Xác định vận tốc gió cho đường ống gió, miệng gió là một trong những yếu tố kỹ thuật then chốt, quyết định hiệu quả vận hành và sự thoải mái của hệ thống HVAC. Việc tính toán sai lệch không chỉ gây lãng phí năng lượng, tăng chi phí vật tư mà còn ảnh hưởng đến độ ồn và chất lượng không khí. Tuy nhiên, việc lựa chọn vận tốc gió hợp lý lại là một bài toán phức tạp mà không phải kỹ sư nào cũng nắm rõ.
Bài viết dưới đây, Bảo Hưng sẽ giúp bạn hiểu rõ tầm quan trọng của việc chọn vận tốc gió, cách tính toán dựa trên tiêu chuẩn ASHRAE và các yếu tố ảnh hưởng, từ đó giúp bạn thiết kế hệ thống thông gió một cách chính xác và hiệu quả nhất.
1. Các vấn đề khi tính kích thước ống gió, miệng gió
Việc tính toán kích thước ống gió, miệng gió thì hầu hết mọi người đều có thể dễ dàng xác định được. Tuy nhiên khi tính kích thước ống gió, miệng gió cũng sẽ có các vấn đề như:
- Vận tốc gió là bao nhiêu đối với các không gian công năng khác nhau?
- Giá trị vận tốc gió căn cứ vào tiêu chuẩn nào? Khi đi làm thực tế thì không thể dẫn chứng từ sách hoặc giáo trình học ra được mà phải dẫn chứng trên cơ sở tiêu chuẩn.
- Vận tốc gió liên quan đến các thông số nào? Sự ảnh hưởng lẫn nhau của chúng trong không gian điều hòa như thế nào?
2. Tầm quan trọng của việc chọn vận tốc gió trong thiết kế HVAC
Trong việc tính toán kích thước ống gió và miệng gió thì các giá trị quan trọng nhất không thể thiếu đó là lưu lượng và vận tốc gió qua chúng.
Việc xác định vận tốc gió sao cho hợp lý trên cơ sở tiêu chuẩn kỹ thuật thì mới là điều thực sự quan trọng mà hầu hết các kỹ sư thiết kế có kinh nghiệm vẫn luôn thắc mắc.
Giá trị vận tốc gió tính chọn không hợp lý sẽ ảnh hưởng rất nhiều đến các yếu tố khác như: chi phí vật tư, năng lượng vận hành, không gian lắp đặt, độ ồn cho phép thậm chí là sức khỏe người sử dụng.
Bảng 1 dưới đây sẽ cho thấy sự ảnh hưởng qua lại giữa các giá trị liên quan vận tốc gió khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí và thông gió.
Nhận xét ở bảng 1:
Nếu chọn vận tốc gió nhỏ sẽ có kích thước ống gió to nên tốn chi phí vật tư ống gió, cách nhiệt nhưng năng lượng vận hành quạt và độ ồn sẽ ít hơn.
Nếu chọn vận tốc gió lớn thì sẽ tiết kiệm chi phí ống gió, cách nhiệt nhưng lại có tổn thất áp cao nên tốn chi phí năng lượng vận hành quạt và độ ồn lớn do ma sát gây ra.
3. Các cách tính kích thước ống gió, miệng gió chưa được hiểu đúng hiện nay
Xác định kích thước ống gió bằng việc chọn vận tốc gió theo quy định tên gọi ống nhánh hoặc ống chính.
Tính toán ống gió theo phương pháp ma sát đồng đều nhưng giá trị Pa/m lại mặc định là 1Pa/m hoặc thay đổi nhiều mức Pa/m trong cùng hệ thống ống.
Tính toán kích thước ống gió nhưng bỏ qua sự ảnh hưởng của các giá trị khác như nhiệt độ lưu chất, vật liệu ống, áp lực thành ống…
Tính toán miệng gió dựa trên kích thước mặt của miệng gió.
Tính toán kích thước miệng gió mà không xét tới diện tích phần trống của từng loại miệng gió khác nhau.
4. Khuyến cáo của ASHRAE về việc chọn vận tốc gió
a) Đối với đường ống gió
Bảng 2 – Vận tốc đường ống gió tối đa khuyến cáo theo ASHRAE
b) Đối với miệng gió
Bảng 3 – Vận tốc miệng gió tối đa khuyến cáo theo ASHRAE
Lưu ý: Khi chọn vận tốc gió từ độ ồn thì cần tính đến sự tập hợp độ ồn từ nhiều miệng gió khác nhau trong không gian phòng làm cơ sở chọn lựa.
Để biết được sự gia tăng thêm độ ồn từ nhiều miệng gió các bạn có thể tra theo bảng 4 bên dưới.
Bảng 4 – Bảng tra giá trị độ ồn gia tăng thêm từ nhiều miệng gió theo ASHRAE
5. Cách xác định vận tốc đường ống gió, vận tốc tại miệng gió
5.1 Đối với đường ống gió
Căn cứ từng hệ thống thông gió cụ thể mà xác định mức vận tốc tối đa theo tiêu chuẩn.
Từ thông số đã có, xác định mật độ tổn thất ma sát đồng đều Pa/m phù hợp.
Từ mật độ Pa/m sẽ có vận tốc gió giảm dần theo lưu lượng các ống chính và ống nhánh tương ứng.
Cần lưu ý thêm các thông số về lưu chất trong ống vì nó sẽ liên quan đến kích thước ống hoặc tổn thất áp chọn quạt.
5.2 Đối với miệng gió
Căn cứ giá trị độ ồn theo tiêu chuẩn quy định để có mức vận tốc tối đa cho phép.
Căn cứ giá trị độ ồn quy định theo từng phòng để làm cơ sở tính toán.
Tính toán giá trị độ ồn từ các miệng gió trong phòng, OBD (Opposed Blade Damper) và so sánh với tiêu chuẩn để chọn vận tốc gió phù hợp.
Ví dụ: Chọn vận tốc tại miệng gió cho văn phòng làm việc với độ ồn thiết kế trung bình 45 dB có 8 miệng gió cấp.
Tra bảng 4 ta có độ ồn gia tăng của 8 miệng gió là 9 dB.
Thêm độ ồn gia tăng qua OBD trong miệng gió từ 2-5 dB
→ Độ ồn tối đa = 45 – 9 – 5 = 31 dB.
Tra bảng 3 ta chọn được vận tốc gió tương ứng tối đa là 2.2 m/s.
Để đảm bảo tính kinh tế và tiện nghi nhất thì nên chọn vận tốc khoảng 2 m/s cho trường hợp này.
Bảng tra các thông số độ ồn cho từng công năng phòng theo ASHRAE
6. Đánh giá chung
Việc tính chọn vận tốc miệng gió cần căn cứ khu vực không gian thiết kế như văn phòng, phòng ngủ hay nhà hàng để có sự chọn lựa hợp lý.
Nếu sử dụng các loại miệng gió khác nhau như Linear, Slot thì cũng sẽ có sự thay đổi ít về kết quả.
Độ đóng mở của OBD trong miệng gió cũng ảnh hưởng đến độ ồn nên thường ko đóng quá 20% diện tích lỗ mở của miệng gió. Nếu không ảnh hướng lớn đến chi phí thì không nên chọn vận tốc miệng gió tối đa cho phép mà nên chọn các mức thấp hơn để tiện nghi về độ ồn.
Vị trí đấu nối ống mềm vào miệng gió hạn chế lệch nhiều hoặc bẻ gắt sẽ làm gia tăng độ ồn từ 12 đến 15 dB so với giá trị cung cấp từ nhà sản xuất miệng gió.
Ngoài các vấn đề xác định vận tốc gió để chọn miệng gió, ống gió thì đối với không gian điều hòa để tối ưu tiết kiệm năng suất lạnh thì việc chọn phương án thiết kế hệ thống phân phối gió theo kiểu Mixed, Displacement, Laminar theo từng loại không gian điều hòa cụ thể cũng đóng vai trò khá quan trọng cần cân nhắc đến.
7. FAQ – Các câu hỏi thường gặp về vận tốc gió trong hệ thống HVAC
1. Vận tốc gió trong ống gió ảnh hưởng đến những yếu tố nào?
Vận tốc gió ảnh hưởng trực tiếp đến các yếu tố sau:
- Chi phí: Vận tốc gió lớn giúp giảm kích thước ống gió, tiết kiệm chi phí vật tư ban đầu, nhưng lại làm tăng tổn thất áp suất và chi phí vận hành quạt. Ngược lại, vận tốc gió nhỏ tốn nhiều chi phí vật tư hơn nhưng tiết kiệm điện năng vận hành.
- Độ ồn: Vận tốc gió càng cao, tiếng ồn phát ra do ma sát và nhiễu động càng lớn, ảnh hưởng đến sự thoải mái của người sử dụng.
- Không gian lắp đặt: Vận tốc gió nhỏ đòi hỏi kích thước ống gió lớn, chiếm nhiều không gian lắp đặt hơn.
2. Tiêu chuẩn nào được sử dụng để xác định vận tốc gió?
Trong ngành HVAC, tiêu chuẩn ASHRAE được sử dụng rộng rãi để xác định vận tốc gió. Tiêu chuẩn này cung cấp các bảng tra chi tiết về vận tốc gió tối đa khuyến cáo cho từng loại đường ống, miệng gió và các không gian chức năng khác nhau, giúp kỹ sư thiết kế hệ thống một cách chính xác và hiệu quả.
3. Tại sao không nên chọn vận tốc gió tối đa cho phép?
Mặc dù các tiêu chuẩn có đưa ra vận tốc gió tối đa cho phép, nhưng việc chọn giá trị này có thể không phải là lựa chọn tốt nhất. Vận tốc gió tối đa thường đi kèm với độ ồn cao và tổn thất áp suất lớn. Để đảm bảo sự thoải mái và tiết kiệm năng lượng, các kỹ sư thường chọn vận tốc gió thấp hơn mức tối đa, đặc biệt là ở các khu vực yêu cầu độ yên tĩnh cao như văn phòng, phòng ngủ hoặc phòng họp.
4. Việc tính toán miệng gió có cần lưu ý điều gì đặc biệt không?
Có. Khi tính toán miệng gió, bạn không nên chỉ dựa vào kích thước mặt của miệng gió mà phải tính đến diện tích phần trống. Diện tích phần trống khác nhau giữa các loại miệng gió sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến vận tốc gió thực tế. Ngoài ra, cần tính toán độ ồn cộng dồn từ nhiều miệng gió trong cùng một phòng và tổn thất áp suất qua OBD (van điều chỉnh lưu lượng) để đảm bảo độ ồn không vượt quá giới hạn cho phép.
5. Sai lầm khi tính toán ma sát đồng đều là gì?
Sai lầm phổ biến là mặc định giá trị tổn thất áp suất trên mỗi mét ống là 1 Pa/m. Thực tế, giá trị này cần được tính toán dựa trên tổng tổn thất áp suất của toàn bộ hệ thống để đảm bảo quạt có đủ cột áp để đẩy gió đến điểm xa nhất. Việc áp dụng một cách máy móc có thể dẫn đến hệ thống bị mất cân bằng, gây lãng phí năng lượng và giảm hiệu suất.
Với những thông tin mà Bảo Hưng cung cấp trên mong rằng sẽ hữu ích với bạn. Nếu bạn vẫn còn thắc mắc hay quan tâm tới dịch vụ thiết kế thi công hệ thống điều hòa, cấp khí tươi thì hãy đặt tư vấn online ngay nhé !
CÔNG TY TNHH ĐẦU TƯ VÀ PHÁT TRIỂN THƯƠNG MẠI BẢO HƯNG
Hotline: 08.1800.1588
Email: info@baohung.co
Chúng tôi luôn sẵn lòng phục vụ!
