HVAC là hệ thống tích hợp các thiết bị sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí, được ứng dụng trong tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại, bệnh viện, khách sạn và nhà máy. Để duy trì điều kiện nhiệt độ phù hợp, hệ thống cần đảm bảo sự phối hợp giữa thiết bị xử lý không khí, bơm, đường ống và các bộ phận điều khiển. 

Trong những hệ thống HVAC sử dụng nước nóng hoặc nước lạnh để trao đổi nhiệt, Van cân bằng tĩnh là thiết bị quan trọng giúp điều chỉnh lưu lượng nước tại từng nhánh đường ống.

1. Hệ thống HVAC cần cân bằng thủy lực vì sao?

Trong hệ thống HVAC sử dụng nước, nước nóng hoặc nước lạnh được bơm tuần hoàn đến các thiết bị như AHU, FCU và các bộ trao đổi nhiệt. Mỗi thiết bị có yêu cầu lưu lượng khác nhau, phụ thuộc vào công suất, nhiệt tải và thông số thiết kế.

Tuy nhiên, do sự khác biệt về chiều dài đường ống, số lượng phụ kiện và tổn thất áp suất, nước không tự động phân phối đồng đều đến tất cả các nhánh. Một số thiết bị có thể nhận lượng nước vượt mức cần thiết, trong khi những thiết bị khác không đủ lưu lượng để đạt công suất trao đổi nhiệt.

Van cân bằng tĩnh được sử dụng để điều chỉnh trở lực tại từng nhánh, giúp lưu lượng thực tế tiến gần đến giá trị thiết kế. Đây là một phần trong quá trình cân bằng thủy lực HVAC, thường được thực hiện trong giai đoạn chạy thử và nghiệm thu công trình.

2. Van cân bằng tĩnh được lắp ở những vị trí nào?

Tùy theo thiết kế hệ thống, thiết bị có thể được bố trí tại nhiều vị trí:

Nhánh cấp nước cho AHU

AHU sử dụng coil nước để làm nóng hoặc làm lạnh không khí. Van cân bằng được lắp trên nhánh cấp hoặc hồi của coil nhằm điều chỉnh lưu lượng nước theo yêu cầu trao đổi nhiệt.

Nhánh đường ống FCU

Trong các tòa nhà có nhiều phòng hoặc khu vực sử dụng riêng biệt, FCU thường được kết nối với những nhánh đường ống khác nhau. Van giúp cân chỉnh lưu lượng cho từng thiết bị, hạn chế tình trạng một số phòng làm mát không đủ hoặc tiêu thụ lưu lượng vượt mức cần thiết.

Các nhánh phân phối nước theo tầng hoặc khu vực

Đối với công trình quy mô lớn, hệ thống đường ống thường được chia thành nhiều khu vực. Van cân bằng có thể được lắp tại các nhánh chính hoặc nhánh phân phối để hỗ trợ điều chỉnh lưu lượng giữa các tầng, khu vực và cụm thiết bị.

3. Nguyên lý hoạt động của van cân bằng tĩnh trong HVAC

Van cân bằng tĩnh sử dụng cơ cấu điều chỉnh thủ công. Khi người vận hành thay đổi vị trí tay vặn, độ mở của van thay đổi, làm biến đổi trở lực dòng chảy và chênh áp qua van.

Với các dòng van có cổng đo áp suất, kỹ thuật viên có thể sử dụng đồng hồ đo chênh áp để xác định lưu lượng dựa trên đặc tính Kv của thiết bị. Sau khi đo, vị trí mở van được hiệu chỉnh để đạt lưu lượng yêu cầu.

Khác với van cân bằng động, van tĩnh không tự điều chỉnh khi chênh áp thay đổi do các nhánh khác đóng mở. Vì vậy, cần đánh giá chế độ vận hành của hệ thống HVAC, đặc biệt khi sử dụng bơm biến tần và van điều khiển hai ngả.

>> Xem thêm bài viết khác tại: Van cân bằng tĩnh dùng trong hệ thống nào?

4. Cách lựa chọn van cân bằng tĩnh cho hệ thống HVAC

Để đảm bảo thiết bị đáp ứng yêu cầu sử dụng, cần quan tâm đến các thông số sau:

• Lưu lượng thiết kế: Xác định lượng nước cần thiết cho từng coil AHU, FCU hoặc nhánh phân phối.

• Hệ số Kv: Phù hợp với lưu lượng và chênh áp tại vị trí lắp đặt.

• Áp suất và nhiệt độ: Đáp ứng điều kiện làm việc của mạch nước nóng hoặc nước lạnh.

• Kích thước và kết nối: Phù hợp với đường kính ống và không gian thi công.

• Khả năng đo kiểm: Ưu tiên loại có cổng đo chênh áp để thuận tiện cân chỉnh.

• Cơ cấu cài đặt: Có thể lựa chọn loại có thang chia hoặc cơ cấu ghi nhớ vị trí để hỗ trợ thao tác bảo trì.

Ngoài van, kỹ sư cần xem xét đặc tính của bơm, van điều khiển, coil trao đổi nhiệt và tổn thất áp suất trên toàn bộ mạch thủy lực.

5. Quy trình cân bằng thủy lực HVAC

Quá trình cân bằng cần được thực hiện bởi kỹ thuật viên có chuyên môn, dựa trên hồ sơ thiết kế và phương pháp TAB (Testing, Adjusting and Balancing). Các bước cơ bản gồm:

1. Kiểm tra sơ đồ đường ống, vị trí van và thông số thiết kế.

2. Kiểm tra tình trạng đường ống, vệ sinh lưới lọc và xả khí.

3. Đưa hệ thống về trạng thái vận hành phù hợp để đo kiểm.

4. Đo lưu lượng hoặc chênh áp tại các nhánh.

5. Hiệu chỉnh độ mở van theo trình tự cân bằng.

6. Đo kiểm lại và lập biên bản kết quả.

Việc đo trực tiếp lưu lượng và ghi nhận thông số tại từng nhánh giúp đánh giá chính xác hơn tình trạng thủy lực của hệ thống.

6. Lợi ích đối với hệ thống HVAC

Sử dụng Van cân bằng phù hợp và cân chỉnh đúng cách giúp hạn chế chênh lệch lưu lượng giữa các nhánh, cải thiện khả năng trao đổi nhiệt tại AHU và FCU. Đồng thời, hệ thống có điều kiện vận hành ổn định hơn, giảm nguy cơ một số thiết bị bị thiếu nước hoặc nhận lưu lượng vượt mức thiết kế.

Kết luận

Van cân bằng tĩnh là một trong những thiết bị hỗ trợ quan trọng trong hệ thống HVAC sử dụng nước tuần hoàn. Từ nhánh AHU, FCU đến các tuyến phân phối theo tầng, van giúp kỹ thuật viên kiểm soát và hiệu chỉnh lưu lượng theo thông số thiết kế. Lựa chọn đúng thiết bị và thực hiện cân bằng thủy lực bài bản sẽ góp phần nâng cao hiệu quả vận hành của toàn hệ thống.