Trong hệ thống thông gió nhà xưởng, chọn quạt đúng công suất mới chỉ là một phần của bài toán. Thực tế có những công trình sử dụng quạt khá lớn nhưng khu vực cuối tuyến vẫn thiếu gió, trong khi một số cửa gió đầu tuyến lại thổi quá mạnh. Đi kèm với đó có thể là tiếng gió lớn, rung đường ống và mức tiêu thụ điện không tương xứng với hiệu quả đạt được.
Một yếu tố cần kiểm tra trong những trường hợp này là kích thước ống gió nhà xưởng. Tiết diện đường ống cần được tính dựa trên lưu lượng và vận tốc thay vì lựa chọn đơn thuần theo kinh nghiệm.
Kích thước đường ống ảnh hưởng đến hệ thống như thế nào?
Có thể hình dung khá đơn giản: Cùng một lượng không khí, nếu ép đi qua một đường ống nhỏ thì vận tốc dòng khí sẽ tăng. Khi vận tốc tăng quá mức, tổn thất áp suất và nguy cơ phát sinh tiếng ồn cũng tăng theo, khiến quạt phải làm việc với yêu cầu áp suất cao hơn.
Ngược lại, tăng kích thước ống quá mức cũng không phải giải pháp tối ưu. Đường ống lớn hơn đồng nghĩa sử dụng nhiều vật liệu, chiếm thêm không gian MEP và có thể làm tăng đáng kể chi phí sản xuất, vận chuyển và lắp đặt.
Bởi vậy, bài toán thiết kế là tìm được điểm cân bằng giữa lưu lượng – vận tốc – trở lực – độ ồn – chi phí.
Bắt đầu tính kích thước ống gió từ đâu?
Xác định lưu lượng không khí
Quan hệ cơ bản giữa lưu lượng, vận tốc và tiết diện đường ống được thể hiện qua công thức:
Q = V × A
Trong đó:
- Q là lưu lượng không khí, đơn vị m³/s;
- V là vận tốc không khí, đơn vị m/s;
- A là diện tích tiết diện đường ống, đơn vị m².
Muốn tìm tiết diện:
A = Q/V
Một điểm dễ nhầm khi tính toán là lưu lượng quạt thường được thể hiện bằng m³/h. Khi đó cần quy đổi:
Q (m³/s) = Q (m³/h) / 3.600
Quan trọng hơn, Q không phải con số lựa chọn tùy ý. Lưu lượng thông gió của nhà xưởng cần được xác định theo nhu cầu thực tế như số lần trao đổi không khí, tải nhiệt, chất ô nhiễm phát sinh hoặc yêu cầu của khu vực sản xuất.
Lựa chọn vận tốc V
Sau khi có Q, bước tiếp theo là lựa chọn vận tốc thiết kế. Không nên áp dụng một mức vận tốc cho tất cả các tuyến ống.
Ống chính, ống nhánh và đoạn cuối tuyến có điều kiện làm việc khác nhau. Vận tốc còn chịu ảnh hưởng bởi yêu cầu tiếng ồn, chiều dài đường ống, hệ thống cấp hay hút và mức tổn thất áp suất cho phép.
Do đó, cần lựa chọn vận tốc phù hợp với từng đoạn và yêu cầu cụ thể của công trình.
Thử tính một đường ống có lưu lượng 10.800 m³/h
Giả sử một tuyến ống cần vận chuyển:
Q = 10.800 m³/h
Vận tốc thiết kế được chọn:
V = 6 m/s
Trước hết quy đổi:
Q = 10.800/3.600 = 3 m³/s
Tiết diện cần thiết:
A = 3/6 = 0,5 m²
Nếu sử dụng ống gió chữ nhật, phương án sơ bộ có thể là:
1.000 × 500 mm
Tiết diện tương ứng đúng bằng 0,5 m².
Nếu chuyển sang ống gió tròn, sử dụng công thức:
A = πD²/4
Đường kính tính theo diện tích sẽ vào khoảng 800 mm.
Tuy nhiên, đây chưa phải kết quả cuối cùng để đưa ngay xuống xưởng sản xuất. Kỹ sư còn phải kiểm tra tổn thất trên tuyến, cút, chạc, van điều chỉnh, cửa gió, tiêu âm, độ ồn và khả năng đáp ứng của quạt.
Ống vuông hay ống tròn phù hợp với nhà xưởng hơn?
Ống vuông/chữ nhật có lợi thế về khả năng tùy chỉnh chiều rộng và chiều cao. Với những khu vực trần thấp hoặc phải tránh dầm, đường điện, đường nước và các hệ thống MEP khác, đặc điểm này rất hữu ích.
Đổi lại, chất lượng gia công, gia cường và xử lý các mối nối cần được kiểm soát tốt để hạn chế rò rỉ và biến dạng.
Ống tròn, đặc biệt là ống tròn xoắn, có đặc tính khí động học thuận lợi và độ cứng kết cấu tốt. Trên những tuyến dài, dạng ống này còn có thể giảm số lượng mối nối và phù hợp với các nhà xưởng để lộ hệ thống kỹ thuật.
Tuy nhiên, đường kính cố định khiến ống tròn đôi khi khó bố trí tại những khu vực có không gian chiều cao hạn chế.
Vì vậy, khi tham khảo các loại ống gió nhà xưởng, không nên kết luận loại nào tốt hơn một cách tuyệt đối. Phương án phù hợp phải được lựa chọn theo điều kiện cụ thể của công trình.
Những lỗi dễ gặp khi chọn kích thước đường ống
Một sai lầm khá phổ biến là nhìn vào công suất quạt rồi lựa chọn kích thước ống mà không kiểm tra vận tốc và trở lực.
Một số công trình lại cố giảm tiết diện để tiết kiệm vật tư. Chi phí đầu tư đường ống có thể giảm, nhưng vận tốc và tổn thất tăng có thể khiến hệ thống ồn hơn và tốn năng lượng hơn khi vận hành.
Ở chiều ngược lại, làm ống quá lớn theo suy nghĩ “dư còn hơn thiếu” sẽ gây lãng phí vật liệu và không gian.
Ngoài ra, không thể bỏ qua tổn thất của cút, chạc, van gió, cửa gió hay tiêu âm. Và đặc biệt, không nên dùng một kích thước duy nhất cho cả tuyến bởi lưu lượng sẽ giảm dần sau mỗi vị trí phân nhánh.
Quy trình lựa chọn kích thước ống gió nên thực hiện thế nào?
Có thể tóm tắt quá trình thiết kế theo chuỗi:
Tính nhu cầu thông gió → xác định lưu lượng từng khu vực → chọn vận tốc → tính tiết diện → chọn quy cách ống → tính tổn thất áp suất → kiểm tra quạt và độ ồn → tối ưu theo mặt bằng MEP.
Đối với hệ thống lớn, việc chỉ tính A = Q/V là chưa đủ. Các phương pháp tính mạng ống như Equal Friction hoặc phương pháp chuyên dụng khác sẽ giúp kiểm soát toàn tuyến tốt hơn.
Đồng thời, đơn vị thiết kế và đơn vị gia công ống gió cần phối hợp ngay từ đầu để kích thước trên bản vẽ vừa đáp ứng yêu cầu kỹ thuật, vừa khả thi khi sản xuất và lắp đặt.
Kết luận
Tính kích thước ống gió thực chất không quá phức tạp ở bước sơ bộ: Xác định Q, chọn V và tính A. Điều khó hơn nằm ở việc kiểm soát tổn thất áp suất, phân phối lưu lượng, phụ kiện và đặc tính quạt trên toàn mạng.
Đặc biệt với hệ thống thông gió nhà xưởng quy mô lớn, tính toán đúng trước khi sản xuất sẽ giúp giảm nguy cơ thiếu gió, tiếng ồn cao, tiêu tốn điện năng và hạn chế phải cải tạo đường ống sau khi công trình đã đưa vào vận hành.
Nếu bạn đang tìm kiếm đơn vị sản xuất, gia công ống gió, thi công hệ thống thông gió chất lượng, hãy liên hệ Dosamec. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực thông gió, chúng tôi sẽ đưa ra giải pháp tốt nhất cho công trình của bạn!
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP DOSAMEC
- Hotline: 18001165
- Email: info@dosamec.com.vn
- Nhà xưởng: 6/3 Bà Điểm 9 – Hóc Môn – TP. Hồ Chí Minh
- Website: dosamec.com