Trong một hệ thống điều hòa không khí và thông gió công nghiệp, việc xác định tiết diện đường ống là bước đi đầu tiên quyết định đến hiệu suất và tuổi thọ vận hành của toàn trạm. Nếu đường ống được thiết kế quá nhỏ so với lượng khí cần tải, vận tốc dòng gió sẽ tăng vọt, gây ra tiếng rít lớn và làm sụt giảm áp suất tĩnh nghiêm trọng. Ngược lại, việc chọn kích thước ống quá lớn sẽ làm tăng chi phí vật tư cơ khí vô ích. Bài viết này sẽ hướng dẫn bạn phương pháp thiết kế kích thước ống gió theo lưu lượng và dải vận tốc kinh tế tiêu chuẩn.
1) Mối quan hệ cốt lõi giữa lưu lượng, vận tốc và diện tích tiết diện ống gió
Mối quan hệ toán học cơ bản điều khiển dòng khí trong lòng ống được xác định bằng công thức: Lưu lượng gió (Q) bằng Diện tích tiết diện ống (A) nhân với Vận tốc dòng khí (V). Khi lưu lượng khí tươi hoặc khí lạnh yêu cầu (m3/h) đã được xác định cố định theo tải lạnh công trình, diện tích mặt cắt của ống gió vuông hay tròn sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào việc bạn chọn dải vận tốc thiết kế là bao nhiêu. Việc chọn vận tốc gió phù hợp bám sát tiêu chuẩn ASHRAE/SMACNA là nền tảng để hệ thống chạy êm, phân phối đều luồng khí.
Thiết kế kích thước ống gió theo lưu lượng và vận tốc
2) Lựa chọn dải vận tốc gió kinh tế cho tuyến ống trục chính và ống nhánh
Dải vận tốc gió thiết kế được chia làm nhiều phân khúc dựa trên khu vực lắp đặt và yêu cầu độ ồn. Đối với tuyến ống trục chính của tòa nhà văn phòng, vận tốc gió an toàn thường dao động từ 6 đến 8 m/s; đối với các tuyến ống nhánh đi vào phòng chức năng, vận tốc phải giảm xuống còn 3 đến 4 m/s để triệt tiêu tiếng ồn khí động học tại miệng gió. Trong môi trường nhà xưởng công nghiệp nặng, nơi tiêu chuẩn tiếng ồn nới lỏng hơn, kỹ sư có thể nâng vận tốc trục chính lên từ 10 đến 12 m/s để thu hẹp tiết diện ống tôn, tối ưu hóa không gian lắp đặt giá treo trần.
3) Phương pháp ma sát đồng đều (Equal Friction) trong bóc tách kích thước ống
Phương pháp ma sát đồng đều là phương pháp phổ biến nhất được dải kỹ sư HVAC ứng dụng để thiết kế kích thước hệ thống đường ống. Theo phương pháp này, kích thước ống gió vuông hay tròn sẽ được tính toán sao cho độ sụt áp suất do ma sát trên một đơn vị chiều dài ống (thường chọn dải từ 0.8 đến 1.0 Pa/m) là không đổi trên toàn bộ tuyến. Kỹ sư sẽ sử dụng thước tính chọn nhanh ống gió (Ductulator) hoặc phần mềm chuyên dụng để nhập chỉ số lưu lượng và độ sụt áp cố định, phần mềm sẽ tự động xuất ra kích thước chiều dài cạnh vuông hoặc đường kính ống tròn tương đương.
4) Chuyển đổi từ đường kính tròn tương đương sang kích thước ống gió vuông thực tế
Do các phần mềm tính toán thủy lực dòng khí thường xuất ra kết quả dạng đường kính ống tròn tương đương, kỹ sư shopdrawing bắt buộc phải thực hiện thêm bước chuyển đổi sang kích thước hai cạnh (Dài x Rộng) của ống gió vuông để phù hợp với điều kiện cao độ trần thạch cao hẹp. Khi chọn kích thước hai cạnh, nhà thầu cần lưu ý tỷ lệ cạnh (Aspect Ratio) lý tưởng nhất là 1:1 hoặc tối đa là 1:3. Tránh thiết kế các dòng ống gió quá dẹt (ví dụ tỷ lệ 1:6) vì vách tôn mạ kẽm sẽ rất dễ bị phập phồng, gây tổn thất ma sát lớn và tốn nhiều chi phí nẹp tăng cứng cơ khí.
5) Tính toán tổn thất áp suất tổng thể để lựa chọn cột áp quạt AHU phù hợp
Sau khi hoàn thành việc định vị kích thước cho toàn bộ các phân đoạn đường ống, bước cuối cùng là tính toán tổn thất áp suất tĩnh tổng thể của tuyến ống dài nhất (tuyến trở lực lớn nhất). Tổn thất này bao gồm tổn thất ma sát dọc đường ống thẳng và tổn thất cục bộ tại các điểm phụ kiện như co cút, gót giày, van VCD, hộp gió và miệng louver ngoài trời. Tổng chỉ số tổn thất này cộng với áp suất tĩnh yêu cầu tại miệng thổi sẽ là căn cứ chính xác để phòng thu mua đặt hàng quạt hướng trục hoặc AHU có dải cột áp (Pa) chuẩn xác, đảm bảo hệ thống không bị chạy thiếu lưu lượng khí khi bàn giao.
Liên hệ Trường Thành để được đội ngũ kỹ sư hỗ trợ tính toán kích thước tuyến ống tối ưu và nhận báo giá gia công phụ kiện HVAC chất lượng cao!
