ASET/RSET cho hành lang thoát nạn không hút khói: công thức tính theo NFPA 92 và QCVN 06:2022/BXD

Tóm tắt nhanh: ASET (Available Safe Egress Time) là thời gian từ lúc phát sinh cháy đến khi điều kiện trong hành lang không còn an toàn để thoát nạn; RSET (Required Safe Egress Time) là thời gian thực tế người trong toà nhà cần để thoát ra nơi an toàn. Bài toán chỉ đạt khi ASET > RSET, có biên an toàn. Với hành lang không hút khói cơ khí (được miễn theo QCVN 06:2022/BXD Điều D.3), ASET được ước tính bằng công thức khói tự đầy (smoke filling) tại mục 5.4.2.2b của NFPA 92 – khác với công thức hút khói cơ khí (plume) đã trình bày ở bài trước trong cụm này. Biên khói tối thiểu theo quy định Việt Nam là 2 m so với mặt sàn (Điều D.1.2).

ASET và RSET là gì?

ASET – Available Safe Egress Time – là khoảng thời gian, tính từ lúc đám cháy phát sinh, mà điều kiện trong khu vực đang xét (ở đây là hành lang thoát nạn) còn chịu đựng được (tenable) đối với người đi qua: chưa bị khói che khuất tầm nhìn, chưa bị nhiệt hoặc khí độc gây nguy hiểm. Khi biên dưới lớp khói hạ xuống thấp hơn ngưỡng an toàn, ASET coi như đã hết.

RSET – Required Safe Egress Time – là thời gian thực tế cần để toàn bộ người trong khu vực đó thoát ra nơi an toàn, gồm bốn khoảng cộng lại: thời gian phát hiện cháy, thời gian báo động, thời gian phản ứng trước khi bắt đầu di chuyển (pre-movement), và thời gian di chuyển tới lối ra thoát nạn.

Bài toán kiểm soát khói – dù tính theo NFPA 92, BS EN 12101 hay bất kỳ tiêu chuẩn nào – đều quy về một bất đẳng thức duy nhất:

Đây chính là nguyên lý đứng sau yêu cầu “luận chứng kỹ thuật” mà Điều D.1.7 của QCVN 06:2022/BXD cho phép dùng để thay thế các yêu cầu cứng của Phụ lục D: cơ quan thẩm duyệt không bắt buộc công trình phải hút khói cơ khí mọi hành lang, miễn là có tính toán chứng minh được ASET của hành lang đó lớn hơn RSET với biên an toàn hợp lý.

Vì sao hành lang không hút khói cơ khí vẫn phải chứng minh ASET > RSET

Không phải hành lang nào cũng bắt buộc lắp hệ thống hút khói cơ khí. Theo QCVN 06:2022/BXD, Điều D.2 liệt kê các hành lang bắt buộc hút xả khói – trong đó có hành lang dài trên 15 m không có thông gió tự nhiên khi cháy, thuộc nhà công cộng, nhà hỗn hợp từ 2 tầng trở lên. Nhưng Điều D.3, điểm (e) lại cho phép miễn yêu cầu này với một số hành lang, nếu đồng thời thoả:

• Không có người làm việc thường xuyên trong bất kỳ gian phòng nào có cửa mở ra hành lang đó;
• Toàn bộ cửa đi vào hành lang là cửa ngăn cháy kín khói.

Nói cách khác: nếu khói không có nguồn liên tục tràn vào (phòng kín, không người ở lâu, cửa kín khói), hành lang được phép “không hút khói cơ khí” – nhưng quy chuẩn không vì thế mà bỏ yêu cầu an toàn. Điều D.1.2 vẫn buộc mọi giải pháp bảo vệ chống khói, kể cả trường hợp miễn hút khói, phải bảo đảm:

Biên dưới của lớp khói không được thấp hơn 2 m so với mặt sàn cao nhất có thể đi bộ trong hành lang được bảo vệ (QCVN 06:2022/BXD, Điều D.1.2).

Với hành lang không có quạt hút, khói từ một đám cháy lân cận (ví dụ cháy lan qua khe cửa, hoặc cháy ngay trong hành lang do vật liệu để tạm) sẽ tích tụ dần theo kiểu “khói tự đầy” (smoke filling) thay vì được rút ra liên tục. Câu hỏi kỹ thuật đặt ra là: mất bao lâu để biên khói hạ xuống dưới 2 m? Đó chính là ASET của hành lang, và nó phải lớn hơn thời gian thoát nạn thực tế (RSET) thì phương án “không hút khói” mới được chấp nhận.

Công thức tính thời gian khói tràn xuống hành lang (NFPA 92, mục 5.4.2.2b)

QCVN 06 chỉ nêu yêu cầu kết quả (biên khói ≥ 2 m) chứ không cho công thức tính. Tương tự trường hợp hút khói cơ khí đã trình bày ở bài về NFPA 92, kỹ sư thiết kế tại Việt Nam thường dẫn chiếu NFPA 92 làm căn cứ tính toán, kèm luận chứng kỹ thuật theo đúng tinh thần Điều D.1.7.

Khác với plume (cột khói) dùng để tính lưu lượng quạt hút, tình huống “không hút khói” dùng nhóm công thức khói tự đầy (smoke filling) ở mục 5.4 của NFPA 92 – ước tính độ cao z tính từ mặt sàn tới điểm bắt đầu xuất hiện khói, theo thời gian, khi không có quạt hút hoạt động. Với đám cháy tăng trưởng theo mô hình t-bình phương (t-squared) – mô hình phổ biến nhất để mô phỏng một đám cháy thực tế phát triển dần thay vì cháy ổn định ngay từ đầu – công thức là Phương trình 5.4.2.2b (đơn vị SI):

Trong đó:

• z: khoảng cách từ mặt sàn (gốc đám cháy) tới điểm bắt đầu xuất hiện khói (m) – đây chính là biên khói cần đối chiếu với ngưỡng 2 m của Điều D.1.2;
• H: chiều cao trần hành lang tính từ mặt sàn (m);
• t: thời gian kể từ khi cháy (giây) – đây là ẩn số cần tìm khi biết trước ngưỡng z mong muốn;
• t_g: thời gian tăng trưởng (growth time) – thời gian để đám cháy đạt công suất toả nhiệt 1.055 kW theo mô hình t-bình phương (định nghĩa tại mục 3.3.8 của NFPA 92). Bốn tốc độ tăng trưởng chuẩn hay dùng: chậm 600 giây, trung bình 300 giây, nhanh 150 giây, rất nhanh 75 giây (Bảng B.7.1);
• A: diện tích mặt cắt ngang của không gian đang bị khói lấp đầy (m²) – với hành lang, lấy gần đúng bằng diện tích mặt bằng đoạn hành lang đang xét (chiều dài × chiều rộng).

Công thức này chỉ có giá trị khi thoả đồng thời ba điều kiện mà NFPA 92 nêu rõ tại mục 5.4.2.2: mặt cắt ngang đều theo chiều cao, tỉ số A/H² nằm trong khoảng 0,9 – 23, và kết quả z/H > 0,2. Vượt ngoài các điều kiện này (hành lang quá ngắn/quá dài so với chiều cao trần, hoặc biên khói tính ra quá thấp) thì công thức không còn đáng tin cậy và phải chuyển sang mô hình khác (mô hình vùng hoặc CFD).

Lưu ý khi áp dụng cho hành lang thực tế: Điều D.4(a) của QCVN 06 giới hạn mỗi đoạn hành lang tính toán không quá 60 m; Điều D.6 giới hạn khoảng cách giữa các cửa thu khói (nếu có) theo hình dạng hành lang. Khi hành lang gấp khúc hoặc có tiết diện thay đổi, diện tích A trong công thức trên chỉ là giá trị gần đúng cho một đoạn thẳng – hành lang phức tạp cần chia nhỏ từng đoạn hoặc dùng mô hình CFD thay vì áp thẳng công thức đại số.

Ví dụ tính toán minh hoạ

Số liệu dưới đây chỉ mang tính minh hoạ cách tính, không gắn với một công trình cụ thể nào. Giả định một đoạn hành lang chung cư dài 40 m, rộng 1,8 m (diện tích mặt bằng A ≈ 72 m²), trần cao 2,5 m so với sàn, không có người làm việc thường xuyên trong các phòng mở ra hành lang và cửa các phòng là cửa ngăn cháy kín khói – tức đủ điều kiện miễn hút khói cơ khí theo Điều D.3(e). Giả định đám cháy phát triển theo tốc độ “nhanh” (t_g = 150 giây) – mức thường dùng khi hành lang có thể có vật liệu cháy được (thùng rác, đồ để tạm) dù về nguyên tắc phải giữ thông thoáng.

Kiểm điều kiện áp dụng: A/H² = 72 / 2,5² = 11,5 – nằm trong khoảng 0,9–23, công thức áp dụng được.

Với bộ số liệu minh hoạ này, ASET ≈ 73 giây (khoảng 1 phút 13 giây) – ngắn hơn nhiều so với cảm giác thông thường về “còn nhiều thời gian để thoát”. Đây đúng là điều công thức 5.4.2.2b muốn cảnh báo: hành lang không hút khói, một khi đã có khói tràn vào thật, biên an toàn co lại rất nhanh vì không có gì rút khói ra bớt. Nếu RSET thực tế của hành lang này (đo bằng thời gian phát hiện + báo động + phản ứng + di chuyển của người ở xa nhất) vượt quá 73 giây, phương án “không hút khói” cho đoạn hành lang đó không đạt – phải rút ngắn hành lang, tăng tốc độ phát hiện cháy (đầu báo khói nhạy hơn), hoặc chuyển sang hút khói cơ khí.

Công cụ tính nhanh ASET hành lang theo NFPA 92

Để tiện tính cho công trình khác với ví dụ trên, công cụ tính ASET hành lang (nhập chiều dài – rộng – cao hành lang và tốc độ tăng trưởng đám cháy, ra thời gian khói chạm ngưỡng 2 m) đã được tách sang một trang riêng.

→ Mở công cụ tính ASET hành lang

So sánh với RSET: bài toán đạt yêu cầu khi nào

Công thức 5.4.2.2b chỉ trả lời nửa bài toán — ASET. Nửa còn lại, RSET, không có công thức chung cho mọi công trình vì nó phụ thuộc cách bố trí, số người, và hệ thống báo cháy thực tế của từng hành lang. Về nguyên tắc, RSET gồm bốn khoảng cộng lại:

QCVN 06:2022/BXD không quy định một công thức RSET bắt buộc hay một hệ số biên an toàn cứng giữa ASET và RSET — đây là phần “luận chứng kỹ thuật” mà hồ sơ thiết kế phải tự chứng minh khi dẫn chiếu Điều D.1.7, thường tham chiếu các tài liệu tính toán RSET được công nhận quốc tế (ví dụ PD 7974-6 hoặc hướng dẫn của SFPE). Với hành lang trong ví dụ trên, nếu bốn khoảng thời gian đó cộng lại vượt quá khoảng 73 giây đã tính, hành lang cần thêm giải pháp — không thể chỉ dựa vào việc “chưa quy định bắt buộc hút khói” để coi là đã an toàn.

Câu hỏi thường gặp

Hành lang nào được miễn hút khói cơ khí theo QCVN 06?
Theo Điều D.3(e), hành lang không có thông gió tự nhiên khi cháy được miễn nếu không có người làm việc thường xuyên trong các phòng mở ra hành lang đó và toàn bộ cửa vào hành lang là cửa ngăn cháy kín khói. Miễn hút khói không có nghĩa là miễn yêu cầu an toàn — Điều D.1.2 (biên khói ≥ 2 m) vẫn áp dụng.

Công thức 5.4.2.2b khác gì công thức tính lưu lượng hút khói đã có ở bài trước?
Công thức plume (bài Hệ thống kiểm soát khói theo NFPA 92, mục 5.5) dùng khi có quạt hút, để tính công suất quạt cần thiết. Công thức 5.4.2.2b (mục 5.4) dùng khi không có quạt hút, để ước tính còn bao lâu thì khói tự tích tụ xuống ngưỡng nguy hiểm.

Có bắt buộc phải tính ASET/RSET theo đúng NFPA 92 không?
Không. NFPA 92 không phải văn bản bắt buộc tại Việt Nam. Đây là một trong các tiêu chuẩn kỹ thuật được phép dẫn chiếu theo Điều D.1.7 của QCVN 06:2022/BXD khi hồ sơ thiết kế cần luận chứng cho giải pháp không hút khói cơ khí. Cơ quan thẩm duyệt xem xét dựa trên luận chứng kỹ thuật, không bắt buộc một phương pháp tính toán cụ thể.

Công cụ tính trên trang này có dùng để nộp hồ sơ thẩm định được không?
Không. Công cụ chỉ tính cho một đoạn hành lang thẳng, tiết diện đều, theo công thức đại số đơn giản — không xét hình học thực tế phức tạp (gấp khúc, thay đổi tiết diện, nhiều nguồn khói). Hồ sơ nộp thẩm định cần luận chứng đầy đủ, có thể cần mô hình hoá (CFD) và phải do kỹ sư có chuyên môn thực hiện.

Văn bản & bài viết liên quan

• Công cụ tính ASET hành lang theo NFPA 92 (mục 5.4.2.2b)
• Hệ thống kiểm soát khói theo NFPA 92 và khả năng áp dụng ở Việt Nam (công thức hút khói cơ khí, mục 5.5)
• Quạt tăng áp cầu thang: tiêu chuẩn, nguyên lý và công thức tính toán
• QCVN 06:2022/BXD – Quy chuẩn an toàn cháy cho nhà và công trình
• Toàn văn NFPA 92:2021 – Hệ thống bảo vệ chống khói