Việc thiết kế hệ thống ống gió là một yếu tố quan trọng trong việc xây dựng hệ thống điều hòa không khí trong các tòa nhà và công trình. Tuy nhiên, để thiết kế đường ống gió hiệu quả và đáp ứng yêu cầu về hiệu suất, an toàn và tiết kiệm năng lượng không phải là điều dễ dàng.
Có nhiều phương pháp thiết kế đường ống gió khác nhau và trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về một số phương pháp phổ biến. Mỗi phương pháp tính cho ra một kết quả khác nhau về kích thước, giá thành tổng thể, quạt gió, không gian lắp đặt và toàn thể các phụ kiện tê, cut,…
Có 3 phương pháp thiết kế hệ thống thông gió :
Phương pháp giảm dần tốc độ (velocity reduction)
Phương pháp ma sát đồng đều (equal friction)
Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh (static regain)
1. Phương pháp giảm dần tốc độ
Là một phương pháp đơn giản nhất nhưng người thiết kế cần có nhiều kinh nghiệm thực tế. Người thiết kế chủ động lựa chọn tốc độ gió ở từng đoạn ống từ miệng thổi của quạt, đường ống chính, ống nhánh tới miệng thổi khuếch tán vào không gian phòng. Và cứ giảm dần từ ống chính tới ông nhánh.
Khi tính tổn thất áp suất cần lưu ý, đường ống dài nhất chưa chắc đã tổn thất áp suất lớn nhất, mà có thể các đường ống có nhiều co, tê, cut nhất mới tổn thất áp lớn nhất. Phương pháp này chỉ sử dụng cho các đường ống gió đơn giản, bố trí them các van gió để điều chỉnh lưu lượng và người thiết kế phải là người tích lũy rất nhiều kinh nghiệm thực tế.
2. Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh
là một phương pháp thiết kế đường ống gió dựa trên nguyên lý vận hành của hệ thống. Phương pháp này được sử dụng để tính toán kích thước của các đường ống gió sao cho áp suất tĩnh tại mỗi điểm trên đường ống gió là như nhau. Nguyên lý của phương pháp này là vận dụng định luật bảo toàn năng lượng cho một dòng khí chảy qua một đường ống gió. Năng lượng của khí sẽ được chuyển đổi giữa năng lượng áp suất và năng lượng động.
Khi khí chảy qua các vị trí có đường ống gió khác nhau, năng lượng của khí sẽ bị mất đi ở các vị trí có áp suất cao hơn. Để đảm bảo rằng áp suất tĩnh tại mỗi điểm trên đường ống gió là như nhau, cần phải thiết kế đường ống gió sao cho áp suất tĩnh tại mỗi vị trí trên đường ống gió là bằng nhau.
Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh là một phương pháp đơn giản và hiệu quả để thiết kế đường ống gió. Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng được cho các hệ thống đường ống gió có tính chất tĩnh và không được áp dụng cho các hệ thống đường ống gió có tính chất động, và nó không được dùng để thiết kế đường ống gió hồi.
3. Phương pháp ma sát đồng đều
Là chọn tổn thất áp suất ma sát trên 1 mét ống cho tất cả các đoạn ống đều bằng nhau để tiến hành tính toán thiết kế đường ống gió. Phương pháp này được dùng rộng rãi để thiết kế ống hồi, ống cấp, ống thải gió những hệ thống thuộc tốc độ thấp. Người ta không dùng phương pháp này để tính toán thiết kế những hệ thống áp suất cao.
Phương pháp ma sát đồng đều ưu việt hơn các phương pháp khác vì nó không cần cân bằng đối với các hệ thống đường ống đối xứng. Nếu hệ thống không đối xứng, có các nhánh ngắn và nhánh dài thì nhánh ngắn nhất cần có van điều chỉnh lưu lượng gió. Những hệ thống này thường rất khó cân bằng bởi vì phương pháp ma sát đồng đều không đảm bảo được tổn thất áp suất như nhau trên các nhánh ống, cũng như không đảm bảo được áp suất tĩnh ở mỗi miệng gió khuếch tán là bằng nhau.
Có thể tiến hành phương pháp ma sát đồng đều theo 2 cách:
- Cách 1: Lựa chọn tiết diện điển hình của hệ thống (thường lựa chọn đường ống chính nganh phía đẩy của quạt), chọn tốc độ không khí thích hợp ứng với tiết diện đó.
Từ giá trị lưu lượng đã biết, với tiết diện và tốc độ ta xác định được tổn thất áp suất do ma sát trên 1 mét ống và dùng nó để tính toán cho các đoạn ống còn lại.
Cách 2: Chọn giá trị tổn thất áp suất ma sát cho 1 mét ống và giữ nguyên giá trị này để tính toán cho toàn bộ hệ thống. Nên chọn từ 0.8 – 1 Pa/m
Ví dụ: Thiết kế đường ống gió theo phương pháp ma sát đồng đều cho văn phòng.
Với lưu lượng tổng 2700l/s, 18 miệng thổi, mỗi miệng 150l/s.
Giải: Ta chọn tốc độ gió là 7m/s => tiết diện ống yêu cầu S = lưu lượng/tốc độ gió = 2.7/7 = 0.386 m2
Từ tiết diện ống yêu cầu ta tìm được đường kính tương đương thông qua công thức:
Trong đó S: là tiết diện, dtd là đường kính tương đương
Từ đường kính tương đương ta chọn một cạnh của đường ống gió và tìm cạnh còn lại thông qua công thức:
Với a,b là hai cạnh của đường ống. Lưu ý tỉ lệ a/b không được quá 1/4
=> chọn ống 650×600 với S = 0.39 m2 => Tốc độ gió trong đường ống = 2.7/0.39 = 6.92 m/s
Có đường kính tương đương = 682 và lưu lượng = 2700 l/s sử dụng đồ thị tìm được Δp1 = 0.7 Pa/m
Từ đó ta tìm phần trăm lưu lượng và tiết diện của các đường ống nhánh:
% lưu lượng ống nhánh = lưu lượng ống nhánh/ lưu lượng tổng
Tiết diện ống nhánh = % tiết diện (theo %lưu lượng) x tiết diện ống chính
lặp lại các bước ta tìm được thông số của hệ thống ống gió cho văn phòng như sau:
Tính tổn thất áp: đoạn ống từ quạt tới miệng gió thứ 18 là đoạn dài nhất và cũng có tổn thất áp suất lớn nhất vì vậy ta đã có tổn thất áp trên 1m đường ống là 0.7 nhân với chiều dài đường ống tới miệng gió thứ 18 (bao gồm chiều dài tương đương của co, tê, cut,..):
Δp = Δp1xL = 79.3 x0.7=55.51Pa
- Thông tin liên hệ Công ty Cổ Phần SAVA M&E
- Website: https://www.savame.com
- Email: info@savame.com
- Điện thoại: (028) 3512 2727
- Địa chỉ: 168/75 Đường Nguyễn Gia Trí, P.25, Q.Bình Thạnh, Tp.HCM