Nhà xưởng cần bao nhiêu quả cầu thông gió? Không nên chỉ lấy diện tích mái rồi áp dụng một định mức cố định như “1 quả cho 50–70 m²”, bởi hai nhà xưởng có cùng diện tích nhưng khác chiều cao, nguồn nhiệt và nhu cầu trao đổi khí có thể cần số lượng thiết bị rất khác nhau.
Cách tính hợp lý hơn là đi từ thể tích nhà xưởng → nhu cầu trao đổi không khí → tổng lưu lượng cần thông gió → lưu lượng của một quả cầu tại điều kiện xác định.
Công thức tổng quát:
V = L × W × Htb
Q = V × ACH
N = Q ÷ Q₁
Trong đó, N là số lượng quả cầu cần dùng và phải làm tròn lên. Tuy nhiên, với quả cầu thông gió tự nhiên, Q₁ không phải một giá trị cố định trong mọi điều kiện, vì lưu lượng còn phụ thuộc vào kích thước thiết bị, tốc độ gió, chênh lệch nhiệt độ, đường cấp khí bù và điều kiện lắp đặt.
Vì vậy, công thức có thể tính rất rõ, nhưng muốn kết quả sát thực tế thì Q₁ phải là dữ liệu của đúng model tại điều kiện thử hoặc điều kiện thiết kế xác định, không nên tự lấy một con số m³/h trên mạng rồi áp dụng cho mọi quả cầu.
Nếu đang ở bước chọn đường kính trước khi tính số lượng, bạn có thể tham khảo các mẫu quả cầu thông gió inox D360–D800 của Sơn Mỹ.
Công Thức Tính Số Lượng Quả Cầu Thông Gió
Có thể tóm tắt quá trình bằng 3 bước:
| Bước | Công thức | Ý nghĩa |
|---|---|---|
| 1. Tính thể tích | V = L × W × Htb |
Xác định lượng không khí trong nhà xưởng |
| 2. Tính lưu lượng yêu cầu | Q = V × ACH |
Lượng không khí cần trao đổi mỗi giờ |
| 3. Tính số thiết bị | N = Q ÷ Q₁ |
Chia tổng lưu lượng cho lưu lượng của một quả |
Trong đó:
- V: thể tích không gian, m³;
- L: chiều dài, m;
- W: chiều rộng, m;
- Htb: chiều cao trung bình, m;
- ACH: số lần trao đổi không khí trong một giờ;
- Q: lưu lượng thông gió yêu cầu, m³/h;
- Q₁: lưu lượng của một quả cầu tại điều kiện xác định, m³/h;
- N: số lượng quả cầu cần dùng.
Kết quả N luôn làm tròn lên.
Ví dụ tính được:
N = 8,4
thì phương án sơ bộ phải lấy:
9 quả
chứ không làm tròn xuống 8.
Bước 1: Tính Thể Tích Nhà Xưởng
Nếu nhà xưởng có chiều cao tương đối đồng đều:
V = L × W × H
Ví dụ nhà xưởng:
- dài: 30 m;
- rộng: 20 m;
- cao trung bình: 7 m.
Thể tích:
V = 30 × 20 × 7 = 4.200 m³
Đây là lượng không gian không khí mà hệ thống thông gió cần xử lý.
Nhà Xưởng Mái Dốc Tính Chiều Cao Thế Nào?
Đây là chỗ rất nhiều bài trên mạng tính quá đơn giản.
Nếu nhà xưởng mái hai dốc, chiều cao ở mép mái và chiều cao tại đỉnh mái khác nhau. Với mái đối xứng thông thường, có thể tính chiều cao trung bình gần đúng:
Htb = (Hmép + Hđỉnh) ÷ 2
Ví dụ:
- cao đến mép mái: 6 m;
- cao đến đỉnh mái: 8 m.
Khi đó:
Htb = (6 + 8) ÷ 2 = 7 m
Nếu nhà xưởng dài 30 m, rộng 20 m:
V = 30 × 20 × 7 = 4.200 m³
Cách này chính xác hơn đáng kể so với việc lấy luôn chiều cao đỉnh mái 8 m hoặc chiều cao mép mái 6 m cho toàn bộ nhà xưởng.
Trường hợp mái hoặc mặt bằng phức tạp
Nếu công trình có nhiều cao độ, nhiều nhịp hoặc các khu vực sản xuất tách biệt, nên chia thành từng vùng, tính thể tích từng vùng rồi cộng lại.
Không nên cố ép toàn bộ công trình phức tạp vào một hình hộp duy nhất.
Bước 2: Xác Định Nhu Cầu Trao Đổi Không Khí – ACH
ACH – Air Changes per Hour là số lần một lượng không khí tương đương với toàn bộ thể tích không gian được trao đổi trong một giờ.
Ví dụ:
Nhà xưởng có:
V = 4.200 m³
Nếu yêu cầu thiết kế là:
6 ACH
thì tổng lưu lượng cần thiết là:
Q = 4.200 × 6 = 25.200 m³/h
Điều này không có nghĩa đúng 100% không khí cũ được thay sạch sáu lần mỗi giờ; ACH là đại lượng biểu thị mức trao đổi không khí tương đương.
Nên Chọn Bao Nhiêu ACH?
Không có một giá trị ACH duy nhất cho mọi nhà xưởng.
Mức cần thiết phụ thuộc vào:
- công năng nhà xưởng;
- lượng nhiệt phát sinh;
- mật độ người;
- máy móc;
- bụi, hơi hoặc khí phát sinh;
- chiều cao không gian;
- yêu cầu của quy trình sản xuất;
- hệ thống cấp gió và hút cục bộ hiện có.
Các tài liệu kỹ thuật có thể đưa ra khoảng tham khảo khác nhau. CIBSE, chẳng hạn, cho biết các ứng dụng công nghiệp điển hình có thể nằm trong khoảng 5–15 lần trao đổi/giờ, tùy loại không gian và hoạt động. Đây là phạm vi tham khảo, không phải con số để áp dụng máy móc cho mọi nhà xưởng.
Với kho ít phát nhiệt, nhà xưởng sản xuất thông thường và khu vực có tải nhiệt lớn, yêu cầu có thể rất khác nhau.
Đặc biệt, nếu nhà xưởng phát sinh:
- khói;
- bụi nguy hại;
- hơi dung môi;
- hóa chất;
- khí độc;
- sản phẩm cháy;
thì không được dùng phép tính ACH đơn giản và quả cầu thông gió mái để thay thế thiết kế hút cục bộ hoặc hệ thống thông gió an toàn chuyên dụng.
Bước 3: Xác Định Tổng Lưu Lượng Cần Thông Gió
Công thức:
Q = V × ACH
Ví dụ:
V = 4.200 m³
ACH yêu cầu = 6
Khi đó:
Q = 4.200 × 6 = 25.200 m³/h
Tức phương án thông gió cần tạo ra tổng lưu lượng tương đương khoảng:
25.200 m³/h
ở điều kiện thiết kế đang xét.
Đến đây chúng ta vẫn chưa thể kết luận cần bao nhiêu quả cầu.
Còn thiếu dữ liệu quan trọng nhất:
một quả cầu thực tế thoát được bao nhiêu m³/h?
Bước 4: Xác Định Lưu Lượng Của Một Quả Cầu Thông Gió
Để tính được số lượng quả cầu thông gió cho nhà xưởng, cần xác định lưu lượng tham chiếu của từng kích thước.
Khác với quạt hút điện sử dụng motor, quả cầu thông gió hoạt động nhờ gió tự nhiên kết hợp với đối lưu nhiệt. Vì vậy lưu lượng thực tế có thể thay đổi theo tốc độ gió, nhiệt độ, vị trí lắp đặt và khả năng cấp khí bù của công trình.
Để thống nhất khi tư vấn và tính toán sơ bộ, Sơn Mỹ sử dụng vận tốc gió 3 m/s làm điều kiện tham chiếu.
Lưu lượng tham chiếu quả cầu thông gió Sơn Mỹ
| Kích thước | Lưu lượng tham chiếu tại gió 3 m/s | Lưu lượng Q₁ khuyến nghị dùng để tính |
|---|---|---|
| D360 | khoảng 600 m³/h | 450 m³/h |
| D460 | khoảng 1.000 m³/h | 750 m³/h |
| D600 | khoảng 1.500 m³/h | 1.100 m³/h |
| D800 | khoảng 2.600 m³/h | 1.950 m³/h |
Vì sao Sơn Mỹ không sử dụng toàn bộ lưu lượng tham chiếu để tính số lượng?
Trong điều kiện thực tế, quả cầu có thể không liên tục gặp gió 3 m/s. Hướng gió, vật cản xung quanh nhà xưởng, độ dốc mái, nhiệt độ và đặc biệt là diện tích cấp khí bù đều có thể làm lưu lượng thực tế giảm xuống.
Vì vậy khi tính sơ bộ số lượng thiết bị, Sơn Mỹ sử dụng Q₁ bảo thủ khoảng 75% lưu lượng tham chiếu nhằm hạn chế tình trạng tính thiếu quả cầu.
Ví dụ với quả cầu D600:
- Lưu lượng tham chiếu tại gió khoảng 3 m/s: 1.500 m³/h
- Lưu lượng Q₁ dùng tính toán: 1.100 m³/h
Nếu nhà xưởng cần tổng lưu lượng:
Q = 22.000 m³/h
thì số lượng D600 sơ bộ là:
N = 22.000 / 1.100 = 20 quả
Như vậy có thể bố trí sơ bộ khoảng 20 quả cầu thông gió D600 trước khi hiệu chỉnh theo mặt bằng, chiều cao nhà xưởng, nguồn phát nhiệt và đường cấp khí bù.
Lưu ý khi sử dụng bảng lưu lượng
Các giá trị trên là lưu lượng tham chiếu phục vụ tính toán sơ bộ, không phải lưu lượng cố định trong mọi điều kiện.
Thực tế:
- gió mạnh hơn có thể làm lưu lượng tăng;
- công trình kín và thiếu khí bù có thể làm hiệu quả giảm;
- vị trí khuất gió hoặc bị công trình khác che chắn có thể làm turbine hoạt động kém hơn;
- chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà xưởng cũng ảnh hưởng đến dòng khí thoát qua mái.
Vì vậy với nhà xưởng lớn, khu vực phát nhiệt mạnh hoặc công trình yêu cầu lưu lượng thông gió cụ thể, nên khảo sát thực tế trước khi chốt số lượng thiết bị.
Bước 5: Tính Số Lượng Quả Cầu
Khi đã có:
- tổng lưu lượng cần thiết Q;
- lưu lượng của một thiết bị Q₁ tại điều kiện thiết kế;
thì:
N = Q ÷ Q₁
và:
luôn làm tròn lên.
Ví Dụ Tính Hoàn Chỉnh
Giả sử một nhà xưởng có:
Dài: 30 m
Rộng: 20 m
Cao mép mái: 6 m
Cao đỉnh mái: 8 m
Bước 1 – Chiều cao trung bình
Htb = (6 + 8) ÷ 2 = 7 m
Bước 2 – Thể tích
V = 30 × 20 × 7 = 4.200 m³
Bước 3 – Nhu cầu thông gió
Giả sử yêu cầu thiết kế đã xác định:
6 ACH
thì:
Q = 4.200 × 6 = 25.200 m³/h
Bước 4 – Lưu lượng một thiết bị
Để minh họa công thức, giả sử model đang xét có dữ liệu thử nghiệm tại điều kiện thiết kế là:
Q₁ = 3.000 m³/h
Lưu ý:
3.000 m³/h chỉ là số giả định để minh họa phép tính, KHÔNG phải thông số D360, D460, D600 hay D800 của Sơn Mỹ.
Bước 5 – Tính số lượng
N = 25.200 ÷ 3.000 = 8,4
Làm tròn lên:
N = 9 quả
Như vậy, trong ví dụ này phương án sơ bộ cần 9 thiết bị.
Nhưng 9 quả đó chưa nói chúng phải cách nhau 3 m, 4 m hay 5 m. Sau khi có số lượng mới chuyển sang bước bố trí trên mái.
Xem tiếp hướng dẫn khoảng cách lắp đặt quả cầu thông gió nhà xưởng để chia vị trí một hàng, hai hàng, so le, sống mái và tránh vật cản.
Có Thể Tính “1 Quả Cầu Cho Bao Nhiêu m²” Không?
Có thể dùng mật độ theo diện tích như một cách ước tính sơ bộ nếu đó là khuyến nghị của nhà sản xuất cho đúng model và đúng loại công trình. Nhưng không nên coi “1 quả cho X m²” là công thức kỹ thuật chung.
Lý do rất đơn giản.
Hai nhà xưởng đều rộng 1.000 m² nhưng:
Xưởng A
cao 4 m → thể tích 4.000 m³
Xưởng B
cao 10 m → thể tích 10.000 m³
Cùng diện tích nhưng thể tích xưởng B lớn gấp 2,5 lần.
Nếu chỉ lấy:
diện tích ÷ 50 m²/quả
thì cả hai đều cho cùng số lượng, trong khi lượng không khí cần trao đổi hoàn toàn khác nhau.
Đó là lý do thể tích hữu ích hơn diện tích khi thực hiện phép tính lưu lượng.
Vậy Con Số “1 Quả/50–70 m²” Có Đúng Không?
Nó có thể là quy tắc kinh nghiệm hoặc khuyến nghị cho một sản phẩm/điều kiện cụ thể, nhưng không nên trình bày như tiêu chuẩn chung cho tất cả quả cầu thông gió.
Muốn sử dụng một mật độ kiểu:
1 quả/50 m²
hoặc
1 quả/70 m²
cần biết ít nhất:
- model thiết bị;
- đường kính;
- lưu lượng hoặc dữ liệu hiệu suất;
- chiều cao công trình;
- loại hình sử dụng;
- điều kiện cấp gió.
Nếu thiếu những dữ liệu đó, con số chỉ nên dùng để ước tính ban đầu, không phải kết quả thiết kế cuối cùng.
Có Nên Lấy Khoảng Cách 4–6 m Để Tính Số Quả Không?
Không nên làm ngược như vậy.
Ví dụ:
mái dài 60 m ÷ 5 m = 12 quả
nhìn có vẻ rất dễ, nhưng chưa trả lời được:
- tại sao nhà xưởng cần 12 quả?
- 12 quả đường kính bao nhiêu?
- tổng lưu lượng của chúng là bao nhiêu?
- nhà xưởng cao 4 m hay 12 m?
- nguồn nhiệt nhiều hay ít?
Trình tự hợp lý hơn là:
tính số lượng trước → bố trí số lượng đó trên mái → từ đó xác định khoảng cách.
Nếu kết quả cuối cùng cho khoảng cách 4–6 m thì hoàn toàn có thể sử dụng. Nhưng 4–6 m là kết quả của một phương án, không nên mặc định là đầu vào cho mọi công trình.
Tại Sao Phải Tính Cả Khí Cấp Bù?
Một hệ thống hút khí ra ngoài chỉ hoạt động hiệu quả khi có đường để không khí khác đi vào thay thế.
Quả cầu đặt trên mái chủ yếu đóng vai trò đường thoát khí phía cao.
Khí bù có thể đi vào từ:
- cửa mở;
- cửa chớp;
- khe thông gió;
- cửa lấy gió thấp;
- hệ thống cấp gió riêng.
Nếu nhà xưởng bị đóng quá kín, tăng số lượng quả cầu trên mái chưa chắc tạo ra mức tăng lưu lượng tương ứng.
CIBSE cũng nhấn mạnh với công trình công nghiệp phải bảo đảm có lượng không khí cấp phù hợp để thay thế không khí bị hút ra và hỗ trợ pha loãng chất ô nhiễm.
Khi Nào Công Thức Trên Chỉ Cho Kết Quả Ước Tính?
Công thức:
N = V × ACH ÷ Q₁
về toán học rất rõ ràng.
Nhưng độ chính xác của kết quả phụ thuộc trực tiếp vào ACH và Q₁.
Nếu cả hai chỉ là con số giả định thì N cũng chỉ là kết quả ước tính.
Đặc biệt với turbine gió tự nhiên, lưu lượng thay đổi theo thời tiết. Vì vậy nếu công trình yêu cầu phải duy trì một lưu lượng tối thiểu cố định trong mọi thời điểm, chỉ sử dụng quả cầu thông gió tự nhiên có thể không đáp ứng được yêu cầu kiểm soát đó.
Trong trường hợp cần lưu lượng bảo đảm, có thể phải cân nhắc:
thông gió cơ khí hoặc hệ thống kết hợp thông gió tự nhiên + cưỡng bức.
Không Nên Dùng Quả Cầu Thông Gió Để Xử Lý Mọi Loại Khí Thải
Quả cầu mái phù hợp với mục tiêu tăng trao đổi khí và hỗ trợ thoát lượng khí nóng tích tụ trong nhiều loại công trình.
Tuy nhiên, nếu một quá trình sản xuất phát sinh bụi, khói, hơi hóa chất hoặc chất ô nhiễm nguy hiểm tại nguồn, giải pháp phù hợp có thể cần hệ thống hút cục bộ và xử lý khí chuyên dụng.
Không nên:
tính vài lần ACH → lắp thêm quả cầu → coi như đã xử lý được mọi vấn đề chất lượng không khí.
Đây là hai bài toán khác nhau.
5 Sai Lầm Khi Tính Số Lượng Quả Cầu Thông Gió
1. Chỉ lấy diện tích chia cho 50 hoặc 70 m²
Cách này bỏ qua chiều cao và do đó bỏ qua thể tích không khí thực tế.
2. Lấy khoảng cách 3–5 m hoặc 4–6 m để suy ra số lượng
Khoảng cách nên được xử lý sau khi đã có số lượng dự kiến.
3. Tự gán lưu lượng cho D360, D460, D600, D800
Nếu chưa có dữ liệu thử nghiệm thì không nên công bố lưu lượng như một thông số kỹ thuật đã được xác nhận.
4. Quên khí cấp bù
Chỉ tạo đường thoát mà không có đường khí đi vào sẽ hạn chế khả năng trao đổi không khí.
5. Coi kết quả tính là con số tuyệt đối
Sau bước tính vẫn cần kiểm tra mặt bằng mái, vật cản, kết cấu, vùng phát nhiệt và điều kiện vận hành thực tế.
Bảng Dữ Liệu Cần Có Trước Khi Tính
Trước khi bắt đầu, nên thu thập:
| Dữ liệu | Ví dụ |
|---|---|
| Chiều dài nhà xưởng | 30 m |
| Chiều rộng | 20 m |
| Cao mép mái | 6 m |
| Cao đỉnh mái | 8 m |
| Công năng | Kho / sản xuất / gia công… |
| Nguồn sinh nhiệt | Ít / vừa / nhiều |
| ACH thiết kế | Xác định theo yêu cầu công trình |
| Model turbine | D360 / D460 / D600 / D800 |
| Q₁ của model | Dữ liệu thử nghiệm tại điều kiện xác định |
| Cửa cấp khí bù | Có / chưa có |
| Vật cản trên mái | Bồn nước, tường, MEP… |
Nếu thiếu Q₁, có thể lập phương án sơ bộ nhưng chưa nên gọi kết quả là số lượng tính toán chính xác.
Câu Hỏi Thường Gặp
Công thức tính số lượng quả cầu thông gió là gì?
Công thức cơ bản:
N = (V × ACH) ÷ Q₁
Trong đó V là thể tích nhà xưởng, ACH là số lần trao đổi khí mỗi giờ và Q₁ là lưu lượng của một thiết bị tại điều kiện xác định.
Kết quả phải làm tròn lên.
Có thể tính số quả chỉ theo diện tích nhà xưởng không?
Chỉ nên dùng diện tích để ước tính sơ bộ khi nhà sản xuất có hướng dẫn riêng cho đúng model.
Tính theo thể tích sẽ phản ánh được cả diện tích và chiều cao công trình.
1 quả cầu thông gió dùng cho bao nhiêu m²?
Không có một giá trị m²/quả phù hợp cho mọi model và mọi nhà xưởng.
Cần biết ít nhất kích thước thiết bị, lưu lượng, chiều cao công trình và nhu cầu trao đổi khí.
1 quả cho 50–70 m² có đúng không?
Có thể là mức tham khảo trong một số phương án, nhưng không phải tiêu chuẩn chung.
Hai nhà xưởng cùng diện tích nhưng chiều cao khác nhau sẽ có thể tích và nhu cầu lưu lượng khác nhau.
Khoảng cách 4–6 m thì tính số lượng được không?
Không nên sử dụng khoảng cách làm đầu vào chính để xác định số lượng.
Nên tính số lượng trước, sau đó mới phân bố các thiết bị trên mái.
D360, D460, D600 và D800 có lưu lượng bao nhiêu?
Chỉ nên công bố lưu lượng khi có dữ liệu thử nghiệm hoặc dữ liệu kỹ thuật xác nhận cho đúng model và điều kiện đo.
Không nên suy ra lưu lượng chỉ từ đường kính.
Tính được 8,2 quả thì lắp 8 hay 9?
Nếu các dữ liệu đầu vào đã được xác định đúng:
làm tròn lên thành 9 quả.
Không làm tròn xuống.
Sau khi tính số lượng thì làm gì tiếp?
Sau khi có số lượng, bước tiếp theo là xác định:
- một hàng hay nhiều hàng;
- khoảng cách tâm–tâm;
- vị trí gần vùng cao của mái;
- vật cản;
- kết cấu;
- vị trí mở mái.
Xem hướng dẫn khoảng cách lắp đặt quả cầu thông gió nhà xưởng.
Tóm Tắt Cách Tính Số Lượng Quả Cầu Thông Gió
Muốn tính số lượng quả cầu thông gió cho nhà xưởng, thực hiện theo trình tự:
1. Tính thể tích:
V = L × W × Htb
2. Xác định ACH phù hợp với công trình.
3. Tính tổng lưu lượng:Q = V × ACH
4. Xác định lưu lượng Q₁ của đúng model tại điều kiện thiết kế.
5. Tính số lượng:N = Q ÷ Q₁và làm tròn lên.
6. Sau khi có N mới bố trí khoảng cách và vị trí trên mái.
Điểm quan trọng nhất là không dùng một định mức diện tích hoặc khoảng cách cố định cho mọi nhà xưởng khi chưa biết hiệu suất của thiết bị và nhu cầu thông gió thực tế.
Nếu đang cần lựa chọn model trước khi tính toán, xem các mẫu quả cầu thông gió inox của Sơn Mỹ.
3 lượt xem