Kiểm tra đường lưu thông không khí trong bố trí trạm kiosk

Tóm tắt kỹ thuật: kiểm tra đường lưu thông không khí của trạm kiosk không dừng ở việc cộng diện tích cửa gió. Hồ sơ phải chứng minh nhiệt được tạo ở đâu, không khí đi qua khoang nào, trở lực nào làm suy giảm lưu lượng, khí nóng thoát ra đâu và điều gì xảy ra khi lưới lọc bẩn, quạt dừng hoặc cửa trạm đóng. Bài này trình bày một quy trình rà soát layout cho trạm hợp bộ 22/0,4 kV hoặc 35/0,4 kV. Các con số chỉ là ví dụ minh họa, không thay thế dữ liệu OEM, tính toán dự án, thử nghiệm kiểu hay phê duyệt của đơn vị có thẩm quyền.

1. Khóa phạm vi trước khi vẽ đường gió

Một bản vẽ đường gió chỉ có giá trị khi cấu hình điện và cơ khí đã được nhận diện. Nhóm thiết kế nên đóng băng tối thiểu: sơ đồ một sợi; công suất và loại máy biến áp; RMU hoặc tủ trung thế; MSB, tụ bù, bộ lọc, nguồn điều khiển; các đoạn thanh cái và cáp nằm trong vỏ; kích thước khoang; vật liệu vỏ; mái che; cấp bảo vệ dự kiến; vị trí cửa, chớp, lưới, quạt và đường thoát nước. Nếu một thiết bị đổi model, sổ nhiệt và đường gió phải được mở lại.

Không nên dùng một giá trị “tổn hao trạm” duy nhất cho toàn bộ vỏ. Nhiệt phải được phân bổ theo khoang và theo chế độ vận hành. Khoang máy biến áp có thể chi phối tổng nhiệt, nhưng điểm nóng cục bộ tại đầu cáp, thanh cái, cuộn kháng, tụ bù hoặc thiết bị đóng cắt vẫn có thể quyết định bố trí cửa gió và cảm biến.

2. Lập sổ nhiệt theo khoang và chế độ

Sổ nhiệt nên có từng nguồn, tài liệu nguồn, điều kiện quy chiếu và người xác nhận. Với máy biến áp, tách tổn hao không tải P₀ và tổn hao có tải P_k. Ở mức tải tương đối k, phép xấp xỉ ban đầu thường dùng:

P_loss,tr = P₀ + k² × P_k

Đây chỉ là cân bằng nhiệt sơ bộ. Nhiệt độ môi trường, phân bố tải, sóng hài, thông gió, giới hạn tăng nhiệt và hướng dẫn tải của nhà sản xuất vẫn phải được xét. Với RMU, MSB, thanh cái, cáp trong vỏ, tụ bù, sấy chống ngưng và nguồn phụ trợ, dùng dữ liệu tổn hao của OEM hoặc tính toán được phê duyệt; không suy diễn từ công suất định mức nếu thiếu căn cứ.

3. Vẽ đường gió trên mặt bằng và mặt cắt

Trên bản vẽ layout, thể hiện riêng đường gió vào và đường gió ra bằng mũi tên, cao độ và tiết diện hữu ích. Không khí mát nên đi tới vùng cần làm mát trước khi bị hút tắt ra cửa thoát. Đường gió không được dựa vào khe hở ngẫu nhiên quanh cáp, đáy vỏ hoặc cửa dịch vụ. Mỗi khoang cần xác định rõ có trao đổi trực tiếp với bên ngoài, trao đổi qua khoang khác hay là khoang kín có giải pháp nhiệt riêng.

Rà ít nhất bốn nguy cơ: ngắn mạch khí động giữa cửa vào và cửa ra; vùng chết phía sau thiết bị; luồng nóng từ MBA đi qua khoang MSB; và khí nóng thoát ra rồi bị mái che, tường hoặc hàng rào ép quay lại cửa hút. Mặt cắt đứng rất quan trọng vì lực nổi phụ thuộc chênh cao. Một bản vẽ chỉ có mặt bằng thường bỏ sót chớp trên, máng cáp, dầm tăng cứng và tấm ngăn làm nghẽn tiết diện.

4. Từ tải nhiệt sang lưu lượng sơ bộ

Cân bằng nhiệt cảm nhận có thể dùng để kiểm tra bậc lớn:

Q = ρ × c_p × V̇ × ΔT

Trong đó Q là nhiệt cần thải (W), ρ là khối lượng riêng không khí (kg/m³), c_p là nhiệt dung riêng (J/kg·K), V̇ là lưu lượng (m³/s), và ΔT là mức tăng nhiệt không khí qua khoang (K). Đây không phải giới hạn tăng nhiệt cuộn dây, tiếp điểm hay vỏ tủ.

Ví dụ giả định: tổng tải nhiệt cần thải là 18 kW; dùng ρ = 1,18 kg/m³, c_p = 1.005 J/kg·K và ΔT = 11 K:

V̇ = 18.000 / (1,18 × 1.005 × 11) ≈ 1,38 m³/s ≈ 4.970 m³/h.

Kết quả chỉ là lưu lượng hữu ích tại điều kiện lắp đặt. Không được chọn quạt trực tiếp theo lưu lượng tự do trên catalogue. Phải cộng trở lực của chớp, lưới côn trùng, lưới lọc, tấm chắn mưa, đường rẽ, khoang thiết bị và tình trạng bám bẩn để xác định điểm làm việc trên đường đặc tính quạt.

5. Kiểm tra diện tích tự do của cửa gió

Nếu giới hạn vận tốc thiết kế giả định tại mặt thoáng là 1,6 m/s, diện tích tự do sơ bộ cho 1,38 m³/s là:

A_free = V̇ / v = 1,38 / 1,6 ≈ 0,86 m².

Nếu bộ chớp và lưới chỉ có 55% diện tích tự do, diện tích hình học cần khoảng 0,86/0,55 ≈ 1,56 m². Phải xác nhận tỷ lệ diện tích tự do từ nhà sản xuất; kích thước phủ bì không phải diện tích thông gió. Cửa vào và cửa ra đều cần kiểm, kể cả phần bị che bởi khung, tấm chống mưa, sàn nâng hoặc thiết bị đặt sát vách.

Vận tốc thấp hơn thường giảm tổn thất áp và hút nước, nhưng làm tăng kích thước louver. Vận tốc cao hơn thu gọn cửa nhưng có thể tăng tiếng ồn, trở lực và nguy cơ cuốn mưa. Vì vậy không có một vận tốc chung cho mọi kiosk; lựa chọn phải đi cùng điều kiện môi trường, cấu tạo chớp và thử nghiệm cấu hình.

6. Thông gió tự nhiên: kiểm lực nổi chứ không chỉ chênh cao

Áp lực nổi sơ bộ có thể ước lượng:

Δp ≈ ρgH(ΔT/T)

Với ρ = 1,18 kg/m³, g = 9,81 m/s², H = 1,8 m, ΔT = 12 K và T = 308 K, Δp chỉ khoảng 0,81 Pa. Con số nhỏ này cho thấy một chớp dày, lưới bẩn hoặc đường gió ngoặt có thể tiêu thụ phần lớn động lực tự nhiên. Không được kết luận “có cửa trên và cửa dưới là đủ”.

Phương án tự nhiên cần một mạng trở lực: cửa vào, đường đi qua khoang, tấm ngăn và cửa ra. Nếu sử dụng mô phỏng, mô hình phải công bố điều kiện biên, nguồn nhiệt, hệ số tổn thất và các trường hợp bất lợi. Kết quả màu đẹp không thay thế việc đối chiếu với thử nghiệm nhiệt của tổ hợp hoặc phép đo tại hiện trường.

7. Tránh hồi lưu và vùng chết

Hồi lưu ngoài vỏ xảy ra khi luồng khí nóng bị mái che, tường, hàng rào hoặc trạm lân cận đẩy trở lại cửa hút. Hồi lưu trong vỏ xảy ra khi quạt hút chủ yếu không khí gần cửa thoát, còn vùng sau MBA hoặc dưới thanh cái gần như đứng yên. Hai vấn đề cần được kiểm bằng mặt cắt, khoảng cách lắp đặt và phép đo nhiệt/khí khi chạy thử.

• Giữ khoảng trống thực tế trước cửa gió theo hồ sơ OEM và layout dự án.
• Không đặt vật tư, biển quảng cáo hoặc máng cáp che louver.
• Dùng tấm hướng dòng khi có tính toán và khả năng bảo trì, không chèn tấm tùy tiện.
• Đặt cảm biến tại vùng đại diện và vùng có nguy cơ điểm nóng; tránh chỉ đo ngay cửa ra.
• Kiểm cả trạng thái một cửa dịch vụ mở hoặc đóng nếu trạng thái đó có thể xảy ra khi bảo trì.

8. Nước, bụi, côn trùng, ăn mòn và ngưng tụ

Tăng diện tích cửa gió có thể xung đột với cấp bảo vệ vỏ, ngăn nước mưa, bụi, côn trùng và yêu cầu chống ăn mòn. IEC 60529 cung cấp hệ thống phân loại IP, nhưng một mã IP không tự chứng minh hiệu quả nhiệt hay khả năng chống ngưng tụ. Kết cấu cuối phải được đánh giá như một tổ hợp, không ghép tuyên bố của từng linh kiện.

Nên thể hiện đường thoát nước, mép nhỏ giọt, hướng cánh chớp, vật liệu lưới, khả năng tháo vệ sinh và nguy cơ nước bị quạt hút vào. Ở môi trường ẩm, cần xem xét nhiệt độ bề mặt, điểm sương, chu kỳ ngày đêm, sấy chống ngưng, điều khiển quạt và thời gian trạm không tải. Không dùng quạt như biện pháp duy nhất nếu luồng khí ngoài trời làm tăng nguy cơ ngưng tụ.

9. Phương án quạt cưỡng bức và chế độ hỏng

Hồ sơ quạt phải có lưu lượng tại áp suất tĩnh yêu cầu, đường đặc tính, công suất điện, độ ồn, vật liệu, cấp bảo vệ, tuổi thọ ổ bi, phương án thay thế và tín hiệu giám sát. ISO 5801 là chuẩn thử hiệu suất quạt trong phòng thử; việc viện dẫn chuẩn không thay thế việc xác nhận điểm làm việc của tổ hợp kiosk.

Ngưỡng bật/tắt quạt, cảnh báo và giảm tải không nên sao chép giữa dự án. Chúng phải liên hệ với giới hạn OEM, vị trí cảm biến, quán tính nhiệt, độ trễ, logic điều khiển và quyền vận hành. Tránh đặt ngưỡng sát nhau gây đóng cắt liên tục.

10. BOQ và dữ liệu phải đi cùng bản vẽ

BOQ thông gió nên tách: louver vào/ra; lưới côn trùng; lưới lọc; quạt và khung; tấm hướng dòng; cảm biến nhiệt/ẩm hoặc chênh áp; thermostat/controller; contactor/MCB/nguồn phụ trợ; đèn/còi/tín hiệu SCADA nếu có; dây và đầu cốt; nắp che mưa; vật tư chống ăn mòn; cửa tiếp cận vệ sinh; nhãn cảnh báo; phụ tùng; dụng cụ tháo lưới. Mỗi dòng cần model hoặc yêu cầu hiệu năng, vật liệu, số lượng, vị trí, phạm vi cung cấp và tài liệu nghiệm thu.

Tránh một dòng “hệ thống thông gió hoàn chỉnh”. Dòng gộp làm mất trách nhiệm về trở lực, điều khiển, liên động và khả năng bảo trì. Bản vẽ, BOQ, cause-and-effect, sơ đồ nguồn phụ trợ và O&M phải cùng revision.

11. ITP, FAT và SAT/T&C

ITP đề xuất

• Review point: sổ nhiệt, mặt bằng/mặt cắt đường gió, tỷ lệ diện tích tự do và tính trở lực.
• Hold point trước chế tạo: cấu hình thiết bị, louver, quạt, cảm biến và logic đã khóa.
• Witness point FAT: kích thước, hướng gió, nguồn quạt, cảnh báo, interlock và khả năng tháo vệ sinh.
• Hold point trước đóng điện: không còn vật cản, lưới sạch, chiều quạt đúng, dây điều khiển hoàn tất.
• SAT/T&C: đo nhiệt độ môi trường/không khí vào-ra, dòng tải, trạng thái quạt và điểm đo đại diện trong thời gian đủ ổn định theo kế hoạch thử.

Biên bản phải ghi thiết bị đo, hiệu chuẩn, vị trí cảm biến, thời điểm, tải, nhiệt độ/độ ẩm ngoài trời, trạng thái cửa, trạng thái quạt và mọi sai lệch. Một ảnh nhiệt đơn lẻ không chứng minh đường gió đạt. Dùng trend để thấy xu hướng và so sánh các khoang; nếu tải thử thấp hơn trường hợp thiết kế, phải ghi giới hạn suy luận.

12. Checklist rà soát trước phát hành

1. SLD và danh mục thiết bị khớp layout.
2. Sổ nhiệt có nguồn, revision, điều kiện và phân khoang.
3. Mũi tên đường gió thể hiện trên mặt bằng lẫn mặt cắt.
4. Diện tích tự do dùng dữ liệu louver, không dùng kích thước phủ bì.
5. Đường gió không bị tắt giữa cửa vào và cửa ra.
6. Khoảng hở OEM và lối bảo trì được bảo toàn.
7. Đã xét tường, mái che, hàng rào và hồi lưu ngoài vỏ.
8. Đã xét mưa, bụi, côn trùng, ăn mòn, nước thoát và ngưng tụ.
9. Quạt được chọn tại điểm làm việc, không theo lưu lượng tự do.
10. Logic hỏng quạt/cảm biến/nguồn có cause-and-effect.
11. BOQ, bản vẽ và O&M cùng revision.
12. FAT/SAT có tiêu chí, thiết bị đo và người phê duyệt.

13. HSE khi kiểm tra và đo đạc

Không mở khoang trung thế đang mang điện để “kiểm gió”, không đưa đầu dò hoặc vật lạ qua lưới và không vô hiệu liên động. Mọi kiểm tra gần phần điện phải theo đánh giá rủi ro, biện pháp được duyệt, phân quyền thao tác, cô lập/khóa/treo cảnh báo và xác nhận trạng thái an toàn. Khi quạt quay, phải có che chắn và kiểm soát vật rời. Dữ liệu nhiệt được thu bằng phương pháp phù hợp, không suy đoán nhiệt độ cuộn dây từ nhiệt độ bề mặt.

14. Câu hỏi thường gặp

Có thể dùng một quạt lớn thay cho hai quạt nhỏ không?

Chỉ sau khi so sánh điểm làm việc, phân bố khí, dự phòng, nguồn, độ ồn, bảo trì và hậu quả hỏng đơn. Tổng lưu lượng danh định bằng nhau không có nghĩa hiệu quả làm mát bằng nhau.

IP cao hơn có luôn tốt hơn không?

Không. IP là phân loại bảo vệ xâm nhập, không phải chỉ số tản nhiệt. Tăng độ kín có thể làm tăng nhiệt và ngưng tụ nếu không có giải pháp phù hợp.

Đo nhiệt độ cửa ra có đủ không?

Không. Cần biết tải, nhiệt độ vào, vị trí điểm nóng, trạng thái quạt và sự ổn định theo thời gian. Cửa ra chỉ là một điểm trong cân bằng nhiệt.

Khi nào phải tính lại?

Khi đổi MBA/RMU/MSB, thay louver/quạt, đổi mái che/tường, thay cáp hoặc busbar trong vỏ, thêm tụ/cuộn kháng, thay điều khiển, thay môi trường lắp đặt hoặc khi thử nghiệm cho thấy sai lệch đáng kể.

15. Hồ sơ gửi để rà soát

Để rà đường lưu thông không khí, nên gửi SLD, layout và mặt cắt, datasheet thiết bị, sổ nhiệt, điều kiện môi trường, cấp bảo vệ, cấu tạo louver, đường đặc tính quạt, logic điều khiển, BOQ, kế hoạch FAT/SAT và ảnh hiện trường có kích thước. Phạm vi rà soát cần ghi rõ là kiểm dữ liệu và giao diện thiết kế; không tự biến thành tuyên bố phù hợp tiêu chuẩn hoặc cam kết nhiệt độ cho cấu hình chưa thử.

• Sổ tổn hao và RFQ thông gió kiosk.
• Khảo sát mặt bằng, thông gió và nghiệm thu trạm kiosk.
• Dữ liệu nhà chế tạo cho bản vẽ móng.
• Khóa kích thước RMU trong khoang trung thế.
• Chốt cấu hình MSB trước thiết kế vỏ kiosk.

Nguồn và giới hạn sử dụng

Edition và phạm vi được đối chiếu từ trang chính thức IEC/ISO; chỉ dùng metadata và phạm vi công khai, không sao chép toàn văn tiêu chuẩn. Công thức và ví dụ là kiểm tra kỹ thuật bậc lớn với giả định công khai. Hồ sơ dự án phải dùng dữ liệu OEM, TCVN/QCVN và yêu cầu pháp lý áp dụng tại thời điểm thiết kế, cùng kết quả thẩm tra/thử nghiệm có thẩm quyền.