩa thành phần tensor ứng 
suất phụ (được gọi là subgrid- scale viết tắt là SGS) [42]: 
 sgs   
 ij ()ui u j u i u j 
 Phương trình động lượng LES được viết lại là: 
     sgs
  ui    p ij ij
 ( ui u j ) g i f d,, i m b ''' u b i (2.13) 
 t  xj  x i  x j  x j
 Với phương trình này, các đại lượng đều được lấy giá trị lọc trong từng 
không gian có bề rộng (kích thước lưới lọc). Tùy theo phạm vi ứng dụng 
mà bề rộng có thể cỡ centimet tới met [42]. 
 Phương pháp LES được áp dụng trong các phần mềm mô phỏng động 
lực học chất lưu. Khi áp dụng để mô phỏng cho đám cháy thì một điều quan 
trọng là phải xác định bề rộng hợp lý. Nếu lớn thì sẽ giảm khối lượng tính 
toán nhưng sai số sẽ lớn, ngược lại nếu nhỏ thì sai số nhỏ nhưng khối lượng 
tính toán sẽ lớn. 
 2.3.3. Giới thiệu phần mềm FDS 
 FDS (viết tắt của Fire Dynamics Simulator) là một phần mềm mô phỏng 
động lực học chất lưu (CFD) của dòng khí và lửa chuyển động. Phần mềm 
này giải quyết các bài toán mô phỏng LES trên cơ sở các phương trình 
Navier-Stokes phù hợp với tốc độ thấp, dòng nhiệt chuyển động, với trọng 
tâm là khói và nhiệt độ dịch chuyển từ đám cháy [42], [43]. Đây là phần mềm 
được phát triển bởi Viện Quốc gia về Tiêu chuẩn và Công nghệ (NIST) của 
 48 
Bộ Thương mại Hoa Kỳ, phối hợp với Trung tâm Nghiên cứu kỹ thuật VTT 
của Phần Lan. 
 Đi kèm với FDS còn có phần mềm Smokeview là chương trình đồng 
hành trực quan được sử dụng để hiển thị dữ liệu đầu ra của FDS và dữ liệu 
được hiển thị dưới dạng hình ảnh động trên máy tính. 
 Nhiều công trình khoa học nghiên cứu về đám cháy và sự dịch chuyển 
của khói áp dụng phần mềm FDS và được kiểm chứng bằng một số thực 
nghiệm [30], [32], [40], [44]. Hình 2.8 a,b là hình ảnh dịch chuyển của khói 
nhận được từ thực nghiệm và mô phỏng bằng FDS do nhóm nghiên cứu của 
Trường đại học Aalborg (Đan Mạch) thực hiện [44]. 
 a) Thực nghiệm b) Mô phỏng 
 Hình 2.8. So sánh sự dịch chuyển của khói giữa thực nghiệm và mô phỏng 
 Ngày nay phần mềm này được ứng dụng phổ biến trong mô phỏng quá 
trình động lực học đám cháy và các quá trình động lực học của chất khí [17], 
[20], [42], [43], [44], [51], [62]. 
 Để có một chương trình FDS ta phải tạo một Input file bằng một trình 
soạn thảo bất kỳ (chẳng hạn Notepad). Tất cả các dữ liệu đầu vào của bài toán 
như diện tích đám cháy, nhiệt lượng của đám cháy, các vật cản... đều được 
 49 
nhập vào Input file. Sau khi soạn xong Input file ta ghi lại với phần mở rộng 
là fds. Cấu trúc cơ bản của Input file như ví dụ dưới đây [42], [43]: 
 &HEAD CHID='corner', TITLE='Corner'/(Bắt đầu) 
 &TIME T_END=30.0/(Thời gian mô phỏng) 
 &DUMP RENDER_FILE='corner.ge1', DT_RESTART=300.0/(Thông 
số đầu ra) 
 &MESH ID='Mesh', IJK=30,30,60, XB=0.0,1.5,0.0,1.5,0.0,3.0/(Thông 
số lưới lọc) 
 &REAC ID='Reaction1',(Thông số phản ứng) 
 ............ 
 &MATL ID='GYPSUM PLASTER',(Thông số vật liệu) 
 ........... 
 &SURF ID='WALL', (Thông số bề mặt) 
 .......... 
 &OBST XB=0.0,1.5,0.9,1.0,0.0,3.0, SURF_ID='WALL'/ (Thông số vật 
cản) 
 ................ 
 &VENT SURF_ID='OPEN', XB=0.0,0.0,0.0,1.5,0.0,3.0/(Thông số lối 
thoát khí) 
 ................ 
 &TAIL /(Kết thúc chương trình) 
 Phần mềm FDS còn có khả năng tạo một số lệnh điều khiển đơn giản 
như điều khiển theo thời gian, điều khiển theo các cảm biến, Ví dụ dưới đây 
là các lệnh để tạo các lối thoát khí ‘Hole11’ và ‘Hole21’ (tượng trưng cho 
việc mở van gió) khi cảm biến khói ‘SD1’ kích hoạt: 
 &CTRL ID='Control01', FUNCTION_TYPE='ALL', LATCH=.TRUE., 
INPUT_ID='SD1'/ (Điều khiển theo cảm biến khói SD1) 
 50 
 &HOLE XB=5.6,6.0,1.0,1.8,2.3,2.45, CTRL_ID='Control01'/ Hole11 
 &HOLE XB=13.6,14.0,1.0,1.8,2.3,2.45, CTRL_ID='Control01'/ Hole21 
 Kích thước lưới lọc được xác định sao cho tỷ số D/ có giá trị từ 4 đến 
16. Trong đó D được gọi là đường kính lửa đặc trưng được tính theo công 
thức sau [43]: 
 2/5
 Q 
 D () m (2.14) 
 cp T g 
Trong đó: 
 Q là nhiệt lượng tỏa ra từ đám cháy (kW) 
 3
 là khối lượng riêng của không khí (kg/m ) 
 cp là nhiệt dung riêng của không khí (kJ/kg.K) 
 T là nhiệt độ môi trường (K) 
 g là gia tốc trọng trường (m/s2) 
 Bước thời gian lấy mẫu phụ thuộc vào kích thước lưới lọc và được tính 
theo công thức[43]: 
 t 5( x . y . z )1/3 gH ( s ) (2.15) 
 Trong đó: 
 x, y, z là kích thước lưới lọc theo các phương (m) 
 g là gia tốc trọng trường (m/s2) 
 H là chiều cao của miền tính toán (m) 
 Bước thời gian lấy mẫu có thể thay đổi trong quá trình mô phỏng. 
 Kết quả mô phỏng được xem bằng chương trình Smokeview dưới dạng 
hình ảnh động, các thông số được hiển thị dưới dạng thang vạch màu. Các dữ 
liệu còn được lưu trong file với phần mở rộng csv và có thể xem bằng chương 
trình Excel. Để tạo đồ thị có thể sử dụng công cụ Chart Wizard trong Excel, 
 51 
nhưng với chương trình được thiết kế dưới đây sẽ giúp việc xem kết quả 
thuận tiện hơn. 
 2.3.4. Thiết kế chương trình đọc kết quả mô phỏng 
 Chương trình được thiết kế bằng Visual Basic 6.0 để đọc các dữ liệu từ 
file *.csv nhận được từ kết quả mô phòng bằng FDS. Giao diện của chương 
trình như hình 2.9. 
 Chương trình thực hiện đọc dữ liệu từ file *.csv và hiển thị kết quả dưới 
dạng đồ thị. Khi thực hiện chương trình và chọn file cần mở, danh sách các 
dữ liệu sẽ hiện ra. Chương trình cho phép xem nhiều dữ liệu cùng lúc nhưng 
phải cùng đơn vị và cho phép xuất ra file ảnh. 
 Hình 2.9. Giao diện chương trình đọc kết quả mô phỏng 
 2.3.5. Mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống hút khói hành lang 
 Mô hình mô phỏng cho 5 tầng của một tòa nhà với một đám cháy giả 
định ở tầng 1 với các thông số: 
 2
 - Diện tích đám cháy: 2,0 m 
 - Chất cháy là Polyurethane (PU) 
 52 
 - Công suất tỏa nhiệt là 1562 kW/m2 
 Quạt hút khói có lưu lượng là 8 m3/s, đường ống hút khói có kích thước 
(750 x 750) mm, mỗi hành lang có bố trí 2 van gió và đầu dò khói với độ 
nhạy là 3,28 (%/m). 
 Kết quả mô phỏng so sánh trong 2 phương án: 
 - Phương án 1: chỉ có đầu dò khói kích hoạt đầu tiên được mở van gió ở 
tầng đó, các đầu đò tiếp theo không kích hoạt mở van gió tiếp theo. 
 - Phương án 2: các đầu dò khói đều có thể kích hoạt để mở van gió ở các 
tầng. 
 Hình ảnh dịch chuyển của khói theo các phương án được thể hiện trên 
các hình 2.10a,b. Hình ảnh thay đổi nồng độ khí CO2 thể hiện trên hình 
2.10c,d. Đồ thị biến đổi nồng độ khí CO2 theo thời gian thể hiện trên hình 
2.11 a,b. 
 Kết quả mô phỏng cho thấy: 
 - Với phương án 1 : đầu dò khói ở tầng 1 kích hoạt làm mở van gió ở 
hành lang tầng 1, van gió ở các tầng khác không mở ngay cả khi có khói lan 
đến. Khi đó khói chủ yếu tập trung ở tầng 1 và được hút ra ngoài bởi quạt hút 
và hệ thống đường ống. Một lượng khói vẫn đi lên tầng phía trên nhưng 
không nhiều. Nồng độ CO2 ở giữa hành lang tầng 2 tại thời điểm 90s vào 
khoảng 0,7% theo thể tích. 
 - Với phương án 2: đầu dò khói ở các tầng đều có khả năng kích hoạt để 
mở van gió ở các tầng khi nồng độ khói đạt ngưỡng kích hoạt. Khi đó các van 
gió ở tầng 2 sẽ mở sau tầng 1 khoảng 20s làm cho khói từ tầng 1 bị hút lên 
tầng 2. Sau đó khoảng 30s van gió tầng 3 tiếp tục mở và khói lại bị hút tiếp 
một phần lên tầng 3. Nồng độ CO2 ở hành lang tầng 2 tại thời điểm 90s tăng 
lên 1,5% và có xu hướng tăng tiếp. 
 53 
 Qua kết quả mô phỏng cho thấy rằng khi xảy ra cháy ở một tầng nào đó 
chỉ nên mở van hút khói ở hành lang tầng đó. Nếu tiếp tục mở van hút khói ở 
các tầng tiếp theo có thể làm cho khói bị hút đến tầng đó và có thể gây thêm 
nguy hiểm. Khí CO2 thường đi kèm với khói, nếu nồng độ lên đến 5% có thể 
gây nguy hiểm cho con người [45]. Chính vì lý do đó mà chỉ nên để FSCS 
làm việc ở chế độ tự động với một tín hiệu kích hoạt đầu tiên. Trong trường 
hợp đám cháy diễn biến phức tạp thì cần phải chuyển FSCS sang chế độ điều 
khiển bằng tay và việc điều khiển lúc này phải do người có trách nhiệm quyết 
định. 
 a) Khói tại thời điểm t = 60s b) Khói tại thời điểm t = 60s 
 (Phương án 1) (Phương án 2) 
 c) Nồng độ CO2 tại t = 60s d) Nồng độ CO2 tại t = 60s 
 (Phương án 1) (Phương án 2) 
 Hình 2.10. Kết quả mô phỏng hoạt động hút khói hành lang 
 54 
 a) Phương án 1 
 b) Phương án 2 
 Hình 2.11. Đồ thị biến đổi nồng độ CO2 tại tầng 1 và 2 theo thời gian 
 2.3.6. Mô phỏng quá trình hoạt động của hệ thống điều áp cầu thang. 
 Mô hình mô phỏng cho hệ thống điều áp cầu thang trong chế độ động 
của tòa nhà chung cư và dịch vụ thương mại số 3 Nguyễn Huy Tưởng. Hệ 
thống điều áp cầu thang có các bộ phận chính như sau: 
 55 
 - Quạt gió đặt trên sân thượng cấp gió qua các ống dẫn. Lưu lượng của 
quạt gió là 4,2 m3/s. 
 - Nhiệt độ môi trường là 180C, nhiệt độ buồng thang là 200C. 
 - Ống dẫn dạng hình chữ nhật có kích thước (700 750) mm. 
 - Cửa gió có kích thước (600 400)mm. 
 - Diện tích buồng thang là 15 m2 với cửa buồng thang là 1,8 m2 
 Giả thiết bỏ qua quán tính của quạt gió khi khởi động. 
 Kết quả nhận được như trên hình 2.12. 
 a) Phân bố áp suất dư tại t= 2,64s b) Phân bố áp suất dư tại t= 14,5s 
 c) Đồ thị biến thiên áp suất dư tại các tầng của cầu thang 
 Hình 2.12. Kết quả mô phỏng hoạt động của hệ thống điều áp cầu thang 
 56 
 Hình 2.12a,b là hình ảnh phân bố áp suất dư trong cầu thang thể hiện qua 
thang vạch màu. Trên hình 2.12c cho thấy sự biến thiên của áp suất dư tại 3 
tầng (tầng trên cùng, tầng giữa và tầng dưới cùng). Kết quả cho thấy áp suất 
dư ở tầng giữa trong cầu thang có tính quán tính và độ trễ. Áp suất dư tại tầng 
trên cùng và dưới cùng còn có thêm tính dao động. 
 Khi thay đổi các thông số như lưu lượng quạt gió, nhiệt độ môi trường... 
thì đồ thị biến thiên áp suất dư có sự thay đổi như hình 3PL1 (Phụ lục 1). 
 Các kết quả cho thấy khi thay đổi các thông số thì áp suất dư ở tầng giữa 
có thể thay đổi về biên độ nhưng vẫn mang tính quán tính và độ trễ, còn áp 
suất dư tại các tầng trên cùng và dưới cùng có sự thay đổi do ảnh hưởng của 
hiệu ứng ống khói. 
 Khi độ chênh lệch nhiệt độ cao và chiều cao của tòa lớn thì hiệu ứng ống 
khói càng mạnh, chênh lệch áp suất giữa tầng trên cùng và dưới cùng sẽ càng 
lớn. Trường hợp hình 3PL1a thì độ chênh lêch áp suất khi ổn định là 6,5 Pa; 
trường hợp hình 3PL1c thì độ chênh lệch áp suất khi ổn định là 8 Pa. 
 57 
Nhận xét 
 - Với sự trợ giúp của 2 phần mềm CONTAM và FDS cho phép mô hình 
hóa và mô phỏng cho các chế độ tĩnh và động cho dòng khí chuyển động. Qua 
đó khảo sát sự chuyển động của dòng khí và khói; đánh giá được ảnh hưởng 
của các yếu tố tác động đến hệ thống điều khiển khói và sự hoạt động của các 
thiết bị điều khiển. 
 - Phần mềm CONTAM dùng để khảo sát chế độ tĩnh và cho phép xác 
định được mối quan hệ giữa các đại lượng trong chế độ tĩnh, chẳng hạn như 
mối quan hệ giữa lưu lượng của quạt gió với áp suất dư. 
 - Phần mềm FDS dùng để khảo sát chế độ động, khảo sát sự biến thiên 
của các thông số theo thời gian. Qua đó có thể nhận biết được đặc tính động 
học của đối tượng cần điều khiển và xác định hàm truyền gần đúng cho đối 
tượng. Kết quả mô phỏng cho thấy khi điều khiển áp suất dư trung bình tại 
tầng giữa của buồng thang thoát hiểm thì có thể coi đối tượng như một khâu 
quán tính bậc nhất có trễ. 
 58 
 Chương 3 
 CÁC GIẢI PHÁP GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG CHO HỆ 
 THỐNG ĐIỀU KHIỂN KHÓI 
3.1. Nhiệm vụ của hệ thống giám sát và điều khiển tự động 
 Hiệu quả hoạt động của hệ thống điều khiển khói phụ thuộc rất nhiều 
vào hệ thống điều khiển và giám sát tự động. Hệ thống này bao gồm cả hệ 
điều khiển logic và điều khiển theo vòng kín theo nguyên tắc phản hồi, nó có 
nhiệm vụ cơ bản sau: 
 - Điều khiển tự động các quạt gió, các van gió trong các hệ thống điều áp 
cầu thang và hút khói của tòa nhà. 
 - Giám sát các thông số như độ chênh áp, nhiệt độ, nồng độ khói 
 - Giám sát trạng thái của các thiết bị trong hệ thống điều khiển khói như 
các trạng thái Run/Stop của các quạt gió, trạng thái Open/Close của các van 
gió. 
 Các nghiên cứu cho thấy sự hoạt động của các hệ thống điều khiển khói 
chịu ảnh hưởng của điều kiện khí hậu, thời tiết [12], [37], [38]. Với đặc điểm 
khí hậu 4 mùa ở Hà Nội, hệ thống điều khiển khói sẽ chịu nhiều yếu tố ảnh 
hưởng như tác động của gió, h