CÁCH TÍNH LƯU LƯỢNG GIÓ CHÍNH XÁC – CÔNG THỨC, VÍ DỤ VÀ CÁCH TÍNH ỐNG GIÓ HVAC
Lưu lượng gió là một trong những thông số quan trọng nhất khi thiết kế hệ thống thông gió, điều hòa không khí và HVAC. Tính đúng lưu lượng gió giúp lựa chọn quạt phù hợp, xác định kích thước ống gió, cửa gió và đảm bảo lượng không khí cấp – hồi – thải đáp ứng yêu cầu sử dụng của công trình. Vậy cách tính lưu lượng gió như thế nào? Công thức tính lưu lượng gió trong ống vuông và ống tròn ra sao? Khi biết vận tốc gió hoặc số lần trao đổi không khí thì tính lưu lượng như thế nào?
Hãy cùng SAV tìm hiểu chi tiết qua các công thức và ví dụ thực tế dưới đây.
1. Lưu lượng gió là gì?
Lưu lượng gió là thể tích không khí đi qua một vị trí hoặc một tiết diện trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong hệ thống HVAC, lưu lượng gió thường được sử dụng với đơn vị:
m³/h – mét khối trên giờ
Ngoài ra còn có:
- m³/s – mét khối trên giây
- L/s – lít trên giây
Trong thiết kế và thi công ống gió HVAC, đơn vị m³/h được sử dụng rất phổ biến.
Ví dụ, một quạt có lưu lượng: Q = 10.000 m³/h có nghĩa là về mặt định mức, quạt có khả năng cung cấp hoặc hút một lượng không khí khoảng 10.000 m³ trong một giờ tại điều kiện và điểm làm việc tương ứng.
2. Công thức tính lưu lượng gió cơ bản
Công thức phổ biến nhất để tính lưu lượng gió theo vận tốc là:
Q = V × A × 3600
Trong đó:
- Q: Lưu lượng gió, đơn vị m³/h
- V: Vận tốc gió, đơn vị m/s
- A: Diện tích tiết diện ống gió, đơn vị m²
- 3600: Hệ số quy đổi từ giây sang giờ
Đây là công thức rất quan trọng khi tính toán lưu lượng gió trong ống gió.
Nếu tính theo m³/s thì:
Q = V × A
Sau đó muốn chuyển sang m³/h:
Q(m³/h) = Q(m³/s) × 3600
3. Cách tính lưu lượng gió qua ống gió vuông
Đối với ống gió vuông hoặc ống gió chữ nhật, diện tích tiết diện được tính:
A = W × H
Trong đó:
- W: chiều rộng ống, m
- H: chiều cao ống, m
Sau đó áp dụng:
Q = W × H × V × 3600
Ví dụ:
Một đoạn ống gió vuông kích thước 600 × 400 mm, vận tốc gió trung bình là 6 m/s.
Đổi kích thước sang mét:
- W = 0,6 m
- H = 0,4 m
Diện tích tiết diện:
A = 0,6 × 0,4 = 0,24 m²
Lưu lượng:
Q = 0,24 × 6 × 3600
Q = 5.184 m³/h
👉 Như vậy, với vận tốc trung bình 6 m/s, tiết diện ống 600 × 400 mm có lưu lượng lý thuyết khoảng 5.184 m³/h.
4. Cách tính lưu lượng gió trong ống tròn
Đối với ống gió tròn, trước tiên cần tính diện tích tiết diện hình tròn.
Công thức:
A = π × D² / 4
Trong đó:
- A: Diện tích tiết diện ống, m²
- D: Đường kính ống, m
- π ≈ 3,1416
Sau đó:
Q = A × V × 3600
Hay:
Q = (π × D² / 4) × V × 3600
Ví dụ:
Ống gió tròn có đường kính:
D = 500 mm = 0,5 m
Vận tốc gió:
V = 7 m/s
Diện tích:
A = 3,1416 × 0,5² / 4
A ≈ 0,1963 m²
Lưu lượng:
Q = 0,1963 × 7 × 3600
Q ≈ 4.946 m³/h
👉 Như vậy, ống gió tròn D500 với vận tốc trung bình 7 m/s có lưu lượng lý thuyết khoảng 4.946 m³/h.
5. Cách tính lưu lượng gió theo số lần trao đổi không khí
Không phải lúc nào cũng biết vận tốc gió để tính lưu lượng.
Trong nhiều trường hợp, đặc biệt khi tính thông gió cho phòng, nhà xưởng hoặc không gian kín, có thể xác định lưu lượng dựa trên số lần trao đổi không khí trong một giờ – ACH.
Công thức:
Q = N × Vphòng
Trong đó:
- Q: Lưu lượng gió, m³/h
- N: Số lần trao đổi không khí trong một giờ, lần/h
- Vphòng: Thể tích phòng, m³
Thể tích phòng:
Vphòng = Dài × Rộng × Cao
Ví dụ:
Một phòng có kích thước:
- Dài: 10 m
- Rộng: 8 m
- Cao: 3 m
Thể tích:
V = 10 × 8 × 3 = 240 m³
Nếu yêu cầu thông gió là:
N = 6 lần/h
Lưu lượng cần thiết:
Q = 6 × 240 = 1.440 m³/h
👉 Hệ thống cần lưu lượng khoảng 1.440 m³/h theo phương pháp tính dựa trên số lần trao đổi không khí.
Tuy nhiên, giá trị ACH không nên tự chọn tùy ý. Với công trình cụ thể, cần căn cứ công năng, yêu cầu vệ sinh, tải nhiệt, nguồn ô nhiễm, số người và hồ sơ thiết kế. TCVN 5687:2024 cũng quy định việc xác định lưu lượng không khí ngoài và lưu lượng cấp dựa trên yêu cầu vệ sinh, an toàn và các phương pháp tính phù hợp.
6. Cách tính lưu lượng gió tươi
Gió tươi là lượng không khí ngoài được đưa vào công trình nhằm đảm bảo chất lượng không khí trong nhà.
Khi thiết kế hệ thống HVAC, không nên hiểu rằng lưu lượng gió tươi luôn bằng tổng lưu lượng quạt.
Lưu lượng gió tươi có thể phụ thuộc vào:
- Số lượng người sử dụng.
- Diện tích và thể tích phòng.
- Công năng sử dụng.
- Nguồn phát sinh nhiệt, ẩm và mùi.
- Chất ô nhiễm trong không gian.
- Yêu cầu thông gió của công trình.
- Yêu cầu an toàn cháy nổ.
TCVN 5687:2024 nêu rằng lưu lượng không khí ngoài đối với phòng có điều hòa tiện nghi cần được tính để pha loãng chất độc hại và mùi; trong trường hợp không đủ điều kiện tính toán có thể sử dụng các phương pháp theo số người hoặc diện tích theo phụ lục của tiêu chuẩn.
7. Từ lưu lượng gió tính kích thước ống gió như thế nào?
Đây là bước rất quan trọng khi thiết kế và sản xuất ống gió vuông hoặc ống gió tròn.
Khi đã biết lưu lượng Q và vận tốc gió V, có thể tính tiết diện cần thiết:
A = Q / (V × 3600)
Ví dụ:
Lưu lượng cần vận chuyển:
Q = 10.000 m³/h
Chọn vận tốc trung bình:
V = 7 m/s
Tiết diện cần thiết:
A = 10.000 / (7 × 3600)
A ≈ 0,397 m²
Từ diện tích này có thể lựa chọn kích thước ống phù hợp.
Ví dụ lựa chọn gần đúng:
800 × 500 mm
Diện tích:
A = 0,8 × 0,5 = 0,4 m²
Vận tốc thực tế:
V = 10.000 / (0,4 × 3600)
V ≈ 6,94 m/s
👉 Đây là cách tính rất hữu ích khi lựa chọn kích thước ống gió vuông từ lưu lượng thiết kế.
8. Không nên chỉ tính lưu lượng mà bỏ qua tổn thất áp suất
Một sai lầm phổ biến khi tính hệ thống HVAC là chỉ quan tâm đến:
Q = lưu lượng gió
mà bỏ qua:
ΔP = tổn thất áp suất
Một hệ thống có thể yêu cầu lưu lượng 10.000 m³/h nhưng nếu đường ống quá dài, có nhiều cút, tê, van gió, cửa gió, lọc và phụ kiện thì tổn thất áp suất sẽ tăng.
Do đó, khi lựa chọn quạt cần xem xét đồng thời:
Lưu lượng + áp suất + đặc tính hệ thống
Đây là lý do việc lựa chọn quạt không nên chỉ dựa vào con số m³/h ghi trên catalogue.
9. Vận tốc gió trong ống và tại cửa gió có giống nhau không?
Không hoàn toàn giống nhau.
Vận tốc trong ống gió và vận tốc tại cửa gió có thể khác nhau do diện tích tiết diện thay đổi.
Ví dụ:
Ống gió:600 × 400 mm
có diện tích:0,24 m²
Nhưng cửa gió có diện tích thông thoáng nhỏ hơn tiết diện kết nối thì vận tốc tại cửa có thể cao hơn.
Vì vậy, khi tính toán hệ thống HVAC cần phân biệt:
- Vận tốc trong ống.
- Vận tốc qua cửa gió.
- Vận tốc mặt cửa.
- Vận tốc tại miệng hút.
- Vận tốc tại miệng thổi.
Việc chọn vận tốc phù hợp giúp cân bằng giữa kích thước ống, tổn thất áp suất, tiếng ồn và chi phí đầu tư.
10. Bảng công thức tính lưu lượng gió nhanh
| Trường hợp | Công thức |
|---|---|
| Biết vận tốc và tiết diện | Q = V × A × 3600 |
| Ống vuông/chữ nhật | A = W × H |
| Ống tròn | A = πD²/4 |
| Tính tiết diện từ Q | A = Q/(V×3600) |
| Tính theo số lần trao đổi | Q = N × Vphòng |
| Đổi m³/s sang m³/h | Q × 3600 |
11. Những yếu tố cần kiểm tra khi tính lưu lượng gió
Để có một hệ thống thông gió và điều hòa hoạt động hiệu quả, chỉ sử dụng một công thức đơn giản là chưa đủ.
Cần xem xét tổng thể:
✅ Lưu lượng gió yêu cầu.
✅ Vận tốc gió.
✅ Kích thước đường ống.
✅ Chiều dài tuyến ống.
✅ Cút, tê và các phụ kiện.
✅ Van gió.
✅ Cửa gió.
✅ Lọc khí.
✅ Tổn thất áp suất.
✅ Độ ồn.
✅ Yêu cầu gió tươi.
✅ Yêu cầu PCCC.
✅ Công năng sử dụng của từng khu vực.
Đặc biệt, đối với các công trình công nghiệp hoặc hệ thống có yêu cầu đặc biệt, cần thực hiện tính toán theo hồ sơ thiết kế và các tiêu chuẩn áp dụng thay vì chỉ sử dụng công thức kinh nghiệm.
12. Kết luận
Cách tính lưu lượng gió cơ bản có thể bắt đầu từ công thức:
Q = V × A × 3600
Trong đó, diện tích tiết diện được xác định dựa trên hình dạng ống:
Ống vuông:
A = W × H
Ống tròn:
A = πD²/4
Ngoài ra, khi tính thông gió cho phòng có thể sử dụng phương pháp dựa trên thể tích và số lần trao đổi không khí:
Q = N × Vphòng
Tuy nhiên, trong thiết kế HVAC thực tế, lưu lượng gió cần được xem xét đồng thời với vận tốc, tổn thất áp suất, yêu cầu chất lượng không khí, công năng công trình và các yêu cầu kỹ thuật liên quan.
SAV cung cấp và gia công ống gió vuông, ống gió tròn, cút, tê, cửa gió,Van gió, cổ bạt mềm và các phụ kiện HVAC theo kích thước và yêu cầu kỹ thuật của từng công trình.
