VAV - Hệ thống biến đổi lưu lượng gió là gì?

Vậy VAV là gì ? Cấu tạo và ứng dụng như thế nào ? Hãy cùng Thiết bị phòng sạch VCR tìm hiểu rõ hơn qua bài viết dưới đây nhé.

1. VAV là gì?

VAV (viết tắt của cụm từ Variable Air Volume) hay còn gọi là hệ thống biến đổi lưu lượng gió. Từ coil lạnh trung tâm, chúng cung cấp không khí với nhiệt độ không đổi và thay đổi lưu lượng gió để duy trì nhiệt độ cho không gian sử dụng ở tất cả điều kiện tải. Các không gian được sử dụng thường là hệ thống cấp lạnh cho khu vực với nhiều phòng khác nhau với tải lạnh khác nhau như văn phòng làm việc, trung tâm thương mại…(ngược lại với hệ thống lưu lượng gió không đổi CAV System)

2. Cấu tạo và Ứng dụng của hệ thống VAV Box

2.1. Cấu tạo của hệ thống VAV

Một hệ thống VAV sẽ bao gồm các thành phần chính như sau:

• Thiết bị xử lý không khí AHU với quạt biến tần.
• Các thiết bị đầu cuối VAV – box.
• Các cảm biến nhiệt độ phòng

Ngoài ra:

• Vật liệu: Tôn kẽm.
• Phụ kiện: Controller Actuator tính toán và điều khiển gió để đạt lưu lượng cài đặt, thermostat cài đặt nhiệt độ phòng và cài đặt setpoint.

2.2. Công dụng của hệ thống VAV

Hệ thống VAV điều chỉnh lưu lượng gió ra, thay đổi để đạt nhiệt độ cài đặt phòng, tiết kiệm năng lượng cho các khu vực tải khác nhau trong hệ thống HVAC.

2.3. Vị trí lắp đặt VAV System

VAV System được lắp đặt trước các miệng gió cấp lạnh cho các phòng khác nhau của AHU

3. Phương thức hoạt động của VAV Box

Dòng không khí đi vào thường có nhiệt độ khoảng 13⁰C (tương đương 55⁰F). Ở mức nhiệt độ này có thể được thiết lập bởi hệ thống quản lý tòa nhà (BMS - Building Management System). Cuộn dây sưởi điện sẽ được bật lên để hâm nóng dòng không khí đi qua với trường hợp mức nhiệt này thấp hơn so với mức nhiệt đã đặt. Đây là một phần mở rộng gồm thiết bị hâm nóng bằng điện đi cùng thiết bị riêng biệt có thể được lắp đặt trên các thiết bị VAV.

Các ống tạo thành hình chữ thập ở mặt sau (đầu vào) của VAV là các cảm biến lưu lượng không khí. Nó đo sự thay đổi của áp suất trên thiết bị. Từ đó, giúp nó tính toán được tốc độ trung bình cũng như lưu lượng dòng chảy đang đi qua thiết bị đầu cuối VAV.

Van điều tiết của thiết bị sẽ không bao giờ đóng hoàn toàn vì trong một không gian luôn cần một lượng không khí trong lành nhất định. Nếu nhiệt độ phong phòng, đột nhiên tăng cao hơn so với mức cài đặt mong muốn thì van điều tiết sẽ bắt đầu mở để tăng lưu lượng gió được cấp vào không gian và nhiệt độ của dòng khí cấp vào luôn ở khoảng 13⁰C, vì thế căn phòng sẽ nhanh chóng được làm mát, tất cả lượng không khí nóng trong phòng sẽ được thay thế và đẩy vào ống dẫn khí trở ra ngoài.

4. Một số chế độ điều khiển của VAV

4.1. Chế độ làm mát

Trường hợp chỉ yêu cầu làm mát thông thường thì sẽ dùng chế độ này. Bộ điều khiển sẽ điều chỉnh van của VAV Box theo điểm cài đặt và nhiệt độ phòng, giữa chế độ làm mát tối thiểu và lưu lượng cài đặt tối đa.

4.2. Chế độ làm mát bằng bộ hâm nóng điện theo giai đoạn

Ở chế độ này, bộ hâm nóng với 2 hoặc 3 giai đoạn điều khiển công suất phát nhiệt, sẽ sử dụng 2 hoặc 3 giai đoạn điều khiển để điều khiển bộ hâm nóng ở những khoảng thời gian khác nhau. Các bộ gia nhiệt sẽ được cắt ở các giai đoạn khác nhau, tùy thuộc vào điểm đặt nhiệt của bộ hâm nóng.

Khi nhiệt độ phòng cao hơn điểm đặt làm mát, lưu lượng sẽ là cực đại. Khi nhiệt độ phòng giảm xuống dưới điểm đặt làm mát (hơn 1⁰C), lúc này lưu lượng sẽ là nhỏ nhất.

Khi nhiệt độ phòng vượt quá điểm cài đặt của hệ thống sưởi, bộ điều khiển sẽ tự động tăng thành dòng phụ khi bộ gia nhiệt thứ nhất cắt vào.

Khi nhiệt độ phòng tiếp tục giảm, bộ gia nhiệt thứ 2 và thứ 3 sẽ cắt theo tương ứng. Khoảng thời gian của từng giai đoạn hâm nóng được xác định bởi nhiệt độ phòng và điểm đặt nhiệt.

4.3. Chế độ làm mát bằng bộ hâm nóng điều biến

Ở chế độ này thì cuộn dây hâm nóng hoặc cuộn nước nóng sẽ được điều khiển với đầu ra điều biến từ bộ điều khiển.

Lưu lượng sẽ cực đại khi nhiệt độ phòng cao hơn điểm đặt làm mát và lưu lượng nhỏ nhất khi nhiệt độ phòng giảm xuống dưới điểm đặt làm mát (hơn 1⁰C).

Lưu lượng gió được tự động tăng lên khi nhiệt độ phòng vượt quá điểm cài đặt sưởi ấm. Đồng thời, đầu ra ngoại vi sẽ tăng dần vị trí van để tăng lượng nước nóng. Từ đó làm cho nhiệt độ của dòng khí cấp tăng lên.

4.4. Làm mát bằng quạt hướng dòng và làm nóng

Quạt được thiết kế để chạy thường xuyên khi bộ xử lý không khí AHU chính hoạt động phù hợp với dòng không khí sơ cấp qua hộp. Bộ điều khiển sẽ kích hoạt quạt khi lưu lượng chính vượt quá điểm cài đặt lưu lượng tối thiểu hoặc lưu lượng xác định trước (ví dụ: 50 CFM). Máy sưởi sẽ cắt khi nhiệt độ phòng giảm xuống dưới điểm cài đặt sưởi.

4.5. Làm mát bằng quạt song song và làm nóng

Một quạt song song không được đặt trong luồng không khí sơ cấp nhưng được thiết kế để bổ sung luồng gió hồi từ ngăn chứa vào luồng không khí được phân phối đến không gian. Bộ điều khiển bật quạt song song khi nhiệt độ không gian giảm xuống dưới điểm đặt ở giai đoạn đầu của quá trình hâm nóng hoặc nếu luồng không khí giảm xuống dưới điểm đặt luồng không khí tối thiểu để duy trì luồng không khí tối thiểu đến không gian. Máy sưởi sẽ cắt khi nhiệt độ phòng giảm xuống dưới điểm cài đặt sưởi.

5. Lý do nên sử dụng VAV-Box

Một trong những nguyên nhân chính là tiết kiệm năng lượng khi làm việc cho những khu vực tải khác nhau.

• Lưu lượng gió giảm sẽ tiết kiệm năng lượng cho quạt AHU khi vận hành. Việc tính toán lưu lượng gió giảm tương ứng với công suất lạnh được tính toán cụ thể theo công thức hoặc những phần mềm tính toán như Trace700, HAP.
• Việc giảm lưu lượng gió qua bề mặt coil lạnh là nguyên nhân dẫn đến hệ thống lạnh gia tăng làm lạnh trở lại để ổn định nhiệt độ gió cấp thay đổi. Đổi lại, điều này sẽ làm giảm năng lượng tải hơn so với khi hoạt động đầy tải.

Lý do khác là giúp cho việc tiết kiệm chi phí một cách hiệu quả hơn. Hệ thống VAV có khả năng kiểm soát nhiệt độ của nhiều không gian với yêu cầu tải lạnh hoặc sưởi khác nhau và được thực hiện bởi AHU và các thiết bị đầu cuối như VAV box cùng cảm biến nhiệt độ tại các phòng riêng biệt.

• Ví dụ: Buổi chiều, khi mặt trời rọi vào hướng tây của tòa nhà thì VAV box sẽ điều chỉnh tăng lưu lượng gió cấp để giữ cho nhiệt độ ở mức độ tiện nghi tại hướng đó. Trong khi đó chúng sẽ điều chỉnh các khu vực phía đông với lưu lượng gió cấp lạnh tương ứng để không quá lạnh. Đây là đặc điểm mà hệ VAV được xem xét cho việc chọn lựa thiết bị AHU nhỏ hơn bình thường.

6. Hệ số đồng thời của hệ thống VAV

Với khả năng điều chỉnh lưu lượng gió theo công suất lạnh dựa vào yêu cầu sử dụng từng phòng riêng biệt nên sẽ tiết kiệm hơn trong việc lựa chọn thiết bị AHU bằng cách sử dụng hệ số đồng thời, ta có công thức tính như sau: 

Hệ số đồng thời = Tải thiết bị AHU/Tổng tải lạnh các VAV box. 

Ví dụ: Tổng công suất các thiết bị VAV box là 820.000 BTUh (240.2kW), công suất thiết bị AHU là 660 BTUh (193.4kW) ⇒ Hệ số đồng thời = 193.4/240.3 = 0.805 

Tương tự công suất lạnh, hệ số đồng thời cho lưu lượng gió cũng được tính như trên.

Trên đây là những kiến thức về VAV - hệ thống biển đổi lưu lượng gió, hy vọng bạn đọc tham khảo được nhiều thông tin hữu ích.

Phương.