Tiêu Chuẩn Độ Kín Ống Gió SMACNA: Seal Class, Leakage Class Và Quy Trình Thử Kín

Tiêu chuẩn độ kín ống gió SMACNA là bộ quy tắc phân cấp mức rò rỉ cho phép của ống gió. Bộ quy tắc này cũng nêu cách thử để chứng minh ống đạt cấp. Với phòng sạch, ống gió rò làm lưu lượng cấp thực tế thấp hơn thiết kế và làm lệch chênh áp. Hồ sơ nghiệm thu cũng mất cơ sở khi không có số đo.

Bài viết do đội ngũ kỹ thuật AIRTECH THẾ LONG biên soạn. Nội dung giải thích seal class, leakage class, công thức tính rò rỉ cho phép và quy trình thử kín tại công trường. Bạn cũng sẽ thấy cách ghi yêu cầu độ kín vào hồ sơ thiết kế để tránh tranh cãi khi nghiệm thu.

Tiêu chuẩn độ kín ống gió SMACNA là gì?

SMACNA quy định độ kín ống gió bằng cấp rò rỉ (leakage class), gắn với áp suất tĩnh và diện tích bề mặt ống. Tài liệu gốc là sổ tay HVAC Air Duct Leakage Test Manual.

Một thông báo kỹ thuật của SMACNA nêu rằng rò rỉ ống gió mô tả tốt bằng áp suất tĩnh và diện tích bề mặt. Sổ tay xuất bản lần đầu năm 1985 và có bản lần hai năm 2012, theo các tài liệu của NEBB và ASHRAE Journal.

Cách tiếp cận này khác với việc đặt một tỷ lệ phần trăm cố định so với lưu lượng quạt. Rò rỉ tăng theo áp suất và diện tích, nên ống dài và áp cao cho phép rò tuyệt đối lớn hơn. Cấp rò rỉ giúp so sánh công bằng giữa các tuyến ống khác nhau.

Trong phòng sạch, độ kín ống gió ảnh hưởng đến ba việc:

• Lưu lượng cấp tại miệng thổi và số lần trao đổi khí thực tế.
• Chênh áp giữa các phòng và hướng chảy của dòng khí.
• Công suất quạt và điện năng của AHU.

Một bài trình bày của TSI nêu rằng 10-30% lượng khí đã xử lý có thể thất thoát qua ống gió trong nhiều công trình. Con số này mang tính tham khảo cho tòa nhà nói chung, không phải giá trị cho riêng phòng sạch.

Ống hồi làm việc ở áp suất âm nên có thể hút khí bẩn từ trần kỹ thuật vào dòng hồi. Vì vậy cả ống cấp lẫn ống hồi cần quy định độ kín rõ ràng. Nội dung này thuộc hệ thống thông gió HVAC của dự án.

Cần lưu ý SMACNA là tài liệu của Mỹ, chủ yếu phục vụ công trình thương mại và công nghiệp. Phòng sạch dùng nó như một công cụ tham chiếu để định lượng độ kín. Nhiều dự án dùng song song hệ cấp A, B, C của Eurovent hoặc yêu cầu riêng của chủ đầu tư. Dù chọn hệ nào, điều quan trọng là mọi bên cùng hiểu một cách tính.

Diện tích bề mặt ống là mẫu số trong cách tính. Ống tiết diện lớn có diện tích bề mặt lớn, nên tổng lượng rò cho phép tăng theo. Vì vậy hai tuyến cùng cấp rò rỉ vẫn có thể rò khác nhau về lưu lượng tuyệt đối. Kỹ sư cần xem cả cấp lẫn diện tích khi đánh giá ảnh hưởng đến cân bằng gió.

Seal class, leakage class và pressure class khác nhau thế nào?

Pressure class là áp suất thiết kế của ống. Seal class là mức làm kín mối nối. Leakage class là mức rò rỉ cho phép. Ba khái niệm này liên kết với nhau trong một bảng của SMACNA.

Theo hướng dẫn của Oxmaint, Seal Class C chỉ làm kín các mối nối ngang. Seal Class B làm kín thêm các đường mí dọc. Seal Class A làm kín cả những chỗ xuyên qua thành ống.

Theo bảng phân cấp của SMACNA, mỗi seal class đi kèm một leakage class (CL). Giá trị này áp dụng cho ống chữ nhật và ống tròn kim loại. Ống tròn luôn kín hơn ống chữ nhật ở cùng seal class.

CL càng nhỏ thì ống càng kín. Đơn vị của CL là cfm trên 100 ft² bề mặt ống tại áp suất 1 in. w.g. Một inch cột nước xấp xỉ 249 Pa.

Bảng trên là phân cấp tham chiếu của SMACNA. Dự án cụ thể có thể chọn seal class cao hơn mức áp suất gợi ý nếu hồ sơ thiết kế yêu cầu. Điều này thường gặp ở phòng sạch, nơi chủ đầu tư muốn kiểm soát rò rỉ chặt hơn.

Ống tròn kín hơn ống chữ nhật vì có ít mối nối dọc và hình dạng chịu áp tốt hơn. Ống chữ nhật dễ biến dạng ở mặt phẳng lớn khi áp suất tăng. Vì vậy nhiều tuyến chính áp cao chọn tiết diện tròn. Nhánh trong trần phòng sạch thường là chữ nhật vì hạn chế chiều cao.

Áp suất âm và dương cũng cần phân biệt. Với ống làm việc ở áp âm, ASHRAE 90.1-2010 vẫn chấp nhận thử bằng áp dương, theo tài liệu rò rỉ ống gió đã dẫn. Cách này tiện hơn vì thiết bị thử thường thổi khí vào ống.

Công thức F = CL × P^0,65 và cách tính rò rỉ cho phép

Rò rỉ tối đa cho phép F bằng cấp rò rỉ CL nhân với áp suất tĩnh P mũ 0,65. Kết quả là lưu lượng tính trên 100 ft² bề mặt ống.

Các tài liệu của ASHRAE và NEBB cùng dùng công thức này, với số mũ 0,65 là hằng số trừ khi hồ sơ nêu khác. Dạng đảo ngược CL = F / P^0,65 dùng để xác định cấp thực tế từ số đo.

Một ví dụ từ ASHRAE Journal: ống thiết kế ở 4 in. w.g. (996 Pa) với CL 6 cho F = 14,8 cfm trên 100 ft². Với đoạn thử có diện tích 2.000 ft², tổng rò rỉ cho phép là 296 cfm.

Có thể tự kiểm tra bằng công thức. Cùng áp suất 4 in. w.g., P^0,65 xấp xỉ 2,46. Với CL 6 ta được khoảng 14,8, khớp ví dụ trên. Với CL 12, giá trị này lên khoảng 29,5 cfm trên 100 ft², tức gấp đôi. Điều đó cho thấy cấp rò rỉ ảnh hưởng tuyến tính lên lượng khí cho phép thất thoát.

Các bước tính cho một đoạn thử như sau:

1. Xác định pressure class của đoạn ống trong hồ sơ thiết kế.
2. Xác định leakage class yêu cầu từ seal class và loại ống.
3. Tính F = CL × P^0,65 với P là áp suất thử.
4. Đo hoặc tính diện tích bề mặt đoạn thử.
5. Nhân F với diện tích rồi chia cho 100 để ra lưu lượng rò cho phép.

Cũng theo bài ASHRAE đó, chọn sai cấp rò rỉ làm giới hạn thay đổi đáng kể. Ví dụ ở CL 5 thay vì CL 6, đoạn 2.000 ft² mất 50 cfm cho phép. Vì vậy cần ghi cấp chính xác vào hồ sơ.

Chọn và ghi yêu cầu độ kín cho ống gió phòng sạch

Hồ sơ thiết kế phải nêu rõ pressure class, seal class và leakage class cho từng tuyến ống. Nếu chỉ ghi chung chung "theo SMACNA", mức làm kín mặc định có thể rất lỏng.

Một hướng dẫn về làm kín ống gió của US Made Supply cảnh báo về chỗ hổng này. Khi bản vẽ không nêu seal class, công trình dễ rơi vào Seal Class C, tức cho phép ống chữ nhật rò ở CL 24. Ít chủ đầu tư chấp nhận mức đó nếu hiểu rõ.

Với phòng sạch, AIRTECH THẾ LONG đề xuất bộ yêu cầu tối thiểu sau trong hồ sơ:

• Pressure class của ống cấp, ống hồi và ống thải.
• Seal class cho từng nhóm tuyến ống.
• Leakage class và áp suất thử cụ thể.
• Tỷ lệ diện tích ống được thử và người chọn các đoạn thử.
• Quy định thử lại khi một đoạn không đạt.

Các quy chuẩn năng lượng tại Mỹ cho thấy cách ghi này. Ví dụ, IECC 2021 yêu cầu ống thiết kế từ 3 in. w.g. trở lên phải thử theo sổ tay SMACNA và đạt CL 4 trở xuống. Đây là điều kiện của tòa nhà thương mại, không phải quy định riêng cho phòng sạch.

Khi thi công, chất lượng làm kín phụ thuộc vào cả gia công và lắp đặt. Các mối ghép, bích, cổ nối và chỗ xuyên ống đều cần vật liệu làm kín phù hợp và tay nghề ổn định. Bạn có thể xem trang thi công phòng sạch của AIRTECH THẾ LONG để hình dung phạm vi phối hợp giữa các hạng mục.

Phân công trách nhiệm cũng cần rõ. Đơn vị gia công chịu trách nhiệm chất lượng mối ghép, còn đơn vị lắp đặt chịu trách nhiệm làm kín tại công trường. Nếu hai bên khác nhau, hợp đồng nên nêu ai chịu chi phí sửa khi đoạn thử không đạt. Quy định này tránh mất thời gian tranh luận giữa lúc tiến độ đang gấp.

Ống mềm thường không nằm trong phạm vi thử kín. Tài liệu của TSI khuyến cáo không thử ống mềm, nên đoạn nối mềm cần được hạn chế và kiểm tra bằng mắt.

Quy trình thử kín ống gió tại công trường

Thử kín ống gió là cấp áp vào một đoạn ống bịt kín hai đầu, rồi đo lưu lượng khí cần bù để giữ áp. Lưu lượng này chính là lượng rò rỉ của đoạn đó.

Theo trình tự thử của SMACNA, người thử chọn đoạn ống và áp suất thử không vượt pressure class. Sau đó họ tính rò rỉ cho phép, chọn quạt và tấm orifice phù hợp rồi bịt tạm các đầu hở.

Quy trình thực tế gồm các bước:

1. Chọn đoạn ống thử và lập sơ đồ vị trí.
2. Đợi chất làm kín khô hoàn toàn theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
3. Bịt kín tạm mọi đầu hở, miệng gió và nhánh chưa thử.
4. Lắp quạt thử, tấm orifice và áp kế vào đoạn ống.
5. Khởi động quạt ở lưu lượng thấp rồi tăng dần đến áp suất thử.
6. Đọc chênh áp qua orifice, quy đổi ra lưu lượng rò.
7. So với giá trị cho phép và lập biên bản.

Một đặc tả công trình nêu mẫu biên bản gồm sơ đồ đoạn thử và áp suất yêu cầu so với đạt được. Biên bản còn ghi chênh áp orifice, lưu lượng rò cho phép và thực tế. Người giám sát cần chứng nhận kết quả.

Về tỷ lệ thử, ASHRAE 90.1-2010 yêu cầu thử các đoạn đại diện, tối thiểu 25% diện tích ống thuộc pressure class chỉ định. Nội dung này được trích trong tài liệu về rò rỉ ống gió. Phòng sạch có thể yêu cầu cao hơn, tùy hợp đồng.

Thử kín cần thực hiện trước khi bọc bảo ôn và đóng trần. Nếu để sau, việc tìm và sửa điểm rò sẽ tốn công và phá hoàn thiện.

Khi một đoạn không đạt, cần tìm điểm rò trước khi thử lại. Một đặc tả mẫu yêu cầu bịt mọi chỗ rò nghe thấy hoặc cảm nhận được, dù đóng góp nhỏ vào tổng rò rỉ. Có thể dùng bom khói để định vị chỗ khó thấy. Sau đó bơm lại chất làm kín và chờ khô.

Kế hoạch thử lại nên ghi sẵn trong hợp đồng. Cần nêu thử lại chỉ đoạn hỏng hay mở rộng sang đoạn lân cận. Tài liệu của TSI cũng đặt câu hỏi này cho người lập đặc tả. Thống nhất từ đầu giúp tránh tranh cãi khi gặp sự cố.

Phối hợp thử kín ống gió với AHU, lọc HEPA và nghiệm thu

SMACNA chỉ đánh giá ống gió. Vỏ AHU, lọc HEPA và phòng sạch có phép thử và tiêu chuẩn riêng. Nghiệm thu tốt cần sắp xếp các phép thử này theo đúng thứ tự.

Vỏ AHU được phân cấp rò khí theo EN 1886, thường ghi bằng các cấp như L1, L2, L3. Ống gió thì dùng leakage class của SMACNA. Hai hệ cấp này không thay thế nhau nên hồ sơ cần nêu rõ từng hạng mục theo tiêu chuẩn riêng.

Với dự án có AHU cho khu vực phòng mổ hoặc khu vô trùng, ống gió là mắt xích nối AHU với trần lọc. Rò rỉ trên đoạn này làm giảm lưu lượng đến màng lọc và phá cân bằng áp. Vì vậy thử kín ống phải hoàn thành trước khi cân chỉnh gió.

Lọc HEPA có phép thử rò riêng và nên làm sau khi ống đã kín, sạch. Bạn có thể xem thêm về màng lọc khí sạch để hiểu vị trí lọc trong chuỗi xử lý khí.

Thứ tự nghiệm thu nên sắp xếp như sau:

• Thử kín ống gió từng đoạn, trước bảo ôn.
• Vệ sinh ống và lắp lọc, miệng gió.
• Thử rò lọc HEPA đã lắp.
• Cân chỉnh lưu lượng, chênh áp và đo hạt.

AIRTECH THẾ LONG khuyến nghị thống nhất kế hoạch thử này ngay từ khi duyệt hồ sơ thiết kế. Các bên gồm chủ đầu tư, nhà thầu HVAC và đơn vị thi công vỏ phòng.

Hồ sơ bàn giao nên gồm bản vẽ vị trí các đoạn thử, biên bản từng đoạn và bảng tổng hợp so với yêu cầu. Khi bảo trì hoặc cải tạo, các hồ sơ này là cơ sở so sánh. Chúng cũng giúp chứng minh hệ thống ống gió đã được kiểm soát khi cơ quan quản lý hoặc khách hàng đánh giá.

Giải pháp phòng sạch đồng bộ từ AIRTECH THẾ LONG

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG tư vấn, thiết kế và thi công phòng sạch. Công ty cũng sản xuất thiết bị phòng sạch và phòng thí nghiệm. Công ty thuộc hệ sinh thái Airtech Group, có nhà máy sản xuất ở hai miền Bắc và Nam, tại Hải Phòng và TP.HCM.

Các dự án của công ty gồm phòng sạch bệnh viện, phòng sạch sản xuất và phòng thí nghiệm. Bạn có thể xem trang thiết kế phòng sạch để hình dung phạm vi triển khai.

Với yêu cầu độ kín ống gió, AIRTECH THẾ LONG đề xuất bắt đầu bằng hồ sơ yêu cầu người dùng. Hồ sơ nêu cấp sạch, chênh áp, pressure class, seal class và kế hoạch thử. Từ đó hệ HVAC, vỏ phòng và thiết bị lọc được thiết kế đồng bộ.

Các thông số cuối cùng được xác nhận theo tiêu chuẩn áp dụng và hồ sơ nghiệm thu của từng dự án. Để nhận tư vấn ban đầu, bạn có thể gửi yêu cầu qua biểu mẫu bên dưới.

Câu hỏi thường gặp về tiêu chuẩn độ kín ống gió SMACNA

Leakage class CL là gì?

CL là lượng rò rỉ cho phép tính bằng cfm trên 100 ft² bề mặt ống tại áp suất 1 in. w.g. CL càng nhỏ thì ống càng kín. Giá trị tại áp suất thực tế tính bằng F = CL × P^0,65.

Seal class A, B, C khác nhau ra sao?

Class C chỉ làm kín mối nối ngang. Class B thêm các mí dọc. Class A thêm cả các chỗ xuyên qua thành ống. Class A kín nhất và thường đi cùng áp suất cao, theo bảng phân cấp tham chiếu của SMACNA.

Phải thử kín bao nhiêu phần trăm ống gió?

Phụ thuộc hồ sơ hợp đồng. ASHRAE 90.1-2010 yêu cầu tối thiểu 25% diện tích ống thuộc pressure class chỉ định cho tòa nhà thương mại. Phòng sạch có thể yêu cầu tỷ lệ cao hơn nên cần ghi rõ trong đặc tả.

Có thử kín ống mềm không?

Tài liệu của TSI khuyến cáo không thử ống mềm. Vì vậy cần hạn chế chiều dài ống mềm, bảo đảm mối nối chắc và kiểm tra bằng mắt. Phần ống cứng vẫn thử theo leakage class đã chọn.

Thử kín thực hiện vào lúc nào?

Trước khi bọc bảo ôn và đóng trần, sau khi chất làm kín đã khô. Thử sớm giúp sửa điểm rò dễ dàng và không phá hoàn thiện. Kết quả phải có biên bản kèm chữ ký xác nhận.

Kết luận: tiêu chuẩn độ kín ống gió SMACNA cần được ghi rõ ngay từ hồ sơ thiết kế

Tiêu chuẩn độ kín ống gió SMACNA chỉ phát huy tác dụng khi hồ sơ nêu rõ pressure class, seal class và leakage class. Hãy thử từng đoạn trước bảo ôn, lưu biên bản và phối hợp với thử AHU, lọc HEPA.

Nếu cần trao đổi về ống gió và HVAC phòng sạch, hãy liên hệ AIRTECH THẾ LONG:

CÔNG TY CỔ PHẦN AIRTECH THẾ LONG
Hotline: 0915.283.960 - 0915.283.043 | Tel: 024.3873.7717
Email: info@thelong.com.vn | Zalo: 0915283960
Website: thelong.com.vn | Trụ sở: Số 144 Phố Việt Hưng, Tổ 3, P. Việt Hưng, Hà Nội