Một hệ thống thông gió nhà xưởng chạy đúng khi ba thứ khớp nhau: tổng lưu lượng hút, tổng tiết diện cửa lấy gió, và đường đi của dòng khí giữa hai đầu đó. Thiếu một trong ba thì thêm quạt cũng không giải quyết được gì.
Bài này giả định bạn đã biết mình cần loại quạt nào và đã có con số tổng lưu lượng. Phần còn lại là bài toán cấp hệ thống: bố trí tuyến, cân bằng hai chiều, chia khu vực, và cách kiểm chứng sau khi lắp xong.
Tóm tắt nhanh
– Tổng tiết diện cửa lấy gió phải bằng hoặc lớn hơn tổng tiết diện miệng quạt hút. Điều kiện tiên quyết, không phải khuyến nghị
– Cửa lấy gió có lưới và chớp chỉ cho qua khoảng 50 đến 70% tiết diện hình học, phải cộng bù khi tính
– Quạt hút đặt một phía, cửa lấy gió đặt phía đối diện. Đặt cùng phía là bố trí sai phổ biến nhất
– Xưởng có khu phát nhiệt hoặc phát bụi tập trung thì chia hai vòng: hút cục bộ tại nguồn, thông gió chung cho phần còn lại
– Biến tần chỉ đáng đầu tư khi tải thay đổi theo ca hoặc theo mùa, không đáng cho xưởng chạy một chế độ cố định
Cân bằng hút và cấp là điều kiện tiên quyết
Quạt hút không tạo ra không khí. Nó chỉ chuyển khí từ trong ra ngoài, và mỗi mét khối đẩy ra phải có một mét khối vào thay chỗ. Nếu không có đường vào đủ rộng, quạt tạo áp suất âm trong xưởng và tự bóp lưu lượng của chính nó.
Tình huống “lắp đủ quạt theo tính toán mà xưởng vẫn nóng” hầu như luôn bắt đầu từ đây. Quạt vẫn quay, dòng điện đo được vẫn gần định mức, nhưng lưu lượng thực tế chỉ còn một phần so với thông số.
Quy tắc tính: tổng tiết diện thông thủy của cửa lấy gió phải bằng hoặc lớn hơn tổng tiết diện miệng các quạt hút.
Chữ “thông thủy” là chỗ hay bị bỏ sót. Một ô cửa 1.000 x 1.000 mm có tiết diện hình học 1 m², nhưng nếu lắp lưới chắn côn trùng và cánh chớp cố định thì phần khí thực sự đi qua chỉ còn khoảng 50 đến 70%. Dải này là mức chúng tôi dùng khi tính cho khách, tùy mật độ lưới và góc chớp; lưới càng mau thì càng gần cận dưới.
Ví dụ: xưởng lắp 6 quạt 900×900 mm. Tiết diện mỗi miệng khoảng 0,81 m², tổng 4,86 m². Nếu cửa lấy gió có lưới và chớp, lấy hệ số 0,6, thì tiết diện hình học cần có là 4,86 ÷ 0,6 ≈ 8,1 m². Con số này lớn hơn nhiều so với cảm giác thông thường, và đó chính là lý do nó hay bị làm thiếu.
Cửa lấy gió không nhất thiết là cửa mới. Cửa cuốn mở trong giờ làm việc, khoảng hở dưới mái, cửa sổ lật đều tính được, miễn là chúng nằm đúng phía và luôn mở khi quạt chạy.
Bố trí để dòng khí quét qua khu vực làm việc
Sau khi có đủ lối vào và lối ra, việc còn lại là quyết định khí đi đường nào giữa hai điểm đó.
Nguyên tắc: quạt hút một phía, cửa lấy gió phía đối diện. Khí buộc phải băng ngang mặt bằng, và trên đường đi nó cuốn theo nhiệt và hơi ẩm ở khu vực có người làm việc.
Ba kiểu bố trí thường dùng:
Đối lưu ngang. Quạt hút dọc một tường dài, cửa lấy gió dọc tường đối diện. Kiểu cơ bản nhất, hợp với xưởng hình chữ nhật có tỷ lệ dài trên rộng dưới khoảng 3. Xưởng dài hơn tỷ lệ này thì đầu xa quạt sẽ yếu, cần bổ sung hàng quạt ở giữa.
Đối lưu chéo. Quạt hút tập trung ở một góc hoặc một đầu hồi, cửa lấy gió ở góc chéo đối diện. Dòng khí đi theo đường chéo dài nhất của mặt bằng, quét được nhiều diện tích hơn với cùng số quạt. Hợp với xưởng gần vuông.
Hút nóc kết hợp cấp ngang. Khí nóng tự bốc lên nên hút ở tầng mái là cách rẻ nhất để lấy nhiệt ra. Cửa lấy gió đặt thấp ở hai bên tường. Hợp với xưởng trần cao trên 6 m và có nguồn nhiệt lớn.
Ba lỗi bố trí gặp nhiều nhất:
- Quạt và cửa lấy gió cùng một phía. Khí đi vòng ngắn ngay tại chỗ rồi ra, nửa xưởng còn lại không có gió. Lỗi này hay xảy ra khi lắp thêm quạt vào tường nào tiện thi công nhất.
- Dồn hết quạt vào một chỗ trên tường dài. Vùng gần quạt gió mạnh tới mức khó chịu, vùng xa gần như đứng gió. Rải đều dọc tường tốt hơn nhiều so với dồn cụm.
- Bỏ qua vách ngăn trong xưởng. Kệ hàng cao, buồng sơn, tường ngăn kho đều chặn dòng khí. Một mặt bằng có vách ngăn thực chất là nhiều không gian nhỏ, mỗi phần cần lối vào và lối ra riêng.
Phần thi công chi tiết của từng vị trí, gồm độ cao lắp và cách làm kín, nằm ở bài lắp đặt quạt hút công nghiệp.
Chia hai vòng khi xưởng có nguồn phát tập trung
Một hệ thống thông gió nhà xưởng đúng nghĩa thường có hai vòng chạy song song, không phải một.
Vòng thông gió chung xử lý toàn bộ thể tích: thay khí, hạ nhiệt, giảm ngột. Tính theo số lần thay khí mỗi giờ, dùng quạt gắn vách hoặc quạt nóc, không có đường ống.
Vòng hút cục bộ xử lý ngay tại nguồn phát: hood trên máy cưa, chụp hút trên bàn hàn, chụp trên bếp. Tính theo tốc độ gió tại miệng hood và số điểm hút, dùng quạt tạo được cột áp cao vì có đường ống.
Lý do phải tách: bụi và khói bắt được ngay tại nguồn thì chỉ cần vài nghìn m³/h. Để nó khuếch tán ra cả xưởng rồi mới hút thì cần vài chục nghìn m³/h mà vẫn không sạch. Chênh lệch chi phí vận hành giữa hai cách rất lớn.
| Ngành | Vòng chung | Vòng cục bộ |
|---|---|---|
| May, dệt | Thay khí toàn xưởng, quạt gắn vách | Thường không cần; có thể hút xơ tại máy cắt |
| Cơ khí | Thay khí toàn xưởng | Hood trên từng bàn hàn, máy mài |
| Gỗ | Thay khí toàn xưởng | Hood trên máy cưa và máy chà, dẫn về cyclone |
| Bếp công nghiệp | Cấp khí tươi vào khu chế biến | Chụp hút trên từng dãy bếp |
| Kho hàng | Thay khí toàn kho | Không có |
Chọn loại quạt cho vòng cục bộ là câu hỏi riêng, và đáp án gần như luôn là nhóm tạo cột áp cao. Lý do và ranh giới nằm ở bài so sánh quạt ly tâm và quạt hướng trục.
Hai vòng phải cộng vào cùng một bài toán cân bằng. Vòng cục bộ cũng hút khí ra khỏi xưởng, nên lưu lượng của nó phải được tính vào tổng lượng khí cần bù. Chỗ này hay bị quên khi hệ hút bụi được lắp sau, bởi một nhà thầu khác.
Chọn thiết bị cho tuyến
Sau khi có sơ đồ, việc chọn thiết bị đi theo ba câu hỏi, theo thứ tự:
1. Có đường ống không. Không có ống thì dùng quạt gắn thẳng lên vách trong danh mục quạt thông gió vuông hoặc quạt thông gió tròn. Có tuyến ống ngắn dẫn khí đi qua vài phòng thì dùng nhóm quạt hút nối ống. Tuyến dài, nhiều co cút, hoặc có vật chất trong dòng khí thì dùng quạt ly tâm.
2. Cỡ nào và bao nhiêu chiếc. Tổng lưu lượng chia cho lưu lượng mỗi chiếc. Bảng tra cỡ theo lưu lượng và diện tích nằm ở bài kích thước quạt hút công nghiệp.
3. Chia thành mấy nhóm điều khiển. Câu hỏi hay bị bỏ qua nhất, và cũng là chỗ tiết kiệm điện thật sự.
Đấu tất cả quạt vào một aptomat và một công tắc nghĩa là xưởng chỉ có hai trạng thái: chạy hết hoặc tắt hết. Chia thành hai hoặc ba nhóm theo khu vực, mỗi nhóm một aptomat riêng, cho phép chạy đúng phần đang có người và đúng mức cần thiết. Chi phí thêm chỉ là vài cái aptomat và ít dây.
Cách chia hay dùng: một nhóm chạy nền suốt ca, một nhóm bật thêm vào khung giờ nóng nhất, một nhóm dự phòng cho ngày cao điểm hoặc khi có quạt hỏng.
Khi nào cần biến tần
Biến tần cho phép chỉnh tốc độ quạt thay vì chỉ bật tắt. Công suất tiêu thụ giảm nhanh hơn tốc độ, nên chạy ở tốc độ thấp tốn ít điện hơn so với chạy hết rồi tắt luân phiên.
Đáng đầu tư khi: tải thay đổi rõ giữa các ca hoặc giữa các mùa; xưởng chạy liên tục nhiều giờ mỗi ngày; hệ thống có ống và cần cân chỉnh lưu lượng sau khi lắp; hoặc cần khởi động mềm cho các quạt khổ lớn để giảm dòng khởi động.
Không đáng khi: xưởng chạy một chế độ cố định; số quạt ít và công suất mỗi chiếc nhỏ; hoặc ngân sách còn phải ưu tiên cho việc mở đủ cửa lấy gió. Với một hệ chưa cân bằng được hút và cấp, tiền bỏ vào biến tần không mang lại gì.
Một cách thay thế rẻ hơn cho phần lớn xưởng nhỏ: chia nhóm điều khiển như mục trên và chọn số lượng quạt nhiều hơn với cỡ nhỏ hơn. Bật ít chiếc hay nhiều chiếc cũng là một cách điều tiết lưu lượng, chỉ là thô hơn.
Nghiệm thu hệ thống bằng số đo
Hệ thống đã lắp xong thì kiểm bằng bốn phép đo, không kiểm bằng cảm giác đứng dưới quạt.
| Đo cái gì | Cách đo | Đạt khi |
|---|---|---|
| Tốc độ gió tại miệng cửa lấy gió | Máy đo gió cầm tay, đo ở giữa ô cửa | Có dòng vào rõ ràng ở mọi cửa, không cửa nào đứng gió |
| Chênh áp trong ngoài | Cảm nhận qua độ nặng khi mở cửa ra vào | Cửa không bị hút chặt hoặc bật ra khi mở |
| Dòng làm việc từng quạt | Ampe kìm kẹp vào dây cấp, ghi lại | Dưới dòng định mức ghi trên tem, và ghi số này làm mốc so sánh về sau |
| Nhiệt độ chênh trong ngoài | Nhiệt kế đo ở tầm 1,5 m, ba vị trí trong xưởng | Chênh lệch đều giữa ba vị trí, không có vùng nóng cục bộ |
Phép đo đơn giản nhất và nói lên nhiều nhất là kiểm tra bằng dải giấy: cầm một dải giấy mỏng đưa vào từng cửa lấy gió. Giấy bị hút vào mạnh và đều ở mọi cửa nghĩa là hệ cân bằng. Có cửa giấy không nhúc nhích, hoặc tệ hơn là giấy bị thổi ngược ra, nghĩa là dòng khí đang đi sai đường.
Vùng nóng cục bộ sau khi nghiệm thu thường không phải do thiếu quạt, mà do có vật cản trên đường đi của dòng khí tại đúng vùng đó. Kiểm kệ hàng, vách ngăn và vị trí máy trước khi tính chuyện mua thêm.
Bạn đang thiết kế hệ thống thông gió cho một xưởng mới hoặc đang sửa một hệ chạy chưa đạt thì gửi mặt bằng qua Zalo 0902.261.070, kèm chiều cao trần, ngành sản xuất và vị trí các cửa hiện có. Kỹ sư SSB dựng sơ đồ bố trí, tính tổng lưu lượng và tiết diện cửa lấy gió cần thiết. Khảo sát tận nơi tại Hà Nội và TP. HCM không mất phí, chi tiết ở trang giải pháp thông gió công nghiệp.
Câu hỏi thường gặp
Lắp đủ quạt theo tính toán rồi mà xưởng vẫn nóng là vì sao?
Nguyên nhân hay gặp nhất là thiếu cửa lấy gió. Quạt hút không có khí bù thì tự bóp lưu lượng của chính nó, dù vẫn quay đủ vòng và vẫn ăn điện. Kiểm bằng dải giấy tại từng cửa: giấy không bị hút vào nghĩa là hệ đang thiếu đường vào. Nguyên nhân thứ hai là bố trí quạt và cửa cùng một phía.
Cửa lấy gió cần rộng bao nhiêu?
Tổng tiết diện thông thủy tối thiểu bằng tổng tiết diện miệng các quạt hút. Nếu cửa có lưới và chớp thì cộng bù, vì phần khí đi qua thực tế chỉ còn khoảng 50 đến 70% tiết diện hình học. Sáu chiếc quạt 900×900 mm cần khoảng 8 m² cửa có lưới.
Hút trên mái hay hút ngang tường thì tốt hơn?
Tùy chiều cao trần và nguồn nhiệt. Trần trên 6 m và có nguồn nhiệt lớn thì hút mái lấy được lớp khí nóng tích tụ ở đỉnh, hiệu quả hơn hẳn. Trần dưới 5 m thì hút ngang tường đơn giản và rẻ hơn, đồng thời tạo được dòng khí quét qua tầm người làm việc. Nhiều xưởng dùng cả hai.
Xưởng đang chạy, không dừng được để lắp thì làm thế nào?
Chia thi công theo khu vực và làm ngoài giờ sản xuất. Phần khoét lỗ tường và lắp giá là phần gây gián đoạn nhất, nên gom vào cùng một đợt cho mỗi khu. Nói rõ ràng buộc thời gian ngay từ khâu khảo sát để chia đợt đúng, đừng để phát sinh lúc đang thi công.
Có cần tính lại cả hệ khi thêm một dây chuyền mới?
Có. Dây chuyền mới thêm nhiệt, thêm người, đôi khi thêm bụi, nên tổng lưu lượng cần thiết tăng lên. Ngoài ra máy móc mới có thể chặn đường đi của dòng khí hiện tại. Tính lại tổng lưu lượng theo bài cách tính lưu lượng gió cho nhà xưởng, rồi kiểm lại sơ đồ bố trí.
Hệ hút bụi và hệ thông gió chung có dùng chung quạt được không?
Không nên. Hai hệ có yêu cầu cột áp khác hẳn nhau, và gộp lại thì thiết bị luôn thiếu ở một trong hai đầu. Ngoài ra, dẫn khí có bụi vào tuyến thông gió chung làm bẩn toàn bộ đường ống. Tách riêng hai vòng, chỉ cộng lưu lượng của chúng khi tính phần cửa lấy gió.