Quạt trần HVLS không thay cửa mái thoát nhiệt: quạt chỉ làm khối khí có sẵn chuyển động để người đứng làm việc có gió, không đưa khí nóng ra khỏi xưởng. Thông gió tự nhiên nhà xưởng chạy bằng hai động lực: chênh nhiệt (khí mát vào cửa thấp, khí nóng ra cửa mái) và gió ngoài trời thổi xuyên qua cửa hai phía. Dù mở cửa rộng đến đâu, vào ngày lặng gió, ở giữa xưởng xa cửa, gió ở độ cao ngang người đứng thường vẫn rất yếu.
Nhiều nhà xưởng ở Việt Nam không có quạt hút hay hệ thống cấp gió, mà sống nhờ cửa mái (mái chồng diêm, mái hai cấp), cửa trời, dãy cửa sổ và cửa chớp (louver). Khi xưởng nóng, câu hỏi thường gặp là nên mở thêm cửa, lắp thêm quạt trần, hay cả hai. Bài này giải thích thông gió tự nhiên chạy bằng gì, lưu lượng phụ thuộc vào những đại lượng nào, khi nào nó đủ và khi nào không, rồi chỉ ra quạt trần HVLS đứng ở đâu trong bức tranh đó: làm được gì, không làm được gì, và đặt dưới cửa mái thế nào cho hai bên không cản nhau.
Bài không lặp lại phần tính số lần trao đổi không khí (xem bài bội số trao đổi không khí nhà xưởng) và phần so sánh quạt trần với hệ thống thông gió cơ khí (xem bài quạt trần công nghiệp hay hệ thống thông gió nhà xưởng). Ở đây chỉ bàn một đường: thông gió tự nhiên.
Thông gió tự nhiên nhà xưởng chạy bằng hai động lực: chênh nhiệt và gió ngoài trời
Thông gió tự nhiên là đưa không khí ngoài trời vào và đưa khí trong xưởng ra mà không dùng quạt hút hay quạt cấp. Không có động cơ thì phải có một lực khác đẩy không khí đi, và trong nhà xưởng có đúng hai lực như vậy.
Lực thứ nhất là chênh nhiệt, gọi là hiệu ứng ống khói hay nhiệt áp. Máy móc, người làm việc và mái tôn bị nắng nung đều tỏa nhiệt vào khối khí trong xưởng. Không khí nóng nhẹ hơn không khí mát, nên nó bốc lên và dồn về phía dưới mái. Nếu trên cao có lối ra như cửa mái, cửa trời, mái thông gió hay hàng louver sát đỉnh tường, khí nóng thoát ra ở đó; cùng lúc, áp suất ở phần thấp của xưởng giảm xuống và không khí ngoài trời bị kéo vào qua cửa thấp, cửa sổ, cửa đi. Giữa hai cao độ có một mặt phẳng mà áp suất trong và ngoài bằng nhau, tài liệu kỹ thuật gọi là mặt trung hòa: dưới mặt đó khí đi vào, trên mặt đó khí đi ra. Hiệu ứng ống khói chạy được cả khi ngoài trời không có gió, miễn là trong nhà nóng hơn ngoài nhà.
Lực thứ hai là gió ngoài trời, gọi là phong áp. Khi gió thổi vào một mặt nhà, phía đón gió có áp suất dương, phía khuất gió và phần mái phía sau bị hút. Nếu cả hai phía đều có cửa mở, gió đi xuyên qua xưởng, gọi là gió xuyên phòng. Lực này mạnh hay yếu tùy tốc độ và hướng gió từng giờ, tùy nhà có bị nhà bên cạnh hay hàng cây che hay không.
Hai lực có thể cộng hoặc trừ nhau. Theo một tài liệu đào tạo HVAC của CED Engineering (trích hình từ ASHRAE Handbook Fundamentals), khi hai lực cùng chiều và gần bằng nhau, lưu lượng tổng chỉ lớn hơn khoảng 40% so với lưu lượng của từng lực đứng riêng, và mức tăng này giảm nhanh khi một lực áp đảo lực kia; khi hai lực ngược chiều, lưu lượng giảm và có thể dừng hẳn. Khi hai lực gần bằng nhau và ngược chiều, lưu lượng có thể giảm mạnh, thậm chí gần như dừng. Vì vậy vị trí cửa (thấp hay cao, phía đón gió hay khuất gió) quan trọng không kém tổng diện tích cửa.
Cửa chớp (louver) là một dạng cửa lấy gió hoặc thoát gió có lá nghiêng, thường đặt ở tường hoặc trên cửa mái để không khí đi qua mà hạn chế mưa hắt và nắng chiếu thẳng. Cửa mái và cửa trời là phần mái được nâng lên dọc đỉnh mái, chừa khe hở hai bên; chúng đặt lối thoát ở cao độ cao nhất của nhà, đúng chỗ khí nóng dồn về.
Lưu lượng hiệu ứng ống khói phụ thuộc diện tích cửa, chênh cao và chênh nhiệt
Dạng vật lý chung của lưu lượng do hiệu ứng ống khói được nhiều tài liệu viết là:
Q ≈ Cd · A · √(2 · g · H · ΔT / T)
Q: lưu lượng (m³/s) · Cd: hệ số lưu lượng của cửa · A: diện tích cửa thông thủy (m²) · g: gia tốc trọng trường 9,81 m/s² · H: chênh cao giữa cửa vào và cửa ra (m) · ΔT: chênh nhiệt độ trong và ngoài nhà · T: nhiệt độ trung bình trong nhà, tính bằng kelvin.
Về hệ số Cd, một bách khoa thư kỹ thuật ghi thường lấy 0,65–0,70; tài liệu hướng dẫn phần mềm mô phỏng năng lượng DesignBuilder ghi các tài liệu công bố dao động từ 0,3 tới 0,8 và lấy 0,60–0,65 là đủ chính xác so với các sai số khác của bài toán thông gió tự nhiên, với mặc định 0,65. Đây là giá trị tham khảo cho phép tính sơ bộ; thiết kế thật do đơn vị thiết kế cơ điện chọn theo loại cửa.
Tài liệu của CED Engineering tóm lại ba biến mà người thiết kế có thể tác động: diện tích cửa (cửa vào, cửa ra, và cửa nào nhỏ hơn thì cửa đó quyết định), chênh cao giữa cửa vào và cửa ra, và chênh nhiệt. Hai biến đầu nằm trong tay kiến trúc; chênh nhiệt chủ yếu do thời tiết quyết định nên khó điều khiển nhất. Đọc công thức sẽ thấy ba điều thực dụng:
- Diện tích cửa tỷ lệ thuận với lưu lượng. Gấp đôi diện tích cửa hiệu dụng thì lưu lượng gấp đôi. Nhưng mở rộng cửa mái mà cửa thấp vẫn nhỏ, hoặc ngược lại, thì cửa nhỏ hơn vẫn giới hạn dòng khí.
- Chênh cao chỉ tăng theo căn bậc hai. Gấp đôi chênh cao giữa cửa vào và cửa ra thì lưu lượng tăng khoảng 1,41 lần. Cửa lấy gió đặt sát sàn và cửa thoát đặt sát đỉnh mái cho chênh cao lớn nhất mà công trình cho phép.
- Chênh nhiệt cũng chỉ tăng theo căn bậc hai. Gấp đôi chênh nhiệt thì lưu lượng tăng khoảng 1,41 lần. Những ngày nhiệt độ trong và ngoài nhà gần bằng nhau, lực đẩy gần như bằng không.
A trong công thức là diện tích thông thủy, tức phần lỗ mà không khí thực sự đi qua, không phải kích thước khung cửa. Cửa chớp có lá, lưới chắn côn trùng và lưới chắn chim đều làm diện tích thông thủy nhỏ hơn kích thước khung; con số cụ thể của từng loại louver phải hỏi đơn vị cung cấp. Hàng hóa xếp sát cửa thấp, cửa sổ đóng kín vì bụi hay mưa, cửa mái bị bịt khi chống dột cũng làm A thực tế nhỏ hơn A trên bản vẽ.
Gió xuyên phòng: cửa hai phía, hướng gió và chiều sâu nhà xưởng
Với phần do gió, tài liệu tham khảo dùng dạng đơn giản Q = Cv · A · v, trong đó v là tốc độ gió và Cv là hệ số hiệu quả của cửa. Trang tính toán kỹ thuật Engineers Edge lấy Cv khoảng 0,5–0,6 khi gió thổi vuông góc mặt cửa và 0,25–0,35 khi gió thổi xiên; tài liệu của CED Engineering ghi khoảng 0,3 khi gió chếch 45° tới 0,6 khi gió thổi thẳng 90°. Tức là cùng một tốc độ gió, gió thổi xiên đưa vào ít hơn khoảng một nửa so với gió thổi thẳng vào cửa.
Gió xuyên phòng cần cửa ở cả hai phía. Nếu chỉ có cửa ở một mặt tường, không khí vào và ra cùng một phía, động lực chủ yếu là nhiễu động của gió, lưu lượng thấp và gió chỉ vào sâu được một đoạn. Tài liệu của CED Engineering đưa ra các quy tắc kinh nghiệm sau cho công trình nói chung:
- Thông gió một phía hiệu quả với chiều sâu phòng không quá khoảng 2,5 lần chiều cao; tài liệu cũng ghi cách này hợp với khí hậu ôn hòa hơn và không hiệu quả ở khí hậu nóng.
- Thông gió xuyên phòng dùng được cho mặt bằng sâu hơn, chiều sâu tới khoảng 5 lần chiều cao; diện tích cửa cần khoảng 2% diện tích sàn, mỗi phía khoảng 1%.
- Thông gió theo hiệu ứng ống khói có tác dụng trong khoảng 5 lần chiều cao tính từ cửa vào tới chỗ khí được thải lên.
Áp vào một xưởng cao 8 m: thông gió một phía chỉ với tới khoảng 20 m tính từ tường có cửa, gió xuyên phòng hay hiệu ứng ống khói với tới khoảng 40 m. Một xưởng 60 × 30 m theo quy tắc 2% cần khoảng 36 m² cửa, chia đôi mỗi phía khoảng 18 m². Đây là quy tắc kinh nghiệm từ tài liệu đào tạo, viết cho công trình nói chung, không phải yêu cầu của tiêu chuẩn Việt Nam; dùng để biết cỡ, không dùng để nghiệm thu.
Gió xuyên phòng còn phụ thuộc vào thứ không nằm trong công thức: nhà xưởng bên cạnh, tường rào, kho hàng xếp cao, hướng của dãy cửa so với hướng gió mùa tại địa phương. Hai xưởng giống hệt nhau trong cùng khu công nghiệp có thể có gió xuyên phòng rất khác nhau chỉ vì một xưởng bị dãy nhà bên cạnh che.
Ví dụ tính cho xưởng 60 × 30 × 8 m: thay khí được nhưng gần như không có gió tại chỗ người đứng
Ví dụ dưới đây do MEILILE tính theo công thức chung ở trên để thấy cỡ của các con số; nó không phải số đo tại một nhà xưởng cụ thể. Giả định: xưởng 60 × 30 m, cao trung bình 8 m, thể tích 14.400 m³ (cùng kích thước với ví dụ trong bài bội số trao đổi không khí); diện tích hiệu dụng tổng hợp của cặp cửa vào và cửa ra là 10 m² (nhỏ hơn mức 2% nói ở trên); chênh cao giữa cửa thấp và cửa mái 6 m; nhiệt độ trong nhà 34 °C; Cd = 0,65.
- Chênh nhiệt 1 °C: khoảng 4,0 m³/s, tức 14.487 m³/h, khoảng 1,0 lần trao đổi mỗi giờ.
- Chênh nhiệt 2 °C: khoảng 5,7 m³/s, tức 20.487 m³/h, khoảng 1,4 lần mỗi giờ.
- Chênh nhiệt 4 °C: khoảng 8,0 m³/s, tức 28.973 m³/h, khoảng 2,0 lần mỗi giờ.
Con số chỉ để so cỡ: cách lấy H (tới mặt trung hòa hay tới cửa thoát) có thể làm kết quả lệch tới khoảng 1,4 lần.
Phần do gió, cùng 10 m² cửa, gió ngoài trời 1 m/s thổi vuông góc, Cv 0,5–0,6: khoảng 5–6 m³/s, tức 18.000–21.600 m³/h. Hai phần cùng chiều và gần bằng nhau thì theo tài liệu dẫn ở trên, tổng chỉ lớn hơn từng phần riêng khoảng 40%.
Bây giờ đổi lưu lượng sang tốc độ. Luồng khí khoảng 5,7 m³/s đi ngang qua mặt cắt 30 × 8 m, tức 240 m², cho tốc độ trung bình khoảng 0,024 m/s. Sát cửa thấp gió mạnh hơn nhiều, giữa xưởng có chỗ gần như đứng yên, nên con số trung bình chỉ dùng để so cỡ. Để so: QCVN 26:2016/BYT đặt tốc độ gió tại vị trí làm việc từ 0,1 tới 1,5 m/s tùy loại lao động, có thể tới 2 m/s ở nơi nóng và độ ẩm cao (theo bản toàn văn đăng lại, xem bài bội số trao đổi không khí); quạt trần HVLS dòng DF tạo gió khoảng 1,5–2,5 m/s trong vùng phủ gió mạnh dưới quạt.
Ví dụ cho thấy điểm cốt lõi của bài: thông gió tự nhiên và gió tại chỗ người đứng là hai đại lượng khác nhau. Lưu lượng thay khí tính bằng mét khối mỗi giờ của cả xưởng; cảm giác mát của người làm việc phụ thuộc vào tốc độ gió ngay tại chỗ họ đứng. Một xưởng có thể được thay khí đều đặn mà người bên trong vẫn đứng trong không khí gần như không chuyển động. Muốn biết bao nhiêu lần trao đổi mỗi giờ là đủ cho loại xưởng của mình, xem bảng tham khảo và cách tính theo nhiệt thừa trong bài bội số trao đổi không khí nhà xưởng.
Khi nào thông gió tự nhiên đủ và khi nào không đủ
Tài liệu của CED Engineering liệt kê các đặc điểm giúp thông gió tự nhiên thành công và các đặc điểm gây khó. Giúp thành công: mặt bằng hẹp, có cửa ở hai mặt, trần cao, nguồn nhiệt bên trong được kiểm soát. Gây khó: mặt bằng sâu, cửa chỉ ở một mặt, trần thấp, nhiệt phát sinh lớn, đặc biệt nhiệt do nắng. Áp vào nhà xưởng, có thể đọc thành hai nhóm:
Thông gió tự nhiên thường đủ để thay khí khi: xưởng hẹp so với chiều cao (chiều sâu trong khoảng 5 lần chiều cao), có cửa thấp ở cả hai mặt tường dài, có cửa mái hoặc cửa trời chạy dọc đỉnh mái, nguồn nhiệt chủ yếu là người và máy móc nhỏ, không có hơi, khói, bụi cần hút tại nguồn, và xưởng đứng thoáng, không bị nhà bên cạnh che gió.
Thông gió tự nhiên thường không đủ khi: xưởng sâu hơn nhiều so với chiều cao, nhất là xưởng ghép nhiều nhịp mà cửa chỉ có ở tường ngoài; mái thấp, chênh cao giữa cửa vào và cửa ra nhỏ; có nguồn nhiệt lớn như lò nung, máy ép nhựa, lò hơi; có hơi dung môi, khói hàn, bụi cần thu tại nguồn; xưởng phải đóng kín vì yêu cầu sản xuất như phòng sạch, phòng sơn; hoặc xưởng bị bao quanh bởi nhà cao hơn. Những trường hợp này cần quạt hút mái, hệ cấp và thải hoặc chụp hút tại nguồn, do đơn vị thiết kế thông gió tính; bài quạt trần công nghiệp hay hệ thống thông gió nhà xưởng giúp đọc triệu chứng để biết xưởng đang thiếu thông gió hay thiếu gió.
Có một trường hợp thứ ba hay bị bỏ qua: khí trong xưởng sạch, không mùi, lớp khí nóng dưới mái vẫn thoát được, nhưng người làm việc vẫn nóng. Đó không phải thiếu thông gió mà là thiếu gió tại chỗ người đứng. Mở thêm cửa mái trong trường hợp này làm tăng lưu lượng thay khí của cả xưởng, nhưng như ví dụ ở trên cho thấy, tốc độ gió trung bình ở giữa xưởng vẫn có thể chỉ cỡ vài cm/s vào những ngày lặng gió.
Về quy định, các yêu cầu thiết kế thông gió và điều hòa không khí nằm trong TCVN 5687:2024, còn giới hạn vi khí hậu nơi làm việc nằm trong QCVN 26:2016/BYT; bài bội số trao đổi không khí đã tóm tắt phạm vi áp dụng của hai văn bản này. Bài này không phải ý kiến pháp lý hay tư vấn thiết kế; thiết kế thông gió do đơn vị thiết kế cơ điện chịu trách nhiệm.
Mùa nóng ở Việt Nam: ngày lặng gió, buổi trưa và ban đêm
Thông gió tự nhiên không có công suất cố định; nó chạy theo thời tiết. Cùng một nhà xưởng, cùng một bộ cửa, lưu lượng thay đổi từng giờ vì hai động lực đều do thời tiết điều khiển.
Ngày lặng gió. Phần gió xuyên phòng gần như bằng không, chỉ còn hiệu ứng ống khói. Nếu nhiệt độ trong và ngoài nhà chênh nhau ít, lực đẩy cũng nhỏ, và đây thường là lúc người làm việc thấy ngột ngạt nhất. Đó cũng là lúc quạt trần có ích rõ nhất, vì quạt không cần gió ngoài trời để tạo gió tại chỗ người đứng.
Buổi trưa nắng. Mái tôn bị nắng nung làm lớp khí sát mái rất nóng; lớp khí đó có cửa mái để thoát thì tốt, không có thì tích lại và tỏa nhiệt xuống. Nhưng ngoài trời lúc trưa cũng nóng, nên chênh nhiệt giữa không khí ở độ cao ngang người đứng và không khí ngoài trời có thể nhỏ. Xử lý nhiệt từ mái là một việc riêng, bằng giải pháp cách nhiệt, phản xạ nhiệt hoặc làm mát mái; xem bài chống nóng nhà xưởng mái tôn.
Ban đêm. Ngoài trời mát hơn, chênh nhiệt với khối khí và kết cấu còn ấm trong xưởng lớn hơn, nên hiệu ứng ống khói thường mạnh hơn so với lúc trưa, khi ngoài trời cũng nóng. Với xưởng chạy ca ngày, để cửa thấp và cửa mái mở qua đêm (nếu an ninh và mưa cho phép) giúp đẩy bớt nhiệt tích trong nhà trước ca sáng.
Mưa và gió mùa. Mưa làm người vận hành đóng cửa sổ, cửa mái, và lưu lượng giảm theo; louver có lá chắn mưa và cửa mái có mái che hai bên giúp giữ được một phần lối thoát khi trời mưa. Hướng gió mùa khác nhau giữa các vùng; đơn vị thiết kế lấy số liệu điều kiện tự nhiên của địa phương từ quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về số liệu điều kiện tự nhiên dùng trong xây dựng QCVN 02:2022/BXD, ban hành kèm Thông tư 02/2022/TT-BXD ngày 26/9/2022. Bài này không trích số liệu khí hậu của từng tỉnh.
Với nhà xưởng đã xây và đang sản xuất, những việc như thêm cửa lấy gió ở tầng thấp hay thêm cửa trời cần cắt tôn mái hoặc vách; bài nhà xưởng chống chịu nắng nóng khi đang sản xuất phân loại việc nào làm được khi xưởng vẫn chạy và việc nào phải xếp vào kế hoạch cải tạo.
Cửa mái, gió xuyên phòng và quạt trần HVLS: mỗi thứ lo việc gì
Bảng dưới đặt ba thứ cạnh nhau theo đúng câu hỏi chủ xưởng hay hỏi. Cột quạt trần lấy theo dòng DF của MEILILE; hai cột thông gió tự nhiên là nguyên lý chung.
| Câu hỏi | Hiệu ứng ống khói (cửa thấp và cửa mái) | Gió xuyên phòng (cửa hai phía) | Quạt trần HVLS DF |
|---|---|---|---|
| Đưa khí nóng, hơi, khói ra ngoài | Có, qua cửa mái, cửa trời | Có, qua cửa phía khuất gió | Không; khí chỉ chạy vòng trong xưởng |
| Đưa không khí ngoài trời vào | Có, qua cửa thấp | Có, qua cửa phía đón gió | Không |
| Gió tại độ cao ngang người đứng | Rất yếu ở giữa xưởng | Có, khi gió ngoài trời đủ mạnh và thổi đúng hướng | Khoảng 1,5–2,5 m/s trong vùng phủ gió mạnh |
| Ngày lặng gió | Vẫn chạy nếu trong nóng hơn ngoài | Gần như dừng | Chạy bình thường |
| Phụ thuộc thời tiết | Theo chênh nhiệt | Theo tốc độ và hướng gió | Không |
| Điện năng | Không dùng điện | Không dùng điện | 0,5–1,6 kW mỗi quạt tùy model |
| Ai tính và thiết kế | Đơn vị thiết kế kiến trúc, cơ điện | Đơn vị thiết kế kiến trúc, cơ điện | Kỹ sư bố trí quạt theo mặt bằng và cao độ treo |
Đọc theo hàng sẽ thấy ba thứ không thay nhau được. Ở hai hàng đưa khí ra và đưa khí vào, cột quạt trần đều là "Không"; thông gió tự nhiên không có hàng nào bảo đảm gió tại chỗ người đứng vào ngày lặng gió. Một xưởng nóng cần biết mình đang thiếu việc nào trước khi chi tiền.
Vì sao quạt trần không đưa khí nóng ra ngoài: luồng gió của quạt trần HVLS là một vòng khép kín bên trong nhà. Quạt lấy gió từ khoảng trống tối thiểu 0,6 m phía trên cánh, đẩy cột khí xuống sàn, trải ngang thành lớp gió sát sàn trong vùng gió hiệu quả rộng khoảng 2,5 lần đường kính, rồi khối khí ấy lại đi lên và quay về phía trên cánh. Không có mét khối khí nào đi ra khỏi xưởng hay đi vào xưởng nhờ quạt. Việc quạt làm được là tạo gió tại chỗ người làm việc để họ thấy mát hơn ở cùng nhiệt độ không khí; nhiệt độ không khí của xưởng vẫn do mái, nguồn nhiệt và thông gió quyết định.
Bố trí quạt trần dưới cửa mái, cửa trời và louver
Khi xưởng đã có cửa mái và muốn thêm quạt trần, việc cần làm là đặt quạt sao cho đường thoát khí nóng và vòng gió của quạt không cản nhau, đồng thời điểm treo không rơi vào kết cấu không chịu được tải treo động. Năm điểm kiểm tra:
- Đặt tâm quạt lệch trục cửa mái. Không đặt tâm quạt trùng trục cửa mái, cửa trời hay miệng hút mái. Quy tắc này đã có trong bài so sánh quạt trần và hệ thống thông gió trên meilile.vn; ý của nó là để vùng quạt hút gió phía trên cánh không chồng lên đường khí nóng đang đi lên lối thoát. Trên mặt bằng, dịch tâm quạt sang hai bên dải cửa mái, nằm dưới phần mái kín.
- Chừa khe hút gió 0,6 m. Phía trên mặt cánh phải còn tối thiểu 0,6 m trống làm khoảng hút gió: không đèn, không máng cáp, không ống gió, không khung thép của cửa mái hay giá đỡ louver lọt vào khoảng đó.
- Điểm treo chỉ vào vì kèo chính hoặc dầm bê tông. Không bắt điểm treo vào khung thép nhẹ của cửa mái, cửa trời, khung louver, cũng không vào xà gồ hay tôn mái; xà gồ chỉ chịu tải mái, không chịu tải treo động. Nếu vị trí quạt không trùng vì kèo, chế tạo khung phụ bắc qua hai vì kèo gần nhất. Tải thiết kế tại điểm treo bằng khối lượng tịnh × 6; với dòng DF, từ 210 kg (DF-30, khối lượng tịnh 35 kg) tới 660 kg (DF-73, 110 kg). Cách bắt kẹp vào kèo thép hay neo vào dầm bê tông có trong bài cách lắp đặt quạt trần công nghiệp.
- Cánh cách sàn và trần tối thiểu. Ở khu có người đứng, đi lại, mặt cánh cách sàn từ 3,0 m. Mỗi model DF cần một mức trần tối thiểu riêng: DF-30 và DF-45 cần 4,0 m; DF-50 cần 4,2 m; DF-35 cần 4,5 m; DF-40, DF-55 và DF-60 cần 5,0 m; DF-65 cần 5,5 m; DF-73 cần 6,0 m. Chiều cao đo từ sàn tới kết cấu chịu lực tại điểm treo (cánh dưới kèo, đáy dầm), không đo tới đỉnh cửa mái hay đỉnh mái; khoảng không trong lòng cửa mái không làm tăng chiều cao treo được.
- Không đặt sát tường, giữ khoảng cách giữa các quạt. Đặt quạt quá sát tường là một trong các lỗi lắp đặt hay gặp. Khoảng cách tâm tới tâm giữa các quạt thường lấy khoảng 2–3 lần đường kính cánh; cách chọn đường kính và khoảng cách theo mặt bằng có trong bài chọn quạt trần HVLS theo diện tích.
Ngoài năm điểm trên, quạt là thiết bị lắp sau nên phải né hệ thống phòng cháy hiện có: không che khuất, không cản trở đầu phun sprinkler và đầu báo cháy. Ở xưởng có cửa mái dùng làm lối thoát khói khi cháy, hồ sơ bố trí quạt cần đưa đơn vị tư vấn PCCC xem cùng.
Thứ tự làm cho nhà xưởng đang dùng thông gió tự nhiên
Với một xưởng đang nóng và chỉ có thông gió tự nhiên, thứ tự dưới đây giúp tiền chi đúng chỗ:
- Kiểm tra cửa đang có. Cửa thấp có bị hàng hóa, vách tạm che không; cửa mái, louver có bị bịt khi chống dột, lưới có bị bụi bám kín không. Mở thông những gì đã có là việc rẻ nhất, và theo công thức, diện tích cửa hiệu dụng tỷ lệ thuận với lưu lượng.
- Xem xưởng có hơi, khói, bụi hay nguồn nhiệt lớn không. Có thì cần thông gió cơ khí hoặc hút tại nguồn, do đơn vị thiết kế thông gió tính lưu lượng; quạt trần không giải quyết phần này.
- Xem mái. Mái tôn không cách nhiệt làm nóng cả lớp khí dưới mái và tỏa nhiệt xuống người; xử lý mái trước rồi mới tính số quạt.
- Đo gió tại chỗ người đứng. Dùng máy đo tốc độ gió ở độ cao ngang người đứng, tại từng vị trí làm việc, vào giờ nóng và ngày lặng gió; so với mức 0,1–1,5 m/s tùy loại lao động của QCVN 26:2016/BYT.
- Chỗ nào gió thấp mà người vẫn nóng thì bổ sung quạt trần. Chọn model theo chiều cao tới điểm treo và cạnh ngắn của mặt bằng bằng công cụ chọn quạt trần HVLS, xem thông số 9 model tại trang quạt trần HVLS DF, rồi đặt tâm quạt theo năm điểm ở mục trước. Xưởng trần thấp dưới mức trần tối thiểu của các model DF thì dùng quạt di động.
Thứ tự này giữ cửa mái làm đúng việc của nó là đưa khí nóng ra, và giao cho quạt trần đúng việc của quạt là tạo gió tại chỗ người làm. Không có bước nào yêu cầu đóng cửa mái để quạt chạy tốt hơn.
Câu hỏi thường gặp về thông gió tự nhiên nhà xưởng
Thông gió tự nhiên nhà xưởng hoạt động thế nào?
Không dùng quạt hút, không khí đi qua nhà xưởng nhờ hai động lực. Thứ nhất là chênh nhiệt: không khí trong xưởng nóng hơn bên ngoài thì nhẹ hơn, bốc lên và thoát ra cửa mái, cửa trời trên cao, không khí ngoài trời vào thay qua cửa thấp (hiệu ứng ống khói). Thứ hai là gió ngoài trời: phía đón gió có áp suất dương, phía khuất gió bị hút, gió đi xuyên qua cửa hai phía. Lưu lượng tăng theo diện tích cửa, theo chênh cao giữa cửa vào và cửa ra, theo chênh nhiệt và theo tốc độ gió, nên thay đổi từng giờ theo thời tiết.
Lắp quạt trần HVLS rồi có bỏ hoặc đóng cửa mái được không?
Không. Quạt trần HVLS không thay cửa mái thoát nhiệt: quạt chỉ làm khối khí có sẵn trong xưởng chuyển động thành một vòng khép kín, không có mét khối khí nào đi ra ngoài hay đi vào. Nhiệt, hơi, khói vẫn phải ra bằng cửa mái, cửa trời, quạt hút mái hoặc hệ thống thông gió. Lắp quạt rồi đóng cửa mái thì khí nóng tích dưới mái nhiều hơn; quạt chỉ giúp người đứng làm việc có gió để thấy mát hơn.
Cửa mái và cửa thấp đã mở rộng rồi, còn cần quạt trần không?
Tùy gió tại chỗ người đứng. Thông gió tự nhiên thay khối khí của cả xưởng, nhưng luồng khí đó trải trên toàn mặt cắt nhà. Trong ví dụ xưởng 60 × 30 × 8 m của bài (diện tích hiệu dụng tổng hợp của cặp cửa vào và cửa ra 10 m², chênh cao 6 m, chênh nhiệt 2 °C), lưu lượng khoảng 20.487 m³/h nhưng tốc độ trung bình qua mặt cắt ngang chỉ khoảng 0,024 m/s, trong khi QCVN 26:2016/BYT đặt tốc độ gió nơi làm việc 0,1–1,5 m/s tùy loại lao động. Đo bằng máy đo gió ở độ cao ngang người đứng: chỗ nào gió thấp mà người vẫn nóng thì đó là việc của quạt trần.
Quạt trần đặt dưới cửa mái được không, cần lưu ý gì?
Được, nếu giữ đúng năm điểm sau. Không đặt tâm quạt trùng trục cửa mái hay miệng hút mái. Phía trên cánh chừa tối thiểu 0,6 m trống làm khoảng hút gió. Điểm treo chỉ vào vì kèo chính hoặc dầm bê tông, không vào khung thép nhẹ của cửa mái, cửa trời, khung louver, xà gồ hay tôn mái; tải thiết kế tại điểm treo bằng khối lượng tịnh × 6, với dòng DF từ 210 kg (DF-30) tới 660 kg (DF-73). Mặt cánh cách sàn từ 3,0 m ở khu có người đứng, đi lại. Không đặt quạt quá sát tường; khoảng cách tâm giữa các quạt thường khoảng 2–3 lần đường kính cánh.
Làm sao biết thông gió tự nhiên của xưởng đã đủ hay chưa?
Tách hai câu hỏi. Khí có được thay đủ không: xem xưởng có hơi, khói, bụi, mùi tích lại, lớp khí nóng dưới mái có thoát đi không, và để đơn vị thiết kế cơ điện tính lưu lượng theo nhiệt thừa hoặc số lần trao đổi không khí. Người có đủ gió không: đo tốc độ gió ở độ cao ngang người đứng tại từng vị trí làm việc, so với mức 0,1–1,5 m/s của QCVN 26:2016/BYT. Xưởng sâu hơn khoảng 5 lần chiều cao, mái thấp, nguồn nhiệt lớn hoặc bị nhà bên cạnh che gió thì thông gió tự nhiên thường khó đủ.
Nguồn số liệu trong bài: công thức lưu lượng hiệu ứng ống khói và hệ số Cd 0,65–0,70 theo mục Stack effect của bách khoa thư kỹ thuật chemeurope.com; dải Cd 0,3–0,8 và mức 0,60–0,65 theo tài liệu hướng dẫn DesignBuilder; ba biến thiết kế, cộng hai lực gió và nhiệt (khoảng 40%), Cv của gió theo góc, các quy tắc chiều sâu 2,5 và 5 lần chiều cao, diện tích cửa khoảng 2% sàn và bảng đặc điểm thuận lợi, bất lợi theo tài liệu đào tạo HVAC Natural Ventilation Principles and Practices (M04-038) của CED Engineering; Cv 0,5–0,6 và 0,25–0,35 theo trang tính toán của Engineers Edge; ví dụ 60 × 30 × 8 m do MEILILE tính theo các công thức trên, không phải số đo. Mức gió nơi làm việc theo QCVN 26:2016/BYT, tóm tắt trong bài bội số trao đổi không khí. Trần tối thiểu, khối lượng tịnh, hệ số tải treo 6, công suất, cánh cách sàn 3,0 m lấy từ công cụ chọn quạt trần HVLS trên meilile.vn; khe hút 0,6 m, vòng gió khép kín và gió 1,5–2,5 m/s theo bài quạt trần hay hệ thống thông gió; quy tắc điểm treo theo bài cách lắp đặt quạt trần công nghiệp.
Bài viết liên quan: Bội số trao đổi không khí nhà xưởng · Quạt trần hay hệ thống thông gió · Chống nóng nhà xưởng mái tôn · Nhà xưởng chống chịu nắng nóng · Cách lắp đặt quạt trần công nghiệp