Khi nói đến tiết kiệm điện cho hệ thống HVAC, mọi người thường nghĩ ngay đến quạt hiệu suất cao, động cơ tiết kiệm năng lượng hay biến tần VFD. Nhưng có một yếu tố nằm ngay trên trần nhà lại thường ít được chú ý: đường đi của hệ thống ống gió.
Một tuyến ống vòng vèo, nhiều đoạn chuyển hướng và co 90° có thể làm tăng trở lực mà quạt phải vượt qua.
Vậy có phải cứ càng nhiều co 90° thì tiền điện càng cao? Thực tế phức tạp hơn như vậy.
Khi dòng khí đi vào một co 90°, hướng chuyển động thay đổi. Với những cấu hình co bất lợi, phân bố vận tốc có thể trở nên không đều và xuất hiện các vùng tách dòng, xoáy hoặc nhiễu động.
Năng lượng bị tiêu hao trong quá trình này tạo thành tổn thất áp suất cục bộ.
Tuy nhiên, mức tổn thất không chỉ phụ thuộc vào góc 90°. Hai chiếc co nhìn bên ngoài có vẻ giống nhau nhưng nếu khác bán kính cong, tỷ lệ kích thước hoặc cấu tạo cánh hướng dòng thì đặc tính khí động cũng có thể khác.
Do đó, câu hỏi đúng không phải là “có bao nhiêu co 90°?” mà nên là “các co đó tạo ra bao nhiêu trở lực trong điều kiện vận hành thực tế?”
ΔPt = C × Pv
Trong đó C là hệ số tổn thất của fitting và Pv là áp suất động.
Điểm đáng chú ý nằm ở áp suất động: đại lượng này liên quan đến bình phương vận tốc dòng khí.
Điều đó có nghĩa là việc thu nhỏ tiết diện để tiết kiệm không gian hoặc vật liệu có thể đẩy vận tốc lên cao. Khi đó, không chỉ ma sát trên đường ống thay đổi mà ảnh hưởng của co, tê và nhiều fitting khác cũng trở nên đáng kể hơn.
Vì vậy, tối ưu hệ thống không đơn giản là làm đường ống nhỏ nhất có thể.
P ≈ Q × ΔP / η
Muốn duy trì cùng lưu lượng Q, nếu hệ thống yêu cầu quạt tạo ra mức áp suất ΔP lớn hơn thì nhu cầu công suất cũng thay đổi theo.
Đây là mối liên hệ giữa một chiếc co tưởng chừng đơn giản và bài toán năng lượng của cả hệ thống.
Đáng chú ý hơn là khi lưu lượng thực tế không đạt thiết kế, một giải pháp thường gặp là tăng tốc độ quạt bằng VFD.
Cách làm này có thể cải thiện lưu lượng, nhưng nếu nguyên nhân gốc là trở lực mạng ống quá cao thì nó không phải lúc nào cũng là phương án tối ưu. Theo fan laws, công suất quạt thay đổi mạnh theo tốc độ quay, nên một mức tăng tốc tương đối nhỏ có thể kéo theo mức tăng năng lượng đáng kể.
Trong thực tế, hệ thống HVAC phải đi qua dầm, kết cấu, hệ thống điện, cấp thoát nước, PCCC và hàng loạt hạng mục MEP khác. Việc loại bỏ hoàn toàn co 90° gần như không thực tế.
Điều quan trọng là sử dụng co đúng cách.
Khi có đủ không gian, co bán kính phù hợp có thể giúp dòng khí chuyển hướng thuận lợi hơn so với cấu hình đổi hướng quá gấp.
Trong một số trường hợp, turning vanes được sử dụng để kiểm soát hướng dòng khí qua co. Nhưng cánh hướng dòng cũng cần đúng kích thước và hình học mới phát huy tác dụng.
Ngoài ra, cần đặc biệt chú ý những co nằm sát đầu hút hoặc đầu đẩy quạt. Dòng khí bị biến dạng tại các vị trí này có thể tạo ra system effect và ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành thực tế.
Ngay từ giai đoạn thiết kế và triển khai shop drawing, nên rà soát routing, hạn chế đổi hướng không cần thiết, lựa chọn tiết diện phù hợp và kiểm soát vận tốc.
Đến giai đoạn sản xuất và thi công, cần tiếp tục kiểm soát hình học fitting, kích thước thực tế, mối nối, độ kín và khả năng lắp đặt đúng bản vẽ.
Đây cũng là lý do chất lượng sản xuất ống và phụ kiện không chỉ liên quan đến thẩm mỹ. Với các dự án yêu cầu kiểm soát chặt chất lượng mạng ống, có thể tham khảo thêm giải pháp sản xuất và gia công ống gió tại Dosamec để tìm hiểu các loại ống gió, fitting và phụ kiện sử dụng trong hệ thống HVAC.
Một hệ thống có vận tốc hợp lý, fitting được lựa chọn đúng và routing tốt đôi khi hiệu quả hơn nhiều so với một tuyến có ít co nhưng thiết kế chưa phù hợp.
Vì vậy, muốn tối ưu năng lượng HVAC, đừng chỉ hỏi “nên chọn quạt bao nhiêu kW?”. Hãy xem lại cả đường mà luồng không khí phải đi qua trước khi đến được cửa gió cuối cùng.
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP DOSAMEC
Một tuyến ống vòng vèo, nhiều đoạn chuyển hướng và co 90° có thể làm tăng trở lực mà quạt phải vượt qua.
Vậy có phải cứ càng nhiều co 90° thì tiền điện càng cao? Thực tế phức tạp hơn như vậy.
Co 90° ảnh hưởng thế nào đến dòng khí?
Không khí không tự nhiên đổi hướng mà không phát sinh tổn thất.Khi dòng khí đi vào một co 90°, hướng chuyển động thay đổi. Với những cấu hình co bất lợi, phân bố vận tốc có thể trở nên không đều và xuất hiện các vùng tách dòng, xoáy hoặc nhiễu động.
Năng lượng bị tiêu hao trong quá trình này tạo thành tổn thất áp suất cục bộ.
Tuy nhiên, mức tổn thất không chỉ phụ thuộc vào góc 90°. Hai chiếc co nhìn bên ngoài có vẻ giống nhau nhưng nếu khác bán kính cong, tỷ lệ kích thước hoặc cấu tạo cánh hướng dòng thì đặc tính khí động cũng có thể khác.
Do đó, câu hỏi đúng không phải là “có bao nhiêu co 90°?” mà nên là “các co đó tạo ra bao nhiêu trở lực trong điều kiện vận hành thực tế?”
Vận tốc gió – yếu tố dễ bị bỏ qua
Một nguyên lý quan trọng khi phân tích tổn thất áp suất ống gió là:ΔPt = C × Pv
Trong đó C là hệ số tổn thất của fitting và Pv là áp suất động.
Điểm đáng chú ý nằm ở áp suất động: đại lượng này liên quan đến bình phương vận tốc dòng khí.
Điều đó có nghĩa là việc thu nhỏ tiết diện để tiết kiệm không gian hoặc vật liệu có thể đẩy vận tốc lên cao. Khi đó, không chỉ ma sát trên đường ống thay đổi mà ảnh hưởng của co, tê và nhiều fitting khác cũng trở nên đáng kể hơn.
Vì vậy, tối ưu hệ thống không đơn giản là làm đường ống nhỏ nhất có thể.
Tổn thất áp suất liên quan gì đến điện năng của quạt?
Về nguyên lý, công suất cần thiết có thể hình dung qua:P ≈ Q × ΔP / η
Muốn duy trì cùng lưu lượng Q, nếu hệ thống yêu cầu quạt tạo ra mức áp suất ΔP lớn hơn thì nhu cầu công suất cũng thay đổi theo.
Đây là mối liên hệ giữa một chiếc co tưởng chừng đơn giản và bài toán năng lượng của cả hệ thống.
Đáng chú ý hơn là khi lưu lượng thực tế không đạt thiết kế, một giải pháp thường gặp là tăng tốc độ quạt bằng VFD.
Cách làm này có thể cải thiện lưu lượng, nhưng nếu nguyên nhân gốc là trở lực mạng ống quá cao thì nó không phải lúc nào cũng là phương án tối ưu. Theo fan laws, công suất quạt thay đổi mạnh theo tốc độ quay, nên một mức tăng tốc tương đối nhỏ có thể kéo theo mức tăng năng lượng đáng kể.
Muốn giảm mất áp, có nhất thiết phải loại bỏ co 90°?
Không.Trong thực tế, hệ thống HVAC phải đi qua dầm, kết cấu, hệ thống điện, cấp thoát nước, PCCC và hàng loạt hạng mục MEP khác. Việc loại bỏ hoàn toàn co 90° gần như không thực tế.
Điều quan trọng là sử dụng co đúng cách.
Khi có đủ không gian, co bán kính phù hợp có thể giúp dòng khí chuyển hướng thuận lợi hơn so với cấu hình đổi hướng quá gấp.
Trong một số trường hợp, turning vanes được sử dụng để kiểm soát hướng dòng khí qua co. Nhưng cánh hướng dòng cũng cần đúng kích thước và hình học mới phát huy tác dụng.
Ngoài ra, cần đặc biệt chú ý những co nằm sát đầu hút hoặc đầu đẩy quạt. Dòng khí bị biến dạng tại các vị trí này có thể tạo ra system effect và ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành thực tế.
Tối ưu từ bản vẽ thường hiệu quả hơn “chữa cháy” ngoài công trường
Một thiết kế tốt không nhất thiết là thiết kế có ít co nhất, mà là hệ thống có tổng trở lực hợp lý và phân phối gió đúng yêu cầu.Ngay từ giai đoạn thiết kế và triển khai shop drawing, nên rà soát routing, hạn chế đổi hướng không cần thiết, lựa chọn tiết diện phù hợp và kiểm soát vận tốc.
Đến giai đoạn sản xuất và thi công, cần tiếp tục kiểm soát hình học fitting, kích thước thực tế, mối nối, độ kín và khả năng lắp đặt đúng bản vẽ.
Đây cũng là lý do chất lượng sản xuất ống và phụ kiện không chỉ liên quan đến thẩm mỹ. Với các dự án yêu cầu kiểm soát chặt chất lượng mạng ống, có thể tham khảo thêm giải pháp sản xuất và gia công ống gió tại Dosamec để tìm hiểu các loại ống gió, fitting và phụ kiện sử dụng trong hệ thống HVAC.
Đừng chỉ nhìn vào công suất quạt khi muốn tiết kiệm điện HVAC
Nhiều co 90° có thể góp phần làm tăng tổng trở lực, nhưng không thể lấy số lượng co để quy đổi trực tiếp thành phần trăm điện năng tiêu thụ.Một hệ thống có vận tốc hợp lý, fitting được lựa chọn đúng và routing tốt đôi khi hiệu quả hơn nhiều so với một tuyến có ít co nhưng thiết kế chưa phù hợp.
Vì vậy, muốn tối ưu năng lượng HVAC, đừng chỉ hỏi “nên chọn quạt bao nhiêu kW?”. Hãy xem lại cả đường mà luồng không khí phải đi qua trước khi đến được cửa gió cuối cùng.
CÔNG TY CỔ PHẦN CÔNG NGHIỆP DOSAMEC
- Hotline: 18001165
- Email: info@dosamec.com.vn
- Nhà xưởng: 6/3 Bà Điểm 9 – Hóc Môn – TP. Hồ Chí Minh
- Website: dosamec.com
Đính kèm
Bài viết liên quan
