khảo sát, tính toán, thiết kế quạt cho hệ thống thông gió bao gồm hút khí thải và cấp gió tươi cho căn hộ gia đình và văn phòng làm việc (sinh viên tự khảo sát và quyết định số liệu )

Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Lời Nói Đầu
Trong những năm trở lại đây, cùng với sự phát triển của nền kinh tế của đất
nước, nhu cầu về kĩ thuật lạnh nói chung và điều hòa không khí – thông gió nói
riêng đang gia tăng mạnh mẽ. Có thể nói, hầu hết trong tất cả các cao ốc văn
phòng, khách sạn, nhà hàng, một số phân xưởng, bệnh viện, hộ gia đình… đã và
đang được xây dựng đều sữ dụng hệ thống điều hòa không khí – thông gió nhằm
tạo ra môi trường dễ chịu và tiện nghi cho người sử dụng.
Để học tốt bộ môn Bơm- Quạt –Máy Nén và ứng dụng vào thực tế tốt hơn
chúng em được giao đề tài “Khảo sát, tính toán, thiết kế Quạt cho hệ thống
thông gió bao gồm hút khí thải và cấp gió tươi cho căn hộ gia đình và văn
phòng làm việc (sinh viên tự khảo sát và quyết định số liệu). Nhóm có nhiệm vụ
khảo sát thực tế kích thước căn hộ, số người ở và làm việc, các thiết bị phát sinh
nhiệt thừa, các thông số về nhiệt độ và độ ẩm trong không gian cần thông gió, sau
đó tính chọn lưu lượng gió để đáp ứng nhu cầu khử ẩm, lượng nhiệt thừa, các khí
thải (chủ yếu là CO
2
); chọn vị trí phân bố miệng gió hút và miệng gió cấp, chọn
kích thước ống gió phù hợp với từng phòng trong căn hộ. Từ đó, tính tổn thất cột
áp động và tĩnh, tính chọn quạt và thiết kế cấu trúc cơ bản của quạt.
Chúng em xin cảm ơn Trường Đại học Công Nghiệp Tp HCM đã tạo điều
kiện cho chúng em được học tập mà đặt biệt là thầy Th.s Bùi Trung Thành đả
hướng dẩn chúng em hoàn thành tiểu luận này. Mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng
không tránh khỏi sự thiếu xót chúng em xin được nhận sự đóng góp ý kiến của
thầy và các bạn để chúng em rút kinh nghiệm và thực hiên tốt hơn trong các lĩnh
vực có liên quan sau nay.
Nhóm thực hiện
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 1
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG THÔNG GIÓ.

Một trong những vấn đề cơ bản mà người thiết kế hệ thống điều hòa không
khí cần phải chú ý là việc thông gió cho không gian cần điều hòa.
Hệ thống điều hòa không khí – thông gió nhằm tạo ra môi trường thuận lợi
cho các hoạt động của con người và thiết lập các điều kiện phù hợp với công nghệ
sản xuất, chế biến, bảo quản máy móc thiết bị.
Như chúng ta đã biết, không gian cần điều hòa là không gian tương đối kín,
trong không gian đó có thể có sự hiện diện của nhiều người và nhiều loại vật dụng
khác nhau. Bên cạnh ảnh hưởng của bụi bặm và các vật thể li ti có sẵn trong không
khí thì chính người và các vật dụng đã nói là nguyên nhân gây ra sự ô nhiễm trong
không gian cần điều hòa, trong đó sự hiện diện của con người và các hoạt động của
con người trong không gian đó là nguyên nhân chủ yếu: do hít thở, do hút thuốc lá,
do những loại mùi khác nhau từ cơ thể tỏa ra… Đây chính là nguồn gốc làm gia
tăng lượng CO
2
, CO, một vài loại vi khuẩn, các loại nấm gây bệnh và một số loại
khí độc khác trong không gian cần điều hòa.
Để làm cho không khí trong không gian cần điều hòa trong lành hơn, bớt ô
nhiễm hơn, cần thiết phải thực hiện kĩ thuật thông gió. Trong điều hòa không khí,
có thể hiểu thông gió là biện pháp kĩ thuật nhằm thay đổi một bộ phận không khí
trong không gian đó bằng một lượng không khí tươi tương ứng lấy từ bên ngoài.
Tất nhiên, để hạn chế bụi bặm và các vật thể li ti khác cần thiết phải sử dụng các
biện pháp lọc và làm sạch không khí tươi trước khi đưa nó vào không gian cần điều
hòa.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 2
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Khi nói đến sự ô nhiễm của không khí, người ta thường nghĩ đến ngay nồng
độ CO
2
có trong không khí. Ngoài ra, chúng ta còn phải lưu ý đến việc khử các loại
mùi khác nhau phát ra từ cơ thể con người. Thông thường, trong kĩ thuật điều hòa

không khí, nồng độ CO
2
cho phép dùng để tính toán thông gió là 0.15 % thể tích.
Ngoài ra, cần hạn chế tiếng ồn đến mức thấp nhất có thể. Bất cứ một hệ
thống điều hòa không khí nào cũng có các bộ phận gây ồn ở một mức độ nhất định
như máy nén, bơm, quạt; các ống dẫn khí; các miệng thổi không khí. Đối với văn
phòng làm việc thì mức độ ồn cho phép là 50 dB nhưng nên chọn là 45 dB (theo
bảng 1.7/18 [3]). Trong mọi trường hợp, nếu độ ồn lớn hơn 90dB thì có thể nguy
hại cho thính giác khi phải tiếp xúc lâu với môi trường đó.
Các hệ thống điều hòa không khí – thông gió thường thấy nhất là:
1. Điều hòa không khí – thông gió cho căn hộ, nhà hàng, khách sạn:

Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 3
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
2. Điều hòa không khí – thông gió cho phân xưởng sản xuất:
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 4
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
3. Thông gió cho tầng hầm các tòa nhà cáo tầng:
Thông gió cho tầng hầm nhằm giảm nhiệt độ ở tầng này , vì thông thường tầng
hầm chứa rất nhiều xe nên nhiệt độ thường cao, rất dễ xảy ra trường hợp cháy nổ.
Hoặc nếu trong trường hợp xảy ra cháy cũng có hệ thống hút khói kịp thời.

Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 5
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
CHƯƠNG 2
GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG KHẢO SÁT
Văn phòng làm việc của tòa nhà Phương Nam- BQP
Địa chỉ:157 Võ Thị Sáu. Quận 3. tpHCM
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 6
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành

Các thành phần của ống dẫn không khí bao gồm:
2.1. ỐNG DẪN KHÔNG KHÍ.
- Các khái niệm cơ bản về ống dẫn không khí.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 7
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Ống dẫn khí là một trong các phương tiện dùng để vận chuyển và phân phối không
khí đến nơi yêu cầu. Về mặt cấu tạo, hệ thống ống dẫn không khí bao gồm một số
đoạn ống ghép nối tiếp với nhau, có hoặc không có rẽ nhánh; tiết diện ống có thể
hình tròn, hình chữ nhật, hình vuông hoặc một tiết diện bất kì nào khác. Trong hệ
thống, người ta dùng quạt để làm không khí chuyển động, có thể là quạt hướng trục
nếu áp lực yêu cầu là thấp ≤ 30 mmH
2
O (300 N/m
2
) hoặc là quạt li tâm nếu áp lực
yêu cầu cao ≥ 30 mmH
2
O. Đường ống dẫn không khí từ quạt cấp không khí tươi từ
bên ngoài vào không gian cần thông gió được gọi là ống cấp gió tươi, còn đường
ống dẫn không khí từ bên trong không gian cần thông gió ra bên ngoài gọi là ống
hút khí thải.
Khi thiết kế ống dẫn không khí, cần chú ý một số yêu cầu sau:
- Ít gây tiếng ồn.
- Tổn thất áp suất trên đường ống ít.
-Chiếm diện tích không gian ít và đảm bảo các yêu cầu về kĩ
thuật và mĩ thuật.
- Có cấu tạo hợp lí, dễ lắp đặt và giá thành thích hợp.
Ngoài ra cần lưu ý một số vấn đề khác như:
- Độ trong sạch của không khí.
- Phương pháp khống chế nhiệt độ và độ ẩm của không khí.

- Vấn đề thông gió, phân phối gió và các tốc độ chuyển động của không khí trong
khu vực cần cung cấp.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 8
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành

Hình: Ống gió dạng tròn.

Hình: ống gió dạng chữ nhật.

Hình:Các dạng của hệ thống ống
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 9
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Hình: các dạng co cút của hệ thống ống.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 10
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
2.2 Phân loại ống dẫn không khí.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 11
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
- Phân loại theo tốc độ:
Căn cứ theo tốc độ chuyển động của không khí bên trong ống dẫn mà người
ta chia ống dẫn không khí làm hai loại: loại tốc độ cao và loại tốc độ thấp.
Bảng phân loại ống dẫn không khí
Thông thương các ống hút khí thải được thiết kế ở tốc độ thấp và thường nhỏ hơn
tốc độ ống cấp, cho dù ống cấp gió tươi có tốc độ cao hay thấp.
1.2.2 Phân loại theo áp suất.
- Loại áp suất thấp: < 95mmH
2
O.
- Loại áp suất trung: 95÷172mm H
2

O.
- Loại áp suất cao: 172÷380mm H
2
O.
Trong trường hợp này, áp suất được hiểu là áp suất tổng của hệ thống.
2.3 Lựa chọn tốc độ chuyển động của không khí trong ống dẫn.
Để đảm bảo các yêu cầu của thông gió cần xác định lưu lượng gió cần thiết
qua hệ thống và đi vào không gian cần thông gió. Tùy theo việc lựa chọn tốc độ
của không khí trong hệ thống làm kích thước của ống dẫn sẽ to hay nhỏ, ngoài ra
lựa chọn tốc độ không khí trong hệ thống phải kể đến chi phí vận hành hệ thống và
độ ồn cho phép.
Hệ thống ống dẫn không khí loại tốc độ cao tất nhiên sẽ làm kích thước ống
dẫn nhỏ lại, chi phí vật tư ít hơn, tuy nhiên chi phí vận hành sẽ cao hơn do động cơ
quạt có công suất lớn hơn, tiêu tốn điện năng nhiều hơn. Ngược lại, chọn tốc độ
nhỏ hơn nên kích thước ống lớn hơn nhưng chi phí vận hành sẽ giảm đi và độ ồn
cũng bớt đi một phần nào đó.
2.3.1 Miệng thổi và miệng hút:
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 12
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Miệng thổi là thiết bị cuối cùng trên đường ống gió cấp có nhiệm vụ cung
cấp và khếch tán gió vào phòng . Sau đó, không khí được hút qua miệng hút tái
tuần hoàn về thiết bị xử lí không khí hoặc thải bỏ ra ngoài.
Miệng thổi và miệng hút cũng được phân ra nhiều loại khác nhau tùy thuộc
hình dáng, vị trí lắp đặt, tác dụng phân bố không khí, tốc độ không khí…
2.3.2 Miệng thổi và miệng hút có rất nhiều dạng khác nhau.
a) Theo hình dạng
- Miệng thổi tròn.
- Miệng thổi chữ nhật, vuông
- Miệng thổi dẹt
- Miệng dạng khe, ghi hoặc băng.

b) Theo cách phân phối gió
- Miệng thổi khuyếch tán
- Miệng thổi có cánh điều chỉnh đơn và đôi
- Miệng thổi kiểu lá sách
- Miệng thổi kiểu chắn mưa
- Miệng thổi có cánh cố định.
- Miệng thổi đục lổ
- Miệng thổi kiểu lưới
c) Theo tốc độ không khí:
- Miệng khếch tán dùng cho trần thấp và mũi phun có tốc độ lớn, tia chụm dùng
cho phòng trần cao.
d) Theo vị trí lắp đặt
- Miệng thổi gắn trần.
- Miệng thổi gắn tường.
- Miệng thổi đặt nền, sàn.

e) Theo vật liệu
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 13
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
- Miệng thổi bằng thép
- Miệng thổi nhôm đúc.
- Miệng thổi nhựa.
Yêu cầu của miệng thổi và miệng hút
- Có kết cấu đẹp, hài hoà với trang trí nội thất công trình , dẽ dàng lắp đặt và tháo
dỡ
- Cấu tạo chắc chắn, không gây tiếng ồn .
- Đảm bảo phân phối gió đều trong không gian điều hoà và tốc độ trong vùng làm
việc không vượt quá mức cho phép.
- Trở lực cục bộ nhỏ nhất.
- Có van diều chỉnh cho phép dễ dàng điều chỉnh lưu lượng gió. Trong một số

trường hợp miệng thổi có thể điều chỉnh được hướng gió tới các vị trí cần thiết
trong phòng.
- Kích thước nhỏ gọn và nhẹ nhàng, được làm từ các vật liệu đảm bảo bền đẹp và
không rỉ
- Kết cấu dễ vệ sinh lau chùi khi cần thiết.
2.4. QUẠT
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 14
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Quạt là máy vận chuyển không khí hoặc các khí khác khi áp suất (chiều cao
áp lực) không lớn hơn 1500 mmH
2
O.
Quạt được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực kỹ thuật và đời sống, đặc biệt
trong ngành năng lượng. Có rất nhiều thiết kế quạt, máy xả và thổi các loại chất khí
với năng suất và cột áp đa dạng: năng suất từ 4.5x10
3
đến 900x10
3
m
3
/h, cột áp trên
1000 mmH
2
O. Theo đặc tính của dòng người ta chia ra thành hai loại quạt: quạt li
tâm và quạt hướng trục.
2.4.1 Quạt li tâm.
Định nghĩa và nguyên lí làm việc.
- Quạt li tâm làm việc theo nguyên lí li tâm. Khi roto quay, áp suất tại tâm
quạt nhỏ, không khí đi vào tâm quạt và được cấp thêm năng lượng nhờ lực li tâm.
Khi làm việc, roto hút không khí dọc theo trục nhờ lực li tâm đưa ra quanh vỏ quạt

và đẩy gió ra theo hướng thẳng góc với trục quạt.
- Quạt li tâm có ưu điểm là nâng được áp suất không khí cao, ít ồn hơn quạt
hướng trục. Để tiện cho việc lắp đặt theo yêu cầu sử dụng, người ta sản xuất quạt li
tâm có hai chiều quay với các giá đỡ khác nhau. Nếu roto của quạt quay theo chiều
kim đồng hồ ta có loại quạt quay phải và ngược lại là quạt quay trái.
2.4.1.1 Phân loại.
a, Phân loại theo áp lực.
- Quạt áp lực thấp: < 100 mmH
2
O
- Quạt áp lực trung bình: 100÷300 mmH
2
O
- Quạt áp lực cao: 300÷1500 mmH
2
O
Tuy nhiên, dựa theo định luật tỉ lệ đối với
quạt mà người ta có thể thay đổi số vòng quay của quạt từ loại này sang loại kia.
b, Phân loại theo hệ số cao tốc (tỉ tốc).
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 15
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
- Quạt quay chậm: n
s
= 100÷200 vòng/phút.
- Quạt quay vừa: n
s
= 200÷600 vòng/phút.
- Quạt quay nhanh: n
s
= 600÷1200 vòng/phút.

- Quạt quay đặc biệt nhanh: n
s
= 1200÷4000 vòng/phút.
c, Phân loại theo theo mục đích sử dụng quạt.
- Quạt không khí thông thường (quạt thông thoáng khí).
- Quạt khói lò không khí nóng, lạnh (trong máy sấy, lò đốt).
- Quạt hút bụi (môi trường làm việc bụi).
- Quạt vận chuyển (vận chuyển vật liệu rời).

2.4.1.2 Ứng dụng.
Quạt li tâm được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và xây dựng
đô thị. Quạt li tâm dùng để thông gió các nhà cao tầng, các trạm phân xưởng sản
xuất, hút và xả các chất độc sinh ra trong quá trình sản xuất, đặc biệt là ở các phân
xưởng và nhà máy hóa chất.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 16
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Thông gió tòa nhà
Quạt hút ly tâm
2.4.2 Quạt hướng trục.
2.2.1 Định nghĩa và đặc điểm chung của quạt hướng trục.
Quạt hướng trục nhận luồng không khí vào và đẩy gió ra theo cùng hướng
với trục quạt. Quạt hướng trục thuộc về loại quạt đẩy, tỉ tốc loại nhanh (n
s

> 1000
vòng/phút) và được ứng dụng để truyền một thể tích khí tương đối lớn khi áp suất
nhỏ hơn so với quạt li tâm.
Ở quạt hướng trục luồng không khí chuyển động song song với trục, vì vậy
vận tốc vòng thực tế không biến đổi, nghĩa là đối với luồng nhỏ u
1

= u
2
(u
1
vận tốc
vòng của guồng ở cửa vào, u
2


vận tốc vòng của guồng ở cửa ra). Như vậy, lực li
tâm không tham gia vào sự làm việc của quạt. Chính vì vậy, loại quạt này chỉ cho
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 17
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
áp lực nhỏ hơn quạt li tâm. Các cánh quạt quay trong một vỏ quạt, gió khi gặp lực
cản của vật có thể dội ngược làm giảm hiệu suất quạt.
2.2.2 Phân loại Quạt hướng trục
- Quạt hướng trục cánh dài là quạt có tĩnh áp thấp. Quạt loại này được dùng trong
việc thông gió các phòng.
- Quạt hướng trục trong ống D
t
/D
n
> 0.3
- Quạt hướng trục có cánh hướng dòng D
t
/D
n
> 0.4
Áp suất của quạt hướng trục cho tầng cánh nằm trong giới
hạn 300Pa. Để có áp suất cao hơn, người ta thiết kế quạt

hướng trục bao gồm hai tầng cánh.
2.2.3 Ứng dụng.
Quạt hướng trục chủ yếu sử dụng trong các ngành y tế và xây dựng: thông
gió các ngôi nhà, các hầm và các đường hầm (lò tuy – nen)…Gần đây có xu hướng
sử dụng quạt hướng trục để hút khói lò trong những nhà máy điện công suất lớn.
Quạt ốp tường cung cấp gió
Quạt
hướng trục thông gió.
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 18
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 19
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Quạt thông gió làm mát nhà.CHƯƠNG 3
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG VÀ THIẾT KẾ QUẠT
3.1. Giới thiệu về hệ thống thông gió đang khảo sát và thiết kế.
Khu văn phòng - nhà ở đang khảo sát thiết kế nằm ở tầng 1 và 2, có diện tích
tổng cộng của không gian cần điều hòa là 196 m
2
, chiều cao chung trung bình là
4m. Đây là căn nhà ở xây kiểu kết hợp ở dưới tầng 1 dùng cho nhân viên lưu trú và
tầng 2 làm văn phòng làm việc của công ty Phương Nam thuộc bộ quốc Phòng
Khu văn phòng gồm có: một phòng khách, hai phòng làm việc, một kho và
một nhà vệ sinh. Khu nhà ở gồm có: một nhà bếp, hai phòng ngủ, một phòng tắm.
Hệ thống cấp gió tươi gồm có quạt cấp, hệ thống ống gió cứng và ống mềm,
các miệng thổi phân phối khí vào không gian cần điều hòa. Gió tươi từ bên ngoài
được quạt cấp hút vào và thổi qua hệ thống ống gió cứng, qua các đoạn ống rẽ
nhánh, qua ống mềm và các miệng gió vào không gian cần điều hòa. Còn hệ thống
hút khí thải thì ngược lại: quạt hút hút khí thải qua các miệng hút, qua hệ thống ống
gió và được thải ra ngoài, đảm bảo cho không gian cần điều hòa nhu cầu khử ẩm
và khử nồng độ CO

2
.
3.2. Tính toán thiết kế hệ thống và thiết kế quạt.
Bảng thống kê các số liệu khảo sát thực tế tại căn hộ gia đình.
STT
1
2
3
4
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 20
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
5
6
7
Tổng cộng
Ghi Chú Các phòng có độ cao trung bình 4 m
Các thông số cần tính toán cho quạt là:
+ Lưu lượng không khí qua quạt: Q (m
3
/s)
+ Cột áp toàn phần của quạt: H (mmH
2
O)
+ Công suất động cơ của quạt: N (kW)
+ Số vòng quay của quạt: n (rpm – Revolution per minutes: vòng trên phút)
+ Hiệu suất của quạt: η
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 21
Tiểu luận: Bơm- Quạt-Máy NénGVHD: TS. Bùi Trung Thành
Đại Học Công Nghiệp TPHCM Trang 22