I. Van cân bằng là gì?
Van cân bằng (Tiếng anh: balancing valve) là loại thiết bị dùng để cân bằng tổn thất áp suất hoặc lưu lượng giữa các nhánh tránh hiện tượng dàn có nước dàn không hoặc dàn nước áp lực thấp, dàn áp lực cao. Có hai loại van cân bằng là van cân bằng tự động và van cân bằng cơ. Van cân bằng tự động thì điều chỉnh dễ dàng hơn.
Công dụng của van cân băng tự động. Dùng để điều chỉnh lưu lượng và áp lựctrên hệ thống phân phối, hệ thống nóng và hệ thống lạnh trung tâm. Van cân bằng giúp chúng ta đo và cài đặt lưu lượng, áp lực theo ý muốn (theo thiết kế). Các van này được lắp đặt ở đường cung cấp hoặc đường trở về trong hệ thống.
Mục đích của van cân bằng là để cân bằng tổn thất áp suất giữa các nhánh hoặc giữa các FCU tránh hiện tượng dàn có nước dàn không hoặc dàn nước áp lực thấp, dàn áp lực cao. Ở một chừng mực nào đó, các FCU ở sơ đồ hồi ngược là tương đương như nhau.
Còn khi dùng van cân bằng, bạn có thể hồi trực tiếp và dùng chính van cân bằng để căn chỉnh thay van bướm điều khiển khí nén. Van cân bằng tay thì phải có kinh nghiệm để điều chỉnh, van cân bằng tự động thì điều chỉnh dễ dàng hơn.
II. Công dụng của van cân bằng
Để điều chỉnh lưu lượng và áp lực (cân bằng thủy lực) trên hệ thống phân phối, hệ thống nóng và hệ thống lạnh trung tâm, có tác dụng điều chỉnh lưu lượng, áp lực (Van cân bằng thuỷ lực). Van này giúp chúng ta đo và cài đặt lưu lượng, áp lực theo ý muốn (theo thiết kế).
Van cân bằng đo và điều chỉnh lưu lượng, áp suất để cân bằng thuỷ lực giữa các nhánh trong hệ thống giúp chúng ta tính toán lưu lượng và tổn thất áp suất, giúp cài đặt giá trị của các nhánh trong hệ thống giúp cân bằng thuỷ lực dễ dàng.
Các van này được lắp đặt ở đường cung cấp hoặc đường trở về trong hệ thống cùng với các van bướm điều khiển điện.
III. So sánh hiệu quả sử dụng giữa van cân bằng cơ và van cân bằng tự động
1. Tổn thất áp cao và chi phí
Van cân bằng cơ: Tổn thất áp cao và chi phí mua van lớn. Dùng van cân bằng cơ tại các tầng và các nhánh cần lắp thêm các loại van khác nên làm tổn thất áp cao và làm tăng thêm chi phí lắp van bổ sung.
Van cân bằng tự động: Tổng thất áp thấp và chi phí mua van ít. Khi lắp van cân bằng tự động sẽ không cần lắp van các loại van khác giữa các tầng, tại các tầng và các nhánh mà chỉ cần lắp van tự động tại các unit cuối do vậy tổn thất áp là rất thấp và giảm được chi phí về van.
2. Chi phí lao động
Van cân bằng cơ: Van cân bằng cơ cần những cán bộ và công nhân có kỹ thuật và kinh nghiệm để điều chỉnh hoặc cân bằng hàng trăm chiếc van cân bằng cơ trong hệ thống theo quy mô của bộ giàn lạnh FCU hoặc AHU. Việc này đòi hỏi tốn rất nhiều nhân lực và rất khó để có thể cân bằng một cách chính xác các van.
Van cân bằng tự động: Van cân bằng tự động chính xác và đáng tin cậy hơn nhiều so với van cân bằng cơ lại không phải điều chỉnh do vậy không mất chi phí cân chỉnh van.
3. Chi phí vận hành
Van cân bằng cơ: Chi phí vận hành cao ở mức công suất tối đa. Với sự phức tạp và rất khó điều chỉnh van cân bằng cơ nên thường gây ra lưu lượng quá tải trong hệ thống ống dẫn từ đó làm tăng chi phí điện năng cho bơm nước làm lạnh.
Van cân bằng tự động:Chi phí vận hành thấp ở mức công suất tối đa. Van cân bằng hoạt động ở mức lưu lượng được thiết kế phù hợp do vậy chi phí điện năng cho bơm nước làm lạnh sẽ ở mức tối thiểu.
4. Hiệu suất hoạt động
Van cân bằng cơ: Chi phí vận hành cao khi không sử dụng hết công suất Khi một phần hệ thống hoạt động với áp suất cao hơn sẽ gây ra sự vượt quá lưu lượng ở phần còn lại đang mở của hệ thống.
Van cân bằng tự động: Chi phí vận hành thấp mặc dù hoạt động không hết công suất. Nếu hoạt động chỉ một phần công suất sẽ gây ra áp suất trên hệ thống cao hơn. Khi đó van cân bằng tự động sẽ tự định vị cho phù hợp với lưu lượng đã thiết kế do đó chi phí tiền điện hoạt động bơm làm lạnh sẽ ở mức tối thiểu.
5. Lưu lượng trong hệ thống
Van cơ: Một số nhà thiết kế xem van cân bằng không quan trọng bởi vì vẫn có van kiểm soát nhiệt độ để điều tiết lưu lượng trong hệ thống ống dẫn. Nhưng trong trường hợp một vài khu vực công suất thiết kế thấp hơn công suất thực tế (do điều kiện thiết kế như vật liệu xây dựng, thiết bị điện hoặc diện tích lớn hơn dữ liệu thiết kế).
Kết quả là nhiệt độ phòng sẽ luôn cao hơn ngưỡng cài đặt do vậy van kiểm soát nhiệt độ sẽ vẫn luôn mở mọi lúc điều đó sẽ gây ra sự vượt quá lưu lượng trong hệ thống ống. Điều đó sẽ gây ra hiện tượng những đoạn ống khác sẽ không đủ lưu lượng do vậy sẽ ảnh hưởng đến công suất của hệ thống điều hòa ở các khu vực khác.
Van tự động: Van cân bằng tự động sẽ luôn đảm bảo không có hiện tượng lưu lượng vượt quá trong trường hợp bất kỳ khu vực nào mà ở đó công suất thiết kế thấp hơn công suất thực tế do vậy sẽ không ảnh hưởng đến công suất của hệ thống điều hòa ở các khu vực khác.
Video cấu tạo và hoạt động van cân bằng
IV. Van cân bằng tự động và van cân bằng tay
1. Van tự động
- Mỗi van cần độ chênh áp khoảng 15 đến 30 kPa để hoạt động (cao hơn đoạn đầu máy bơm)
- Không thể thay đổi ống đệm trong điều kiện đang hoạt động
- Đôi khi những van này hình dáng như Lọc Y. Dễ bám cặn, dẫn đến tình trạng lưu lượng qua van không chính xác
- Khó kiểm tra chênh áp, không có chức năng đóng
- Không thể điều chỉnh nhiệt độ
- Ít khả năng để cân bằng hệ thống
- Không cần máy đo lưu lượng
- Chi phí mua van cao.
2. Van cơ
- Chỉ áp dụng độ chênh áp để cân bằng thủy lực
- Có thể điều chỉnh
- Không bám cặn
- Có thể kiểm tra độ chênh áp
- Có chức nă ng Mở, xả, đóng
- Chi phí mua van thấp.
3. Những ưu điểm của van tự động
- Tự động cân bằng lưu lượng
- Độ chính xác cao hơn
- Đáng tin cậy hơn
- Chi phí đầu tư thấp
- Chi phí vận hành hệ thống thấp
- Tiết kiệm thời gian
- Linh hoạt có thể bổ sung hoặc loại bỏ thiết bị đầu cuối mà không cần phải cân bằng lại hệ thống.
- Tiết kiệm năng lượng hệ thống.
V. Hoạt động của van cân bằng
Van cân bằng tĩnh hoạt động với lưu lượng không đổi, được tích hợp vào hệ thống. Do đó, các cài đặt cho các van này phải được tính toán và điều chỉnh chính xác, vì chỉ cần thay đổi một trong số chúng trong hệ thống có thể thay đổi lưu lượng qua tất cả các van khác.
Van cân bằng động làm việc như bộ hạn chế dòng chảy. Chúng được đặt ở tốc độ dòng mong muốn và đảm bảo rằng tốc độ dòng lớn hơn không xảy ra. Nếu áp suất trước van tăng, nó sẽ đóng thêm một số, do đó tổn thất áp suất trên van trở nên cao hơn tương ứng. Điều này duy trì tốc độ dòng chảy mong muốn trong đường dẫn cụ thể.
Áp suất đầu vào cho một van cân bằng động cần phải cao hơn một giới hạn nhất định để nó hoạt động đúng. Điều này có nghĩa là kháng trở ở van xa nhất không thể gần bằng 0, như trường hợp với van tĩnh.
VI. Ứng dụng của van cân bằng
1. Ứng dụng của van cân bằng cơ (Van cân bằng tĩnh)
Hệ thống sưởi ấm và làm mát được thiết kế với một nguyên tắc, dòng chảy không đổi lưu thông một lượng lớn nước. Để làm điều đó hiệu quả nhất có thể, điều quan trọng là phải đảm bảo rằng thiết kế chảy trong các phần khác nhau của hệ thống là chính xác. Van cân bằng cơ là lựa chọn tốt nhất trong các loại hệ thống này.
Sau khi cài đặt, chúng có thể được vận hành và được đặt thành luồng thiết kế mà không có rủi ro dòng chảy sẽ thay đổi do điều kiện tải một phần. Để cân bằng hydronic thích hợp trong hệ thống, một loạt các van cân bằng cơ được lắp đặt, thay đổi kích thước theo lưu lượng yêu cầu trong các bộ phận cụ thể của hệ thống.
2. Ứng dụng của van cân bằng tự động (Van cân bằng động)
Hệ thống sưởi ấm và làm mát hai ống được đặc trưng bởi các điều kiện thay đổi do van đóng mở tùy thuộc vào nhu cầu sưởi ấm hoặc làm mát. Điều này liên tục gây ra thay đổi dòng chảy và chênh lệch áp suất.
Nếu không có các phép đo thích hợp, các hệ thống như vậy phải chịu sự phân phối nhiệt không đồng đều, tiếng ồn và năng lượng không hiệu quả. Van cân bằng tự động là lựa chọn tốt nhất cho các loại hệ thống này.
Sau khi cài đặt, họ tối ưu hóa hệ thống dưới tất cả các tải có thể bằng cách kiểm soát áp suất chênh lệch. Kết hợp với các van cài đặt sẵn đảm bảo lưu lượng chính xác qua từng bộ tản nhiệt và vòng làm nóng sàn hoặc thiết bị đầu cuối làm mát, hệ thống được tối ưu hóa để kiểm soát nhiệt độ tốt nhất, tiết kiệm năng lượng và giảm tiếng ồn.
