Quạt hút mái nhà xưởng: Khi nào nên sử dụng và cần bố trí bao nhiêu quạt?

Nhiệt lượng từ máy móc, dây chuyền sản xuất, con người và bức xạ mặt trời qua mái có thể khiến không khí phía trên nhà xưởng nóng lên nhanh chóng. Khi khí nóng không được thoát ra ngoài, nhiệt độ trong xưởng tăng cao, môi trường làm việc trở nên bí bách, thiết bị dễ quá nhiệt và hệ thống điều hòa hoặc làm mát phải tiêu thụ nhiều năng lượng hơn.

Trong trường hợp này, quạt hút mái nhà xưởng là một trong những giải pháp thông gió được sử dụng phổ biến. Quạt được lắp trên mái để hút khí nóng, hơi ẩm, mùi và không khí ô nhiễm tích tụ ở khu vực cao ra ngoài.

Tuy nhiên, hiệu quả của hệ thống không phụ thuộc đơn thuần vào số lượng quạt. Một nhà xưởng lắp nhiều quạt hút mái nhưng thiếu cửa lấy gió, lựa chọn sai cột áp hoặc bố trí quạt không đúng vùng phát sinh nhiệt vẫn có thể thông gió kém.

Vì vậy, trước khi lựa chọn quạt, doanh nghiệp cần xác định rõ nguồn nhiệt, thể tích nhà xưởng, lưu lượng cần hút, trở lực hệ thống và đường đi của không khí.

Quạt hút mái nhà xưởng là gì?

Quạt hút mái nhà xưởng là thiết bị thông gió cơ khí được lắp trên phần mái của công trình nhằm hút không khí từ bên trong nhà xưởng và thải ra môi trường bên ngoài.

Dòng khí trong nhà xưởng thường có xu hướng nóng lên, giảm khối lượng riêng và di chuyển lên phía cao. Quạt hút mái tận dụng đặc điểm này để thu gom và thải khí nóng tại khu vực gần đỉnh mái.

Một quạt hút mái công nghiệp thường gồm:

• Vỏ quạt.

• Bánh công tác hoặc cánh quạt.

• Động cơ điện.

• Khung đỡ.

• Chụp che mưa.

• Đế lắp mái.

• Lưới bảo vệ.

• Van một chiều hoặc cửa chớp.

• Bộ chống rung.

• Khớp nối và các phụ kiện lắp đặt.

Tùy cấu tạo, quạt có thể thải khí theo phương ngang, phương đứng hoặc theo hướng được thiết kế riêng. Những dòng quạt thổi đứng thường được sử dụng khi cần đưa luồng khí thải lên cao và hạn chế khí quay trở lại khu vực mái.

Các dòng quạt mái thương mại hiện nay có thể sử dụng bánh công tác hướng trục, ly tâm hoặc hỗn hợp. Một số thiết kế có sẵn đế liên kết mái, cửa chớp ngăn nước mưa và kết cấu giữ cánh đóng khi quạt dừng.

Khi nào nên sử dụng quạt hút mái nhà xưởng?

Quạt hút mái phù hợp với những nhà xưởng có khí nóng, hơi ẩm hoặc không khí ô nhiễm tích tụ phía trên cao.

Nhà xưởng có nhiệt độ cao dưới mái

Mái tôn hấp thụ bức xạ mặt trời và truyền nhiệt vào không gian bên trong. Đối với nhà xưởng cao, khí nóng thường tập trung ở vùng sát mái và tạo thành lớp nhiệt lớn.

Lắp quạt ở vị trí cao giúp hút trực tiếp lớp khí nóng này ra ngoài, từ đó hỗ trợ giảm sự tích tụ nhiệt trong nhà xưởng.

Nhà xưởng có máy móc phát sinh nhiệt

Các dây chuyền ép nhựa, gia công kim loại, lò sấy, máy nén khí, máy phát điện và thiết bị điện công suất lớn đều có thể tạo ra nhiệt.

Nếu nhiệt không được thu gom tại nguồn, quạt hút mái có thể đóng vai trò thông gió tổng thể để loại bỏ lượng nhiệt đã lan tỏa trong không gian.

Nhà xưởng phát sinh hơi ẩm và mùi

Quạt hút mái có thể được sử dụng trong:

• Xưởng thực phẩm.

• Khu vực giặt, sấy.

• Nhà máy chế biến nông sản.

• Kho chứa nguyên liệu.

• Khu vực đóng gói.

• Trang trại và nhà chăn nuôi.

• Xưởng có hơi nước hoặc mùi sản xuất.

Tuy nhiên, với khí có tính ăn mòn, dầu mỡ, hóa chất hoặc bụi dễ cháy, quạt phải được lựa chọn theo đúng đặc tính của dòng khí. Không nên dùng quạt mái thông thường cho mọi môi trường.

Nhà xưởng cần thông gió nhưng khó bố trí đường ống

Quạt hút mái có thể giảm bớt khối lượng đường ống so với hệ thống hút tập trung. Giải pháp này đặc biệt phù hợp với không gian rộng, cao và không cần thu gom khí thải tại từng máy.

Ngược lại, nếu nguồn bụi, khói hoặc khí độc phát sinh tập trung, giải pháp hút cục bộ bằng chụp hút và đường ống thường cần được ưu tiên trước khi khí ô nhiễm lan ra toàn nhà xưởng.

Khi nào quạt hút mái không phải là giải pháp duy nhất?

Quạt mái chủ yếu phục vụ thông gió tổng thể. Dòng quạt này không thể tự giải quyết mọi vấn đề về bụi, khí độc hoặc nhiệt công nghệ.

Doanh nghiệp nên cân nhắc thêm các hệ thống khác khi:

• Bụi phát sinh trực tiếp từ máy sản xuất.

• Khí thải phải được xử lý trước khi thải ra ngoài.

• Có hơi hóa chất ăn mòn.

• Dòng khí có nhiệt độ rất cao.

• Nhà xưởng cần kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm chính xác.

• Công trình yêu cầu phòng sạch.

• Không khí thải có dầu mỡ hoặc vật liệu dễ cháy.

• Khu vực cần duy trì áp suất dương hoặc áp suất âm ổn định.

Trong những trường hợp này, quạt hút mái có thể là một phần của hệ thống, nhưng cần kết hợp với chụp hút, ống gió, thiết bị lọc, quạt cấp, hệ thống xử lý khí hoặc điều hòa không khí.

Các loại quạt hút mái nhà xưởng phổ biến

Quạt hút mái hướng trục

Quạt hướng trục tạo dòng khí gần song song với trục quay của cánh quạt. Dòng quạt này thường có lưu lượng lớn, cấu tạo gọn và phù hợp với hệ thống có cột áp thấp hoặc trung bình.

Ứng dụng phổ biến:

• Hút khí nóng nhà xưởng.

• Thông gió kho hàng.

• Hút hơi ẩm.

• Thông gió trang trại.

• Hút khí tại không gian rộng, ít trở lực.

Quạt hướng trục là lựa chọn phù hợp khi quạt hút trực tiếp từ không gian bên trong và không phải kết nối với đường ống dài.

Quạt hút mái ly tâm

Quạt ly tâm mái sử dụng bánh công tác ly tâm, phù hợp với hệ thống cần cột áp cao hơn hoặc phải thắng trở lực của cửa chớp, bộ lọc, tiêu âm và đường ống.

Dòng quạt này thường được sử dụng cho:

• Nhà xưởng có hệ thống ống gió.

• Phòng kỹ thuật.

• Hệ thống hút khí có trở lực.

• Khu vực yêu cầu độ ồn được kiểm soát.

• Các ứng dụng cần đặc tính áp suất ổn định hơn.

Quạt mái thổi đứng

Quạt thổi đứng đưa khí thải theo phương lên trên. Thiết kế này giúp dòng khí được phát tán cao hơn và hạn chế khí nóng hoặc mùi bị gió ngang đưa trở lại mái.

Quạt thổi đứng thường được xem xét khi:

• Có cửa lấy gió tươi gần khu vực mái.

• Khí thải cần được đẩy xa khỏi bề mặt mái.

• Mái có nhiều thiết bị kỹ thuật.

• Cần hạn chế hiện tượng khí thải quay lại nhà xưởng.

Quạt mái composite

Quạt composite có khả năng chống ăn mòn tốt hơn trong một số môi trường ẩm, có hơi hóa chất hoặc khí chăn nuôi.

Dòng quạt này có thể được sử dụng tại:

• Nhà máy hóa chất.

• Khu xử lý nước.

• Nhà máy phân bón.

• Trang trại.

• Khu vực ven biển.

• Nhà xưởng có độ ẩm cao.

Việc lựa chọn vật liệu vẫn cần dựa trên thành phần hóa học, nồng độ, nhiệt độ và thời gian tiếp xúc thực tế.

Cách tính lưu lượng quạt hút mái nhà xưởng

Có nhiều phương pháp xác định lưu lượng thông gió. Phương pháp phù hợp phụ thuộc vào mục tiêu thiết kế.

Đối với thông gió tổng thể, có thể xác định lưu lượng dựa trên:

• Số lần trao đổi không khí.

• Nhiệt lượng cần thải.

• Nồng độ chất ô nhiễm.

• Lượng hơi ẩm phát sinh.

• Yêu cầu của quy trình sản xuất.

• Lưu lượng hút cục bộ.

• Cân bằng giữa gió cấp và gió hút.

Không nên sử dụng một mức trao đổi khí cố định cho mọi nhà xưởng. Xưởng may, xưởng cơ khí, nhà máy thực phẩm và khu vực có lò nhiệt sẽ có yêu cầu khác nhau.

Bước 1: Tính thể tích nhà xưởng

Công thức:

V = Chiều dài × Chiều rộng × Chiều cao trung bình

Trong đó:

• V là thể tích nhà xưởng, đơn vị m³.

• Chiều dài, chiều rộng và chiều cao tính bằng mét.

Ví dụ, nhà xưởng có:

• Chiều dài: 60 m.

• Chiều rộng: 30 m.

• Chiều cao trung bình: 8 m.

Thể tích nhà xưởng:

V = 60 × 30 × 8 = 14.400 m³

Bước 2: Xác định số lần trao đổi không khí

Giả sử sau khi đánh giá nguồn nhiệt và điều kiện sản xuất, đơn vị thiết kế lựa chọn giá trị tính toán minh họa là 10 lần mỗi giờ.

Tổng lưu lượng cần thiết:

Q = V × N

Trong đó:

• Q là lưu lượng thông gió, m³/h.

• V là thể tích nhà xưởng, m³.

• N là số lần trao đổi không khí trong một giờ.

Khi đó:

Q = 14.400 × 10 = 144.000 m³/h

Đây chỉ là ví dụ minh họa phương pháp tính. Giá trị trao đổi khí thực tế phải được xác định theo loại hình sản xuất, nguồn nhiệt, chất ô nhiễm và yêu cầu kỹ thuật của dự án.

ASHRAE lưu ý tiêu chuẩn thông gió quy định lưu lượng tối thiểu và các biện pháp liên quan đến chất lượng không khí trong nhà, nhưng việc áp dụng phải phù hợp với loại không gian và mục đích sử dụng.

Bước 3: Xác định lưu lượng thực tế của một quạt

Không nên lấy lưu lượng lớn nhất được in trên catalogue để chia trực tiếp.

Cần xác định lưu lượng của quạt tại cột áp làm việc thực tế, bao gồm tổn thất qua:

• Đế quạt.

• Cửa chớp.

• Lưới chắn.

• Chụp che mưa.

• Đường ống nếu có.

• Bộ tiêu âm.

• Bộ lọc.

• Cửa hút và cửa xả.

• Các phụ kiện liên kết.

Ví dụ, một quạt có lưu lượng danh định 20.000 m³/h trong điều kiện tự do, nhưng tại cột áp của hệ thống chỉ còn đạt 17.500 m³/h. Khi tính số lượng quạt, phải sử dụng giá trị 17.500 m³/h.

AMCA khuyến nghị lựa chọn quạt dựa trên điểm làm việc, với các dữ liệu như lưu lượng, áp suất, tốc độ, công suất yêu cầu và hiệu suất thay vì chỉ nhìn vào một thông số cực đại.

Bước 4: Tính số lượng quạt

Công thức:

Số lượng quạt = Tổng lưu lượng yêu cầu ÷ Lưu lượng thực tế của một quạt

Theo ví dụ:

144.000 ÷ 17.500 = 8,23 quạt

Về lý thuyết cần làm tròn lên thành 9 quạt. Tuy nhiên, kết quả cuối cùng còn phải kiểm tra:

• Cách chia vùng thông gió.

• Vị trí các nguồn nhiệt.

• Khả năng cấp gió bù.

• Chế độ chạy đồng thời.

• Nhu cầu dự phòng.

• Khả năng điều khiển theo từng khu vực.

• Mức độ đồng đều của trường gió.

Thay vì lắp chín quạt chạy đồng thời, hệ thống có thể được chia thành nhiều cấp vận hành theo nhiệt độ hoặc theo thời gian sản xuất.

Tính quạt theo tải nhiệt

Đối với nhà xưởng có nguồn nhiệt lớn, tính theo số lần trao đổi khí chỉ là bước kiểm tra ban đầu. Phương án chính xác hơn là xác định lượng nhiệt cần loại bỏ.

Về nguyên lý, lưu lượng gió cần thiết phụ thuộc vào:

• Tổng nhiệt lượng phát sinh.

• Khối lượng riêng của không khí.

• Nhiệt dung riêng của không khí.

• Chênh lệch nhiệt độ cho phép giữa gió vào và gió ra.

Nếu chênh lệch nhiệt độ cho phép quá nhỏ, lưu lượng gió yêu cầu sẽ tăng mạnh. Do đó, đơn vị thiết kế phải khảo sát thực tế nguồn nhiệt từ mái, động cơ, lò, sản phẩm và quá trình sản xuất.

Quạt mái chỉ làm nhiệt di chuyển ra ngoài. Quạt không tạo ra không khí lạnh. Hiệu quả làm mát phụ thuộc đáng kể vào nhiệt độ và độ ẩm của không khí cấp vào.

Cột áp của quạt hút mái có quan trọng không?

Nhiều người cho rằng quạt mái hút trực tiếp nên không cần quan tâm đến cột áp. Đây là một nhận định chưa đầy đủ.

Ngay cả khi không có đường ống dài, quạt vẫn phải thắng trở lực của:

• Cửa chớp.

• Lưới bảo vệ.

• Chụp mưa.

• Cổ quạt.

• Tiêu âm.

• Chênh áp bên trong nhà xưởng.

• Dòng gió ngoài trời tại vị trí xả.

Nếu quạt được nối với ống gom hoặc buồng hút, cột áp càng trở nên quan trọng.

Ngoài ra, điều kiện lắp đặt bất lợi tại cửa hút và cửa đẩy có thể tạo ra tổn thất ngoài dự kiến. AMCA gọi hiện tượng giảm hiệu suất do dòng khí xoáy hoặc nhiễu loạn gần quạt là system effect.

Vì sao phải bố trí đủ gió bù?

Khi quạt hút không khí ra khỏi nhà xưởng, một lượng không khí tương đương cần được đưa vào thay thế.

Gió bù có thể đi vào thông qua:

• Cửa chớp lấy gió.

• Lam gió.

• Cửa ra vào.

• Khe hở công trình.

• Quạt cấp gió.

• Hệ thống cooling pad.

• Hệ thống cấp khí tươi.

Nếu diện tích lấy gió quá nhỏ, áp suất âm trong nhà xưởng tăng lên và lưu lượng thực tế của quạt giảm. Cửa ra vào có thể trở nên khó mở, bụi từ bên ngoài bị hút vào qua khe hở và luồng không khí di chuyển không đúng hướng thiết kế.

Để tạo trường gió tốt, cửa lấy gió nên được bố trí ở vùng thấp hoặc phía đối diện với quạt hút mái. Không khí sạch đi qua khu vực làm việc, tiếp nhận nhiệt và chất ô nhiễm rồi được hút lên mái.

Cách bố trí quạt hút mái hiệu quả

Phân bố quạt theo nguồn nhiệt

Không nên chia đều quạt theo diện tích nếu nhiệt tập trung tại một số khu vực. Quạt nên được ưu tiên bố trí gần:

• Lò sấy.

• Máy ép.

• Khu vực gia nhiệt.

• Máy nén.

• Dây chuyền sinh nhiệt.

• Điểm có khí nóng tích tụ.

Tránh tạo vùng chết

Quạt tập trung hoàn toàn ở một đầu nhà xưởng có thể khiến khu vực còn lại ít được trao đổi không khí.

Cần xem xét:

• Hình dạng nhà xưởng.

• Cao độ mái.

• Vách ngăn.

• Cầu trục.

• Máy móc cao.

• Kệ hàng.

• Luồng cấp gió.

• Hướng gió tự nhiên.

Kiểm tra khoảng cách giữa cửa xả và cửa lấy gió

Không nên đặt cửa xả quạt quá gần cửa lấy khí tươi. Khí nóng, mùi hoặc chất ô nhiễm có thể bị hút trở lại công trình.

Khoảng cách an toàn cần được xác định theo lưu lượng, hướng xả, hướng gió, đặc tính khí thải và cấu trúc mái.

Phối hợp với cao độ đỉnh mái

Khí nóng thường tập trung ở khu vực đỉnh mái. Với nhà xưởng mái dốc, quạt nên được bố trí tại vùng cao phù hợp để thu gom lớp khí nóng hiệu quả hơn.

Những lỗi thường gặp khi lắp quạt hút mái

Chọn quạt theo đường kính

Đường kính lớn không đồng nghĩa với lưu lượng và cột áp phù hợp. Cần kiểm tra đường đặc tính, tốc độ quay, công suất motor và hiệu suất.

Tính số quạt theo lưu lượng tự do

Lưu lượng tự do thường cao hơn lưu lượng tại điều kiện lắp đặt. Sử dụng sai giá trị có thể khiến hệ thống thiếu gió.

Không bố trí gió bù

Đây là một trong những nguyên nhân phổ biến khiến quạt chạy nhưng nhà xưởng vẫn nóng.

Bố trí quạt và cửa lấy gió cùng một phía

Không khí có thể đi theo đường ngắn và không quét qua vùng làm việc.

Không xử lý chống thấm mái

Vị trí lắp quạt phải có đế mái, tấm che và biện pháp chống thấm phù hợp. Việc cắt mái rồi đặt quạt trực tiếp có thể gây rò nước, ăn mòn và giảm độ bền kết cấu.

Không sử dụng chống rung

Rung động có thể truyền xuống mái tôn và khung thép, gây tiếng ồn lớn. Cần có bệ đỡ chắc chắn, đệm chống rung và khớp nối phù hợp.

Không bố trí lối bảo trì

Động cơ, cánh quạt, vòng bi và cửa chớp cần được kiểm tra định kỳ. Thiếu lối tiếp cận sẽ khiến việc bảo trì khó khăn và không an toàn.

Nên điều khiển quạt mái như thế nào?

Hệ thống có thể sử dụng:

• Công tắc đóng – ngắt trực tiếp.

• Tủ điều khiển theo nhóm.

• Cảm biến nhiệt độ.

• Cảm biến độ ẩm.

• Biến tần.

• Bộ hẹn giờ.

• Hệ thống quản lý tòa nhà hoặc nhà máy.

Với nhà xưởng có tải nhiệt thay đổi theo ca sản xuất, điều khiển theo nhiều cấp giúp hạn chế tình trạng tất cả quạt chạy liên tục khi không cần thiết.

Tuy nhiên, khi sử dụng biến tần, cần kiểm tra khả năng điều chỉnh tốc độ của motor và vùng vận hành cho phép của quạt.

Bảo trì quạt hút mái nhà xưởng

Các hạng mục cần kiểm tra gồm:

• Cánh quạt có bám bụi hay không.

• Độ rung của quạt.

• Tiếng ồn bất thường.

• Dòng điện motor.

• Nhiệt độ động cơ.

• Bulông liên kết.

• Tình trạng chống rung.

• Cửa chớp và chụp mưa.

• Lưới chắn.

• Dây đai và puly nếu dùng truyền động gián tiếp.

• Khả năng chống thấm quanh đế mái.

• Hiện tượng ăn mòn.

Bụi bám không đều trên cánh có thể gây mất cân bằng, tăng rung và làm giảm tuổi thọ vòng bi. Việc vệ sinh và cân chỉnh cần được thực hiện theo môi trường vận hành thực tế.

TECVINA – Tư vấn quạt hút mái theo yêu cầu nhà xưởng

Để quạt hút mái hoạt động hiệu quả, doanh nghiệp cần đánh giá đồng thời thể tích công trình, tải nhiệt, lưu lượng, cột áp, nguồn khí thải và phương án cấp gió bù.

TECVINA hỗ trợ khách hàng:

• Tiếp nhận bản vẽ nhà xưởng.

• Khảo sát vị trí lắp đặt.

• Xác định lưu lượng thông gió.

• Tính toán số lượng quạt.

• Kiểm tra cột áp làm việc.

• Tư vấn quạt hướng trục hoặc ly tâm.

• Lựa chọn vật liệu quạt.

• Đề xuất cửa lấy gió và gió bù.

• Tư vấn bố trí quạt trên mặt bằng mái.

• Cung cấp tài liệu kỹ thuật và phương án thiết bị.

Thay vì chỉ lựa chọn quạt theo kích thước cánh hoặc công suất động cơ, doanh nghiệp nên lựa chọn theo điểm làm việc thực tế của toàn hệ thống.

Một hệ thống được tính toán và bố trí đúng sẽ giúp loại bỏ khí nóng hiệu quả, giảm vùng không khí tù đọng, hạn chế rung ồn và tối ưu chi phí vận hành lâu dài.

Liên hệ TECVINA để được tư vấn lựa chọn và bố trí quạt hút mái phù hợp với từng loại nhà xưởng.

Hotline: 0962 042 646

Câu hỏi thường gặp

Quạt hút mái có làm giảm nhiệt độ nhà xưởng không?

Quạt giúp thải khí nóng và đưa không khí bên ngoài vào thay thế. Mức giảm nhiệt phụ thuộc vào tải nhiệt, nhiệt độ không khí ngoài trời, lưu lượng gió, vị trí quạt và phương án lấy gió.

Nhà xưởng càng lớn thì càng cần nhiều quạt đúng không?

Không thể chỉ dựa vào diện tích. Số lượng quạt phải được tính theo thể tích, nguồn nhiệt, lưu lượng của từng quạt tại cột áp thực tế và cách bố trí luồng gió.

Nên dùng quạt hướng trục hay quạt ly tâm trên mái?

Quạt hướng trục phù hợp với lưu lượng lớn và trở lực thấp hoặc trung bình. Quạt ly tâm phù hợp hơn khi hệ thống cần cột áp cao, có đường ống hoặc nhiều phụ kiện tạo trở lực.

Có thể chỉ lắp quạt hút mà không làm cửa lấy gió không?

Không nên. Khi không có đủ gió bù, lưu lượng quạt sẽ giảm và không khí bị hút vào qua các khe hở không kiểm soát.

Quạt mái nên chạy liên tục hay theo cảm biến?

Điều này phụ thuộc vào tải nhiệt và quy trình sản xuất. Hệ thống có tải thay đổi nên cân nhắc điều khiển theo nhóm, cảm biến hoặc biến tần để tiết kiệm điện.

Vì sao lắp nhiều quạt nhưng nhà xưởng vẫn nóng?

Các nguyên nhân thường gặp gồm thiếu gió bù, quạt bố trí sai vị trí, lưu lượng thực tế thấp hơn catalogue, nguồn nhiệt quá lớn, xuất hiện vùng chết hoặc quạt không phù hợp với cột áp hệ thống.