Cách xác định lưu lượng gió cho hệ thống BIBO

Tóm tắt

Lưu lượng gió hệ thống BIBO được xác định từ đâu?
Phân biệt lưu lượng phòng và lưu lượng qua BIBO
Quy đổi lưu lượng sang diện tích mặt lọc
Xác định số module lọc trong housing
Tổng trở lực ảnh hưởng thế nào đến lưu lượng?
Đối chiếu với đường đặc tính quạt
Kiểm tra lưu lượng sau khi lắp đặt
Giải pháp BIBO VCR
Kết luận
FAQs

Lưu lượng gió hệ thống BIBO được xác định từ đâu?

BIBO là housing chứa bộ lọc và hỗ trợ quá trình thay lọc qua túi kín. Thiết bị không tạo ra dòng khí; lưu lượng được hình thành bởi quạt và thiết kế HVAC của khu vực.

Vì vậy, quá trình xác định lưu lượng bắt đầu từ vị trí BIBO trên hệ thống. Một housing lắp trên nhánh hút cục bộ của máy dập viên sẽ mang lưu lượng khác với BIBO đặt trên đường thải chung của cả khu sản xuất.

Trong nhà máy dược, lưu lượng cấp, hồi và thải còn liên quan đến hướng airflow, chênh áp và mục tiêu kiểm soát nhiễm chéo. Thiết kế BIBO vì thế được đặt trong bảng cân bằng gió tổng thể thay vì tách thành một thiết bị độc lập.

Vị trí lắp BIBO	Dữ liệu xác định lưu lượng
Đường hút cục bộ	Lưu lượng thu bụi hoặc hơi tại thiết bị
Đường hồi	Lưu lượng hồi trong bảng cân bằng gió
Đường thải	Tổng lưu lượng các nhánh thải hoạt động đồng thời
Đường cấp	Lưu lượng cấp theo thiết kế HVAC
Hệ thống cải tạo	Lưu lượng đo thực tế và khả năng của quạt

Phân biệt lưu lượng phòng và lưu lượng qua BIBO

Lưu lượng phòng phản ánh tổng lượng không khí cấp, hồi hoặc thải của một khu vực. Giá trị này có thể liên quan đến thể tích phòng, số lần trao đổi khí, tải nhiệt, tải ẩm và yêu cầu duy trì chênh áp.

Lưu lượng qua BIBO chỉ tương ứng với tuyến khí đi qua housing.

Ví dụ, một phòng có tổng lưu lượng cấp 12.000 m³/h nhưng BIBO chỉ phục vụ nhánh hút cục bộ 3.000 m³/h. Khi đó, housing được tính theo nhánh 3.000 m³/h, không theo toàn bộ lưu lượng cấp phòng.

Nếu một BIBO tiếp nhận nhiều nhánh, lưu lượng thiết kế được hình thành từ các nhánh vận hành đồng thời. Trường hợp ba nhánh lần lượt có lưu lượng 1.200, 1.000 và 800 m³/h nhưng tối đa chỉ hai nhánh chạy cùng lúc, giá trị bất lợi nhất là 2.200 m³/h.

Hệ số đồng thời chỉ có ý nghĩa khi phản ánh đúng quy trình sản xuất. Với các nhánh có khả năng cùng hoạt động, tổng lưu lượng của chúng được đưa vào tính toán đầy đủ.

Quy đổi lưu lượng sang diện tích mặt lọc

Quan hệ giữa lưu lượng, diện tích mặt lọc và vận tốc được thể hiện bằng công thức:

Q = A × v

Trong hệ đơn vị thường dùng cho HVAC:

Q = 3.600 × A × v

Trong đó:

Q là lưu lượng gió, đơn vị m³/h;
A là tổng diện tích mặt lọc, đơn vị m²;
v là vận tốc mặt lọc, đơn vị m/s.

Vận tốc mặt lọc chính là lưu lượng chia cho diện tích mặt của bộ lọc. Thông số này ảnh hưởng đến trở lực và hiệu quả hoạt động thực tế, vì vậy giá trị sử dụng được lấy theo dữ liệu kỹ thuật của bộ lọc và housing.

Ví dụ, một tuyến khí có lưu lượng 3.600 m³/h, tương đương 1 m³/s. Nếu bộ lọc được lựa chọn làm việc tại vận tốc mặt 1 m/s, tổng diện tích mặt lọc sơ bộ là:

A = 1 ÷ 1 = 1 m²

Đây là phép quy đổi ban đầu. Kích thước cuối cùng còn phụ thuộc cấp lọc, chiều sâu bộ lọc, trở lực, kết cấu housing và kích thước module tiêu chuẩn.

Xác định số module lọc trong housing

Sau khi có lưu lượng thiết kế, số module được xác định từ lưu lượng phù hợp của một bộ lọc:

Số module = Tổng lưu lượng thiết kế ÷ Lưu lượng của một module

Kết quả được làm tròn lên, sau đó đối chiếu với kích thước housing và khả năng phân phối khí.

Ví dụ, một hệ thống yêu cầu 6.000 m³/h, trong khi mỗi module phù hợp với mức 2.000 m³/h tại điều kiện thiết kế. Housing sẽ sử dụng tối thiểu ba module bố trí song song.

Khi các module đặt song song, tổng lưu lượng bằng tổng lưu lượng qua từng bộ lọc. Chênh áp không cộng dồn giữa các module, nhưng dòng khí phải được phân phối tương đối đều để tránh một bộ lọc chịu tải lớn hơn các bộ còn lại.

Khi các tầng lọc đặt nối tiếp, cùng một lưu lượng đi qua từng tầng và chênh áp của các bank được cộng vào tổng trở lực. Đây là khác biệt quan trọng giữa BIBO nhiều khoang và BIBO nhiều cấp lọc.

Tổng trở lực ảnh hưởng thế nào đến lưu lượng?

Một housing đạt đủ diện tích lọc vẫn có thể không đạt lưu lượng nếu quạt thiếu cột áp.

Tổng trở lực trên tuyến khí gồm:

Trở lực của tiền lọc, lọc tinh và HEPA;
Tổn thất qua thân housing;
Van cách ly và phụ kiện;
Cút, ống gió và đoạn chuyển tiết diện;
Các thiết bị xử lý khí khác;
Mức tăng chênh áp khi lọc tích bụi.

ASHRAE xác định trở lực lọc là chênh lệch áp suất tĩnh qua bộ lọc tại một vận tốc mặt cụ thể. Cấp sạch, kích thước hạt, nồng độ aerosol, vận tốc mặt, chu kỳ thay lọc và năng lượng vận hành đều ảnh hưởng đến việc lựa chọn hệ thống lọc.

Với BIBO nhiều cấp, tổng trở lực được hình thành từ từng bank nối tiếp. Cấu hình tiền lọc + HEPA vì vậy có điểm làm việc khác với một HEPA đơn hoặc hai HEPA nối tiếp.

Trở lực cũng thay đổi trong vòng đời bộ lọc. Khi bụi tích tụ, chênh áp tăng và lưu lượng giảm nếu tốc độ quạt giữ nguyên. Ngưỡng chênh áp cao được xác định theo mức tối đa mà nhà sản xuất lọc công bố tại lưu lượng thiết kế.

Đối chiếu với đường đặc tính quạt

Đường đặc tính quạt thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng và áp suất mà quạt tạo ra. Điểm vận hành thực tế nằm tại giao điểm giữa đường quạt và đường trở lực của hệ thống.

Quạt có thể đạt lưu lượng thiết kế khi lọc sạch nhưng hụt lưu lượng khi bộ lọc tiến gần giới hạn cuối. Vì vậy, việc kiểm tra gồm cả hai trạng thái:

Trạng thái	Nội dung đánh giá
Lọc sạch	Lưu lượng ban đầu và trở lực ban đầu
Lọc tải bụi	Khả năng duy trì lưu lượng khi chênh áp tăng
Chế độ cực đại	Công suất và tốc độ quạt lớn nhất
Chế độ giảm tải	Mức phân phối khí khi lưu lượng giảm

Hệ thống dùng biến tần có thể tăng tốc quạt để bù lại một phần trở lực. Phạm vi bù phụ thuộc công suất động cơ, giới hạn tốc độ và cột áp dự phòng.

Khi BIBO được bổ sung vào hệ thống cũ, trở lực mới làm thay đổi điểm làm việc của quạt. Đây là nguyên nhân phổ biến khiến lưu lượng sau cải tạo thấp hơn lưu lượng trước đó.

Kiểm tra lưu lượng sau khi lắp đặt

Tính toán cung cấp dữ liệu thiết kế, còn giá trị vận hành được xác nhận tại hiện trường.

Hoạt động kiểm tra thường ghi nhận:

Lưu lượng trước hoặc sau BIBO;
Vận tốc tại tiết diện ống gió;
Chênh áp qua từng bank lọc;
Lưu lượng tại từng nhánh;
Vị trí van và tốc độ quạt;
Chênh áp phòng khi hệ thống hoạt động.

Đo riêng từng tầng lọc giúp xác định bank tạo trở lực lớn. Với housing nhiều module song song, kiểm tra phân phối khí cho thấy mức độ đồng đều giữa các bộ lọc.

Commissioning và qualification HVAC có vai trò xác nhận lưu lượng, hướng airflow và chênh áp trên hệ thống thực tế. Kết quả đo cũng là cơ sở để hiệu chỉnh van, tốc độ quạt và ngưỡng cảnh báo chênh áp.

Giải pháp BIBO VCR

VCR cung cấp giải pháp BIBO theo lưu lượng, kích thước lọc, số khoang và số cấp lọc của từng tuyến khí. Một số cấu hình sản phẩm hiện có mức lưu lượng danh định từ 1.700 đến 5.100 m³/h, tương ứng với kích thước và số lượng module khác nhau.

Thông số cuối cùng được xác định từ dữ liệu HVAC, trở lực lọc và khả năng của quạt. Cách tiếp cận này giúp housing đáp ứng lưu lượng thực tế, đồng thời duy trì không gian thay lọc và điều kiện containment của hệ thống.

Kết luận

Lưu lượng gió hệ thống BIBO được xác định từ nhiệm vụ của tuyến cấp, hồi, hút hoặc thải. Giá trị này sau đó được quy đổi thành diện tích mặt lọc, số module và kích thước housing.

Lưu lượng và trở lực luôn được đánh giá cùng nhau. Một hệ thống đủ diện tích lọc nhưng thiếu cột áp quạt vẫn khó duy trì điểm vận hành thiết kế, đặc biệt khi bộ lọc bắt đầu tích bụi.