Trong các hệ thống HVAC sử dụng nước làm môi chất truyền nhiệt, việc phân phối lưu lượng đồng đều đến từng nhánh, AHU hay FCU có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả làm lạnh và khả năng vận hành ổn định của toàn hệ thống. Một trong những thiết bị được sử dụng để hỗ trợ cân bằng lưu lượng là van cân bằng tĩnh. Đây là loại van khá phổ biến trong các hệ thống Chiller, nước lạnh và đường ống tuần hoàn.Vậy van cân bằng tĩnh là gì, hoạt động như thế nào và có vai trò ra sao trong hệ thống HVAC? Nội dung dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn.

Van cân bằng tĩnh là gì?

Van cân bằng tĩnh là thiết bị được lắp đặt trên hệ thống đường ống nhằm điều chỉnh và thiết lập lưu lượng nước theo giá trị thiết kế cho từng nhánh của hệ thống.Loại van này thường được điều chỉnh thủ công thông qua tay quay hoặc cơ cấu cài đặt trên thân van. Sau khi kỹ thuật viên xác định được lưu lượng cần thiết, van sẽ được preset ở một vị trí nhất định để tạo ra mức tổn thất áp suất phù hợp, từ đó giới hạn lượng nước đi qua nhánh đường ống.Van cân bằng tĩnh còn được gọi bằng một số tên như:

• Manual Balancing Valve
• Van cân bằng cơ
• Van cân bằng thủ công
• Van cân bằng lưu lượng

Khác với van cân bằng động, van cân bằng tĩnh không tự động thay đổi độ mở để duy trì lưu lượng khi áp suất trong hệ thống biến động. Vì vậy, thiết bị này thường phù hợp với những hệ thống có điều kiện vận hành tương đối ổn định.

Cấu tạo cơ bản của van cân bằng tĩnh

Tùy từng thương hiệu và thiết kế, cấu tạo của van cân bằng tĩnh có thể khác nhau. Tuy nhiên, một sản phẩm thông dụng thường gồm các bộ phận chính như:

Thân van

Thân van thường được chế tạo từ gang, gang cầu, đồng hoặc các vật liệu phù hợp với hệ thống HVAC. Đây là bộ phận chịu áp lực trực tiếp từ lưu chất.

Đĩa van và trục van

Đĩa van có nhiệm vụ thay đổi tiết diện dòng chảy. Khi người vận hành xoay tay quay, trục van sẽ truyền chuyển động xuống đĩa van để tăng hoặc giảm lưu lượng đi qua.

Tay quay và bộ hiển thị vị trí

Tay quay giúp người dùng điều chỉnh độ mở của van. Một số sản phẩm được trang bị thang chia hoặc bộ hiển thị giúp xác định chính xác vị trí preset.

Cổng đo áp suất

Nhiều loại van cân bằng tĩnh được thiết kế với hai cổng đo áp suất ở hai phía của van. Kỹ thuật viên có thể đo chênh áp ΔP và sử dụng thông số Kv để xác định lưu lượng thực tế đi qua van.

Xem thêm: Nên dùng van cân bằng tĩnh hay động cho hệ thống HVAC?

Nguyên lý hoạt động của van cân bằng tĩnh

Nguyên lý của van cân bằng tĩnh dựa trên việc tạo ra một mức trở lực nhất định trên đường ống.Khi van mở hoàn toàn, lưu lượng nước đi qua tương đối lớn. Khi người vận hành giảm độ mở, tiết diện dòng chảy nhỏ lại, tổn thất áp suất qua van tăng lên và lưu lượng giảm xuống.Trong quá trình commissioning hệ thống, kỹ thuật viên sẽ đo chênh áp giữa hai đầu van và điều chỉnh vị trí mở cho đến khi lưu lượng đạt gần với giá trị thiết kế.Có thể hiểu đơn giản:Độ mở van → thay đổi trở lực → thay đổi chênh áp → điều chỉnh lưu lượng.Sau khi đạt thông số yêu cầu, vị trí van được cố định và duy trì trong quá trình hệ thống vận hành.

Vai trò của van cân bằng tĩnh trong hệ thống HVAC

Trong hệ thống HVAC, đặc biệt là hệ thống Chiller sử dụng nước lạnh, có rất nhiều nhánh đường ống khác nhau. Nếu không cân bằng thủy lực, nước thường có xu hướng đi qua những nhánh có trở lực thấp hơn.Điều này có thể khiến một số khu vực nhận quá nhiều nước, trong khi các khu vực ở xa bơm hoặc có trở lực lớn lại không nhận đủ lưu lượng.

Phân phối lưu lượng theo thiết kế

Vai trò quan trọng nhất của van cân bằng tĩnh là giúp phân phối lượng nước phù hợp đến từng nhánh.Ví dụ, nếu một FCU được thiết kế cần lưu lượng 1,5 m³/h, van có thể được điều chỉnh để lưu lượng thực tế đạt gần mức này thay vì để nước chảy tự do theo chênh áp của hệ thống.

Hạn chế hiện tượng thừa và thiếu lưu lượng

Nếu một nhánh nhận quá nhiều nước, các nhánh khác có thể bị thiếu lưu lượng. Khi đó hệ thống dễ xuất hiện tình trạng khu vực gần bơm quá lạnh nhưng khu vực cuối tuyến lại không đạt nhiệt độ yêu cầu.Van cân bằng giúp hạn chế sự chênh lệch này bằng cách tạo trở lực phù hợp cho từng nhánh.

Nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt

AHU và FCU cần lượng nước phù hợp để coil trao đổi nhiệt hoạt động đúng công suất thiết kế.Khi lưu lượng được cân bằng tốt, khả năng trao đổi nhiệt ổn định hơn, góp phần giúp hệ thống đạt nhiệt độ mong muốn và hạn chế tình trạng thiết bị hoạt động kém hiệu quả.

Hỗ trợ quá trình commissioning

Van cân bằng tĩnh cũng là thiết bị quan trọng trong quá trình commissioning hệ thống HVAC.Thông qua các điểm đo áp suất trên van, kỹ thuật viên có thể kiểm tra chênh áp, xác định lưu lượng và điều chỉnh từng nhánh theo thông số thiết kế trước khi đưa hệ thống vào vận hành chính thức.

Van cân bằng tĩnh thường được lắp ở đâu?

Van cân bằng tĩnh có thể được sử dụng tại nhiều vị trí khác nhau trong hệ thống HVAC, chẳng hạn:

• Đường nước cấp hoặc nước hồi của FCU.
• Đường nước cấp hoặc nước hồi của AHU.
• Các nhánh đường ống Chiller.
• Hệ thống nước nóng tuần hoàn.
• Các nhánh đường ống cần giới hạn lưu lượng.
• Hệ thống HVAC trong tòa nhà, trung tâm thương mại, nhà máy hoặc bệnh viện.

Vị trí cụ thể phụ thuộc vào thiết kế thủy lực và yêu cầu của từng hệ thống.

Khi nào nên sử dụng van cân bằng tĩnh?

Van cân bằng tĩnh phù hợp với các hệ thống có lưu lượng và điều kiện áp suất tương đối ổn định.Thiết bị thường được lựa chọn khi:

• Hệ thống không thay đổi tải quá thường xuyên.
• Cần cân bằng lưu lượng giữa nhiều nhánh.
• Cần giải pháp có cấu tạo đơn giản.
• Muốn dễ dàng đo và commissioning lưu lượng.
• Chi phí đầu tư cần được tối ưu.

Với những hệ thống có tải thay đổi liên tục hoặc áp suất biến động lớn, kỹ sư có thể cân nhắc sử dụng van cân bằng động hoặc van PICV để kiểm soát lưu lượng ổn định hơn.

Van cân bằng tĩnh và van cân bằng động khác nhau thế nào?

Điểm khác biệt lớn nhất nằm ở khả năng phản ứng trước sự thay đổi áp suất.Van cân bằng tĩnh được điều chỉnh thủ công tại một vị trí cố định. Khi điều kiện áp suất của hệ thống thay đổi, lưu lượng qua van cũng có thể thay đổi theo.Trong khi đó, van cân bằng động có cơ cấu tự động điều chỉnh nhằm duy trì lưu lượng trong một phạm vi nhất định khi chênh áp thay đổi.Do đó, việc lựa chọn loại van nào cần dựa vào đặc điểm tải, quy mô hệ thống và yêu cầu kiểm soát lưu lượng.

Xem thêm: Van cân bằng tĩnh và van cân bằng động khác nhau thế nào?

Kết luận

Van cân bằng tĩnh là thiết bị giúp điều chỉnh và phân phối lưu lượng nước theo thiết kế trong các hệ thống HVAC, Chiller, AHU và FCU. Thông qua việc tạo ra mức trở lực phù hợp trên từng nhánh, van góp phần hạn chế tình trạng thừa hoặc thiếu lưu lượng, hỗ trợ quá trình commissioning và giúp hệ thống vận hành ổn định hơn.Tuy nhiên, do van cân bằng tĩnh không tự động bù lại sự thay đổi của áp suất, việc lựa chọn và cài đặt cần dựa trên tính toán lưu lượng, chênh áp và điều kiện vận hành thực tế. Đối với hệ thống có tải tương đối ổn định, đây vẫn là một giải pháp cân bằng thủy lực đơn giản, hiệu quả và được sử dụng rộng rãi trong HVAC.