Lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng là gì? Cách tính và lựa chọn đúng

Lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng là gì?

Lưu lượng gió là tổng lượng không khí di chuyển qua một vị trí hoặc một không gian trong một đơn vị thời gian nhất định.

Trong hệ thống thông gió nhà xưởng, lưu lượng gió cho biết mỗi giờ hệ thống có khả năng:

• đưa bao nhiêu không khí mới vào nhà xưởng;
• hút bao nhiêu không khí nóng ra ngoài;
• vận chuyển bao nhiêu không khí qua đường ống;
• thu gom bao nhiêu khí tại một chụp hút;
• tạo ra mức độ trao đổi không khí như thế nào.

Theo ISO, lưu lượng thể tích của không khí là thể tích không khí đi qua một mặt phẳng trong một đơn vị thời gian.

Trong thực tế ngành thông gió tại Việt Nam, lưu lượng thường được biểu thị bằng: m³/h (mét khối trên giờ). Đây là đơn vị phổ biến nhất tại Việt Nam khi tính toán tổng công suất cho toàn bộ nhà xưởng hoặc khi chọn mua quạt thông gió công nghiệp

Ví dụ: Một quạt có lưu lượng: 40.000 m³/h có nghĩa là tại điều kiện làm việc xác định, quạt có khả năng vận chuyển khoảng 40.000 m³ không khí trong một giờ. Tuy nhiên, đây mới chỉ là một thông số. Muốn biết quạt đó có thực sự phù hợp với nhà xưởng hay không còn phải xem:

cột áp;

đặc tính đường ống;

• cửa lấy gió;
• louver;
• van;
• bộ lọc;
• vị trí lắp đặt;
• đường đặc tính quạt.

Vì vậy: Lưu lượng lớn chưa chắc hệ thống tốt. Quan trọng là phải có đúng lưu lượng tại đúng vị trí và đúng điều kiện vận hành.

Vì sao lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng lại quan trọng?

Có thể xem lưu lượng gió là một trong những thông số quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống thông gió. Nếu lưu lượng quá thấp, nhà xưởng có thể gặp:

nóng;

• bí;
• khí nóng tích tụ;
• mùi kéo dài;
• bụi hoặc khói không được pha loãng đủ;
• công nhân cảm thấy thiếu thông thoáng.

Ngược lại, nếu lựa chọn lưu lượng quá lớn mà không cần thiết:

• công suất quạt tăng;
• điện năng tăng;
• tiếng ồn tăng;
• kích thước đường ống lớn;
• chi phí đầu tư tăng;
• có thể tạo vận tốc gió khó chịu;
• hệ thống mất cân bằng.

Do đó mục tiêu không phải: “Chọn quạt càng lớn càng tốt.” Mà là: “Xác định đúng lượng không khí cần vận chuyển để giải quyết đúng vấn đề của nhà xưởng.”

Đơn vị lưu lượng gió thường gặp: Trong thiết kế hệ thống thông gió có thể gặp nhiều đơn vị khác nhau.

m³/h – Đây là đơn vị thường dùng nhất trong các hệ thống thông gió công nghiệp tại Việt Nam.

Ví dụ: Q = 60.000 m³/h nghĩa là hệ thống vận chuyển 60.000 mét khối không khí mỗi giờ.

m³/s – Thường gặp trong các tài liệu kỹ thuật và tính toán khí động học. Quan hệ: 1 m³/s = 3.600 m³/h

Ví dụ: 10 m³/s tương đương: 10 × 3.600 = 36.000 m³/h

L/s – Thường xuất hiện trong thiết kế thông gió công trình hoặc lưu lượng tính theo người.

CFM – là viết tắt của: Cubic Feet per Minute

Đơn vị này phổ biến trong tài liệu và catalogue sử dụng hệ đơn vị Anh – Mỹ. Khi đọc catalogue thiết bị nhập khẩu, kỹ sư cần kiểm tra kỹ đơn vị trước khi so sánh.

Lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng và tốc độ gió có giống nhau không?

Không. Đây là hai khái niệm thường bị nhầm.

Lưu lượng gió cho biết lượng không khí đi qua trong một đơn vị thời gian.

Trong khi: tốc độ gió cho biết không khí di chuyển nhanh đến mức nào.

Đơn vị tốc độ thường là: m/s

Hai đại lượng liên hệ với nhau qua công thức: Q = A × v

Trong đó:

Q: lưu lượng, m³/s;

A: diện tích tiết diện, m²;

v: vận tốc trung bình, m/s.

Nếu muốn đổi Q sang m³/h: Q = A × v × 3.600

Ví dụ : Một ống gió có kích thước: 1.000 × 500 mm

Diện tích tiết diện: A = 1 × 0,5 = 0,5 m²

Giả sử vận tốc trung bình: v = 8 m/s

Lưu lượng: Q = 0,5 × 8 × 3.600 = 14.400 m³/h

Như vậy đường ống này đang vận chuyển khoảng: 14.400 m³/h ở vận tốc trung bình 8 m/s.

Lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng và ACH có quan hệ như thế nào?

ACH là viết tắt của: Air Changes per Hour hay: số lần trao đổi không khí trong một giờ.

ASHRAE định nghĩa ACH là lưu lượng thông gió chia cho thể tích không gian.

Công thức: ACH = Q / V

Trong đó:

ACH: lần/h;

Q: lưu lượng gió, m³/h;

V: thể tích không gian, m³.

Ngược lại, khi muốn tính lưu lượng: Q = V × ACH

Đây là một trong những công thức phổ biến nhất trong tính toán sơ bộ hệ thống thông gió nhà xưởng.

Ví dụ tính lưu lượng thông gió nhà xưởng theo ACH

Giả sử nhà xưởng có kích thước: 50 m × 30 m × 7 m

Thể tích nhà xưởng: V = 50 × 30 × 7 = 10.500 m³

Giả sử sau khi xem xét loại hình sản xuất và mục tiêu thông gió, kỹ sư lựa chọn sơ bộ: ACH = 8 lần/h. Khi đó: Q = 10.500 × 8 = 84.000 m³/h

Như vậy tổng lưu lượng trao đổi không khí sơ bộ là: 84.000 m³/h

Nếu dự kiến sử dụng các quạt có lưu lượng làm việc thực tế khoảng: 21.000 m³/h/quạt

thì về mặt lưu lượng sơ bộ: 84.000 ÷ 21.000 = 4 quạt

Tuy nhiên, chưa thể kết luận chỉ cần lắp 4 quạt là hệ thống sẽ hoạt động tốt.

Còn phải kiểm tra:

• vị trí quạt;
• diện tích cửa lấy gió;
• hướng dòng khí;
• cột áp;
• khoảng cách hút – cấp;
• tải nhiệt;
• vật cản trong xưởng.

ACH không có nghĩa toàn bộ không khí được thay mới hoàn toàn từng lần

Đây là một điểm kỹ thuật rất đáng lưu ý.

Nếu hệ thống có: ACH = 6 lần/h không nên hiểu rằng cứ 10 phút toàn bộ không khí cũ được lấy ra và thay bằng một khối không khí hoàn toàn mới.

Trong thực tế: không khí mới đi vào sẽ trộn với không khí đang tồn tại trong phòng.

CDC cũng lưu ý ACH là tỷ số giữa lưu lượng không khí và thể tích không gian; khả năng loại bỏ chất ô nhiễm còn phụ thuộc mức độ hòa trộn không khí trong phòng.

Vì vậy hai nhà xưởng có cùng: ACH = 10 nhưng bố trí cấp – hút khác nhau vẫn có thể cho hiệu quả hoàn toàn khác nhau. Đây chính là lý do không nên thiết kế thông gió chỉ dựa vào một con số ACH.

Tại sao cùng một lưu lượng nhưng hiệu quả thông gió khác nhau?

Giả sử hai nhà xưởng đều có tổng lưu lượng: 100.000 m³/h. Nhà xưởng A bố trí: Cửa lấy gió → vùng công nhân → máy móc → quạt hút. Dòng khí đi gần như xuyên suốt không gian.

Trong khi nhà xưởng B đặt cửa lấy gió ngay cạnh quạt hút. Không khí có thể đi theo đường:

Cửa lấy gió → quạt hút → ngoài trời. Như vậy tổng lưu lượng vẫn có thể lớn, nhưng khu vực giữa nhà xưởng gần như không được thông gió.

Đây gọi là: đoản mạch dòng khí.

Do đó:

Lưu lượng chỉ cho biết “bao nhiêu không khí”.

Thiết kế phân phối gió quyết định: “Không khí đó đi qua đâu.”

Hai yếu tố phải đi cùng nhau.

Lưu lượng gió cấp và lưu lượng gió hút có cần bằng nhau không?

Không phải lúc nào cũng bằng tuyệt đối.

Tùy mục tiêu, kỹ sư có thể thiết kế:

Hệ thống cân bằng: Q cấp ≈ Q hút

Dùng khi muốn duy trì áp suất không gian tương đối trung tính.

Hệ thống áp suất âm: Q hút > Q cấp cơ khí

Phần không khí thiếu sẽ đi vào từ các cửa hoặc khe hở.

Phù hợp với một số khu vực cần hạn chế:

mùi;

bụi;

khói;

lan sang không gian lân cận.

Hệ thống áp suất dương: Q cấp > Q hút

Không khí có xu hướng đi từ khu vực này ra ngoài. Có thể áp dụng ở những khu vực cần hạn chế bụi bên ngoài xâm nhập.

Vì vậy khái niệm “cân bằng gió” không đơn thuần là làm cho hai lưu lượng luôn bằng nhau mà phải phục vụ mục tiêu áp suất của không gian.

Cửa lấy gió có ảnh hưởng đến lưu lượng quạt không?

Ảnh hưởng rất lớn.

Ví dụ hệ thống có tổng quạt hút: 120.000 m³/h nhưng diện tích louver lấy gió quá nhỏ. Khi đó quạt cố gắng hút lượng khí lớn ra ngoài nhưng không khí mới không thể đi vào đủ dễ dàng.

Hậu quả có thể gồm:

• áp suất âm tăng;
• vận tốc qua cửa quá cao;
• tiếng ồn;
• tải quạt tăng;
• lưu lượng thực tế giảm.
• Do đó khi thiết kế phải tính cả:
• đường hút + đường cấp khí bù.
• Không nên chỉ tính số lượng quạt.

Lưu lượng gió có phải càng lớn càng tốt?

Không.

Nếu tăng lưu lượng quá mức cần thiết:

• điện năng quạt tăng;
• tiếng ồn tăng;
• kích thước đường ống tăng;
• chi phí thiết bị tăng;
• có thể tạo luồng gió khó chịu;
• hệ thống mất cân bằng áp suất.

Mục tiêu thiết kế là: đúng lưu lượng, không phải lưu lượng lớn nhất.

Một hệ thống 150.000 m³/h được thiết kế đúng có thể hiệu quả hơn hệ thống 250.000 m³/h bố trí sai dòng khí.

Có thể tính lưu lượng chỉ dựa vào ACH không?

Không nên áp dụng ACH một cách máy móc cho mọi công trình.

ACH rất hữu ích trong:

• đánh giá sơ bộ;
• thông gió tổng thể;
• so sánh các phương án.

Nhưng với nhiều nhà xưởng, cần tính theo nguyên nhân thực tế.

Ví dụ:

Nhà xưởng có tải nhiệt cao Có thể cần xác định lưu lượng dựa trên: nhiệt do máy; nhiệt mái; nhiệt con người; mức tăng nhiệt cho phép.

Xưởng có bụi Cần xác định: vị trí phát sinh; tốc độ bắt giữ; kích thước chụp hút; lưu lượng hút cục bộ.

Xưởng hóa chất Cần xem: chất nào phát sinh; nồng độ; mức độ nguy hiểm; lưu lượng phát sinh; yêu cầu xử lý.

Xưởng hàn: Cần ưu tiên thu khói tại nguồn thay vì chỉ tăng ACH cho toàn bộ nhà xưởng.

Vì vậy: ACH là một công cụ, không phải đáp án cho mọi bài toán thông gió.

Lưu lượng trong hệ thống hút cục bộ khác gì thông gió tổng thể?

Thông gió tổng thể quan tâm tới lượng không khí trao đổi của toàn bộ không gian. Hút cục bộ tập trung vào nguồn phát sinh.

Ví dụ:

Một bàn hàn phát sinh khói.

Không nên chỉ hỏi: “Nhà xưởng cần bao nhiêu ACH?”

Mà cần tính: chụp hút cần bao nhiêu lưu lượng để bắt được khói trước khi khói đi vào vùng hô hấp của công nhân?

Hệ thống sau đó có thể gồm: chụp hút → ống gió → quạt → thiết bị lọc → xả.

Nguyên tắc này đặc biệt quan trọng đối với: khói hàn; bụi; hơi hóa chất; mùi; nhiệt cục bộ.

Làm thế nào đo lưu lượng gió thực tế?

Sau khi hệ thống được lắp đặt, không nên chỉ kiểm tra: “Quạt có chạy hay không?” Mà nên kiểm tra hiệu quả thực tế.

Tùy hệ thống có thể đo:

• vận tốc gió tại miệng;
• vận tốc trong ống;
• lưu lượng;
• áp suất;
• chênh áp.

Một phương pháp cơ bản là đo vận tốc trung bình trên tiết diện rồi tính: Q = A × v

Tuy nhiên với đường ống lớn, vận tốc tại các điểm không hoàn toàn bằng nhau. Do đó trong đo kiểm kỹ thuật cần lấy đủ điểm đại diện trên tiết diện hoặc sử dụng phương pháp đo phù hợp.

Mục tiêu là so sánh: lưu lượng thiết kế ↔ lưu lượng thực tế.

5 sai lầm phổ biến khi tính lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng

1. Chỉ lấy diện tích nhà xưởng để chọn quạt

Thông gió liên quan nhiều đến thể tích, không chỉ diện tích sàn.

Một xưởng 1.000 m² cao 4 m khác hoàn toàn xưởng 1.000 m² cao 10 m.

2. Dùng một mức ACH cho mọi ngành

Xưởng may, xưởng hàn, kho hàng và xưởng hóa chất có nhu cầu hoàn toàn khác nhau.

3. Cộng lưu lượng catalogue rồi xem đó là lưu lượng thực tế

Cần kiểm tra điểm làm việc của quạt và trở lực hệ thống.

4. Không tính diện tích cấp gió bù

Quạt hút mạnh nhưng không có đường cho không khí đi vào sẽ làm hệ thống mất hiệu quả.

5. Không quan tâm đường đi của dòng khí

Tổng lưu lượng đủ nhưng dòng khí không tới vùng làm việc thì hệ thống vẫn không đạt mục tiêu.

Quy trình xác định lưu lượng gió trong hệ thống thông gió nhà xưởng hợp lý

Một quy trình thiết kế nên bắt đầu bằng:

Bước 1: Khảo sát nhà xưởng

Xác định: chiều dài; chiều rộng; chiều cao; cửa; mái; máy móc; vị trí công nhân.

Bước 2: Xác định vấn đề

Nhà xưởng đang: nóng; bí; bụi; khói; mùi; hơi hóa chất?

Bước 3: Xác định mục tiêu

Ví dụ: trao đổi không khí; giảm tích tụ nhiệt; hút khói; hút bụi; kiểm soát áp suất.

Bước 4: Tính lưu lượng

Có thể tính theo: ACH; tải nhiệt; số người; nguồn ô nhiễm; lưu lượng hút cục bộ; tùy bài toán.

Bước 5: Tính cột áp

Bao gồm tổn thất tại: ống; co; van; louver; lọc; thiết bị xử lý.

Bước 6: Chọn quạt

Chọn theo: Q + ΔP tại điểm làm việc phù hợp.

Bước 7: Bố trí đường gió

Xác định: gió vào đâu → đi qua đâu → hút ra ở đâu.

Bước 8: Đo kiểm sau vận hành

So sánh: thiết kế với thực tế.

Đây là bước quan trọng nhưng thường bị bỏ qua.

Câu hỏi thường gặp về lưu lượng gió nhà xưởng

Lưu lượng quạt 30.000 m³/h nghĩa là gì?

Về nguyên tắc, đó là lượng thể tích không khí mà quạt có thể vận chuyển trong một giờ tại điều kiện làm việc tương ứng. Cần kiểm tra catalogue xem con số đó được công bố tại cột áp nào.

Quạt càng nhiều lưu lượng càng tốt không?

Không. Phải phù hợp với nhu cầu thực tế và trở lực hệ thống.

ACH càng cao càng tốt không?

Không. ACH cần phù hợp với mục tiêu và loại hình sản xuất. Tăng ACH không cần thiết sẽ làm tăng đầu tư và năng lượng.

Có thể cộng lưu lượng nhiều quạt lại không?

Có thể sử dụng tổng lưu lượng để đánh giá sơ bộ khi các quạt hoạt động song song trong điều kiện phù hợp. Tuy nhiên lưu lượng thực tế của cả hệ thống vẫn phụ thuộc vào điều kiện lắp đặt và trở lực.

Có cần đo lưu lượng sau khi lắp quạt không?

Đối với hệ thống cần kiểm chứng hiệu quả, nên đo.

Bởi mục tiêu cuối cùng không phải quạt chạy, mà là hệ thống đạt lưu lượng và phân bố gió cần thiết.

Lưu lượng gió là thông số nền tảng của hệ thống thông gió

Lưu lượng gió cho biết lượng không khí mà hệ thống vận chuyển trong một đơn vị thời gian.

Đây là cơ sở để:

• tính nhu cầu thông gió;
• xác định ACH;
• chọn quạt;
• tính đường ống;
• thiết kế cửa lấy gió;
• kiểm tra hiệu quả hệ thống.

Công thức sơ bộ thường gặp: Q = V × ACH

Trong khi lưu lượng qua một tiết diện có thể xác định theo: Q = A × v

Nhưng một hệ thống thông gió tốt không thể chỉ dựa vào một con số m³/h.

Phải đồng thời giải quyết: Lưu lượng + Cột áp + Phân bố dòng khí + Nguồn phát sinh + Điều kiện vận hành.

Vì vậy câu hỏi đúng không phải: “Quạt này được bao nhiêu m³/h?”

Mà phải là: “Tại điểm làm việc thực tế, hệ thống đưa được bao nhiêu m³/h đến đúng khu vực cần thông gió?” Đó mới là lưu lượng có giá trị về mặt kỹ thuật.

Fresh Air – Tính đúng lưu lượng, chọn đúng quạt, kiểm chứng bằng thực tế

Fresh Air cung cấp giải pháp khảo sát, tính toán, thiết kế, sản xuất và thi công:

✅ hệ thống thông gió nhà xưởng;

✅ Hệ thống cấp gió tươi;

✅ Quạt hút công nghiệp;

✅ Hệ thống Cooling Pad;

✅ Hệ thống hút khói bếp công nghiệp;

✅ Xử lý khí thải công nghiệp.

FRESH AIR – CHẤT LƯỢNG TỪ TÂM – GIÓ SẠCH VỮNG TẦM.