ÁP SUẤT TĨNH ỐNG GIÓ LÀ GÌ? ẢNH HƯỞNG ĐẾN HỆ THỐNG HVAC RA SAO?

Một hệ thống HVAC có thể sử dụng AHU đúng công suất, quạt đúng thông số nhưng lưu lượng gió tại các phòng vẫn không đạt yêu cầu.

Miệng gió cuối tuyến thổi yếu, khu vực gần AHU quá lạnh, VAV Box mở lớn nhưng vẫn thiếu gió, quạt chạy ở tần số cao và phát sinh tiếng ồn. Trong nhiều trường hợp, nguyên nhân nằm ở áp suất tĩnh ống gió và tổng trở lực của hệ thống.

Hiểu đúng áp suất tĩnh giúp kỹ sư lựa chọn quạt phù hợp, kiểm soát lưu lượng, giảm tiếng ồn và tối ưu điện năng vận hành.

Áp suất tĩnh ống gió là gì?

Áp suất tĩnh ống gió, tiếng Anh là Static Pressure, là thành phần áp suất của không khí tác dụng lên thành ống gió.

Khi quạt hoạt động, không khí phải đi qua nhiều bộ phận như:

Ống gió và các đoạn chuyển.
Co, cút, chạc chia.
Lọc gió và coil.
Damper và VAV Box.
Tiêu âm và miệng gió.

Mỗi bộ phận đều tạo ra một mức cản trở nhất định. Quạt phải tạo đủ áp suất để vượt qua tổng trở lực này và duy trì lưu lượng thiết kế.

Có thể hiểu đơn giản:

Áp suất tĩnh phản ánh mức độ cản trở của hệ thống đường gió đối với quạt.

Nếu quạt không đủ áp suất, lưu lượng gió thực tế sẽ giảm. Ngược lại, nếu áp suất quá cao, hệ thống có thể phát sinh tiếng ồn và tiêu thụ điện không cần thiết.

Phân biệt áp suất tĩnh, áp suất động và áp suất tổng

áp suất tĩnh ống gió

Áp suất tĩnh

Áp suất tĩnh tác dụng lên thành ống và được sử dụng để đánh giá:

Trở lực đường ống.
Khả năng làm việc của quạt.
Chênh áp qua lọc và coil.
Điều kiện vận hành của VAV Box.
Setpoint điều khiển trên BMS.

Áp suất động

Áp suất động liên quan đến vận tốc chuyển động của dòng khí.

Công thức:

Pv = ρ × v² ÷ 2

Trong đó:

Pv là áp suất động, đơn vị Pa.
ρ là khối lượng riêng của không khí.
v là vận tốc gió, đơn vị m/s.

Khi vận tốc tăng, áp suất động và tổn thất áp suất cũng tăng nhanh.

Áp suất tổng

Áp suất tổng là tổng của áp suất tĩnh và áp suất động:

Pt = Ps + Pv

Trong đó:

Pt là áp suất tổng.
Ps là áp suất tĩnh.
Pv là áp suất động.

Đơn vị đo áp suất tĩnh

Áp suất tĩnh thường được biểu diễn bằng:

Pascal: Pa.
Milimét cột nước: mmH₂O.
Inch cột nước: in.wg.

Quy đổi tham khảo:

1 mmH₂O ≈ 9,81 Pa.
1 in.wg ≈ 249 Pa.

Tại Việt Nam, đơn vị Pa được sử dụng phổ biến trong hồ sơ thiết kế và catalogue thiết bị HVAC.

Không có một giá trị áp suất tĩnh phù hợp cho mọi hệ thống. Mỗi AHU, quạt cấp gió, quạt hút thải hoặc hệ VAV phải được tính toán theo lưu lượng và tổng trở lực thực tế.

Áp suất tĩnh ngoài của AHU là gì?

Áp suất tĩnh ngoài thường được ký hiệu là ESP – External Static Pressure.

Đây là phần áp suất mà quạt trong AHU hoặc dàn lạnh phải cung cấp để thắng trở lực của hệ thống bên ngoài thiết bị, bao gồm:

Ống gió cấp và hồi.
Damper.
Tiêu âm.
VAV Box.
Miệng gió.
Phụ kiện lắp ngoài AHU.

Khi lựa chọn thiết bị, cần kiểm tra đồng thời lưu lượng và áp suất tại cùng một điểm làm việc.

Một quạt có lưu lượng danh định lớn nhưng không đủ áp suất vẫn không thể đưa đủ gió đến cuối tuyến.

Áp suất tĩnh ảnh hưởng đến HVAC như thế nào?

ảnh hưởng

Ảnh hưởng đến lưu lượng gió

Khi trở lực hệ thống tăng, lưu lượng quạt thường giảm nếu tốc độ quạt không thay đổi.

Những nguyên nhân phổ biến gồm lọc bẩn, coil bị nghẹt, damper đóng nhiều, đường ống nhỏ hoặc tuyến ống có quá nhiều co cút.

Hệ quả thường gặp:

Miệng gió cuối tuyến thổi yếu.
Phòng xa AHU không đủ lạnh.
Lưu lượng gió tươi không đạt.
Hệ thống hút mùi hoạt động kém.
Các khu vực phân phối gió không đều.

Ảnh hưởng đến quạt và AHU

Khi trở lực cao hơn thiết kế, quạt có thể phải chạy ở tần số cao để duy trì lưu lượng.

Điều này có thể gây:

Tăng điện năng tiêu thụ.
Tăng tiếng ồn và rung.
Motor làm việc nặng.
Hiệu suất quạt giảm.
Tuổi thọ thiết bị bị ảnh hưởng.

Co đặt quá gần cửa hút, dòng khí xoáy hoặc đoạn ống đẩy không đủ thẳng cũng làm giảm hiệu suất thực tế của quạt.

Ảnh hưởng đến tiếng ồn

Áp suất và vận tốc cao có thể làm xuất hiện tiếng rít tại:

Miệng gió.
Damper.
VAV Box.
Co và chạc chia.
Đoạn ống có tiết diện nhỏ.

Tiếng ồn không nên chỉ được xử lý bằng cách thay miệng gió. Cần kiểm tra đồng thời lưu lượng, vận tốc, áp suất và mức đóng của damper.

Ảnh hưởng đến điện năng

Quạt phải tiêu thụ năng lượng để vượt qua trở lực hệ thống.

Khi lọc bẩn, coil bị nghẹt hoặc setpoint áp suất đặt quá cao, biến tần có thể tăng tốc quạt liên tục. Điện năng tăng nhưng điều kiện trong phòng chưa chắc được cải thiện.

Một số nguyên nhân gây lãng phí gồm:

Lọc gió bẩn.
Coil bám bụi.
Damper đóng quá sâu.
Đường ống rò rỉ hoặc bị móp.
Cảm biến áp suất sai lệch.
Hệ thống chưa được TAB.
Setpoint áp suất cao hơn nhu cầu thực tế.

Ảnh hưởng đến VAV Box và BMS

Trong hệ thống VAV, cảm biến áp suất gửi tín hiệu về bộ điều khiển hoặc BMS để điều chỉnh tốc độ quạt.

Nếu áp suất quá thấp:

VAV Box mở lớn nhưng không đủ gió.
Phòng cuối tuyến khó đạt nhiệt độ.
Lưu lượng cấp không ổn định.

Nếu áp suất quá cao:

Damper VAV phải đóng sâu.
Hệ thống phát sinh tiếng ồn.
Quạt tiêu thụ nhiều điện.
Điều khiển lưu lượng dễ dao động.

Vị trí cảm biến và giá trị setpoint phải được lựa chọn dựa trên khu vực bất lợi nhất của hệ thống.

Nguyên nhân làm trở lực hệ thống tăng cao

Ống gió quá nhỏ

Khi tiết diện ống nhỏ nhưng lưu lượng không đổi, vận tốc gió tăng. Điều này làm tăng ma sát, tổn thất áp suất và tiếng ồn.

Tuyến ống quá dài

Đường ống càng dài, càng nhiều co, tê và đoạn chuyển thì tổng trở lực càng lớn.

Việc thi công khác hồ sơ thiết kế cũng có thể làm áp suất thực tế cao hơn tính toán.

Lọc gió và coil bị bẩn

Lọc bẩn làm tăng chênh áp và giảm lưu lượng không khí.

Coil bám bụi vừa làm tăng trở lực vừa giảm khả năng trao đổi nhiệt của AHU hoặc FCU.

Damper đóng quá nhiều

Damper cần thiết để cân bằng lưu lượng nhưng đóng quá sâu có thể gây tổn thất lớn và phát sinh tiếng rít.

Ống mềm bị gập

Ống mềm bị võng, xoắn hoặc uốn gấp làm giảm tiết diện hữu dụng và tăng trở lực tại các nhánh cuối.

Miệng gió không phù hợp

Miệng gió quá nhỏ so với lưu lượng yêu cầu có thể tạo vận tốc cao, gây ồn và tăng chênh áp.

Nguyên nhân làm áp suất và lưu lượng không đủ

Khi áp suất thấp đi kèm lưu lượng thấp, cần kiểm tra:

Quạt không đủ áp suất.
Biến tần bị giới hạn tần số.
Quạt quay sai chiều.
Dây đai bị trượt.
Cánh quạt bẩn.
Ống gió bị rò.
Damper mở sai vị trí.
Nhánh gần AHU lấy quá nhiều gió.
Cảm biến áp suất sai.
Đường ống bị thay đổi sau thiết kế.

Không nên kết luận quạt thiếu công suất khi chưa kiểm tra toàn bộ hệ thống.

Dấu hiệu hệ thống gặp vấn đề

Doanh nghiệp nên kiểm tra áp suất tĩnh khi xuất hiện các dấu hiệu:

Gió yếu tại cuối tuyến.
Một số phòng quá lạnh, một số phòng thiếu mát.
Quạt chạy mạnh nhưng lưu lượng không đạt.
Biến tần thường xuyên chạy tần số cao.
VAV Box mở tối đa liên tục.
Tiếng rít tại miệng gió hoặc damper.
Ống gió và cửa máy bị rung.
Gió tươi hoặc khí thải không đạt thiết kế.
Điện năng tăng nhưng hiệu quả làm mát không cải thiện.

Các dấu hiệu trên chỉ giúp nhận biết vấn đề. Muốn xác định nguyên nhân phải đo áp suất, lưu lượng và kiểm tra hiện trạng thiết bị.

Cách đo áp suất tĩnh ống gió

Chuẩn bị trước khi đo

Cần rà soát:

Lưu lượng thiết kế.
Áp suất thiết kế của quạt.
Sơ đồ đường ống.
Đường đặc tính quạt.
Vị trí lọc, coil và damper.
Cài đặt biến tần.
Setpoint trên BMS.

Hệ thống phải hoạt động ổn định trước khi ghi nhận số liệu.

Thiết bị đo

Các thiết bị thường dùng gồm:

Đồng hồ chênh áp.
Manometer điện tử.
Cảm biến áp suất.
Ống Pitot.
Máy đo vận tốc và lưu lượng gió.

Đầu lấy áp tĩnh cần được đặt vuông góc với hướng dòng khí, tránh để luồng gió thổi trực tiếp vào đầu đo.

Vị trí đo

Có thể đo tại:

Trước và sau quạt.
Trước và sau lọc.
Trước và sau coil.
Trên ống cấp chính.
Trước VAV Box.
Tại nhánh cuối tuyến.
Trước và sau tiêu âm.

Không nên đo ngay sát co, tê, damper hoặc đoạn chuyển vì dòng khí tại đây thường bị nhiễu.

Đo cùng với lưu lượng

Không nên đánh giá hệ thống chỉ dựa trên áp suất.

Áp suất cao nhưng lưu lượng thấp có thể do hệ thống bị nghẹt.
Áp suất thấp và lưu lượng thấp có thể do quạt yếu hoặc rò rỉ.
Áp suất thấp nhưng lưu lượng vẫn đạt có thể là hệ thống có trở lực thấp.
Áp suất ống chính đạt nhưng cuối tuyến thiếu gió có thể do mất cân bằng.

Kết quả phải được so sánh với hồ sơ thiết kế và đường đặc tính quạt.

Quy trình kiểm tra của HRT

quy trình

Bước 1: Rà soát hồ sơ

Kiểm tra lưu lượng, áp suất thiết kế, catalogue quạt, sơ đồ ống gió, VAV Box và cài đặt biến tần.

Bước 2: Khảo sát hiện trạng

Kiểm tra lọc, coil, quạt, damper, ống mềm, rò rỉ, miệng gió, cảm biến và hệ thống BMS.

Bước 3: Đo áp suất và lưu lượng

Đo tại các điểm đại diện trên ống chính, nhánh gió và miệng gió.

Bước 4: Xác định nguyên nhân

Phân biệt rõ:

Quạt không đủ áp.
Trở lực quá cao.
Đường ống rò rỉ.
Lọc hoặc coil bẩn.
Damper sai vị trí.
Cảm biến sai lệch.
Hệ thống chưa cân bằng.

Bước 5: Cân chỉnh và đo lại

Sau khi xử lý, cần đo lại lưu lượng, áp suất, tiếng ồn và khả năng đáp ứng của từng khu vực.

Giải pháp tối ưu hệ thống

Tùy theo hiện trạng, giải pháp có thể gồm:

Vệ sinh hoặc thay lọc.
Vệ sinh coil.
Khắc phục rò rỉ ống gió.
Sửa ống mềm bị gập.
Điều chỉnh lại damper.
TAB hệ thống gió.
Tăng kích thước miệng gió.
Cải tạo co và đoạn chuyển.
Điều chỉnh tốc độ quạt.
Hiệu chuẩn cảm biến.
Cài đặt lại setpoint áp suất.
Thay quạt khi thiết bị thực sự không đáp ứng.

Không nên mặc định tăng tốc quạt vì giải pháp này có thể làm điện năng và tiếng ồn tăng nhưng không xử lý được nguyên nhân gốc.

Những sai lầm cần tránh

sai lầm

Nghĩ áp suất càng cao càng tốt

Áp suất cao có thể là dấu hiệu của lọc bẩn, damper đóng nhiều hoặc đường ống bị nghẹt.

Chỉ tăng tốc quạt khi thiếu gió

Tăng tốc quạt có thể làm hệ thống ồn hơn và tiêu thụ nhiều điện hơn.

Đóng damper theo cảm giác

Điều chỉnh một nhánh sẽ ảnh hưởng đến toàn bộ hệ thống. Damper cần được cân chỉnh theo số liệu đo.

Chọn quạt chỉ theo lưu lượng

Quạt phải đáp ứng đồng thời lưu lượng và áp suất tại điểm làm việc thiết kế.

Chỉ dựa vào dữ liệu BMS

Cảm biến có thể sai hoặc đặt không đúng vị trí. Khi hệ thống bất thường cần đo kiểm tại hiện trường.

Kết luận

Áp suất tĩnh ống gió ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng, tiếng ồn, điện năng và khả năng điều khiển của hệ thống HVAC.

Khi quạt chạy mạnh nhưng cuối tuyến vẫn thiếu gió, không nên vội tăng tốc hoặc thay thiết bị. Cần đo đúng áp suất, kiểm tra tổng trở lực và xác định chính xác nguyên nhân.

Đo đúng – xác định đúng – cân chỉnh đúng – vận hành hiệu quả.

HRT cung cấp dịch vụ khảo sát, đo kiểm, TAB, bảo trì và tối ưu hệ thống HVAC cho nhà máy, văn phòng, khách sạn, bệnh viện và công trình thương mại.

HRT – Hiểu Đúng, Rõ Ràng, Tận Tâm.
Hơi Thở Xanh Cho Mọi Công Trình.