VAV là gì? Chức năng hoạt động của VAV

AV là gì?

VAV (viết tắt của cụm từ Variable Air Volume) hay còn gọi là hệ thống biến đổi lưu lượng gió. Các hệ thống VAV cung cấp không khí ở nhiệt độ và tốc độ luồng không khí thay đổi từ bộ phận xử lý không khí (AHU). Vì các hệ thống VAV có thể đáp ứng các nhu cầu sưởi ấm và làm mát khác nhau của các khu vực khác nhau trong tòa nhà nên các hệ thống này được tìm thấy trong nhiều tòa nhà thương mại. Không giống như hầu hết các hệ thống phân phối không khí khác, hệ thống VAV sử dụng điều khiển luồng để điều hòa hiệu quả từng khu vực tòa nhà trong khi vẫn duy trì tốc độ dòng chảy tối thiểu.

Chức năng của VAV là gì?

VAV cho phép khoanh vùng bên trong tòa nhà. Điều đó lý tưởng cho hầu hết các trường hợp vì mỗi phòng trong một tòa nhà sẽ trải qua tải sưởi ấm / làm mát hơi khác nhau. Hệ thống VAV cho phép từng phòng kiểm soát lượng làm mát và có thể sưởi ấm một cách riêng lẻ. Mỗi phòng được cung cấp bởi cùng một AHU chính và các ống dẫn. Các phần khác nhau của tòa nhà có thể có AHU và ống dẫn riêng, giả dụ như các mặt phía nam và phía bắc của tòa nhà hoặc các tầng được chọn tùy thuộc vào chức năng.

AHU ta đặt trong phòng nhà máy cơ khí. Đi ra khỏi đây là hai ống dẫn, ống dẫn cung cấp và ống dẫn hồi. Cả hai ống dẫn đều chạy qua tòa nhà, theo con đường ngắn nhất, để cung cấp không khí điều hòa đến các phòng. Ống cấp cung cấp không khí và ống hồi lưu hút không khí bẩn đã qua sử dụng.

Trong hệ thống VAV, không khí được cung cấp từ AHU ở khoảng 13 độ C (55 độ F). Luồng không khí đó đi dọc theo ống cấp chính và phân phối vào phòng. Khi không khí đã được cung cấp sưởi ấm / làm mát, nó sẽ được hút trở lại ống dẫn trở lại và chảy trở lại AHU chính.

Vậy nên, điểm khác biệt chính trong hệ thống VAV, so với hệ thống CAV, là thiết bị đầu cuối VAV. Nó nằm ngay trên nhánh ra khỏi ống dẫn chính. Mỗi hộp VAV phục vụ cho một khu nhất định (phòng hoặc nhóm phòng). Hộp VAV được kết nối qua cáp với bộ điều nhiệt được đặt trong phòng hoặc khu vực. Bộ điều nhiệt sẽ chỉ báo cho thiết bị đầu cuối VAV nếu nó cần tăng hoặc giảm tốc độ dòng chảy để đáp ứng nhu cầu làm mát.

Không khí đi vào thường ở nhiệt độ khoảng 13 độ C hoặc 55 độ F, tuy nhiên nhiệt độ này có thể được điều chỉnh thông qua BMS. Đôi khi điều đó không đủ ấm, vì vậy chúng tôi có thể tìm thấy một máy hâm nóng điện bên trong sẽ bật để làm ấm không khí khi nó đi qua. Bạn không nhất thiết phải có thứ này bên trong, nhưng nó khá phổ biến. Chúng cũng không nhất thiết phải dùng điện, chúng cũng có thể được cung cấp từ hệ thống nước nóng LTHW của tòa nhà hoặc cũng có thể là từ máy bơm nhiệt hoặc thứ gì đó tương tự.

Ở mặt sau của VAV, ở đầu vào, chúng ta có thể tìm thấy một số ống tạo thành hình chữ thập. Đây là một cảm biến lưu lượng không khí. Nó đang đo sự thay đổi áp suất trên thiết bị. Từ đó nó có thể tính toán tốc độ không khí trung bình và do đó tốc độ dòng chảy vào thiết bị đầu cuối VAV. Về cơ bản, có một số lỗ kim nhỏ ở mặt trước và cả ở mặt sau của các ống. Nếu bạn tưởng tượng luồng không khí cung cấp đi vào và va vào mặt trước, thì nó sẽ tác động lên bề mặt này và gây ra áp suất. Do đó mặt trước sẽ có một mặt áp suất cao và mặt sau sẽ là một điểm áp suất thấp. Chúng ta có thể tìm thấy áp suất chênh lệch trên thiết bị và nếu bạn lấy trung bình đó cho kích thước của ống dẫn và hiệu chỉnh nó, thì bạn có thể tính được tốc độ dòng khí đi vào hộp và vùng đó.

==> Có thể bạn quan tâm: Thiết bị phòng sạch

Vị trí lắp đặt hệ thống VAV

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

Phân loại hệ thống VAV

Có hai cách phân loại chính của VAV Box hoặc thiết bị đầu cuối đều phụ thuộc vào áp suất hoặc không phụ thuộc vào áp suất.

• VAV Box được coi là phụ thuộc vào áp suất khi tốc độ dòng chảy qua hộp thay đổi theo áp suất đầu vào trong ống cấp. Hình thức điều khiển này ít được ưa chuộng hơn vì van điều tiết trong hộp chỉ được điều khiển theo nhiệt độ và có thể dẫn đến thay đổi nhiệt độ và tiếng ồn quá mức.
• VAV Boxkhông phụ thuộc vào áp suất sử dụng bộ điều khiển lưu lượng để duy trì tốc độ dòng chảy không đổi bất kể sự thay đổi áp suất đầu vào của hệ thống. Loại hộp này phổ biến hơn và cho phép điều hòa không gian đồng đều và thoải mái hơn. Sự cân bằng của hướng dẫn này sẽ tập trung vào các hộp VAV độc lập với áp suất.

Hình 2 trình bày sơ đồ của hộp VAV độc lập với áp suất điển hình; trong trường hợp này, hộp cũng có một cuộn dây hâm nóng. Hộp VAV này có ba chế độ hoạt động: chế độ làm mát với lưu lượng thay đổi được thiết kế để đáp ứng điểm đặt nhiệt độ; chế độ mà điểm đặt được thỏa mãn và lưu lượng ở giá trị tối thiểu để đáp ứng các yêu cầu thông gió; và chế độ hâm nóng khi vùng cần nhiệt.

Có các loại VAV và hộp đầu cuối khác nhau.

Cụ thể, bao gồm:

• Hộp VAV đầu cuối ống dẫn đơn – hộp VAV đơn giản và phổ biến nhất, được hiển thị trong Hình 1 và 2, có thể được cấu hình là chỉ làm mát hoặc hâm nóng.
• Hộp VAV đầu cuối chạy bằng quạt – sử dụng một quạt có thể quay vòng để hút không khí ấm hơn/khí hồi vào khu vực và thay thế/bù năng lượng hâm nóng cần thiết.
• Hộp VAV đầu cuối ống dẫn kép – tận dụng hai ống dẫn đến thiết bị, một ống nóng (hoặc trung tính) và một ống lạnh để cung cấp điều hòa không gian.
• Hộp VAV thiết bị đầu cuối cảm ứng – tận dụng nguyên lý cảm ứng thay vì quạt để kéo không khí ấm hơn/khí hồi vào khu vực và thay thế/bù năng lượng hâm nóng cần thiết.

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.

Ưu điểm của hệ thống VAV Box

Có rất nhiều lý do để khách hàng cân nhắc sử dụng hộp điều chỉnh lưu lượng gió VAV cho hệ thống AHU của mình như:

• Hệ thống phân phối cung cấp không khí điều hòa đến các không gian để đáp ứng các yêu cầu về luồng không khí và nhiệt độ cho các khu vực khác nhau.
• Hệ thống phân phối không khí dựa trên truyền động biến tần có thể giảm sử dụng năng lượng của quạt cung cấp.
• Khả năng đặt lại nhiệt độ không khí cung cấp cho phép điều chỉnh và đặt lại nhiệt độ phân phối chính với khả năng tiết kiệm ở nguồn làm lạnh hoặc sưởi ấm.
• Giúp tiết kiệm năng lượng khi phục vụ cho các khu vực tải khác nhau. Khi lưu lượng gió được điều chỉnh giảm sẽ tạo nên sự tiết kiệm năng lượng cho quạt AHU khi vận hành. Việc tính toán lưu lượng gió giảm tương ứng với công suất lạnh sẽ được tính toán cụ thể theo công thức hoặc các phần mềm tính tải.
• Đồng thời việc giảm lưu lượng gió qua bề mặt coil lạnh sẽ 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 ta hoạt động đầy tải.
• Chính những lý do trên mà khi sử dụng hộp điều chỉnh lưu lượng gió VAV sẽ giúp 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. Việc đó được thực hiện bởi một thiết bị AHU và các thiết bị đầu cuối như VAV boxcùng cảm biến nhiệt độ tại các phòng riêng biệt độc lập.

==> Có thể bạn quan tâm: Mua thiết bị phòng sạch uy tín ở đâu.

Một số chế độ điều khiển của VAV

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 một cách tối đa.

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 1 độ C), lúc này lưu lượng sẽ là nhỏ nhất.

Khi nhiệt độ phòng vượt quá điểm cài đặt 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 tự. Khoảng thời gian của từng giai đoạn hâm nóng được xác định bởi nhiệt độ phòng và điểm đặt nhiệt.

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.

Làm mát bằng quạt hướng dòng và làm nóng

Quạt sẽ 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.

Làm mát bằng quạt song song và làm nóng

Một quạt song song không được đặt trong luồng không khí sơ cấp nhưng lại được thiết kế để bổ sung luồng gió hồi từ ngăn chứa vào luồng không khí được phân phối đến toàn bộ 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 đã cài đặt sưởi.

Hệ số đồng thời của hệ thống VAV

Với khả năng có thể 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 660BTUh (193.4kW) ⇒ Hệ số đồng thời = 193.4/240.3 = 0.805

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

Bảo trì công nghệ VAV

Giữ cho các hệ thống VAV được bảo trì đúng cách thông qua bảo trì phòng ngừa sẽ giảm thiểu các yêu cầu O&M tổng thể, cải thiện hiệu suất hệ thống và bảo vệ tài sản. Thực hiện theo các hướng dẫn trong hướng dẫn bảo trì của nhà sản xuất thiết bị.

Các hệ thống VAV được thiết kế tương đối không cần bảo trì. Tuy nhiên, vì chúng bao gồm (tùy thuộc vào loại hộp VAV) nhiều loại cảm biến, động cơ quạt, bộ lọc và bộ truyền động nên chúng cần được chú ý định kỳ. Mặc dù một số hoạt động bảo trì là hành động phòng ngừa dựa trên thời gian (ví dụ: xác minh chức năng của bộ truyền động hoặc kiểm tra, làm sạch và thay đổi bộ lọc), một số hoạt động có thể thuộc danh mục bảo trì dự đoán, theo đó dữ liệu nhiệt độ chăm sóc có thể được sử dụng để xác định các cảm biến bị hiệu chỉnh sai. Dưới đây là danh sách kiểm tra mẫu về các hoạt động bảo trì được đề xuất.

Điều quan trọng là phải ghi nhật ký bằng văn bản, tốt nhất là ở dạng điện tử trong Hệ thống quản lý bảo trì máy vi tính (CMMS), của tất cả các dịch vụ được thực hiện. Hồ sơ này phải bao gồm các đặc điểm nhận dạng của hộp VAV (ví dụ: số hộp, vị trí và loại), các chức năng và chẩn đoán đã thực hiện, các phát hiện và hành động khắc phục đã thực hiện.

Danh sách kiểm tra bảo trì hệ thống

Đối với tất cả các hoạt động bảo trì VAV, điều quan trọng là phải tuân theo các khuyến nghị của nhà sản xuất. Bảo trì thích hợp chỉ nên được thực hiện bởi nhân viên được đào tạo và có trình độ. Danh sách kiểm tra bên dưới cung cấp các hành động và tần suất được đề xuất theo loại thành phần VAV. Danh sách kiểm tra này không thay thế các khuyến nghị bảo trì từ nhà sản xuất thiết bị, cũng không phải là sự thay thế cho các dịch vụ O&M hoặc bảo hành đã ký hợp đồng.

Giám sát hiệu suất làm việc

Tùy chọn phổ biến nhất để giám sát hiệu suất VAV là sử dụng hệ thống tự động hóa tòa nhà (BAS) của cấu trúc. Bằng cách kích hoạt chức năng định hướng của BAS, có thể đánh giá hoạt động của hệ thống VAV. Các điểm chính của xu hướng bao gồm:

• Áp suất tĩnh trong ống cấp và điểm điều khiển cho quạt VFD của hệ thống để đảm bảo điều biến khi tốc độ dòng chảy của hộp VAV thay đổi.
• Vị trí van điều tiết của hộp VAV so với nhiệt độ vùng và trạng thái hâm nóng để đảm bảo cài đặt tối thiểu cho van điều tiết trước khi ứng dụng hâm nóng.
• Hâm lại vị trí van so với gọi nhiệt.
• Tốc độ luồng không khí của hộp VAV tương xứng với vị trí van điều tiết và trong phạm vi cài đặt tối thiểu và tối đa.
• Hộp VAV cung cấp nhiệt độ gió phù hợp với điều kiện vùng.
• Gọi hộp VAV hâm nóng phù hợp với điều kiện và điểm vận hành chiller tương ứng và trạng thái reset.
• Nhiệt độ vùng.
• Tình trạng chiếm dụng khu vực.