Bài giảng Tính toán thông gió

Chương 4: Tính toán thông gió Trang 48 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THÔNG GIÓ 4.1 Các thông số lựa chọn để tính toán thông gió 4.1.1 Bội số tuần hoàn và vận tốc gió trong đường ống Để tính toán thông gió ta cần xác định lưu lượng thông gió và chọn vận tốc gió hợp lý để thiết kế đường ống gió, thông qua đó có thể tính được cột áp rồi chọn quạt phù hợp. Lưu lượng thông gió thường xác định thông qua bội số tuần hoàn, tức số lần trao đổi trong một giờ (m3/h), giá trị này thường cho trong các tài liệu có liên quan. Sau đây là bảng giá trị về bội số tuần hoàn được chọn theo phần mềm Fantech. Bảng 4.1: Giá trị bội số tuần hoàn Phòng Bội số tuần hoàn Lựa chọn Phòng kỹ thuật Phòng máy phát điện Trạm biến thế Phòng bơm Kho chứa bình thường Toilet công cộng 20-30 20-30 20-30 20-30 1-2 11-20 20 20 20 20 5 14-15 Chọn vận tốc hợp lý là rất quan trọng bởi vì vận tốc chọn quá bé sẽ giảm được tiếng ồn, tổn thất bé dẫn đến quạt nhỏ, nhưng đường ống cồng kềnh, tiêu tốn chi phí đầu tư ban đầu và hạn chế trong trường hợp không gian làm việc quá bé. Ngược lại, vận tốc chọn quá lớn sẽ sinh ra tổn thất lớn, ồn ào, và quạt sẽ to nhưng giảm được chi phí đầu tư do kích thước đường ống nhỏ hơn. Vì vậy cần cân nhắc cẩn thận trong quá trình thiết kế. Dưới đây là các giá trị vận tốc hợp lý trong quá trình thi công đường ống tại Việt Nam. Bảng 4.2: Giá trị định hướng về vận tốc Loại hình Vận tốc, m/s Thông gió, cấp không khí lạnh Thông gió toilet Không quá 8 Không quá 5 Với công trình này, ta chọn vận tốc gió tại miệng hút của quạt hút khói ở tầng hầm 2 là 7,2m/s, vận tốc gió tại miệng hút của quạt thông gió cho các khu toilet là 5m/s. 4.1.2 Phương pháp thiết kế đường ống thông gió Có nhiều phương pháp để thiết kế đường ống gió, ở đây ta sẽ dùng phương pháp ma sát đồng đều. Để thuận lợi cho quá trình tính toán tổn thất ma sát cục bộ ta sẽ tra các bảng tra về giá trị tổn thất cục bộ. Bảng 4.3: Giá trị định hướng tổn thất cục bộ [5] Loại Vận tốc, m/s Tổn thất, Pa 3.5 - 5 2 5 - 7 4 Co, r/w=1 7 - 9 8 Chương 4: Tính toán thông gió Trang 49 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Co, r/w=1 9 - 15 20 3.5 - 5 4 5 - 7 8 7 - 9 15 Chạc 3 cân, tách dòng, r/w=1 9 -15 30 3.5 - 5 2 5 - 7 4 7 - 9 8 Giảm, (góc giảm 014θ = ) 9 - 15 20 Trong đó: r: bán kính uốn, m và w: bề rộng ống, m. Thiết kế theo phương pháp ma sát đồng đều: từ lưu lượng cần cấp, và vận tốc gíó chọn trong đường ống. Tra đồ thị sẽ được tổn thất trên 1m đường ống, và tổn thất đó được sử dụng cho tính toán đường ống chính và ống nhánh. Đường ống chính là đường ống mà tổn thất sẽ lớn nhất (đường ống dài nhất). Xem tổn thất trên ống mềm giống ống cứng. Bỏ qua tổn thất trong VCD, lúc thiết kế, xem VCD mở hoàn toàn. Một số các khớp nối không có trong bảng tra như chạc 2, giảm lệch, cái chuyển từ ống vuông sang ống tròn ta có thể lấy giá trị của chạc 3 và giảm trong bảng trên. 4.1.3 Chọn miệng gió Chọn miệng gió căn cứ vào chức năng sử dụng của miệng gió, lưu lượng gió cần cấp, độ ồn cho phép. Từ đó sẽ xác định được tổn thất qua miệng gió, cũng như các kích thước cổ, kích thước ống gió, kích thước trần, kích thước mặt. Ở đây ta sẽ sử dụng miệng gió của ASLI [6], với miệng gió hút khí thải cho tầng hầm ta chọn miệng gió RV-T-300x250-G1 có lưu lượng gió là 1350m3/h, tổn thất qua miệng gió là 15,2Pa. Với miệng gió cho khu toilet ta chọn miệng gió kiểu sọt trứng RG-A-200x125-D2 có lưu lượng gió là 180m3/h, tổn thất qua miệng gió là 2,45Pa. Sau đây là các ghi chú về kí hiệu của 2 loại miệng gió trên. Hình 4.1: Hình dạng và cấu tạo miệng gió RV Chương 4: Tính toán thông gió Trang 50 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 4.4: Các ký hiệu của miệng gió RV *G1: cánh gió đối xứng Bảng 4.5: Các thông số kỹ thuật của miệng gió RV Hình 4.2: Hình dạng và cấu tạo miệng gió RG Chương 4: Tính toán thông gió Trang 51 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 4.6: Các ký hiệu của miệng gió RG *D2: chuyển ống vuông thành ống tròn Bảng 4.7: Các thông số kỹ thuật của miệng gió RG 4.2 Thiết kế ống gió tiêu biểu 4.2.1 Thiết kế đường ống gió Ta sẽ thiết kế tiêu biểu đường ống gió của một quạt hút gió thải ở tầng hầm 2. Thông số ban đầu như sau: lưu lượng quạt cần phải hút 14850m3/h. Theo bố trí kíến trúc của công trình ta chọn 11 miệng gió. Suy ra lưu lượng một miệng gió là 1350m3/h. Với lưu lượng gió này, ta chọn miệng gió RV-T-300x250-G1 của ASLI. Trong đó 300x250mm là kích thước cổ của miệng gió WxH, kích thước ống gió nối vào miệng gió sẽ là 310x260mm. Chọn vận tốc gió tại miệng hút của quạt là 7,2m/s, với lưu lượng tổng cần hút là 14850m3/h, tra đồ thị xác định tổn thất ma sát (PL [1], hình 9.9) ta được giá trị tổn thất ma sát tính cho toàn bộ hệ thống là 0,584Pa/m và cũng được giá trị đường kính tương đương là 856mm. Với đường kính tương đương này, tra bảng đường kính tương đương của ống chử nhật (PL [1], bảng 9.5) ta được kích thước đoạn ống gió AB là 1300x500mm. Ở đoạn BC chỉ còn 10 miệng gió, tức lưu lượng 13500m3/h. Với cùng tổn thất áp suất như trên 0,584Pa/m tra đồ thị xác định tổn thất ma sát ta sẽ được đường kính tương đương là 826mm. Tra bảng đường kính tương đương ta sẽ chọn được kích thước đoạn ống gió BC là 1225x500mm. Lặp lại quy trình trên cho đến miệng gió cuối cùng ta sẽ dần dần xác định được kích thước cho từng đoạn ống gió. Dưới đây trình bày bảng tóm tắt các kích thước đoạn ống gió. Bảng 4.8: Kích thước các đoạn ống gió Đoạn Lưu lượng, m3/h Vận tốc, m/s Kích thước, mm AB 14850 7,2 1300x500 BC 13500 7 1225x500 CD 10800 6,6 1225x450 Chương 4: Tính toán thông gió Trang 52 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh DE 8100 6,2 1150x400 EF 5400 5,6 1000x300 FG 4050 5,2 800x300 GH 1350 4 350x275 Hình 4.3: Chi tiết về đường ống quạt thông gió tầng hầm 2 4.2.2 Tính tổn thất để chọn quạt Tổn thất trên đường ống chính sẽ là cơ sở để chọn quạt. Tổn thất bao gồm: Tổn thất ma sát trên đường ống: gồm tổn thất trên đường ống ngang (kể cả ống mềm) và đường ống xuyên tầng trong gent kỹ thuật. Hình 4.4: Mặt đứng bố trí quạt hút tầng hầm Chương 4: Tính toán thông gió Trang 53 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Tổn thất này bằng: 1 tan 1 * ( )* (63,835 5,85).0,584 41 ms m ngang xuyen g mP L P L L P Pa Δ = Δ = + Δ = + = ∑ ∑ Tổn thất cục bộ: gồm tổn thất tại co 900 trên đường ống đứng; tổn thất tại giảm cân và giảm lệch trên đường ống ngang; tổn thất tại giảm từ đoạn ống gió đến miệng gió, tổn thất khi thổi qua miệng gió; bỏ qua tổn thất ở VCD. (xem hình 4.3) Bảng 4.9: Giá trị các tổn thất cục bộ Đoạn Vận tốc, m/s Loại Tổn thất, Pa Miệng gió thải đến điểm B 7,2 Miệng gió thải 2 co 900 trong riser Co 900 trong ống ngang Giảm cân Giảm lệch Giảm tại đoạn AB Lấy bằng 20 2x8 8 8 8 8 BC 7 Co 900 trong đoạn BC 8 CD 6,8 Giảm trong đoạn CD 4 DE 6,4 Giảm trong đoạn DE 4 EF 5,9 Giảm trong đoạn EF 4 FG 5,2 Giảm trong đoạn FG 4 GH 4 Tại miệng gió Giảm ống→miệng gió 15,2 2 Vậy tổng tổn thất cục bộ bằng 109, 2cbP PaΔ =∑ Để đảm bảo an toàn, ta nhân thêm cho hệ số 1.1. Vậy tổng tổn thất để chọn quạt là: ( )1,1. 1,1.(41 109.2) 165quat ms cbP P P PaΔ = Δ + Δ = +∑ ∑  ⇒ Chọn quạt EAF B2-2 14850CMH, 170Pa Tính toán tương tự cho quạt thông gió nhà vệ sinh. Dưới đây trình bày bảng tóm tắt lưu lượng và cột áp của các quạt thông gió có trong công trình. Bảng 4.10: Bảng kê các quạt thông gió trong công trình Phòng Ký hiệu quạt Lưu lượng, CMH Cột áp, Pa Tầng hầm 2 Trạm biến thế EAF B2-0 3760 - Thông gió khử CO2 EAF B2-1 EAF B2-2 14850 14850 210 170 Máy phát điện EAF B2-3,4,5,6 2200 - Chương 4: Tính toán thông gió Trang 54 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Kho kỹ thuật 1,2 EAF B2-7,8 860 - Phòng kỹ thuật EAF B2-9 3730 - Tầng hầm 1 Phòng bơm 1 EAF B1-0 3600 - Kho EAF B1-1 720 - Phòng bơm 2 EAF B1-2 2400 - Toilet tầng 2-5, quạt đặt trên mái WC nữ 1 EAF WC Nữ-1 5760 80 WC nam 1 EAF WC Nam-1 5040 65 WC nữ 2 EAF WC Nữ-2 3600 60 WC nam 2 EAF WC Nam-2 4320 65 4.2.3 Tính chọn quạt Sử dụng phần mềm Fantech để chọn quạt cho hệ thống. Cần chú ý loại quạt sử dụng cho thich hợp. Với quạt hút gió thải tầng hầm ta chọn loại quạt hướng trục loại In line, với quạt thông gió khu toilet, do ta thiết kế quạt hút đặt trên mái nên sẽ chọn loại quạt đặt mái Rooftop và với quạt thông gió cho các phòng kỹ thuật khác ta sẽ dùng quạt gắn tường Wall mounted. Sau khi đã chọn được quạt thích hợp về chủng loại, lưu lượng và cột áp ta sẽ có các thông số khác như: độ ồn, điện áp, dòng điện, số vòng quay của quạt, các kích thước bao của quạt, kích thước trục quạt…và quan trọng nhất là công suất điện để phục vụ cho quá trình tính toán chọn lựa đường dây điện, MCCB trong các chương sau. Dưới đây sẽ trình bày tiêu biểu một quạt thông gió gắn tường, các quạt còn lại ta chỉ chú ý đến công suất điện nên giá trị này sẽ được đưa trong bảng kê công suất điện của các quạt. Chương 4: Tính toán thông gió Trang 55 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Chọn quạt thông gió các phòng kỹ thuật Hình 4.5: Các thông số của quạt EAF B2-9 Hình 4.6: Kích thước bao của quạt EAF B2-9 Chương 4: Tính toán thông gió Trang 56 GVHD: Nguyễn Thị Tâm Thanh SVTH: Phạm Hữu Tâm Đặng Thế Vinh Bảng 4.11: Một số thông số của các quạt dùng trong công trình Phòng Ký hiệu Volt/Pha/Hz Lưu lượng CMH Cột áp Pa Độ ồn dBA Vòng quay vòng/s Công suất điện kW Tầng hầm 2 Trạm biến thế EAF B2- 0 240/1/50 3760 - 51 15 0.18 Thông gió khử CO2 EAF B2- 1 EAF B2- 2 415/3/50 415/3/50 14850 14850 210 170 60 60 12 12 2.2 2.2 Máy phát điện EAF B2- 3,4,5,6 240/1/50 2200 - 49 22 0.09 Kho kỹ thuật 1,2 EAF B2- 7,8 240/1/50 860 - 36 22 0.05 Phòng kỹ thuật EAF B2- 9 240/1/50 3730 - 51 15 0.18 Tầng hầm 1 Phòng bơm 1 EAF B1- 0 240/1/50 3600 - 46 15 0.12 Kho EAF B1-1 240/1/50 720 - 36 22 0.05 Phòng bơm 2 EAF B1- 2 240/1/50 2400 - 44 15 0.12 Toilet tầng 2-5, quạt đặt trên mái WC nữ 1 EAF WC Nữ-1 240/1/50 5760 80 58 22 0.55 WC nam 1 EAF WC Nam-1 240/1/50 5040 65 58 22 0.55 WC nữ 2 EAF WC Nữ-2 240/1/50 3600 60 54 22 0.25 WC nam 2 EAF WC Nam-2 240/1/50 4320 65 54 22 0.25 * Độ ồn dBA cho trong bảng trên được đo ở bán kính 3m.