Cân Bằng Không Khí Hệ Thống HVAC

Cân bằng không khí trong hệ thống phân phối là cần thiết để điều chỉnh luồng không khí, tối ưu hóa thiết kế của hệ thống.

Phương Pháp Cân Bằng Không Khí

Cân bằng không khí trong hệ thống phân phối là cần thiết để điều chỉnh luồng không khí, tối ưu hóa thiết kế của hệ thống. Các lưu lượng được kiểm tra, điều chỉnh và cân bằng tính theo đơn vị feet khối mỗi phút (CFM) hoặc mét khối mỗi giờ (m³/h). Có hai phương pháp truyền thống để cân bằng luồng không khí tại các đầu ra. Phương pháp đầu tiên là cân bằng theo trình tự, trong đó các bộ điều chỉnh khu vực và nhánh được điều chỉnh theo một trình tự nhất định. Tuy nhiên, phương pháp phổ biến nhất để cân bằng không khí là phương pháp cân bằng tỷ lệ (proportional balancing).

Đối với cân bằng tỷ lệ truyền thống, một chiếc nón đo lưu lượng không khí, hay còn gọi là nón thu, là công cụ thử nghiệm phổ biến nhất để đo lưu lượng không khí. Một phương pháp khác là sử dụng ống Pitot hoặc nhiệt kế cảm biến nhiệt nóng để đo lưu lượng không khí trong ống dẫn.

Dwyer đã thiết kế một biến thể của phương pháp cân bằng tỷ lệ, gọi là Cân Bằng Dự Đoán (Predictive Balancing), được sử dụng trong thiết bị cân bằng Dwyer Series SAH SMART Air Hood™. Cân bằng dự đoán được thiết kế để quá trình diễn ra nhanh chóng và cho kết quả chính xác hơn so với cân bằng tỷ lệ truyền thống.

Cân Bằng Dự Đoán vs. Cân Bằng Tỷ Lệ

Trong cân bằng tỷ lệ truyền thống, nón đo lưu lượng sẽ đo trực tiếp lưu lượng không khí tại các đầu ra của hệ thống: các cửa gió, lưới thông gió, và các bộ khuếch tán. Hầu hết các nón đo lưu lượng có dạng hình nón và được căn chỉnh với các cửa gió trên trần như hình vẽ ở bên trái của Hình 1. Khi nón đo lưu lượng được đặt lên đầu ra, nó sẽ tạo ra áp suất trong hệ thống ống dẫn, làm giảm lưu lượng không khí đến đầu ra. Tình trạng này gọi là áp suất ngược (back pressure). Ảnh hưởng của áp suất ngược có thể gây ra sai số khi đo. Trước khi sử dụng nón đo lưu lượng, nhiều kỹ thuật viên khuyến nghị thực hiện kiểm tra lưu lượng trong ống dẫn để xác minh hệ số K. Một số nón đo lưu lượng kỹ thuật số có chức năng bù áp suất ngược, giúp tính toán ảnh hưởng của áp suất ngược đối với kỹ thuật viên.

Kỹ thuật Cân Bằng Dự Đoán của Dwyer dựa trên phương pháp cân bằng khối lượng và bảo tồn năng lượng. Cân bằng dự đoán là một quá trình dự đoán các điểm cài đặt lưu lượng lý tưởng cho mỗi đầu ra (TUA – Terminal Under Adjustment) sao cho mỗi đầu ra đạt được lưu lượng mục tiêu cho đến khi quá trình hoàn tất. Thiết bị cân bằng Dwyer Series SAH SMART Air Hood™ được thiết kế với phương pháp cân bằng dự đoán này. Hình vẽ bên phải của Hình 1 cho thấy thiết bị Dwyer đang được sử dụng.

Cân bằng dự đoán là một phương pháp xác định trước và giảm thiểu số bước trong quá trình thử nghiệm, điều chỉnh và cân bằng hệ thống HVAC. Hình 2 minh họa sự so sánh giữa phương pháp cân bằng dự đoán và phương pháp cân bằng tỷ lệ truyền thống, cho thấy sự nhanh chóng hơn rất nhiều của cân bằng dự đoán.

Cân Bằng Tỷ Lệ

Với cân bằng tỷ lệ (tham khảo Hình 3), kỹ thuật viên cân bằng mỗi đầu ra tỷ lệ với đầu ra chính. Để bắt đầu một quá trình cân bằng tỷ lệ, một yêu cầu là hệ thống phải có tỷ lệ lưu lượng từ 80% đến 120% so với lưu lượng thiết kế tổng thể. Các hệ thống có tỷ lệ lưu lượng cao hơn hoặc thấp hơn phạm vi này sẽ không thể cân bằng đúng cách. Nếu hệ thống nằm ngoài phạm vi này, tốc độ quạt cần được điều chỉnh để đưa hệ thống vào phạm vi phù hợp. Sau khi thiết lập, lưu lượng không khí từ mỗi đầu ra sẽ duy trì tỷ lệ này so với các đầu ra khác.

Ví dụ, nếu đầu ra chính Terminal 1 có lưu lượng thiết kế là 60%, thì các đầu ra khác có thể có lưu lượng là 57%, 65%, và tỷ lệ so với đầu ra chính Terminal 1 là 57% / 60% = 0.95. Điều này có nghĩa là Terminal 2 sẽ cung cấp 95% lưu lượng của Terminal 1. Khi Terminal 1 đạt 100% lưu lượng thiết kế, Terminal 2 sẽ đạt khoảng 95% của lưu lượng thiết kế. Ví dụ, nếu van của Terminal 3 được điều chỉnh xuống 525 CFM, lưu lượng của Terminal 1 có thể tăng lên 550 CFM. Trong trường hợp này, Terminal 2 vẫn trong phạm vi thiết kế; 550 * 0.95 = 523 CFM.

Khi các đầu ra đã được cân bằng, với tỷ lệ chính xác với nhau, chúng sẽ duy trì cân bằng ngay cả khi lưu lượng không khí thay đổi. Tất cả các đầu ra trong hệ thống sẽ được cân bằng tỷ lệ. Tốc độ quạt có thể được điều chỉnh để cung cấp tổng lưu lượng không khí và tất cả các đầu ra sẽ đạt lưu lượng thiết kế trong phạm vi dung sai đã được thiết lập.

Quá trình này yêu cầu kỹ thuật viên điều chỉnh lưu lượng từ đầu ra đang điều chỉnh (TUA) theo tỷ lệ với đầu ra chính. Lưu lượng của đầu ra chính sẽ thay đổi khi van của TUA được điều chỉnh. Quá trình này có thể cần thực hiện nhiều lần để đạt tỷ lệ lưu lượng chính xác.

Do kỹ thuật viên phải ước tính nơi thiết lập lưu lượng của TUA so với đầu ra chính, dung sai có thể thay đổi khá lớn, điều này làm hạn chế độ chính xác của quá trình cân bằng. Hình vẽ trong Hình 3 minh họa số bước dài trong phương pháp cân bằng tỷ lệ.

Cân Bằng Dự Đoán

Quá trình Cân Bằng Dự Đoán (tham khảo Hình 4) bắt đầu bằng cách mở các van để thu thập lưu lượng tổng. Lưu lượng tổng sẽ được phân bổ vào bốn lưu lượng đầu ra. Lưu lượng của mỗi đầu ra được xác định bởi tải của đầu ra và van điều chỉnh, cùng với sự sụt giảm áp suất trong hệ thống.

Terminal 2 là van điều chỉnh đầu tiên trong hệ thống, và Terminal 1 là đầu ra chính. Cân bằng dự đoán tính toán điểm cài đặt lưu lượng lý tưởng cho Terminal 2 và dự đoán lưu lượng cho các Terminal 1, 3 và 4.

Sau khi điều chỉnh lưu lượng của Terminal 2 đến điểm cài đặt lý tưởng, cân bằng dự đoán tính toán điểm cài đặt lý tưởng cho Terminal 3 và dự đoán lưu lượng mới cho các terminal 1, 2 và 4.

Cuối cùng, cân bằng dự đoán tính toán điểm cài đặt lý tưởng cho Terminal 4, và lưu lượng của các Terminal 1, 2, 3 được điều chỉnh sao cho phù hợp với mục tiêu lưu lượng.

Cân bằng dự đoán cũng giám sát và bù đắp cho tải của quạt từ việc đóng van trong quá trình cân bằng. So với phương pháp cân bằng tỷ lệ trong Hình 3, Hình 4 cho thấy rõ ràng cân bằng dự đoán dễ dàng và nhanh chóng hơn như thế nào, nhờ số bước ít hơn trong quá trình.