Quạt nối ống công nghiệp: Giải pháp thông gió cho không gian hạn chế

Quạt nối ống công nghiệp là giải pháp thông gió được sử dụng phổ biến tại những công trình có không gian kỹ thuật hạn chế, không thể lắp quạt trực tiếp trên tường hoặc cần đưa không khí đến một vị trí cách xa khu vực hút.

Thiết bị có thể được lắp xen giữa đường ống để hút khí thải, cấp khí tươi hoặc hỗ trợ lưu thông không khí tại nhà xưởng, tòa nhà, văn phòng, nhà hàng, phòng kỹ thuật và nhiều khu vực kín.

Ưu điểm lớn nhất của quạt nối ống là kết cấu gọn, dễ tích hợp với mạng ống gió và có thể bố trí phía trên trần hoặc trong hộp kỹ thuật. Tuy nhiên, quạt chỉ hoạt động hiệu quả khi được lựa chọn theo đúng lưu lượng, cột áp và trở lực thực tế của đường ống.

Một quạt có lưu lượng danh định cao nhưng cột áp thấp có thể không tạo đủ gió khi hệ thống có đường ống dài, nhiều co cút, van, miệng gió hoặc bộ lọc. Vì vậy, lựa chọn quạt nối ống cần bắt đầu từ thiết kế hệ thống chứ không phải chỉ từ đường kính đầu nối.

Quạt nối ống công nghiệp là gì?

Quạt nối ống là thiết bị được lắp trực tiếp trên một đoạn đường ống nhằm tạo dòng không khí di chuyển trong hệ thống.

Khác với quạt gắn tường hút trực tiếp không khí ra ngoài, quạt nối ống thường phải thắng trở lực phát sinh trên cả phía hút và phía đẩy.

Quạt có thể được sử dụng để:

• Hút khí thải từ nhiều vị trí.

• Cấp khí tươi vào không gian kín.

• Hút mùi và hơi ẩm.

• Thông gió phòng kỹ thuật.

• Hút khí nóng từ máy móc.

• Tăng cường lưu lượng trên đường ống dài.

• Hỗ trợ thông gió khu vực không thể lắp quạt trực tiếp.

• Thu gom không khí qua hệ thống miệng hút phân tán.

Một hệ thống quạt nối ống thường gồm:

• Quạt.

• Đường ống gió.

• Miệng hút hoặc miệng cấp.

• Van điều chỉnh lưu lượng.

• Van một chiều.

• Bộ lọc.

• Khớp nối mềm.

• Bộ tiêu âm.

• Cửa thăm.

• Giá treo và bộ chống rung.

• Tủ điều khiển hoặc biến tần.

Khi nào nên sử dụng quạt nối ống?

Quạt nối ống phù hợp khi công trình có một hoặc nhiều điều kiện sau:

Không thể lắp quạt trực tiếp trên tường

Một số khu vực nằm sâu bên trong tòa nhà hoặc nhà xưởng, không tiếp giáp với bên ngoài. Không khí phải được thu gom và dẫn qua đường ống trước khi thải ra môi trường.

Các khu vực thường gặp gồm:

• Toilet nằm giữa mặt bằng.

• Phòng kỹ thuật.

• Phòng kho.

• Phòng thay đồ.

• Khu vực sản xuất kín.

• Phòng máy.

• Hành lang hoặc không gian không có cửa sổ.

Cần hút khí tại nhiều vị trí

Một quạt nối ống có thể kết nối với nhiều miệng hút thông qua mạng đường ống nhánh.

Phương án này phù hợp với:

• Cụm toilet.

• Nhiều phòng kỹ thuật nhỏ.

• Khu vực sản xuất có nhiều điểm phát sinh nhiệt.

• Hệ thống hút mùi cục bộ.

• Hệ thống cấp khí tươi cho nhiều phòng.

Tuy nhiên, từng nhánh ống cần được cân bằng để tránh tình trạng miệng gần quạt hút quá mạnh trong khi miệng xa quạt gần như không có gió.

Không gian lắp đặt hạn chế

Quạt nối ống có thể được bố trí:

• Trên trần giả.

• Trong hộp kỹ thuật.

• Trên giá treo.

• Trong phòng máy.

• Dọc tuyến ống gió.

• Ngoài trời nếu thiết bị có cấu hình bảo vệ phù hợp.

Những mẫu quạt tròn hoặc quạt hỗn hợp nối ống có kích thước tương đối gọn, phù hợp với vị trí có chiều cao trần hạn chế. Một số dòng quạt hiện nay còn sử dụng vỏ cách âm, gioăng cao su và kẹp nối nhanh nhằm hạn chế rung truyền sang đường ống.

Các loại quạt nối ống công nghiệp phổ biến

Quạt hướng trục nối ống

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

Ứng dụng phổ biến:

• Hút khí nóng.

• Thông gió nhà xưởng.

• Hút khí thải phòng kỹ thuật.

• Cấp khí tươi.

• Hệ thống đường ống ngắn và ít phụ kiện.

• Tăng cường lưu thông không khí.

Ưu điểm của quạt hướng trục là kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt và chi phí hợp lý. Hạn chế chính là khả năng thắng trở lực thường thấp hơn quạt ly tâm cùng phân khúc.

Quạt hỗn hợp nối ống

Quạt hỗn hợp kết hợp đặc điểm của quạt hướng trục và quạt ly tâm. Không khí đi qua quạt vừa có thành phần chuyển động dọc trục vừa có thành phần hướng kính.

Dòng quạt này phù hợp khi cần:

• Kết cấu gọn.

• Lưu lượng tương đối lớn.

• Cột áp cao hơn quạt hướng trục thông thường.

• Độ ồn được kiểm soát.

• Lắp đặt trong đường ống tròn.

• Sử dụng phía trên trần.

Quạt hỗn hợp là lựa chọn phù hợp cho văn phòng, khu thương mại, phòng kỹ thuật và những tuyến ống có chiều dài vừa phải. Một số dòng quạt hỗn hợp nối ống được thiết kế để kết nối với bộ lọc, van, bộ gia nhiệt hoặc phụ kiện giảm âm trong cùng hệ thống.

Quạt ly tâm nối ống

Quạt ly tâm nối ống sử dụng bánh công tác ly tâm nhưng được bố trí trong vỏ có đầu hút và đầu đẩy nằm trên cùng một trục đường ống hoặc trong một hộp quạt vuông.

Dòng quạt này thường được lựa chọn khi hệ thống có:

• Đường ống dài.

• Nhiều co và cút.

• Bộ lọc.

• Van điều chỉnh.

• Nhiều miệng hút.

• Yêu cầu cột áp trung bình hoặc cao.

• Cần vận chuyển không khí qua nhiều tầng.

Quạt ly tâm nối ống được sử dụng cho cả hút khí, cấp khí, hồi gió và cấp gió bù. Khả năng tạo áp của quạt phải được đối chiếu với vận tốc trong ống, chiều dài tuyến ống, số lượng phụ kiện và các thiết bị tạo trở lực.

Quạt nối ống cách âm

Quạt được đặt trong hộp có lớp vật liệu cách âm nhằm hạn chế tiếng ồn truyền ra không gian xung quanh.

Loại này phù hợp với:

• Văn phòng.

• Khách sạn.

• Căn hộ.

• Phòng họp.

• Trường học.

• Bệnh viện.

• Khu vực gần phòng làm việc.

Vỏ cách âm giúp giảm tiếng ồn phát ra từ thân quạt nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn tiếng ồn truyền trong đường ống. Khi yêu cầu âm học cao, hệ thống có thể cần thêm bộ tiêu âm, lớp bọc ống và giải pháp chống rung.

Năm thông số quan trọng khi lựa chọn quạt nối ống

1. Lưu lượng không khí

Lưu lượng là lượng không khí quạt cần vận chuyển trong một đơn vị thời gian, thường tính bằng m³/h, m³/s hoặc L/s.

Lưu lượng yêu cầu có thể được xác định theo:

• Số lần trao đổi không khí.

• Nhu cầu cấp khí tươi.

• Lượng nhiệt cần thải.

• Lượng hơi ẩm phát sinh.

• Nồng độ chất ô nhiễm.

• Lưu lượng tại từng miệng hút.

• Yêu cầu của máy móc hoặc quy trình sản xuất.

Với hệ thống nhiều nhánh, tổng lưu lượng quạt được xác định từ tổng lưu lượng của các miệng hút hoặc miệng cấp hoạt động đồng thời, có xem xét chế độ điều khiển và mức rò rỉ của đường ống.

Ví dụ, một hệ thống có bốn miệng hút:

• Miệng số 1: 800 m³/h.

• Miệng số 2: 800 m³/h.

• Miệng số 3: 600 m³/h.

• Miệng số 4: 600 m³/h.

Tổng lưu lượng thiết kế là:

Q = 800 + 800 + 600 + 600 = 2.800 m³/h

Quạt cần đạt khoảng 2.800 m³/h tại cột áp thực tế của hệ thống, không phải tại điều kiện áp suất bằng không.

2. Cột áp quạt

Cột áp thể hiện khả năng của quạt trong việc thắng trở lực của hệ thống đường ống.

Tổng tổn thất có thể gồm:

• Ma sát dọc đường ống.

• Co 45 độ và 90 độ.

• Tê chia nhánh.

• Côn thu và côn mở.

• Van gió.

• Miệng hút và miệng thổi.

• Lưới chắn.

• Bộ lọc.

• Bộ tiêu âm.

• Van một chiều.

• Cửa chớp.

• Tổn thất tại cửa lấy và cửa xả.

ASHRAE xác định việc lựa chọn quạt phải ghép khả năng tạo áp của quạt với tổn thất áp suất của hệ thống tại điều kiện lưu lượng thiết kế. Với hệ thống có đường ống phía đầu đẩy, tổng áp quạt thường là cơ sở phù hợp để lựa chọn; trường hợp không có ống đầu đẩy cần xem xét áp suất tĩnh quạt.

Đây là lý do hai quạt cùng ghi lưu lượng 5.000 m³/h chưa chắc có thể thay thế cho nhau. Một quạt có thể đạt 5.000 m³/h tại 100 Pa, trong khi quạt khác vẫn duy trì lưu lượng tương tự ở 500 Pa.

3. Đường kính và tiết diện đường ống

Đường kính ống không được lựa chọn chỉ để khớp với đầu nối quạt.

Ống quá nhỏ làm vận tốc không khí tăng, kéo theo:

• Tổn thất ma sát lớn.

• Tiếng ồn tăng.

• Cột áp quạt tăng.

• Điện năng tiêu thụ lớn.

• Khả năng rung đường ống.

• Khó cân bằng các nhánh.

Ống quá lớn làm tăng chi phí vật tư, chiếm không gian kỹ thuật và có thể khiến vận tốc quá thấp đối với một số ứng dụng hút bụi hoặc vận chuyển vật liệu.

Tiết diện đường ống cần được xác định theo lưu lượng, vận tốc thiết kế, yêu cầu tiếng ồn, mục đích sử dụng và không gian thi công. ASHRAE duy trì các phương pháp và cơ sở dữ liệu để tính tổn thất của ống tròn, chữ nhật, ống mềm và các loại phụ kiện khác nhau.

4. Độ ồn

Tiếng ồn của hệ thống không chỉ phát sinh từ motor hoặc cánh quạt. Các nguồn chính còn gồm:

• Vận tốc gió quá cao.

• Dòng khí qua van và miệng gió.

• Co cút đặt sát quạt.

• Rung truyền qua giá treo.

• Đường ống quá mỏng.

• Quạt làm việc ngoài vùng hiệu suất tốt.

• Sự thay đổi tiết diện đột ngột.

Biện pháp kiểm soát có thể gồm:

• Chọn quạt tại tốc độ thấp hơn.

• Tăng kích thước đường ống.

• Sử dụng quạt cách âm.

• Lắp bộ tiêu âm.

• Dùng khớp nối mềm.

• Bố trí đệm hoặc lò xo chống rung.

• Hạn chế co gấp gần quạt.

• Tách quạt khỏi kết cấu nhẹ.

Thiết kế đường ống đúng kích thước giúp giảm cả năng lượng quạt và tiếng ồn do hệ thống tạo ra.

5. Môi trường vận hành

Cần xác định dòng khí đi qua quạt có chứa:

• Bụi.

• Hơi ẩm.

• Dầu mỡ.

• Hơi hóa chất.

• Khí ăn mòn.

• Nhiệt độ cao.

• Hơi dung môi.

• Vật liệu dễ cháy.

• Không khí sạch thông thường.

Quạt nối ống dùng cho khí sạch không nên được sử dụng để hút bụi dày, dầu mỡ, khí hóa chất hoặc khí dễ cháy nếu không có cấu hình phù hợp.

Đối với khí ăn mòn, cần xem xét vật liệu vỏ, cánh quạt, motor, ổ bi và lớp bảo vệ. Với môi trường dễ cháy nổ, phải đánh giá motor, tĩnh điện, khả năng phát sinh tia lửa và phân vùng nguy hiểm.

Cách tính và lựa chọn quạt nối ống

Quy trình lựa chọn nên thực hiện theo năm bước.

Bước 1: Xác định lưu lượng cần thiết

Tính lưu lượng tại từng phòng hoặc từng miệng hút. Sau đó xác định tổng lưu lượng hoạt động đồng thời.

Không nên cộng toàn bộ lưu lượng nếu hệ thống có van điều khiển và các khu vực không hoạt động cùng lúc. Ngược lại, không được giảm lưu lượng tùy ý nếu tất cả miệng cần hoạt động đồng thời.

Bước 2: Lập tuyến đường ống bất lợi nhất

Tuyến bất lợi nhất thường là tuyến:

• Dài nhất.

• Nhiều co cút nhất.

• Đi qua nhiều van hoặc bộ lọc nhất.

• Có miệng gió xa quạt nhất.

• Có chênh lệch cao độ lớn.

Cột áp quạt phải đủ để đưa lưu lượng thiết kế đến điểm bất lợi nhất.

Bước 3: Tính tổng tổn thất áp suất

Tổng tổn thất bằng tổng của:

• Tổn thất ma sát đường ống.

• Tổn thất phụ kiện.

• Tổn thất thiết bị.

• Tổn thất đầu vào và đầu ra.

• Phần ảnh hưởng của điều kiện lắp đặt.

Đường ống mềm thường tạo tổn thất cao hơn nếu bị kéo không thẳng, võng hoặc uốn gấp. Vì vậy, chỉ nên sử dụng đoạn ống mềm ngắn tại vị trí kết nối cần thiết.

Bước 4: Chọn quạt theo đường đặc tính

Giả sử hệ thống cần:

• Lưu lượng: 4.000 m³/h.

• Tổng cột áp: 420 Pa.

Quạt phải đạt 4.000 m³/h tại khoảng 420 Pa trên đường đặc tính của nhà sản xuất.

Không nên chọn model chỉ vì catalogue ghi:

• Lưu lượng tối đa: 4.500 m³/h.

• Áp suất tối đa: 600 Pa.

Lưu lượng tối đa và áp suất tối đa thường nằm tại hai điểm khác nhau trên đường đặc tính.

Bước 5: Kiểm tra công suất, tiếng ồn và điều khiển

Sau khi chọn được điểm làm việc, cần kiểm tra:

• Công suất motor.

• Dòng điện.

• Tốc độ quay.

• Hiệu suất.

• Độ ồn.

• Kích thước quạt.

• Khối lượng.

• Khả năng điều chỉnh tốc độ.

• Không gian bảo trì.

• Phụ kiện kết nối.

Ảnh hưởng của co cút và điều kiện lắp đặt

Quạt nối ống thường được lắp trong không gian chật, vì vậy nhà thầu dễ đặt co 90 độ hoặc tê chia nhánh ngay sát đầu hút và đầu đẩy.

Cách bố trí này có thể tạo dòng khí xoáy, không đều và làm hiệu suất thực tế của quạt thấp hơn kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm.

AMCA gọi phần tổn thất do dòng khí bất lợi gần quạt là system effect. Hiện tượng này có thể:

• Làm giảm lưu lượng.

• Tăng tiếng ồn.

• Tăng độ rung.

• Tăng điện năng.

• Giảm tuổi thọ cánh và vòng bi.

• Khiến hệ thống không đạt thông số nghiệm thu.

Việc tăng tốc quạt để bù lưu lượng có thể làm năng lượng tiêu thụ tăng nhanh và tạo thêm tải cho motor cùng thiết bị điện.

Để hạn chế system effect:

• Bố trí đoạn ống thẳng trước và sau quạt.

• Tránh co gấp sát cửa hút.

• Sử dụng côn chuyển tiếp từ từ.

• Không để van đóng một phần ngay trước quạt.

• Bố trí bộ chỉnh dòng khi cần thiết.

• Thực hiện theo hướng dẫn lắp đặt của từng nhà sản xuất.

Các lỗi thường gặp khi sử dụng quạt nối ống

Chọn quạt theo đường kính ống

Hai quạt cùng đầu nối D300 có thể có lưu lượng, cột áp và công suất hoàn toàn khác nhau.

Đường kính đầu nối chỉ phản ánh khả năng kết nối cơ khí, không phải khả năng vận hành.

Bỏ qua tổn thất của bộ lọc

Bộ lọc sạch đã tạo ra trở lực và trở lực sẽ tăng khi bụi tích tụ. Nếu quạt chỉ được chọn theo áp suất của bộ lọc mới, lưu lượng có thể giảm mạnh trong quá trình sử dụng.

Dùng ống mềm quá dài

Ống mềm bị võng hoặc gấp khúc làm tăng tổn thất và tiếng ồn. Hệ thống nên ưu tiên ống cứng, chỉ dùng ống mềm ngắn để kết nối miệng gió hoặc hạn chế truyền rung.

Đặt quạt trên trần nhưng không có cửa thăm

Quạt, motor, hộp điện, bộ lọc và van cần được tiếp cận để bảo trì. Không có cửa thăm khiến việc vệ sinh hoặc thay thế trở nên rất khó khăn.

Treo quạt trực tiếp lên kết cấu nhẹ

Rung động có thể truyền sang trần thạch cao, vách hoặc hệ thống đường ống. Quạt cần được treo trên giá đỡ đủ cứng và có giải pháp chống rung phù hợp.

Không cân bằng lưu lượng các nhánh

Miệng gần quạt thường có áp suất hút lớn hơn miệng xa. Van cân bằng cần được điều chỉnh sau khi hệ thống hoàn thành.

Không kiểm tra chiều quay

Quạt vẫn có thể tạo tiếng động khi quay sai chiều nhưng lưu lượng và áp suất sẽ giảm đáng kể.

Kiểm tra và nghiệm thu hệ thống

Sau khi lắp đặt, cần kiểm tra:

• Model và thông số quạt.

• Chiều quay.

• Hướng dòng khí.

• Lưu lượng tại từng miệng.

• Tổng lưu lượng hệ thống.

• Áp suất trước và sau quạt.

• Dòng điện motor.

• Độ rung.

• Độ ồn.

• Trạng thái van.

• Tình trạng bộ lọc.

• Độ kín đường ống.

• Hoạt động của biến tần.

• Khả năng tiếp cận bảo trì.

Nếu lưu lượng thấp hơn thiết kế, cần kiểm tra:

• Van có bị đóng không.

• Bộ lọc có bị tắc không.

• Ống mềm có bị gấp không.

• Đường ống có bị cản không.

• Quạt có quay đúng chiều không.

• Áp suất thực tế có cao hơn tính toán không.

• Có xảy ra system effect không.

Các nguyên nhân như van đóng, bộ lọc bẩn, coil tắc hoặc trở lực thực tế sai lệch đều có thể khiến quạt nối ống không đạt lưu lượng dự kiến.

TECVINA – Tư vấn quạt nối ống theo yêu cầu hệ thống

Quạt nối ống là giải pháp phù hợp cho những công trình cần tiết kiệm không gian và vận chuyển không khí qua mạng đường ống. Tuy nhiên, thiết bị phải được lựa chọn theo điểm làm việc thực tế thay vì chỉ dựa trên đường kính đầu nối hoặc lưu lượng tối đa.

TECVINA hỗ trợ khách hàng:

• Tiếp nhận bản vẽ đường ống.

• Xác định lưu lượng yêu cầu.

• Tính toán cột áp hệ thống.

• Tư vấn quạt hướng trục, hỗn hợp hoặc ly tâm.

• Lựa chọn kích thước và đầu nối.

• Tư vấn motor và biến tần.

• Đề xuất giải pháp giảm ồn, chống rung.

• Tư vấn vật liệu theo môi trường khí.

• Cung cấp đường đặc tính và tài liệu kỹ thuật.

• Hỗ trợ lựa chọn phụ kiện kết nối.

Một quạt được lựa chọn đúng sẽ giúp hệ thống đạt lưu lượng thiết kế, giảm tiếng ồn, tiết kiệm điện và hạn chế phải thay đổi thiết bị sau khi hoàn thành thi công.

Liên hệ TECVINA để được tư vấn quạt nối ống công nghiệp cho nhà xưởng, tòa nhà, văn phòng, nhà hàng và phòng kỹ thuật.

Hotline: 0962 042 646

Câu hỏi thường gặp

Quạt nối ống và quạt âm trần có giống nhau không?

Quạt âm trần thường là một dạng thiết bị được lắp phía trên trần và kết nối với đường ống. Quạt nối ống có phạm vi rộng hơn, bao gồm quạt tròn, quạt hộp, quạt hướng trục, hỗn hợp và ly tâm.

Quạt nối ống càng lớn thì hút càng mạnh đúng không?

Không nhất thiết. Khả năng hút phụ thuộc vào lưu lượng, cột áp, tốc độ quay, thiết kế cánh và trở lực hệ thống.

Nên dùng quạt hướng trục hay quạt ly tâm nối ống?

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

Có thể lắp quạt nối ống ngay sau co 90 độ không?

Không nên nếu có thể tránh. Co sát quạt làm dòng khí không đều, gây tổn thất, rung và tiếng ồn. Nên bố trí một đoạn ống thẳng theo khuyến nghị của nhà sản xuất.

Vì sao quạt chạy nhưng miệng hút gần như không có gió?

Nguyên nhân có thể là quạt quay sai chiều, cột áp không đủ, van đóng, bộ lọc tắc, đường ống rò rỉ, ống mềm bị gấp hoặc hệ thống chưa cân bằng.

Có nên lắp biến tần cho quạt nối ống?

Biến tần phù hợp với hệ thống có nhu cầu lưu lượng thay đổi. Tuy nhiên, cần kiểm tra motor, vùng tốc độ cho phép và cột áp tối thiểu tại các chế độ vận hành.

Quạt nối ống có dùng để hút khói PCCC không?

Chỉ sử dụng khi quạt được thiết kế, thử nghiệm và chứng nhận cho nhiệm vụ hút khói theo yêu cầu dự án. Không được dùng quạt nối ống thông thường thay cho quạt hút khói chịu nhiệt.