[Hướng dẫn] Thiết kế và tính toán hệ thống thông gió nhà xưởng

Thông gió nhà xưởng là quá trình lưu thông và trao đổi không khí giữa bên trong và bên ngoài công trình nhằm pha loãng khí nóng, bụi và các chất ô nhiễm. Để đạt hiệu quả thông gió tối ưu, hệ thống cần được tính toán và thiết kế phù hợp với quy mô, đặc điểm sản xuất và yêu cầu của từng công trình.

Nội Dung

1. Nguyên tắc khi thiết kế hệ thống thông gió nhà xưởng

Trong quá trình thiết kế cần lưu ý các nguyên tắc sau:

Thiết kế thông gió cần dựa trên đặc điểm thực tế của nhà xưởng, bao gồm kết cấu công trình, quy trình sản xuất, tải nhiệt, lượng bụi hoặc khí thải phát sinh để lựa chọn giải pháp phù hợp.
Bố trí vị trí cấp gió, hút gió và đường ống hợp lý nhằm đảm bảo không khí được phân phối đồng đều, hạn chế vùng chết và nâng cao hiệu quả trao đổi không khí.
Nguyên tắc thiết kế hệ thống thông gió nhà xưởng
Lựa chọn thiết bị có lưu lượng và công suất phù hợp với nhu cầu sử dụng, tránh tình trạng thiếu công suất hoặc gây lãng phí chi phí đầu tư và vận hành.
Đồng bộ với hệ thống điện, HVAC và PCCC để hạn chế xung đột trong quá trình thi công, đồng thời đảm bảo hệ thống vận hành an toàn và thuận tiện cho công tác bảo trì.

**Hệ thống thông gió là gì?

2. Tiêu chuẩn thiết kế thông gió nhà xưởng

Việc thiết kế thông gió nhà xưởng cần tuân thủ các tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật nhằm đảm bảo hiệu quả vận hành, chất lượng môi trường làm việc và các yêu cầu về an toàn. Một số tài liệu thường được áp dụng gồm:

TCVN 5687:2010: Thông gió, điều hòa không khí – Tiêu chuẩn thiết kế.
QCVN 06:2022/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn cháy cho nhà và công trình (đối với các yêu cầu liên quan đến thông gió, hút khói).
Các tiêu chuẩn hoặc yêu cầu kỹ thuật chuyên ngành khác tùy theo lĩnh vực sản xuất (thực phẩm, dược phẩm, điện tử, ….).

Các tiêu chuẩn trên là cơ sở để tính toán và lựa chọn các thông số thiết kế như:

Lưu lượng gió cấp và gió thải.
Số lần trao đổi không khí (ACH).
Nhiệt độ và độ ẩm thiết kế.
Vận tốc gió trong khu vực làm việc.
Áp suất chênh lệch (đối với các khu vực yêu cầu kiểm soát môi trường).
Yêu cầu về chất lượng không khí và mức độ lọc bụi theo từng khu vực sản xuất.

3. Các tính toán lưu lượng thông gió nhà xưởng

Kết quả tính toán sẽ là cơ sở để lựa chọn công suất quạt, kích thước đường ống và các thiết bị phù hợp với nhu cầu sử dụng. Dưới đây là hai phương pháp tính lưu lượng gió được áp dụng phổ biến.

3.1 Tính lưu lượng thông gió theo thể tích nhà xưởng

Phương pháp này dựa trên thể tích của nhà xưởng và số lần trao đổi không khí trong một giờ.

Công thức: Tg = X × T

Trong đó:

Tg: Tổng lưu lượng thông gió cần cấp (m³/h).
X: Số lần thay đổi không khí trong một giờ (lần/giờ).
T: Thể tích nhà xưởng (m³), được tính theo công thức: (T = D × R × C)
D: Chiều dài nhà xưởng (m).
R: Chiều rộng nhà xưởng (m).
C: Chiều cao nhà xưởng (m).

Ví dụ: Một nhà xưởng sản xuất linh kiện có chiều dài 80 m, chiều rộng 30 m và chiều cao 8 m.

Thể tích nhà xưởng: T = 80 × 30 × 8 = 19.200 m³

Giả sử số lần thay đổi không khí là 45 lần/giờ, lưu lượng gió cần cấp là: Tg = 19.200 × 45 = 864.000 m³/h.

3.2 Tính toán theo số lượng nhân sự

Đối với những khu vực có mật độ lao động cao, lưu lượng gió cũng có thể được xác định dựa trên số lượng người làm việc trong nhà xưởng.

Công thức: Tg = N × 20

Tính toán lưu lượng gió dựa trên số lượng công nhân

Trong đó:

Tg: Tổng lưu lượng gió tươi cần cấp (m³/h).
N: Số người làm việc trong nhà xưởng. ( N= Diện tích / 0.7)

Ví dụ: Một xưởng sản xuất có 350 lao động làm việc trong cùng một ca.

Lưu lượng gió tươi cần cấp là: Tg = 350 × 20 = 7.000 m³/h

4. Tính toán thiết kế hệ thống thông gió nhà xưởng

Sau khi xác định lưu lượng gió cần cấp cho nhà xưởng, bước tiếp theo là tính toán số lượng quạt, hệ thống đường ống thông gió và các thiết bị liên quan. Việc tính toán đúng ngay từ giai đoạn thiết kế sẽ giúp hệ thống vận hành hiệu quả và tối ưu chi phí đầu tư.

4.1 Tính số lượng quạt thông gió

Để xác định số lượng quạt cần lắp đặt, có thể áp dụng công thức sau: M = Tg / Q

Trong đó:

M: Số lượng quạt thông gió cần sử dụng.
Tg: Tổng lưu lượng gió tươi cần cấp cho nhà xưởng (m³/h).
Q: Lưu lượng gió của một quạt (m³/h).
Tính toán số lượng quạt thông gió nhà xưởng

Ví dụ: Một nhà xưởng cần lưu lượng gió tươi 1.000.000 m³/h, sử dụng quạt có lưu lượng 20.000 m³/h.

Số lượng quạt cần lắp đặt: M = 1.000.000 / 20.000 = 50 quạt

4.2 Tính đường ống thông gió nhà xưởng

Sau khi xác định được lưu lượng gió, cần tiếp tục tính toán kích thước và tốc độ gió trong hệ thống đường ống để đảm bảo khả năng phân phối không khí đến từng khu vực.

Bước 1: Xác định tốc độ gió của đoạn ống đầu tiên (ω₁), sau đó tính diện tích tiết diện ống (f) theo công thức: f = L / ω

Trong đó:

f: Diện tích tiết diện ống gió.
L: Lưu lượng gió.
ω: Tốc độ gió.
Tính toán đường ống thông gió nhà xưởng

Bước 2: Tính tốc độ gió của các đoạn ống tiếp theo theo công thức: ρ × [(ω₁)² − (ω₂)²] / 2 − ΣΔp₁₂ = 0

Trong đó:

ω₁: Tốc độ gió của đoạn ống thứ nhất.
ω₂: Tốc độ gió của đoạn ống tiếp theo.
ΣΔp₁₂: Tổng tổn thất áp suất từ điểm phân nhánh thứ nhất đến điểm phân nhánh thứ hai.

Sau khi xác định được tốc độ gió, tính diện tích tiết diện của đoạn ống tiếp theo theo công thức:

f₂ = L₂ / ω₂

Bước 3: Tiếp tục thực hiện các bước trên cho đến khi xác định được tốc độ gió và kích thước của toàn bộ hệ thống đường ống. Chiều dài hệ thống được tính bằng tổng chiều dài các đoạn ống và các đoạn cút trên tuyến ống.

5. Hoàn thiện bản vẽ thiết kế hệ thống thông gió nhà xưởng

Sau khi hoàn thành các bước tính toán lưu lượng gió, số lượng quạt và kích thước đường ống, doanh nghiệp có thể triển khai bản vẽ thiết kế chi tiết phù hợp với quy mô và đặc điểm của công trình. Một bản vẽ bố trí hệ thống thông gió nhà xưởng cần thể hiện các nội dung sau:

Vị trí lắp đặt quạt cấp gió, quạt hút và các cửa lấy gió, cửa xả gió.
Tuyến đường ống gió, kích thước ống và vị trí các phụ kiện như van điều chỉnh, cửa thăm,…
Phương án kết nối với các hệ thống kỹ thuật khác như HVAC, điện và PCCC.
Danh mục thiết bị, thông số kỹ thuật và khối lượng vật tư phục vụ cho công tác thi công, lắp đặt.

Trên đây là những nội dung về nguyên tắc thiết kế và cách tính toán hệ thống thông gió nhà xưởng. Việc tính toán lưu lượng gió sẽ giúp doanh nghiệp lựa chọn đúng công suất thiết bị, đáp ứng nhu cầu thông gió thực tế, đồng thời hạn chế phát sinh chi phí do đầu tư dư thừa hoặc phải cải tạo, nâng cấp sau khi đưa vào vận hành.

Nếu cần tư vấn hoặc triển khai hệ thống thông gió nhà xưởng, hãy liên hệ SONGLAMCONS để được hỗ trợ nhanh chóng.