Nhiều nhà xưởng ở miền Nam vẫn nóng bức, ngột ngạt dù đã lắp quạt hút và quạt thông gió. Nguyên nhân có thể nằm ở việc chọn thiết bị chưa phù hợp với thể tích nhà xưởng, lượng nhiệt phát sinh hoặc cách bố trí đường gió. Quạt thiếu lưu lượng khiến khí nóng khó thoát ra ngoài, trong khi hệ thống quá lớn lại làm tăng chi phí đầu tư và tiền điện.

Để chọn đúng thiết bị, chủ đầu tư cần tính toán lưu lượng gió dựa trên kích thước nhà xưởng, đặc điểm sản xuất và lượng nhiệt cần thải ra. Bài viết dưới đây hướng dẫn cách tính theo số lần trao đổi không khí và theo tải nhiệt, kèm ví dụ minh họa cho nhà xưởng diện tích 1.000 m².

Vì sao nhà xưởng cần được tính toán thông gió?

Thông gió nhà xưởng là việc đưa không khí sạch vào và đẩy không khí nóng, ẩm, bụi ra ngoài, giúp giữ nhiệt độ và chất lượng không khí trong xưởng ở mức phù hợp cho người lao động và máy móc. Đây là hạng mục dễ bị xem nhẹ khi xây xưởng, nhưng ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe công nhân, năng suất và tuổi thọ thiết bị.

Khi thông gió kém, nhiệt độ trong xưởng tăng cao và không khí đứng yên. Công nhân dễ mệt mỏi và giảm tập trung, máy móc nóng nhanh hơn và dễ hỏng hơn, còn hơi ẩm đọng lại gây mốc tường, gỉ sét và hư hỏng hàng hóa. Với điều kiện nóng ẩm quanh năm ở miền Nam, những vấn đề này xuất hiện rõ hơn nhiều so với các vùng khí hậu mát.

Lý do cần tính toán là vì thông gió có hai kiểu sai. Nếu thiếu công suất, hệ thống không đáp ứng được nhu cầu và chủ xưởng phải lắp bổ sung với chi phí cao hơn. Nếu thừa công suất, xưởng tốn tiền mua thiết bị lớn hơn mức cần thiết và tốn điện mỗi tháng. Tính toán giúp bạn chọn đúng mức, không thiếu và không thừa.

Các phần tiếp theo đi theo thứ tự bạn cần thực hiện, bắt đầu từ việc chọn cách thông gió phù hợp.

Nên chọn thông gió tự nhiên hay thông gió cơ học?

Thông gió tự nhiên có chi phí vận hành thấp nhưng phụ thuộc vào thời tiết, còn thông gió cơ học kiểm soát được lưu lượng gió nhưng tốn điện . Việc chọn cách nào quyết định cách bạn tính toán ở các bước sau, nên cần xác định trước.

Thông gió tự nhiên tận dụng chênh lệch nhiệt độ và gió ngoài trời để không khí lưu thông qua các cửa gió, tấm thông gió trên mái và cửa mái. Không khí nóng nhẹ hơn nên bốc lên và thoát ra phía trên, kéo theo không khí mát từ bên ngoài vào qua các cửa thấp. Nhà thép tiền chế thường được thiết kế sẵn các giải pháp này, bạn có thể xem thêm ở dịch vụ nhà thép tiền chế của Apex.

Thông gió cơ học dùng quạt để cấp không khí vào hoặc hút không khí ra khỏi xưởng, nên lưu lượng gió ổn định và điều khiển được theo nhu cầu. Cách này phù hợp với xưởng có nhiều nguồn nhiệt, xưởng kín hoặc nơi cần kiểm soát chặt chất lượng không khí. Đổi lại, xưởng phải trả chi phí điện và bảo trì quạt. Phần lắp đặt quạt và hệ thống điện đi kèm thuộc nhóm cơ điện (MEP).

Bảng dưới đây so sánh hai cách theo các tiêu chí chủ xưởng thường quan tâm.

Với xưởng lớn ở miền Nam, nhiều chủ đầu tư chọn kết hợp cả hai cách. Thông gió tự nhiên đảm nhận nền thông thoáng thường xuyên, còn quạt cơ học bổ sung vào những giờ nóng nhất hoặc ở khu vực có nguồn nhiệt lớn. Cách kết hợp này giúp cân bằng giữa chi phí vận hành và hiệu quả làm mát.

Những dữ liệu cần chuẩn bị trước khi tính thông gió

Muốn tính được lưu lượng gió, bạn cần thu thập một số thông tin cơ bản về nhà xưởng. Có đủ dữ liệu ngay từ đầu cũng giúp việc trao đổi với kỹ sư nhanh và chính xác hơn. Dưới đây là năm nhóm dữ liệu cần chuẩn bị.

• Kích thước nhà xưởng gồm diện tích và chiều cao, vì từ đó bạn tính được thể tích không khí trong xưởng, là con số nền tảng cho mọi công thức.
• Loại hoạt động và các nguồn nhiệt như lò, máy ép, máy nén khí hay khu vực hàn, vì đây là những nguồn tỏa nhiệt lớn quyết định lượng gió cần thiết.
• Số lượng người làm việc, vì cơ thể con người cũng tỏa nhiệt và cần không khí sạch để hô hấp.
• Yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí của quy trình sản xuất, chẳng hạn xưởng thực phẩm hoặc điện tử sẽ khắt khe hơn xưởng cơ khí thông thường.
• Hiện trạng mái, tường và vị trí có thể mở cửa gió hoặc lắp quạt, vì cách bố trí thực tế sẽ giới hạn các phương án có thể áp dụng.

Ngoài dữ liệu của xưởng, việc thông gió nhà công nghiệp còn phải tuân theo các tiêu chuẩn và quy chuẩn kỹ thuật hiện hành của Việt Nam. Yêu cầu cụ thể thay đổi theo loại hình sản xuất và hồ sơ thiết kế của từng công trình [verify số hiệu tiêu chuẩn]. Vì vậy chủ đầu tư nên trao đổi với đơn vị thiết kế để xác định đúng yêu cầu áp dụng cho xưởng của mình.

Cách tính lưu lượng gió cần thiết cho nhà xưởng

Lưu lượng gió cần thiết cho nhà xưởng có thể tính theo số lần trao đổi không khí mỗi giờ hoặc theo lượng nhiệt tỏa ra, trong đó cách đầu đơn giản hơn còn cách sau chính xác hơn với xưởng nhiều nguồn nhiệt . Lưu lượng gió thường được tính bằng mét khối mỗi giờ (m³/giờ), cho biết mỗi giờ hệ thống cần đưa ra khỏi xưởng bao nhiêu mét khối không khí.

Tính theo số lần trao đổi không khí mỗi giờ

Cách này dựa trên ý tưởng là mỗi giờ toàn bộ không khí trong xưởng cần được thay mới một số lần nhất định. Công thức tính như sau.

Q = V × n

Trong công thức này, Q là lưu lượng gió cần thiết, đơn vị là m³/giờ. V là thể tích của nhà xưởng, đơn vị là m³, bằng diện tích sàn nhân với chiều cao. Còn n là số lần trao đổi không khí mỗi giờ, phụ thuộc vào loại hình sản xuất của xưởng [verify công thức và ký hiệu].

Hệ số n càng lớn thì xưởng càng cần nhiều gió. Bảng dưới đây nêu mức tham khảo theo một số loại xưởng phổ biến, các giá trị chỉ mang tính gợi ý và cần được kỹ sư xác nhận cho từng trường hợp cụ thể.

Ưu điểm của cách tính này là nhanh và dễ áp dụng, chỉ cần biết thể tích xưởng và loại hình sản xuất. Hạn chế là kết quả chỉ cho ước tính ban đầu, vì cách tính này không xét đến lượng nhiệt cụ thể của từng máy móc trong xưởng.

Tính theo lượng nhiệt tỏa ra trong xưởng

Với xưởng có nhiều máy móc tỏa nhiệt, lưu lượng gió cần thiết được tính từ tổng lượng nhiệt thừa và độ chênh nhiệt độ cho phép giữa trong và ngoài xưởng . Cách này sát thực tế hơn vì xét đến nguồn nhiệt thật của xưởng.

Trước hết bạn cần xác định tổng lượng nhiệt thừa trong xưởng. Đó là tổng nhiệt do máy móc, thiết bị, con người tỏa ra và nhiệt do nắng chiếu qua mái và tường truyền vào, trừ đi phần nhiệt đã thoát ra theo các đường khác [verify cách xác định]. Sau đó bạn áp dụng công thức sau.

Q = (3600 × Qt) / (ρ × c × Δt)

Trong công thức này, Q là lưu lượng gió cần thiết, đơn vị là m³/giờ. Qt là tổng lượng nhiệt thừa cần thải ra, đơn vị là kW. Ký hiệu ρ là khối lượng riêng của không khí, thường lấy khoảng 1,2 kg/m³. Ký hiệu c là nhiệt dung riêng của không khí, thường lấy khoảng 1,005 kJ/(kg·K). Cuối cùng, Δt là độ chênh nhiệt độ cho phép giữa không khí thải ra và không khí đưa vào, đơn vị là độ C [verify công thức và các hệ số].

Cách này nên được dùng khi xưởng có các nguồn nhiệt lớn như lò, máy ép nhiệt, máy nén khí công suất cao, hoặc khi yêu cầu nhiệt độ làm việc chặt chẽ. Với xưởng ít nguồn nhiệt, cách tính theo số lần trao đổi không khí thường là đủ cho bước ước tính ban đầu. Trong thực tế, kỹ sư thường tính cả hai cách rồi lấy giá trị lớn hơn làm cơ sở để chọn công suất hệ thống.

Ví dụ tính thông gió cho nhà xưởng 1.000 m²

Để dễ hình dung, hãy áp dụng hai công thức trên cho một xưởng cơ khí nhẹ rộng 1.000 m². Mọi số liệu trong ví dụ này là giả định mang tính minh họa, và xưởng thực tế cần được kỹ sư tính lại theo điều kiện cụ thể.

Giả định của ví dụ như sau. Xưởng có chiều rộng 20 m, chiều dài 50 m và chiều cao 8 m. Đây là xưởng cơ khí nhẹ nên chọn hệ số n là 10 lần/giờ, nằm trong mức tham khảo của bảng trên. Tổng lượng nhiệt thừa trong xưởng giả định là 100 kW, và độ chênh nhiệt độ cho phép là 5°C.

Bước 1. Tính thể tích nhà xưởng

Diện tích sàn là 20 m nhân 50 m bằng 1.000 m². Thể tích xưởng là 1.000 m² nhân 8 m, bằng 8.000 m³.

Bước 2. Tính lưu lượng gió theo số lần trao đổi không khí

Áp dụng công thức Q = V × n với V là 8.000 m³ và n là 10, ta được Q bằng 80.000 m³/giờ. Đây là lưu lượng gió ước tính theo cách đơn giản.

Bước 3. Đối chiếu với cách tính theo lượng nhiệt

Áp dụng công thức theo lượng nhiệt với Qt là 100 kW, ρ là 1,2 kg/m³, c là 1,005 kJ/(kg·K) và Δt là 5°C. Phép tính cho kết quả khoảng 59.700 m³/giờ, làm tròn xấp xỉ 60.000 m³/giờ. Vì kết quả theo số lần trao đổi không khí (80.000 m³/giờ) lớn hơn, ta lấy giá trị 80.000 m³/giờ làm cơ sở để đảm bảo đủ gió.

Bước 4. Quy đổi ra số quạt và xem xét thông gió tự nhiên

Giả sử mỗi quạt hút công nghiệp có lưu lượng khoảng 20.000 m³/giờ và ta dự phòng thêm khoảng 10% công suất. Lưu lượng cần đạt là 88.000 m³/giờ, chia cho 20.000 m³/giờ được 4,4, làm tròn lên thành 5 quạt. Nếu xưởng có mái cao và cửa gió hợp lý, một phần lưu lượng này có thể được đảm nhận bằng thông gió tự nhiên, giúp giảm số quạt cần lắp và tiết kiệm điện.

Bảng sau tổng hợp kết quả của ví dụ.

Ví dụ này cho thấy chỉ với vài phép tính đơn giản, bạn đã có con số cụ thể để làm việc với kỹ sư thay vì chọn quạt theo cảm tính. Tuy vậy, mỗi xưởng có điều kiện riêng, nên bạn có thể gửi mặt bằng và thông tin sản xuất cho kỹ sư Apex để được tính chính xác cho xưởng của mình qua số 0911894123.

5 sai lầm thường gặp khi thông gió nhà xưởng ở miền Nam

Tại TP.HCM, Bình Dương, Đồng Nai, Long An và Bà Rịa – Vũng Tàu, nhà xưởng thường phải đối mặt với nhiệt độ ngoài trời cao, độ ẩm lớn và lượng nhiệt tích tụ dưới mái. Nếu chỉ lắp thêm quạt mà chưa xác định đúng nguyên nhân gây nóng, hiệu quả cải thiện có thể không như mong đợi.

• Quạt giá thấp chưa chắc đáp ứng được lưu lượng cần thiết. Ngược lại, chọn thiết bị quá lớn cũng có thể làm tăng chi phí đầu tư và điện năng tiêu thụ. Nên tính lưu lượng yêu cầu trước, sau đó lựa chọn quạt dựa trên thông số vận hành và điều kiện lắp đặt thực tế.
• Cùng diện tích và chiều cao, một kho chứa hàng có thể có nhu cầu thông gió khác hẳn xưởng sử dụng nhiều máy ép nhiệt hoặc thiết bị công suất lớn. Mái tôn hấp thụ bức xạ mặt trời cũng có thể làm tăng tải nhiệt bên trong. Vì vậy, cần đánh giá nguồn nhiệt và đối chiếu với phương pháp tính theo tải nhiệt khi phù hợp.
• Nếu cửa cấp và cửa thoát đặt quá gần nhau hoặc luồng khí bị máy móc, vách ngăn cản trở, gió có thể đi theo đường ngắn nhất mà không lưu chuyển hiệu quả qua khu vực làm việc. Hậu quả là có nơi thông thoáng nhưng những vị trí khác vẫn nóng và tù đọng. Cần bố trí đường gió dựa trên mặt bằng, nguồn nhiệt và vị trí làm việc thực tế.
• Thông gió bằng không khí ngoài trời không đồng nghĩa với việc luôn làm giảm được nhiệt độ trong xưởng. Khi không khí bên ngoài nóng và ẩm, hiệu quả làm mát có thể bị hạn chế. Cửa lấy gió cũng cần được thiết kế để hạn chế nước mưa tạt vào, đồng thời vẫn bảo đảm lưu lượng cần thiết.
• Bụi bám trên cánh quạt, lưới chắn hoặc các bộ phận liên quan có thể làm giảm hiệu quả vận hành. Xưởng phát sinh nhiều bụi cần có lịch vệ sinh và kiểm tra phù hợp với mức độ sử dụng, điều kiện môi trường và hướng dẫn của nhà sản xuất.

Giải đáp thắc mắc thường gặp về thông gió nhà xưởng

Nhà xưởng cần bao nhiêu lần trao đổi không khí mỗi giờ?

Con số này phụ thuộc vào loại hình sản xuất, thường từ vài lần mỗi giờ với kho chứa hàng đến hàng chục lần mỗi giờ với xưởng hóa chất hoặc sơn . Xưởng cơ khí thông thường nằm ở mức trung bình trong khoảng này. Bạn nên tham khảo bảng ở phần tính lưu lượng gió và nhờ kỹ sư xác nhận cho xưởng của mình.

Có thể tự tính thông gió không hay bắt buộc phải thuê kỹ sư?

Bạn có thể tự tính ước lượng ban đầu bằng các công thức trong bài để biết quy mô thiết bị cần thiết. Tuy nhiên, thiết kế chính thức nên có kỹ sư kiểm tra, vì cần xét đến nguồn nhiệt, bố trí cửa gió, tiêu chuẩn áp dụng và điều kiện thực tế của công trình. Tự tính giúp bạn trao đổi hiệu quả hơn với đơn vị thiết kế.

Thông gió có thay thế được điều hòa không khí không?

Thông gió và điều hòa không khí phục vụ hai mục đích khác nhau. Thông gió thay không khí cũ bằng không khí mới và giúp giảm nhiệt, còn điều hòa làm mát và kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm chính xác hơn. Với nhiều nhà xưởng, thông gió tốt là đủ để cải thiện điều kiện làm việc, còn khu vực yêu cầu nhiệt độ chặt chẽ thì cần thêm điều hòa .

Bao lâu nên bảo trì hệ thống thông gió một lần?

Tần suất bảo trì phụ thuộc vào loại thiết bị và mức độ bụi trong xưởng, thường nên kiểm tra và vệ sinh quạt, lưới chắn định kỳ theo quý hoặc theo khuyến cáo của nhà sản xuất . Xưởng nhiều bụi như gỗ, may mặc hoặc xi măng cần bảo trì thường xuyên hơn. Bảo trì đúng lịch giúp quạt giữ được hiệu suất và kéo dài tuổi thọ.

Để thông gió hiệu quả, bạn nên đi theo thứ tự bốn bước. Bước đầu tiên là chọn cách thông gió phù hợp, bước thứ hai là chuẩn bị đầy đủ dữ liệu của xưởng, bước thứ ba là tính lưu lượng gió theo số lần trao đổi không khí và theo lượng nhiệt, bước cuối cùng là đối chiếu để chọn công suất phù hợp. Cách làm này giúp xưởng tránh được tình trạng thiếu hoặc thừa công suất, vốn rất phổ biến khi chọn thiết bị theo cảm tính.

Kết quả bạn tự tính nên được xem là ước lượng ban đầu và cần kỹ sư kiểm tra trước khi áp dụng. Nếu xưởng đang trong giai đoạn thiết kế, hãy tính thông gió ngay từ đầu để cửa gió, kết cấu mái và hệ thống điện được bố trí đồng bộ, tránh phải sửa đổi tốn kém sau này.