Số lần thay đổi không khí mỗi giờ nghĩa là gì
Số lần thay đổi không khí mỗi giờ (ACH) được tính bằng cách chia lưu lượng gió của hệ thống thông gió, tính bằng mét khối trên giờ, cho thể tích của phòng hoặc không gian mà hệ thống phục vụ: ACH = lưu lượng gió (m³/h) ÷ thể tích (m³). Kết quả 4 ACH nghĩa là về mặt lý thuyết, một lượng không khí bằng toàn bộ thể tích phòng được cấp vào hoặc hút ra bốn lần trong vòng một giờ.
ACH là một con số hữu ích khi lập kế hoạch, nhưng đó là giá trị trung bình lý thuyết, không phải bảo đảm rằng chất lượng không khí đồng đều khắp phòng. Phép tính giả định không khí cấp vào hòa trộn đều với không khí sẵn có; trên thực tế, luồng gió có thể «đi tắt» giữa miệng cấp và miệng hồi hoặc miệng hút ở gần đó, hoặc để lại những vùng hòa trộn kém ở các góc phòng, nên một con số ACH trông có vẻ đủ trên giấy không tự động có nghĩa là mọi vị trí trong phòng đều được thông gió tốt như nhau.
Quy đổi giữa CFM và m³/h
Catalogue kỹ thuật của thiết bị thông gió và quạt thường ghi lưu lượng gió bằng feet khối trên phút (CFM) ở Mỹ, và bằng mét khối trên giờ (m³/h) ở phần lớn các nơi khác trên thế giới, nên quy đổi giữa hai đơn vị là bước thường xuyên phải làm trước khi tính ACH một cách nhất quán. Hệ số quy đổi chính xác là 1 CFM = 1,699010796 m³/h, suy ra trực tiếp từ định nghĩa chính xác foot-sang-mét (1 ft = 0,3048 m, nên 1 ft³ = 0,3048³ m³ = 0,028316846592 m³) nhân với 60 phút mỗi giờ.
Vì các định nghĩa nền tảng của foot và mét đều là chính xác, hệ số quy đổi này chính xác đến bao nhiêu chữ số thập phân tùy nhu cầu -- làm tròn quá mạnh tay (ví dụ thành 1,7) sẽ đưa vào phép tính ACH một sai số nhỏ nhưng hoàn toàn tránh được, đặc biệt khi quy đổi những giá trị lưu lượng gió lớn.
Mức thông gió điển hình: ASHRAE 62
Không có một con số ACH «đúng» phổ quát nào áp dụng cho mọi phòng -- mức thông gió khuyến nghị được quy định trong các tiêu chuẩn kỹ thuật do ASHRAE ban hành, chủ yếu là ANSI/ASHRAE Standard 62,2 cho nhà ở thấp tầng và ANSI/ASHRAE Standard 62,1 cho công trình thương mại và công cộng, cả hai đều được viện dẫn rộng rãi trong quy chuẩn xây dựng Mỹ. Thay vì quy định một con số ACH cố định cho mọi không gian, ASHRAE 62,2 xác định lưu lượng thông gió cơ khí liên tục cần thiết cho toàn nhà dựa trên diện tích sàn và số phòng ngủ, phản ánh việc nhu cầu thông gió tăng theo cả kích thước không gian lẫn số người sử dụng dự kiến.
Một mốc tham chiếu thường được nhắc đến khi lập kế hoạch nhanh -- và cũng là giá trị mặc định trong bộ tính số lần thay đổi không khí của trang này -- là 6 ACH, nhưng đây là quy ước lập kế hoạch chung, không phải yêu cầu bắt buộc theo quy chuẩn cho bất kỳ loại phòng cụ thể nào. Phòng tắm và bếp, nơi phát sinh nhiều hơi ẩm và mùi hơn, thường được thông gió ở mức cao hơn so với các không gian sinh hoạt chung theo tiêu chuẩn thông gió nhà ở, và con số áp dụng cho một phòng cụ thể cuối cùng nên lấy từ tiêu chuẩn ASHRAE liên quan hoặc quy chuẩn xây dựng địa phương, chứ không phải từ một con số nhớ sẵn duy nhất.
Độ kín khí và thông gió bổ trợ cho nhau, không thay thế nhau
Những tòa nhà cũ, hở nhiều nhận được một mức thông gió «tự nhiên» không kiểm soát qua các khe nứt, kẽ hở và rò khí chung của vỏ công trình, vốn trong lịch sử đã cung cấp phần nào lượng khí tươi trao đổi ngay cả khi không có hệ thống thông gió chủ động. Thực hành xây dựng hiện đại chủ động giảm lượng rò khí không kiểm soát này -- bịt kín khe hở, nâng cấp cửa sổ, bổ sung lớp chắn khí liên tục -- vì vỏ công trình kín hơn giúp giảm năng lượng cần cho sưởi và làm mát.
Đây chính là chỗ áp dụng nguyên tắc khoa học xây dựng thường được tóm gọn thành «xây kín, thông gió đúng»: làm kín vỏ công trình mà không đồng thời bổ sung thông gió chủ động, có kiểm soát sẽ loại bỏ lượng trao đổi khí không kiểm soát mà không gian từng dựa vào, khiến hơi ẩm, chất ô nhiễm trong nhà và sản phẩm cháy bị giữ lại thay vì thoát ra ngoài qua rò khí tự nhiên như trước. Độ kín khí và thông gió cơ khí giải quyết hai vấn đề khác nhau -- thất thoát năng lượng và trao đổi khí tươi có kiểm soát -- và một công trình được thiết kế tốt cần cả hai, chứ không phải cái này thay cho cái kia.
Ví dụ minh họa: chọn quạt hút cho phòng tắm
Xét một phòng tắm rộng 3 m x 2 m với trần cao 2,4 m, cho thể tích 3 x 2 x 2,4 = 14,4 mét khối. Phòng tắm thường được thông gió ở mức cao hơn không gian sinh hoạt chung, nên ví dụ này dùng mục tiêu 8 ACH: lưu lượng gió cần thiết là 8 x 14,4 = 115,2 m³/h.
Quy đổi lưu lượng cần thiết đó sang CFM, đơn vị thường in trên catalogue quạt ở Mỹ, ta chia cho hệ số chính xác: 115,2 ÷ 1,699010796 ≈ 67,8 CFM. Nên chọn quạt có lưu lượng danh định bằng hoặc lớn hơn con số này, đồng thời lưu ý rằng chiều dài ống gió, các đoạn gấp khúc và áp suất tĩnh trong lắp đặt thực tế thường làm lưu lượng thực tế thấp hơn thông số ghi trên nhãn quạt.
| Bước | Phép tính | Kết quả |
|---|---|---|
| Thể tích phòng | 3 m × 2 m × 2,4 m | 14,4 m³ |
| Lưu lượng cần ở 8 ACH | 8 × 14,4 m³ | 115,2 m³/h |
| Quy đổi sang CFM | 115,2 ÷ 1,699010796 | ≈67,8 CFM |
Những lỗi thường gặp với ACH
Một số lỗi hay lặp lại khi làm việc với các con số ACH trong thực tế: cho rằng một mục tiêu ACH duy nhất (chẳng hạn con số 6 thường được nhắc tới) áp dụng như nhau cho mọi loại phòng, trong khi mức khuyến nghị thực tế thay đổi theo ứng dụng và được quy định bởi các tiêu chuẩn như ASHRAE 62,2 hoặc quy chuẩn địa phương; nhầm lưu lượng danh định ghi trên nhãn quạt với lưu lượng thực tế thấp hơn sau khi tính tổn thất đường ống; và lẫn lộn giữa các con số CFM và m³/h khi so sánh thông số catalogue với yêu cầu đã tính mà chưa quy về cùng một đơn vị.
Câu hỏi thường gặp
Tính số lần thay đổi không khí mỗi giờ (ACH) như thế nào?
Chia lưu lượng gió thông gió, tính bằng mét khối trên giờ, cho thể tích phòng tính bằng mét khối: ACH = lưu lượng gió (m³/h) ÷ thể tích (m³). Ví dụ, một phòng tắm 14,4 m³ được phục vụ bởi quạt 115,2 m³/h đạt 115,2 ÷ 14,4 = 8 ACH.
Quy đổi CFM sang m³/h như thế nào?
Nhân giá trị CFM với hệ số chính xác 1,699010796, hệ số này đến từ quy đổi chính xác foot-sang-mét (0,3048³ m³ cho mỗi foot khối) nhân với 60 phút mỗi giờ. Ví dụ, 100 CFM quy đổi thành 100 × 1,699010796 ≈ 169,9 m³/h.
Mức ACH tốt cho một căn phòng là bao nhiêu?
Không có một mục tiêu phổ quát duy nhất -- mức thông gió khuyến nghị thay đổi theo loại phòng và thường được quy định trong các tiêu chuẩn như ASHRAE 62,2 (nhà ở) hoặc ASHRAE 62,1 (thương mại), hoặc trong quy chuẩn xây dựng địa phương, chứ không phải một con số cố định. Giá trị mặc định thường được nhắc tới khi lập kế hoạch chung là khoảng 6 ACH, nhưng phòng tắm và bếp thường cần mức cao hơn.
Làm nhà kín hơn có khiến thông gió bớt quan trọng không?
Không -- ngược lại là đằng khác. Vỏ công trình kín hơn làm giảm lượng rò khí tự nhiên không kiểm soát mà các tòa nhà cũ từng dựa vào để có phần nào khí tươi trao đổi, nên thông gió cơ khí chủ động trở nên quan trọng hơn, chứ không kém đi, khi công trình đã được làm kín tốt. Đây chính là lý do đằng sau nguyên tắc khoa học xây dựng «xây kín, thông gió đúng».
ACH50 là gì, và có giống ACH dùng để tính thông gió không?
ACH50 là thước đo độ kín khí của công trình, thu được từ phép thử blower door làm giảm áp tòa nhà đến chênh áp chuẩn 50 pascal rồi đo lưu lượng khí phát sinh; nó mô tả mức độ hở của vỏ công trình trong điều kiện thử nghiệm, chứ không phải lưu lượng mà hệ thống thông gió cấp trong sử dụng bình thường. Đây là khái niệm có liên quan nhưng khác biệt so với ACH dùng để tính thông gió, vốn tính từ lưu lượng thực tế của quạt và thể tích phòng.
Tài liệu tham khảo
- ASHRAE -- ANSI/ASHRAE Standard 62.2, Ventilation and Acceptable Indoor Air Quality in Low-Rise Residential Buildings.
- ASHRAE -- ANSI/ASHRAE Standard 62.1, Ventilation for Acceptable Indoor Air Quality (commercial/institutional).
- National Institute of Standards and Technology (NIST) -- Special Publication 811, exact foot-to-meter conversion underlying the CFM-to-m³/h factor.
- RESNET -- ANSI/RESNET/ICC 380 Standard for testing building airtightness (blower door testing, ACH50).