AIR DUCT SYSTEM:
Hệ thống ống gió chia theo chức năng của đường ống, trên cơ bản thì ta có 3 loại hệ thống ống gió chính:
- Hệ thống ống gió cấp (SAD):là hệ thống vận chuyển không khí sau khi đã xử lý tới các đơn vị sử dụng.
- Hệ thống ống gió hồi (RAD): là hệ thống đưa không khí từ nơi sử dụng về đơn vị xử lý để tái xử lý nhiệt, ẩm…và tiếp tục cấp cho đơn vị sử dụng.
- Hệ thống ống gió thải (EAD): nhằm đưa không khí từ nơi cần thải ra bên ngoài.
- Ngoài ra theo có thể có thêm các hệ thống khác như ống gió tươi (AOD), ống gió transfer, ống gió tạo áp…
Hệ thống chia theo tốc độ suất gió:
- Comfort systems (low speed): vận tốc gió tối đa trong ống chính khoảng từ 4-7m/s, trong ống nhánh chính khoảng 3-5m/s và trong ống nhánh phụ là khoảng từ 1-3m/s.
- Industrial systems ( medium speed): vận tốc gió tối đa trong ống chính khoảng từ 8-12m/s, trong ống nhánh chính khoảng 5-8m/s và trong ống nhánh phụ là khoảng từ 3-5m/s.
- High speed systems: vận tốc gió tối đa trong ống chính khoảng từ 10-18m/s, trong ống nhánh chính khoảng 6-12m/s và trong ống nhánh phụ là khoảng từ 5-8m/s.
DUCT SIZING METHODS
Các thông số chính cần lưu ý trên đường ống gió:
Pressure (Pa):
- Total Pressure = Velocity Pressure + Static Pressure
- Velocity Pressure (áp suất động): còn được gọi là dynamic pressure là kết quả của việc không khí chuyển động gây ra. Tốc độ không khí càng lớn thì VP càng lớn và ngược lại.
- Static Pressure (áp suất tĩnh): là cột áp sản sinh do lực đẩy của quạt/ máy nén khí gây ra. Cột áp tĩnh không phụ thuộc vào vận tốc và đều nhau theo mọi hướng. Có thể xem SP là độ chênh lệch áp suất bên trong đường ống so với áp suất môi trường bên ngoài. Đây là cột áp gây ra sự di chuyển của không khí trong đường ống.
- Velocity (m/s): vận tốc không khí trong ống là một trong những nguyên nhân gây ra tiếng ồn và sự rối của dòng chảy. Mỗi loại đường ống sẽ có một vận tốc lưu chuyển của không khí phù hợp.
- Pressure drop (Pa/m): là tổn thất áp suất bên trong đường ống. Để không khí có thể di chuyển được từ nguồn cấp tới nơi sử dụng thì cột áp tĩnh của quạt/máy nén phải lớn hơn friction loss
- Friction loss: là tổn thất do ma sát trên đường ống. Nguyên nhân chủ yếu là do thông số vật lý của không khí, độ nhám thành ống, chiều dài/kích thước ống và tốc độ không khí di chuyển. Đây là tổn thất chính trong hệ thống.
- Dynamic loss: là tổn thất do dòng chảy rối khi chuyển hướng, đi qua các fittings. Để giảm thiểu Dynamic loss ta nên giảm tốc độ di chuyển của không khí, cố gắng đi ống thẳng, nếu chuyển hướng nên có các cánh hướng dòng.
Các phương pháp thường được sử dụng trong thiết kế:
Equal Friction: thiết kế ống gió bằng phương pháp này ta sẽ dễ dàng để tính chọn quạt. Việc sizing chỉ cần chọn trước một giá trị tổn thất áp, thông thường là 0.8 – 1 pa/m và dùng giá trị này suốt dọc đường ống để tính toán kích thước.
**Lưu ý: 0.8 - 1 Pa/m là giá trị thường được sử dụng trong thực tế cho hệ thống ống gió hoạt động ở áp suất thấp, con số này không phải là bắt buộc. ASHRAE khuyên nên chọn tổn thất nằm trong khoảng 0.8 - 1.2 Pa/m cho ống gió có vận tốc gió thấp hơn 10 m/s. Chi tiết đọc ASHRAE Fundamentals.
Phương pháp này thích hợp nhất khi tính toán hệ đường ống phân phối cho hệ thống CAV. Khi tính toán bằng phương pháp này ta dùng phần mềm duct sizer hoặc dùng bảng sau:
Velocity reduction: với phương pháp này ta chọn vận tốc phù hợp trên từng đoạn ống để tính toán kích thước. Sử dụng phương pháp này ta có thể kiểm soát được độ ồn và đây là phương pháp duy nhất ta có thể trực tiếp tính toán bằng tay. Ta có các giá trị thông thường trong các đường ống:
Resident building | Public building | Industrial | |
Cửa lấy gió tươi | 2.5 – 3 m/s | 2.5 – 3 m/s | 2.5 – 3 m/s |
Tại đầu ra của quạt | 5 – 8 m/s | 6 – 10 m/s | 8 – 12 m/s |
Ống chính | 4 – 6 m/s | 5 – 8 m/s | 6 – 9 m/s |
Ống nhánh cuối | 3 m/s | 3 – 4.5 m/s | 4 – 5 m/s |
Static regain: phương pháp này chuyển áp suất động thành áp suất tĩnh để cân bằng áp suất tĩnh trên toàn hệ thống từ đó thuận lợi cho việc phân phối đúng lưu lượng gió vào các nhánh đường ống. Phương pháp này phù hợp với hệ thống VAV tuy nhiên khó tính toán và buộc phải dùng phần mềm tính toán riêng.
Sau khi tính toán kích thước đường ống phù hợp, cần chú ý đảm bảo tỷ hệ rông/ cao của ống không nên vượt quá 4:1. Giá trị này được khuyên dùng vì nếu tỷ lệ này quá cao sẽ dẫn đến nhiều chi phí phát sinh cho hệ thống.
Ngoài những phương pháp được liệt kê trên ta còn có thêm các phương pháp sizing và mô phỏng hệ thống ống gió khác:
- T-Method.
- Unit Flow method
- Duct Characteristics method
- Equivalent Resistance method
- Steepest Descent method
- Dynamic Programming method
- Newton-Raphson method
FITTING PRESSURE DROP:
Có 2 phương pháp để tính tổn thất áp suất cho các fitting trên đường ống:
- Equivalent lenght: phương pháp này khá đơn giản và dẽ dàng thực hiện. Fitting sẽ được quy đổi thành ống thẳng và như vậy hệ thống của chúng ta chỉ bao gồm tất cả các ống thẳng (sau khi đã được quy đổi hết). Phương pháp này được sử dụng nhiều cho hệ thống ống nước, với hệ thống ống gió thì trong thực tế ở VN mình chưa thấy có ai áp dụng phương pháp này vào thiết kế thực tiễn.
- Tính toán thủy lực: dựa vào các phương trình của Dacy Weisbach, Colebrook...và các hệ số thực nghiệm để tính toán. Ashrae Duct Fitting Data Base là một phần mềm hỗ trợ rất mạnh cho việc tính toán tổn thất qua các đoạn ống gió và fitting ống gió.
- Revit hỗ trợ tính toán tổn thất áp suất dựa trên dữ liệu duct fitting của ashrae/
****