Van PICV và vai trò của nó trong hệ thống Chiller

1. Tầm quan trọng của việc cân bằng nước hệ thống

Để hiểu rõ về van PICV/PIBCV trước tiên chúng ta cùng tìm hiểu về vấn đề cân bằng nước trong hệ thống chiller khi tải thay đổi trong quá trình hoạt động, chúng là một trong những nhiệm vụ chính của van PICV để tiết kiệm năng lượng bơm, qua đó nó sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về tầm quan trọng, ưu nhược điểm van PICV trong hệ thống.

Mục đích của van điều tiết lưu lượng tự động đó là đảm bảo lưu lượng nước qua các dàn coil trong hệ thống được chính xác tại mọi thời điểm và tại mọi điều kiện tải hoạt động. Hệ thống HVAC sử dụng van cơ được cân bằng là khi lưu lượng nước tại các coil nằm trong khoảng trên dưới 10% so với lưu lượng thiết kế.

Hệ thống với tải thay đổi nếu không được cân bằng nước thì sẽ gây ra một số vấn đề sau:

• Lưu lượng nước tại các coil không đều, một số lưu lượng qua coil quá lớn trong khi một số khác lại quá ít.

• Lưu lượng qua các coil quá ít sẽ không đảm bảo được tải phòng như điều kiện thiết kế tính toán.

• Lưu lượng qua các coil quá lớn sẽ kém hiệu suất trong việc truyền nhiệt giữa nước và không khí trong coil.

• Gây lãng phí năng lượng bơm sử dụng cho việc cung cấp lưu lượng qua các coil.

• Nhiệt độ tại các dàn lạnh trong tòa nhà khó kiểm soát vì chỗ thì quá lạnh, chỗ thì kém lạnh.

Đối với các hệ thống trước đây chúng ta vẫn thường thấy van cân bằng cơ đảm nhận công việc cân bằng nước tại các nhánh vào mỗi coil đến giá trị được thiết kế với các van điện từ mở hoàn toàn. Điều này được thực hiện bằng cách thủ công tại các van cân bằng, mỗi lần một van và cứ thế tiếp tục cho đến hết.

Mỗi lần hệ thống có bất kỳ điều chỉnh thay đổi thì việc cân bằng tại các van trước cần phải được thiết lập lại. Đó là lý do tại sao tiêu chuẩn ASHRAE khuyến cáo mỗi van thì phải được cài đặt cân chỉnh tối thiểu 3 lần để có thể có được giá trị lưu lượng thực tế trong khoảng trên dưới 10% giá trị thiết kế và giá trị đó được xem như là đã được cân bằng.

2. Các kiểu van được xem xét để cân bằng nước trong hệ thống

Chúng ta dễ dàng nhận thấy các van cân bằng được bố trí tại các vị trí như chiller/ boiler, AHU, FCU trong hệ thống.

Ở các dạng hệ thống trước đây chúng ta thường thấy nhất đó là van cân bằng cơ kết hợp van 2 ngã để cân bằng nước và điều khiển nước qua FCU, AHU. Tuy nhiên do cụm van này gặp nhiều khuyết điểm về việc cân bằng nước trong quá trình cân chỉnh như:

• Cân chỉnh rất nhiều van trong hệ thống.

• Cân chỉnh khi các van vào FCU, AHU của hệ thống mở hoàn toàn.

• Một van thay đổi sẽ làm thay đổi cả hệ thống.

Trước khi nói đến PICV ta sẽ tìm hiểu sơ bộ về 1 loại van giúp cải thiện các vấn đề trên đó là van DPCV (Diffrential Pressure Control Valves). kết hợp van 2 ngã cho việc cân bằng và điều khiển nước qua các FCU, AHU.

Van DPCV gồm 2 phần kết nối với nhau giữa đường cấp và đường hồi của mỗi FCU, AHU để kiểm soát mức chênh áp vào ra. Nhờ đó khi van 2 ngã thay đổi chúng cung cấp mức điều chỉnh hợp lý cho bơm biến tần tăng giảm lưu lượng nước hệ thống theo từng nhu cầu tải hoạt động phù hợp tiết kiệm năng lượng. Với đặc tính trên, DPCV mang lại một số ưu điểm khác như:

• Giúp tiết kiệm năng lượng hệ thống khi vận hành.

• Giảm thiểu nguy cơ tiếng ồn qua thiết bị.

• Việc vận hành cân bằng nước trở nên đơn giản hóa

• Đảm bảo áp lực tại các nhánh độc lập với bất kỳ thay đổi nào của hệ thống.

3. Sơ lược van PICV/PIBCV (Pressure independent control valve)

Ngày nay với việc phát triển của công nghệ kỹ thuật nhằm phục vụ đời sống con người hiệu quả hơn, tương tự nguyên lý DPCV nhưng tích hợp gọn hơn đó là van PICV (Pressure independent control valve).

Với những ưu điểm nổi bật mà nó mang lại cho hệ thống so với các van trước đó như:

• Có cùng ưu điểm như van DPCV.

• Cấu tạo gọn nhẹ hơn chỉ cần lắp van trên đương hồi của FCU, AHU.

• Tích hợp cân bằng áp lực và đóng mở như van 2 ngã trong cùng 1 van.

• Có thể lắp cho các thiết bị mà không cần đường cấp và hồi gần nhau như van DPCV (vì ống dẫn giữa 2 thành phần của van DPCV ngắn)

Do đó có thể nói van PICV = DPCV + Van 2 ngã.

Mặc dù vậy PICV chỉ phù hợp đối với các nhánh nhỏ tại thiết bị đầu cuối như FCU/AHU/PCU. Đối với việc kiểm soát điều khiển chênh áp tại các nhánh phân phối nước lớn với áp suất làm việc lớn thì van DPCV vẫn là lựa chọn phù hợp.

PICV là loại van có thể kiểm soát áp suất, nhiệt độ, lưu lượng nước gói gọn trong cùng 1 thân van.

Chúng được ứng dụng nhiều trong các hệ thống khép kín làm lạnh hoặc sưởi với áp lực nước thay đổi trong hệ thống.

Hệ thống sử dụng van PICV không cần phải cân bằng nước nhiều lần trong quá trình vận hành chạy thử.

PICV giúp duy trì lưu lượng nước qua coil trong khi áp suất và tải trong hệ thống thay đổi.

Do đó chúng mang lại nhiều hiệu quả năng lượng vận hành cũng như giảm sự gia tăng chi phí sử dụng về sau.

Nguồn: Kỹ sư Vương Cam