Cách chọn quạt hướng trục theo từng nhu cầu sử dụng

Quạt hướng trục được sử dụng phổ biến trong nhà xưởng, kho hàng, tầng hầm, gara, hệ thống cấp khí tươi và nhiều công trình công nghiệp nhờ khả năng tạo lưu lượng gió lớn. Tuy nhiên, lựa chọn quạt chỉ dựa vào đường kính cánh hoặc công suất động cơ có thể khiến hệ thống thiếu gió, áp suất không đủ hoặc tiêu tốn điện năng không cần thiết.

Để chọn đúng quạt hướng trục, cần xác định rõ mục đích hút hay cấp gió, lưu lượng cần thiết, tổn thất áp suất của hệ thống, chiều dài đường ống và điều kiện môi trường. Dưới đây là những tiêu chí quan trọng giúp lựa chọn thiết bị phù hợp với từng nhu cầu thực tế.

Quạt hướng trục phù hợp với những hệ thống nào?

Quạt hướng trục tạo luồng không khí chuyển động chủ yếu theo phương song song với trục quay của cánh quạt. Đặc điểm nổi bật của dòng quạt này là có khả năng tạo lưu lượng không khí lớn trong khi kết cấu tương đối gọn.

Quạt thường được sử dụng cho các hệ thống thông gió cần trao đổi một lượng lớn không khí như nhà xưởng, kho hàng, tầng hầm, nhà máy, gara, khu kỹ thuật và hệ thống cấp khí tươi.

Tuy nhiên, không phải hệ thống thông gió nào cũng nên sử dụng quạt hướng trục. Khi đường ống quá dài, có nhiều co cút, van, bộ lọc hoặc thiết bị gây trở lực lớn, yêu cầu áp suất của quạt sẽ tăng đáng kể. Khi đó cần tính toán áp suất tĩnh thực tế để quyết định sử dụng quạt hướng trục cao áp hay chuyển sang dòng quạt phù hợp hơn.

5 thông số cần xác định trước khi chọn quạt hướng trục

Lưu lượng gió cần thiết

Lưu lượng gió thường được biểu thị bằng m³/h và là một trong những thông số quan trọng nhất khi lựa chọn quạt.

Đối với hệ thống thông gió nhà xưởng, lưu lượng cần thiết phụ thuộc vào thể tích không gian và số lần trao đổi không khí mong muốn trong một giờ.

Có thể tham khảo công thức:

Q = V × N

Trong đó:

• Q: Lưu lượng gió cần thiết, đơn vị m³/h.
• V: Thể tích khu vực cần thông gió, đơn vị m³.
• N: Số lần trao đổi không khí trong một giờ.

Ví dụ, một nhà xưởng rộng 20 m, dài 30 m và cao 5 m có thể tích khoảng 3.000 m³. Lưu lượng cần thiết sẽ tiếp tục phụ thuộc vào số lần trao đổi không khí được lựa chọn theo đặc điểm sản xuất thực tế.

Không nên tự áp dụng một số lần trao đổi khí cố định cho tất cả công trình. Xưởng cơ khí, kho hàng và khu vực có nhiệt hoặc khí thải phát sinh sẽ có yêu cầu khác nhau.

Áp suất của quạt

Lưu lượng lớn nhưng áp suất không đủ vẫn có thể khiến hệ thống hoạt động kém. Áp suất cần thiết phụ thuộc vào trở lực mà luồng không khí phải vượt qua.

Các yếu tố làm tăng tổn thất áp suất gồm:

• Đường ống dẫn khí dài.
• Nhiều co ống và chuyển hướng.
• Tiết diện đường ống nhỏ.
• Lưới chắn hoặc cửa gió.
• Van điều chỉnh lưu lượng.
• Bộ lọc bụi.
• Các thiết bị xử lý không khí khác.

Với hệ thống hút hoặc cấp gió trực tiếp qua tường, yêu cầu áp suất thường thấp hơn hệ thống có mạng đường ống phức tạp.

Đường kính quạt

Đường kính cánh ảnh hưởng đến khả năng tạo lưu lượng gió nhưng không phải là thông số duy nhất quyết định hiệu suất.

Hai quạt có cùng đường kính vẫn có thể tạo lưu lượng và áp suất khác nhau do thiết kế cánh, góc nghiêng, tốc độ quay, công suất động cơ và cấu tạo thân quạt khác nhau.

Do đó, không nên lựa chọn thiết bị chỉ bằng cách so sánh đường kính quạt.

Công suất động cơ

Công suất động cơ cần đủ để đưa quạt đến điểm vận hành thiết kế. Tuy nhiên, động cơ có công suất lớn hơn không đồng nghĩa quạt luôn tạo được lưu lượng tốt hơn.

Khi so sánh các model, cần đọc đồng thời lưu lượng, áp suất, tốc độ quay, công suất và hiệu suất thay vì chỉ nhìn vào số kW của động cơ.

Nguồn điện sử dụng

Các quạt công suất nhỏ có thể sử dụng nguồn điện một pha tùy thiết kế, trong khi phần lớn thiết bị công nghiệp công suất lớn thường được lựa chọn theo hệ thống điện ba pha của nhà xưởng.

Trước khi đặt hàng cần kiểm tra nguồn điện thực tế tại công trình để tránh phải thay đổi động cơ hoặc hệ thống cấp điện sau khi lắp đặt.

Cách chọn quạt hướng trục theo từng nhu cầu sử dụng

Chọn quạt hướng trục cho nhà xưởng sản xuất

Nhà xưởng thường có thể tích lớn, nhiều công nhân và máy móc hoạt động liên tục. Nhiệt từ mái, động cơ và dây chuyền sản xuất có thể tích tụ nếu không có hệ thống trao đổi không khí hiệu quả.

Với nhu cầu thông gió tổng thể, nên tính toán lưu lượng dựa trên thể tích nhà xưởng thay vì diện tích mặt sàn. Sau đó xác định số lượng quạt phù hợp để phân bổ đều dọc theo công trình.

Nếu sử dụng quạt hút gắn tường, cần đồng thời bố trí các vị trí lấy khí tươi ở phía đối diện. Không khí mới đi vào một phía và khí nóng được hút ra phía còn lại sẽ tạo thành dòng đối lưu xuyên suốt nhà xưởng.

Tránh đặt toàn bộ quạt hút tại nhiều vị trí không có quy luật vì luồng không khí có thể đi theo đường ngắn nhất và tạo ra các vùng chết không được thông gió.

Chọn quạt cho xưởng cơ khí và gia công kim loại

Xưởng cơ khí thường phát sinh nhiệt từ máy CNC, máy hàn, máy cắt, động cơ và các thiết bị gia công. Ngoài mục tiêu giảm nhiệt, hệ thống còn phải hỗ trợ đưa khí nóng và không khí ô nhiễm ra khỏi khu vực làm việc.

Quạt cần có lưu lượng phù hợp với tổng thể tích nhà xưởng và được bố trí theo hướng dòng khí rõ ràng.

Nếu cần hút khói hàn hoặc bụi trực tiếp tại nguồn, chỉ sử dụng quạt thông gió tổng thể thường chưa đủ. Khi đó nên thiết kế hệ thống hút cục bộ có chụp hút, đường ống và thiết bị xử lý phù hợp với loại chất ô nhiễm phát sinh.

Chọn quạt cho kho hàng

Kho hàng thường ít máy móc hơn khu sản xuất nhưng dễ xảy ra hiện tượng tích nhiệt, đặc biệt với nhà kho mái tôn có diện tích và chiều cao lớn.

Quạt hướng trục gắn tường có thể được sử dụng để hút khí nóng ra ngoài và tạo dòng trao đổi không khí liên tục.

Khi lựa chọn cần xem xét đặc tính hàng hóa trong kho. Nếu hàng hóa yêu cầu kiểm soát nghiêm ngặt về nhiệt độ, độ ẩm hoặc độ sạch của không khí, hệ thống thông gió thông thường có thể không đáp ứng và cần phương án điều hòa hoặc xử lý không khí chuyên dụng.

Chọn quạt cho tầng hầm và bãi đỗ xe

Tầng hầm có đặc điểm khác với nhà xưởng vì thường phải dẫn không khí qua hệ thống đường ống, cửa gió hoặc các khu vực có trở lực tương đối lớn.

Trong trường hợp này, ngoài lưu lượng cần đặc biệt chú ý đến áp suất của quạt. Quạt có lưu lượng danh định lớn nhưng áp suất thấp có thể không đưa được lượng khí yêu cầu qua mạng ống thực tế.

Đối với hệ thống thông gió và hút khói tầng hầm, thiết kế phải tuân thủ hồ sơ cơ điện, yêu cầu phòng cháy chữa cháy và các quy chuẩn kỹ thuật áp dụng cho công trình. Không nên lựa chọn thiết bị chỉ bằng kinh nghiệm hoặc diện tích tầng hầm.

Chọn quạt cho hệ thống cấp khí tươi

Quạt hướng trục cũng có thể được sử dụng để đưa không khí bên ngoài vào nhà xưởng, khu kỹ thuật hoặc công trình có nhu cầu bổ sung khí tươi.

Với đường cấp gió ngắn và ít trở lực, dòng quạt hướng trục thông thường có thể đáp ứng tốt. Khi hệ thống có đường ống dài hoặc nhiều phụ kiện, cần kiểm tra đường đặc tính của quạt tại mức áp suất thiết kế.

Nếu lấy không khí từ môi trường bên ngoài có nhiều bụi, có thể phải bổ sung lưới hoặc bộ lọc. Cần lưu ý rằng mỗi thiết bị lọc đều tạo thêm tổn thất áp suất cho hệ thống.

Chọn quạt cho gara và xưởng sửa chữa ô tô

Gara và xưởng sửa chữa có thể phát sinh nhiệt, mùi và khí thải từ hoạt động sửa chữa hoặc phương tiện. Hệ thống thông gió phải đảm bảo không khí được thay thế thường xuyên và hạn chế tích tụ khí ô nhiễm.

Với gara mở, có thể sử dụng quạt hướng trục để tăng cường trao đổi không khí tại các khu vực ít thông thoáng. Với gara kín hoặc tầng hầm, cần tính toán hệ thống cấp và hút gió theo yêu cầu kỹ thuật của công trình.

Chọn quạt cho khu vực nhiều bụi hoặc nhiệt độ cao

Môi trường sản xuất nhiều bụi, hơi hóa chất hoặc nhiệt độ cao cần được đánh giá kỹ hơn so với nhà xưởng thông thường.

Nếu động cơ đặt trực tiếp trong dòng khí, bụi và môi trường khắc nghiệt có thể ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của thiết bị. Tùy ứng dụng, có thể cân nhắc thiết kế truyền động gián tiếp để tách động cơ khỏi dòng khí chính.

Tuy nhiên, nếu môi trường có khí dễ cháy, dễ nổ, hóa chất ăn mòn hoặc nhiệt độ đặc biệt cao thì không được lựa chọn quạt công nghiệp thông thường. Thiết bị phải có cấu hình vật liệu, động cơ và tiêu chuẩn an toàn phù hợp với môi trường cụ thể.

Nên chọn quạt hướng trục trực tiếp hay gián tiếp?

Quạt trực tiếp có kết cấu đơn giản, truyền động ít tổn thất và phù hợp với nhiều hệ thống thông gió thông thường.

Quạt gián tiếp thường được cân nhắc khi cần đưa động cơ ra khỏi luồng khí hoặc ứng dụng có điều kiện vận hành đặc biệt. Việc lựa chọn phải dựa trên môi trường thực tế chứ không nên mặc định loại gián tiếp luôn tốt hơn loại trực tiếp.

Khi nào cần quạt hướng trục cao áp?

Quạt hướng trục tiêu chuẩn phù hợp với những hệ thống yêu cầu lưu lượng lớn và trở lực không quá cao. Tuy nhiên, một số công trình cần đưa không khí qua đường ống tương đối dài hoặc nhiều thiết bị phụ trợ.

Khi tổn thất áp suất tăng, cần lựa chọn quạt có khả năng tạo áp phù hợp tại lưu lượng thiết kế.

Các trường hợp có thể cần kiểm tra dòng quạt hướng trục cao áp gồm:

• Hệ thống có đường ống dài.
• Đường ống có nhiều co cút.
• Cấp hoặc hút khí qua nhiều cửa gió.
• Hệ thống có bộ lọc.
• Thông gió tầng hầm.
• Cấp gió cho khu vực nằm xa vị trí đặt quạt.

Điểm quan trọng là không lựa chọn quạt cao áp chỉ vì muốn “gió mạnh hơn”. Áp suất phải được xác định dựa trên trở lực thực tế của hệ thống.

Chọn quạt hướng trục theo lưu lượng hay công suất?

Nên bắt đầu từ lưu lượng và áp suất cần thiết, sau đó mới chọn model và công suất động cơ tương ứng.

Quy trình hợp lý là:

1. Xác định mục đích cấp gió hay hút gió.
2. Tính lưu lượng không khí cần thiết.
3. Tính hoặc ước lượng tổn thất áp suất của hệ thống.
4. Xác định điểm làm việc gồm lưu lượng và áp suất.
5. Đối chiếu đường đặc tính của quạt.
6. Kiểm tra công suất motor tại điểm vận hành.
7. Kiểm tra độ ồn, kích thước và nguồn điện.

Đây là cách lựa chọn chính xác hơn nhiều so với việc bắt đầu bằng câu hỏi nên dùng motor 1,5 kW, 3 kW hay 5,5 kW.

Những sai lầm thường gặp khi chọn quạt hướng trục

Chỉ chọn theo đường kính cánh

Đường kính lớn không đảm bảo quạt sẽ đáp ứng đúng lưu lượng và áp suất yêu cầu. Cần kiểm tra đầy đủ thông số vận hành của từng model.

Chỉ quan tâm lưu lượng tối đa

Lưu lượng được công bố trong điều kiện áp suất rất thấp không phản ánh chính xác lượng gió quạt sẽ tạo ra khi lắp vào hệ thống đường ống có trở lực.

Thông số cần quan tâm là lưu lượng quạt có thể duy trì tại áp suất làm việc thực tế.

Bỏ qua tổn thất đường ống

Đường ống càng dài và càng nhiều phụ kiện thì tổn thất áp suất càng tăng. Nếu không tính phần này, hệ thống có thể thiếu gió dù quạt có thông số lưu lượng danh định khá lớn.

Bố trí quạt hút nhưng không có đường cấp khí

Khi quạt liên tục hút không khí ra ngoài nhưng không có đủ cửa lấy khí mới, hiệu suất hút sẽ giảm và nhà xưởng khó tạo được dòng đối lưu như mong muốn.

Do đó, thiết kế thông gió cần xử lý đồng thời đường cấp và đường thoát không khí.

Chọn dư công suất quá nhiều

Quạt quá lớn không chỉ làm tăng chi phí đầu tư mà còn có thể tăng độ ồn, tốc độ gió và điện năng tiêu thụ. Nếu cần điều chỉnh lưu lượng thường xuyên, có thể xem xét giải pháp điều khiển tốc độ phù hợp với loại động cơ và hệ thống.

Cách bố trí quạt hướng trục trong nhà xưởng

Với hệ thống thông gió tự nhiên kết hợp cưỡng bức, quạt hút thường được bố trí ở một phía nhà xưởng trong khi cửa lấy gió hoặc khu vực cấp khí nằm phía đối diện.

Mục tiêu là tạo một dòng không khí đi xuyên qua khu vực làm việc trước khi được đưa ra ngoài.

Khi bố trí cần lưu ý:

• Phân bổ quạt tương đối đều theo chiều dài nhà xưởng.
• Hạn chế hiện tượng khí vừa đi vào đã bị hút ngay ra ngoài.
• Không để máy móc lớn chắn toàn bộ đường đi của dòng khí.
• Ưu tiên hút khí nóng tại các khu vực tích nhiệt.
• Bố trí cửa lấy khí đủ lớn cho lượng không khí cần bổ sung.
• Đảm bảo vị trí quạt thuận tiện cho kiểm tra và bảo trì.

Khi nào nên chọn quạt hướng trục và khi nào nên cân nhắc quạt ly tâm?

Quạt hướng trục có lợi thế khi hệ thống cần lưu lượng gió lớn, kết cấu gọn và áp suất yêu cầu từ thấp đến mức phù hợp với thiết kế của quạt.

Ngược lại, các hệ thống có trở lực cao, đường ống phức tạp hoặc thiết bị xử lý tạo tổn thất áp suất lớn có thể cần đánh giá dòng quạt ly tâm.

Không nên lựa chọn giữa hai dòng quạt chỉ dựa trên nhận định rằng loại nào “mạnh hơn”. Quyết định cuối cùng phải dựa vào điểm làm việc gồm lưu lượng và áp suất mà hệ thống yêu cầu.

Kinh nghiệm chọn quạt hướng trục giúp tối ưu chi phí

Trước khi mua quạt, doanh nghiệp nên chuẩn bị các thông tin cơ bản gồm kích thước khu vực, chiều cao nhà xưởng, mục đích hút hoặc cấp gió, số lượng máy móc, nguồn phát nhiệt, đường kính và chiều dài đường ống nếu có.

Đối với hệ thống đường ống, nên cung cấp thêm số lượng co, cửa gió, van, bộ lọc và các thiết bị nằm trên tuyến khí. Đây là cơ sở để xác định trở lực và lựa chọn quạt sát với điểm vận hành thực tế.

Với nhà xưởng lớn, việc lựa chọn dựa trên bản vẽ mặt bằng và sơ đồ thông gió sẽ chính xác hơn nhiều so với chỉ cung cấp tổng diện tích.

Kết luận

Cách chọn quạt hướng trục chính xác là bắt đầu từ yêu cầu của hệ thống thay vì bắt đầu từ công suất motor hoặc đường kính cánh quạt. Hai thông số quan trọng nhất cần xác định là lưu lượng gió và áp suất tại điểm làm việc.

Nhà xưởng và kho hàng thông thoáng thường ưu tiên quạt có lưu lượng lớn. Hệ thống đường ống dài, tầng hầm hoặc khu vực có trở lực cao cần quan tâm nhiều hơn đến áp suất. Với môi trường bụi, nhiệt hoặc có đặc tính đặc biệt, kiểu truyền động và vị trí động cơ cũng cần được xem xét ngay từ đầu.

Doanh nghiệp có thể tham khảo các dòng quạt công nghiệp, thông số kỹ thuật và giải pháp thông gió tại Nextfan để lựa chọn thiết bị phù hợp với từng hệ thống và điều kiện vận hành thực tế.