Quạt Jetfan tầng hầm: Nguyên lý hoạt động và những lưu ý khi thiết kế

Tầng hầm chung cư, trung tâm thương mại, bệnh viện và tòa nhà văn phòng thường có chiều cao hạn chế, nhiều dầm, cột, đường dốc và hệ thống kỹ thuật bố trí dày đặc. Trong quá trình vận hành, khí thải từ phương tiện có thể tích tụ tại các vùng kín, góc khuất hoặc khu vực không có dòng không khí lưu thông.

Nếu sử dụng hệ thống thông gió truyền thống, nhà thầu có thể phải bố trí mạng ống gió lớn chạy dọc tầng hầm. Hệ thống này chiếm nhiều không gian, ảnh hưởng đến chiều cao thông thủy và làm tăng khối lượng vật tư, giá đỡ, van gió và miệng hút.

Quạt Jetfan tầng hầm được phát triển để giải quyết một phần những hạn chế đó. Thay vì sử dụng đường ống phân phối gió đến mọi vị trí, các quạt Jetfan được bố trí trên trần nhằm tạo lực đẩy, cuốn theo không khí xung quanh và đưa dòng khí từ khu vực cấp gió đến các điểm hút chính.

Tuy nhiên, Jetfan không phải là một chiếc quạt hút độc lập và cũng không thể lựa chọn chỉ dựa trên diện tích tầng hầm. Hiệu quả hệ thống phụ thuộc vào lực đẩy của quạt, vị trí cấp – hút gió, hình học tầng hầm, vật cản, hệ thống điều khiển và kết quả mô phỏng luồng khí.

Quạt Jetfan tầng hầm là gì?

Jetfan, còn được gọi là quạt phản lực hoặc quạt impulse, là thiết bị tạo ra một tia khí có vận tốc tương đối cao theo phương ngang.

Tia khí ra khỏi quạt truyền động lượng cho lớp không khí xung quanh, kéo theo một lượng không khí lớn hơn cùng di chuyển về phía trước. Nhờ hiện tượng cuốn hút này, Jetfan có thể tạo dòng lưu thông trong tầng hầm dù chỉ một phần không khí thực sự đi xuyên qua thân quạt.

AMCA mô tả hệ thống Jetfan là tập hợp các quạt được bố trí có chủ đích để đưa không khí từ vị trí cấp đến các điểm hút. Quạt có thể kéo theo không khí ở cả vùng gần trần và các vùng thấp hơn, giúp hạn chế các khu vực tù đọng trong bãi đỗ xe.

Một quạt Jetfan thường gồm:

• Vỏ quạt.

• Cánh hướng trục hoặc bánh công tác hỗn hợp.

• Động cơ điện.

• Bộ chỉnh hướng dòng khí.

• Lưới bảo vệ.

• Bộ tiêu âm đầu hút và đầu đẩy.

• Khung treo.

• Hộp đấu điện.

• Cảm biến rung hoặc nhiệt độ trong một số cấu hình.

• Phụ kiện liên kết với trần tầng hầm.

Thiết bị thường có thiết kế dài và gọn để hạn chế ảnh hưởng đến chiều cao thông thủy. Với tầng hầm thấp, có thể sử dụng quạt Jetfan dạng dẹt hoặc quạt hỗn hợp có chiều cao lắp đặt nhỏ hơn.

Jetfan hoạt động như thế nào?

Nguyên lý cơ bản của Jetfan là tạo lực đẩy theo phương ngang.

Khi quạt hoạt động, không khí được hút vào một đầu và đẩy ra ở đầu còn lại với vận tốc cao. Dòng khí này cuốn theo không khí xung quanh, tạo thành một vùng chuyển động kéo dài về phía trước.

Về nguyên lý, lực đẩy của quạt có liên quan đến:

• Khối lượng riêng của không khí.

• Lưu lượng đi qua quạt.

• Sự thay đổi vận tốc giữa đầu hút và đầu đẩy.

• Hình dạng cánh.

• Bộ chỉnh dòng.

• Tổn thất tại lưới và tiêu âm.

• Khoảng trống phía trước và phía sau quạt.

Đơn vị quan trọng nhất khi đánh giá Jetfan là Newton – N, biểu thị lực đẩy của quạt. Lưu lượng m³/h vẫn cần được xem xét, nhưng không thể dùng riêng lưu lượng để so sánh khả năng đẩy khí của các model Jetfan.

ANSI/AMCA Standard 250-22 quy định phương pháp thử nghiệm các đặc tính của Jetfan dùng trong hệ thống thông gió dọc, bao gồm lực đẩy và lưu lượng. Tiêu chuẩn này không áp dụng cho quạt nối ống thông thường hoặc quạt chỉ dùng để tuần hoàn không khí.

Jetfan có thay thế quạt hút chính không?

Không.

Đây là một trong những nhầm lẫn phổ biến nhất khi tìm hiểu hệ thống Jetfan tầng hầm.

Jetfan chủ yếu có nhiệm vụ:

• Tạo chuyển động không khí trong tầng hầm.

• Đưa khí ô nhiễm về phía các điểm hút.

• Hạn chế vùng chết.

• Hỗ trợ kiểm soát và định hướng khói theo phương án thiết kế.

Hệ thống vẫn cần quạt hút chính để đưa không khí ra khỏi tầng hầm. Tùy thiết kế, hệ thống cũng có thể cần quạt cấp gió, cửa lấy gió tự nhiên, giếng cấp gió hoặc sử dụng đường dốc xe làm một phần của đường cấp khí.

FläktGroup lưu ý cả hệ thống có ống gió và hệ thống Jetfan không dùng ống phân phối vẫn cần quạt hút chính. Jetfan thay thế phần lớn mạng ống phân phối trong tầng hầm, chứ không thay thế chức năng thải khí ra khỏi công trình.

Một hệ thống Jetfan hoàn chỉnh thường gồm:

1. Quạt hút chính.

2. Quạt cấp gió hoặc cửa lấy gió.

3. Các quạt Jetfan.

4. Giếng gió và cửa xả.

5. Cảm biến chất lượng không khí.

6. Tủ điều khiển.

7. Hệ thống báo cháy và liên động.

8. Nguồn điện phù hợp với chế độ vận hành.

9. Hệ thống giám sát hoặc BMS nếu dự án yêu cầu.

Các loại quạt Jetfan phổ biến

Quạt Jetfan hướng trục

Quạt sử dụng cánh hướng trục, thường có thân hình trụ và tạo tia khí theo trục quạt.

Ưu điểm:

• Lực đẩy lớn.

• Kết cấu tương đối đơn giản.

• Phù hợp tầng hầm có chiều cao đủ.

• Có thể tích hợp bộ tiêu âm.

• Có nhiều cấu hình một chiều hoặc đảo chiều.

Quạt Jetfan hỗn hợp

Quạt hỗn hợp kết hợp đặc điểm của quạt hướng trục và quạt ly tâm. Thiết bị thường có thân thấp hơn, phù hợp với tầng hầm bị hạn chế chiều cao.

Một số model Jetfan hỗn hợp dạng thấp hiện có lực đẩy công bố khoảng vài chục Newton tùy kích thước, motor và cấu hình. Thông số cụ thể phải được kiểm tra theo model và dữ liệu thử nghiệm của nhà sản xuất.

Quạt Jetfan một chiều

Quạt tạo lực đẩy chủ yếu theo một hướng. Loại này phù hợp khi phương án luồng khí luôn cố định từ cửa cấp đến điểm hút.

Nếu đảo chiều quay, lực đẩy ngược của cánh một chiều có thể thấp hơn đáng kể so với lực đẩy thuận. Vì vậy, không nên mặc định một quạt có thể đảo chiều motor là sẽ tạo lực đẩy bằng nhau ở hai hướng.

Quạt Jetfan đảo chiều

Quạt được thiết kế để tạo lực đẩy theo cả hai hướng. Cấu hình này phù hợp với tầng hầm có nhiều điểm hút hoặc cần thay đổi hướng kiểm soát khói theo vị trí xảy ra sự cố.

Khi lựa chọn cần kiểm tra:

• Lực đẩy thuận.

• Lực đẩy nghịch.

• Thời gian đảo chiều.

• Tốc độ quay.

• Dòng khởi động.

• Chế độ điều khiển.

• Khả năng hoạt động trong điều kiện nhiệt độ yêu cầu.

Ba chế độ vận hành của hệ thống Jetfan

Thông gió kiểm soát khí thải

Trong vận hành thường ngày, hệ thống có nhiệm vụ duy trì chất lượng không khí ở mức phù hợp.

Các cảm biến được bố trí theo vùng để theo dõi nồng độ chất ô nhiễm. Khi giá trị đo tăng, hệ thống có thể lần lượt:

• Khởi động một nhóm Jetfan.

• Tăng tốc quạt hút chính.

• Khởi động thêm quạt cấp.

• Mở các van hoặc cửa gió.

• Chuyển sang cấp vận hành cao hơn.

ASHRAE Standard 62.1-2025 quy định các yêu cầu về thông gió, điều khiển, chất lượng không khí trong nhà và vận hành hệ thống. Tuy nhiên, lưu lượng và trình tự điều khiển cho từng tầng hầm phải được xác định theo quy định áp dụng tại địa phương và hồ sơ thiết kế của dự án.

Chế độ xả khí tăng cường

Hệ thống có thể được vận hành ở công suất cao để nhanh chóng thay đổi không khí sau thời gian phương tiện hoạt động nhiều, sau bảo trì hoặc theo chương trình điều khiển của công trình.

Ở chế độ này, nhiều nhóm Jetfan và quạt hút chính có thể hoạt động đồng thời, nhưng vẫn phải bảo đảm cân bằng giữa lượng khí cấp và khí hút.

Chế độ kiểm soát hoặc hút khói khi cháy

Khi nhận tín hiệu báo cháy, hệ thống chuyển sang trình tự vận hành được lập trình trước. Tùy phương án thiết kế, Jetfan có thể:

• Dừng trong giai đoạn đầu để không làm xáo trộn lớp khói.

• Khởi động sau một khoảng thời gian xác định.

• Định hướng khói đến điểm hút gần nhất.

• Hạn chế khói lan sang khu vực khác.

• Hỗ trợ tạo đường tiếp cận cho lực lượng chữa cháy.

Trình tự này không được xây dựng theo kinh nghiệm chung mà phải dựa trên chiến lược an toàn cháy, kịch bản mô phỏng và quy định áp dụng cho công trình.

BS EN 12101-3:2015 bao gồm các yêu cầu và phương pháp đánh giá đối với quạt hút khói, trong đó có quạt Jetfan hoặc impulse dùng trong hệ thống kiểm soát khói và nhiệt. Quạt sử dụng cho chế độ cháy cần có phân cấp nhiệt độ và thời gian làm việc phù hợp với hồ sơ thiết kế, không thể thay bằng Jetfan thông gió thông thường.

Thông số kỹ thuật cần quan tâm khi lựa chọn Jetfan

Không nên lựa chọn Jetfan chỉ theo đường kính cánh hoặc công suất motor. Hai quạt sử dụng motor giống nhau vẫn có thể tạo lực đẩy khác nhau do hình dạng cánh, bộ tiêu âm, bộ chỉnh dòng và hiệu suất khí động khác nhau.

Cách xác định số lượng Jetfan

Số lượng Jetfan không nên tính đơn giản bằng công thức:

Thể tích tầng hầm × số lần trao đổi khí ÷ lưu lượng một Jetfan.

Phép tính số lần trao đổi khí chủ yếu được sử dụng để xác định hoặc kiểm tra tổng lưu lượng của hệ thống hút và cấp gió. Jetfan không trực tiếp hút lượng khí đó ra khỏi tầng hầm mà có nhiệm vụ phân phối và định hướng luồng khí.

Số lượng Jetfan phụ thuộc vào:

• Chiều dài và chiều rộng tầng hầm.

• Cao độ trần.

• Vị trí quạt hút chính.

• Vị trí cửa cấp gió.

• Đường dốc lên xuống.

• Số lượng tầng hầm.

• Dầm và cột.

• Vách ngăn.

• Phòng kỹ thuật.

• Mật độ chỗ đỗ xe.

• Khoảng cách quạt có thể tạo tia khí hiệu quả.

• Lực đẩy của từng model.

• Kịch bản cháy.

• Yêu cầu kiểm soát khí thải.

Một quạt có lực đẩy lớn chưa chắc giúp giảm số lượng nếu tia khí bị chặn bởi dầm, biển báo, máng cáp hoặc hệ thống ống kỹ thuật.

Vai trò của mô phỏng CFD

CFD là phương pháp mô phỏng chuyển động của không khí, nhiệt, khói hoặc chất ô nhiễm trên mô hình số của tầng hầm.

Trong thiết kế Jetfan, mô hình CFD có thể giúp đánh giá:

• Hướng đi của dòng không khí.

• Vận tốc tại các khu vực khác nhau.

• Vùng khí tù đọng.

• Hiện tượng tuần hoàn.

• Khả năng đưa khí về cửa hút.

• Ảnh hưởng của dầm và cột.

• Sự lan truyền của khói.

• Tầm nhìn trong điều kiện cháy.

• Nhiệt độ tại các vị trí quan trọng.

• Hiệu quả của từng kịch bản vận hành.

AMCA đánh giá CFD là công cụ quan trọng vì chuyển động không khí trong tầng hầm nhiều tầng, có cấu trúc phức tạp và chịu ảnh hưởng của nhiệt khi cháy rất khó dự đoán bằng tính toán đơn giản.

Mô hình CFD cần phản ánh đủ các yếu tố có ảnh hưởng lớn như:

• Cao độ và kích thước dầm.

• Vách ngăn.

• Cột.

• Đường dốc.

• Cửa lấy gió.

• Miệng hút.

• Hình dạng Jetfan.

• Hướng xả.

• Vị trí xe hoặc mức độ cản trở phù hợp với kịch bản.

• Nguồn cháy và công suất cháy thiết kế khi mô phỏng khói.

CFD không phải một hình ảnh màu để trình bày hồ sơ. Mô hình phải có điều kiện biên, giả thiết và tiêu chí đánh giá rõ ràng.

Cách bố trí Jetfan trong tầng hầm

Tạo đường đi liên tục từ điểm cấp đến điểm hút

Các quạt cần được bố trí thành chuỗi để chuyển không khí qua toàn bộ tầng hầm. Không nên để tia khí kết thúc tại tường, góc kín hoặc khu vực không có đường thoát.

Tránh dầm và vật cản

Nếu dầm nằm ngay trước đầu đẩy, tia khí có thể va vào kết cấu, đổi hướng và mất động lượng.

Theo hướng dẫn của FläktGroup, khi thiết kế cần tạo khoảng trống để Jetfan phát triển trường dòng; ví dụ tham khảo của hãng khuyến nghị tránh vật cản đáng kể trong phạm vi khoảng 500 mm phía đầu hút và khoảng mười lần đường kính quạt phía đầu đẩy. Đây là hướng dẫn của nhà sản xuất, không phải con số áp dụng cứng cho mọi model.

Hạn chế hiện tượng ngắn mạch gió

Nếu cửa hút chính đặt quá gần cửa cấp, không khí có thể đi thẳng từ điểm cấp đến điểm hút mà không quét qua phần còn lại của tầng hầm.

Trong trường hợp này, cần điều chỉnh vị trí cấp – hút, sử dụng vách hướng dòng hoặc xem xét một phần đường ống để tách hai khu vực.

Phối hợp với các hệ thống kỹ thuật khác

Vị trí Jetfan phải được phối hợp với:

• Ống chữa cháy.

• Đầu phun sprinkler.

• Máng cáp.

• Đèn.

• Biển báo.

• Ống thoát nước.

• Dầm.

• Cửa cuốn.

• Chiều cao lưu thông của xe.

• Lối bảo trì.

Không nên chỉ đặt Jetfan trên bản vẽ HVAC rồi xử lý xung đột sau khi các hệ thống khác đã thi công.

Cân bằng giữa Jetfan và quạt hút chính

Nếu tổng tác động của Jetfan quá mạnh trong khi quạt hút chính không thể thải lượng khí tương ứng, dòng khí có thể tuần hoàn trở lại, đặc biệt trong chế độ kiểm soát khói.

FläktGroup lưu ý Jetfan và quạt hút phải được cân bằng. Khi Jetfan đẩy nhiều không khí hơn khả năng hút ra của quạt chính, khói có thể tuần hoàn, làm giảm tầm nhìn và lan rộng hơn trong tầng hầm.

Phương án cân bằng có thể gồm:

• Giảm tốc độ một số Jetfan.

• Tắt bớt nhóm quạt.

• Tăng lưu lượng quạt hút chính.

• Chuyển hướng quạt đảo chiều.

• Mở thêm đường cấp hoặc hút.

• Điều khiển theo từng vùng cháy.

So sánh hệ thống Jetfan và hệ thống ống gió

Không có phương án tốt nhất cho mọi tầng hầm. Một số dự án phù hợp với Jetfan hoàn toàn, trong khi những dự án khác cần kết hợp Jetfan và đường ống.

Những sai lầm thường gặp khi thiết kế Jetfan

• Tính số lượng Jetfan theo số lần trao đổi khí.

• Chọn quạt theo lưu lượng thay vì lực đẩy.

• Không có mô phỏng CFD cho tầng hầm phức tạp.

• Không đưa kích thước dầm vào mô hình.

• Đặt quạt sát vật cản.

• Không kiểm tra lực đẩy khi đảo chiều.

• Dùng quạt thông gió thường cho chế độ hút khói.

• Không cân bằng với quạt hút chính.

• Bố trí cửa cấp quá gần cửa hút.

• Không chia vùng điều khiển theo cảm biến.

• Không phối hợp với hệ thống sprinkler, điện và chiếu sáng.

• Không kiểm tra độ ồn.

• Không bố trí lối tiếp cận bảo trì.

• Không chạy thử theo đầy đủ kịch bản.

• Chỉ kiểm tra quạt quay mà không kiểm tra hướng và hiệu quả luồng khí.

Kiểm tra và nghiệm thu hệ thống

Quá trình chạy thử cần kiểm tra:

• Chiều quay của từng Jetfan.

• Hướng đẩy thực tế.

• Lực đẩy hoặc dữ liệu vận hành theo hồ sơ thiết bị.

• Dòng điện motor.

• Độ rung.

• Độ ồn.

• Tín hiệu cảm biến.

• Trình tự khởi động theo từng cấp.

• Khả năng đảo chiều.

• Liên động báo cháy.

• Hoạt động của quạt hút và quạt cấp chính.

• Chế độ mất điện hoặc nguồn điện dự phòng.

• Tín hiệu giám sát tại tủ điều khiển và BMS.

• Khả năng tiếp cận để bảo trì.

Đối với hệ thống kiểm soát khói, việc nghiệm thu phải bám theo hồ sơ thiết kế được phê duyệt, chiến lược an toàn cháy và quy định hiện hành áp dụng cho công trình.

Bảo trì quạt Jetfan tầng hầm

Các hạng mục cần kiểm tra định kỳ gồm:

• Cánh quạt.

• Lưới bảo vệ.

• Bộ tiêu âm.

• Bulông treo.

• Khung giá đỡ.

• Độ rung.

• Tiếng ồn.

• Dòng điện motor.

• Cáp điện.

• Hộp đấu nối.

• Cảm biến và tín hiệu điều khiển.

• Khả năng đảo chiều.

• Tình trạng bụi bám.

• Khoảng trống đầu hút và đầu đẩy.

Bụi bám không đều trên cánh có thể gây mất cân bằng, tăng rung và làm giảm tuổi thọ vòng bi. Các vật dụng, biển quảng cáo hoặc hệ thống kỹ thuật được bổ sung sau khi bàn giao cũng có thể cản tia khí và làm thay đổi hiệu quả thông gió.

TECVINA – Tư vấn quạt Jetfan và hệ thống thông gió tầng hầm

Hệ thống Jetfan cần được thiết kế như một giải pháp tổng thể, bao gồm quạt đẩy, quạt hút chính, đường cấp khí, cảm biến, điều khiển và chiến lược vận hành khi cháy.

TECVINA hỗ trợ khách hàng:

• Tiếp nhận bản vẽ tầng hầm.

• Xác định hướng cấp và hút gió.

• Tư vấn loại Jetfan.

• Lựa chọn lực đẩy phù hợp.

• Tư vấn Jetfan một chiều hoặc đảo chiều.

• Lựa chọn quạt hút và quạt cấp chính.

• Phối hợp vị trí quạt với hệ thống kỹ thuật.

• Tư vấn trình tự điều khiển.

• Cung cấp tài liệu kỹ thuật.

• Hỗ trợ lựa chọn thiết bị theo yêu cầu dự án.

Không nên lựa chọn Jetfan chỉ theo kích thước, công suất motor hoặc lưu lượng quảng cáo. Thiết bị phải phù hợp với mô hình luồng khí, vị trí vật cản, khả năng của quạt hút chính và chiến lược an toàn của công trình.

Liên hệ TECVINA để được tư vấn quạt Jetfan và giải pháp thông gió, kiểm soát khí thải, hút khói cho tầng hầm chung cư, tòa nhà và trung tâm thương mại.

Hotline: 0962 042 646

Câu hỏi thường gặp

Jetfan có hút khí ra khỏi tầng hầm không?

Jetfan chủ yếu đẩy và phân phối không khí trong tầng hầm. Khí thải được đưa ra ngoài bằng quạt hút chính và giếng gió.

Lưu lượng Jetfan càng lớn thì càng tốt đúng không?

Không. Đối với Jetfan, lực đẩy, hình dạng tia khí, vị trí lắp và sự phối hợp với quạt hút chính quan trọng hơn việc chỉ so sánh lưu lượng.

Có thể tính số lượng Jetfan theo diện tích tầng hầm không?

Diện tích chỉ là một dữ liệu đầu vào. Số lượng và vị trí quạt cần xem xét hình học, dầm, cột, điểm cấp – hút, lực đẩy và kết quả mô phỏng.

Có bắt buộc phải mô phỏng CFD không?

Yêu cầu cụ thể phụ thuộc quy định và hồ sơ dự án. Với tầng hầm lớn, nhiều vật cản hoặc sử dụng Jetfan cho kiểm soát khói, CFD là công cụ quan trọng để kiểm chứng phương án.

Jetfan một chiều có thể chạy ngược không?

Motor có thể đảo chiều trong một số cấu hình, nhưng lực đẩy ngược có thể thấp hơn lực đẩy thuận nếu cánh không được thiết kế đối xứng. Cần kiểm tra dữ liệu của nhà sản xuất.

Vì sao hệ thống lắp nhiều Jetfan nhưng vẫn có vùng khí tù đọng?

Nguyên nhân thường do quạt đặt sai vị trí, tia khí bị dầm cản, thiếu chuỗi dẫn gió, cửa cấp – hút bố trí chưa hợp lý hoặc quạt hút chính không đủ công suất.

Jetfan thông gió có dùng để hút khói khi cháy được không?

Chỉ sử dụng khi quạt có phân cấp chịu nhiệt, chứng nhận và cấu hình phù hợp với yêu cầu của hệ thống hút khói. Không được mặc định dùng quạt thông gió thông thường cho chế độ cháy.