NEWS

Tổng hợp các quy định về thử nghiệm và đánh giá mức độ rò rỉ không khí qua thân (casing) và cánh (damper/valve) của các thiết bị đầu cuối hệ thống điều hòa không khí biến thiên (VAV) và các ngưỡng cho phép:

I. Tổng quan về VAV và Tiêu chuẩn thử nghiệm

• Các thiết bị đầu cuối lưu lượng không khí biến thiên (VAV) là một loại thiết bị đầu cuối không khí hoặc thiết bị đầu cuối.

• Chương trình Chứng nhận Hiệu suất của AHRI (AHRI 880) áp dụng cho các thiết bị đầu cuối VAV, yêu cầu kiểm tra bởi các phòng thí nghiệm bên thứ ba độc lập và tuân thủ tiêu chuẩn ISO/IEC 17065:2012.

• Tiêu chuẩn ASHRAE 130:2016 cung cấp các phương pháp thử nghiệm để đánh giá các loại thiết bị đầu cuối khác nhau, bao gồm các bài kiểm tra cụ thể về rò rỉ van/cánh, rò rỉ vỏ và rò rỉ động. Các tiêu chuẩn ASHRAE là tự nguyện trừ khi được cơ quan pháp lý bắt buộc.

• Tiêu chuẩn BS EN 1751:1998 (Tiêu chuẩn Anh) quy định thử nghiệm khí động học đối với van và cánh gió trong hệ thống thông gió. Tiêu chuẩn này sử dụng ISO 5221 để đo lưu lượng khí.

• Sổ tay thử nghiệm rò rỉ ống dẫn khí HVAC của SMACNA (ANSI/SMACNA Third Edition – 2005, ANSI/SMACNA 016-2012) cung cấp các quy trình thử nghiệm ống dẫn để tuân thủ giới hạn rò rỉ khí và nhấn mạnh tầm quan trọng của việc hiểu rò rỉ từ ống dẫn, thiết bị (như hộp điều chỉnh lưu lượng không khí VAV) và phụ kiện. SMACNA không khuyến nghị thử nghiệm định kỳ nếu các phương pháp phù hợp được sử dụng, và kiểm tra bằng mắt thường có thể đủ.

II. Các quy trình thử nghiệm rò rỉ và đánh giá

Các tài liệu đưa ra các quy trình thử nghiệm cụ thể cho rò rỉ thân, rò rỉ cánh/van và rò rỉ động:

1. Thử nghiệm rò rỉ thân (Casing Leakage)

• Mục đích: Đo lượng khí rò rỉ từ bên trong ra bên ngoài của thiết bị đầu cuối. Đối với các thiết bị đầu cuối luồng song song (parallel flow), rò rỉ từ van gió hồi (backdraft damper) có thể được coi là một phần của rò rỉ thân.

Theo ASHRAE 130 (2008 & 2016):

• Thiết lập thử nghiệm: Thiết bị đầu cuối được lắp đặt như trong Hình 5 (2008) hoặc Hình 6 (đối với cấp khí) và Hình 7 (đối với hồi/xả) (2016). Các cách lắp đặt khác có thể được sử dụng nếu được mô tả chi tiết trong báo cáo thử nghiệm.

• Quy trình: Thiết bị đo lưu lượng không khí được nối với một đoạn ống dẫn thẳng tại đầu vào khí sơ cấp. Cánh/van sơ cấp phải được mở hoàn toàn, và tất cả các lỗ thoát và đầu vào khác phải được bịt kín. Áp suất tĩnh đầu vào được đo. Lượng khí cấp được tăng cho đến khi đạt được áp suất tĩnh mong muốn. Các phép đo lưu lượng khí và áp suất tĩnh được thực hiện sau khi đạt trạng thái cân bằng.

• Báo cáo: Lượng rò rỉ được báo cáo dưới dạng "x cfm (L/s) tại y in. (Pa) áp suất tĩnh". Ví dụ tính toán rò rỉ thân được cung cấp cho một thiết bị đầu cuối ống dẫn đơn 12 inch (300 mm).

Theo BS EN 1751:1998:

• Thiết lập thử nghiệm: Tương tự như Hình 2a) hoặc 2b). Lỗ thoát của vỏ cánh/van được bịt kín, và cánh/van được đặt ở vị trí mở.

• Quy trình: Vỏ được đặt dưới áp suất tối đa được khuyến nghị trong 60 giây trước khi bắt đầu đo rò rỉ.

• Báo cáo: Báo cáo bao gồm phân loại (Phụ lục C).

2. Thử nghiệm rò rỉ cánh/van (Damper/Valve Leakage)

• Mục đích: Đo rò rỉ của van điều khiển hoặc rò rỉ qua cánh gió sơ cấp ở vị trí đóng (shut-off). Thử nghiệm này áp dụng cho các thiết bị đầu cuối ống dẫn đơn, ống dẫn đôi, loại nối tiếp (series), loại có quạt luồng song song (parallel-flow fan-powered) và loại điều chỉnh cơ học.

Theo ASHRAE 130 (2008 & 2016):

• Thiết lập thử nghiệm: Thiết bị được lắp đặt như trong Hình 2 (2008) hoặc Hình 8 (2016). Một ống dẫn cấp khí được nối với đầu vào của cánh/van đã đóng, với tất cả các lỗ hở khác trong thiết bị đầu cuối đều mở.

• Quy trình: Áp suất khí cấp được tăng lên áp suất tĩnh đầu vào mong muốn. Sau đó, cánh/van được điều chỉnh mở và trở lại vị trí đóng bằng bộ truyền động của nó. Sau khi cánh/van đóng, áp suất khí cấp được điều chỉnh để duy trì áp suất tĩnh đầu vào trong vòng ±5% giá trị mong muốn sau khi cân bằng.

• Báo cáo: Tốc độ lưu lượng khí được ghi lại là "rò rỉ cánh/van khí sơ cấp được biểu thị bằng x cfm (L/s) tại y in. (Pa) áp suất tĩnh đầu vào". Mật độ không khí (z lbm/ft³ [kg/m³]) cũng được bao gồm.

Theo BS EN 1751:1998:

• Báo cáo: Báo cáo tốc độ lưu lượng khí rò rỉ của cánh/van dưới dạng hàm số của chênh lệch áp suất thử nghiệm ở vị trí đóng, bao gồm phân loại (Phụ lục C).

3. Thử nghiệm rò rỉ động (Dynamic Leakage) (Chỉ áp dụng cho các thiết bị đầu cuối có quạt luồng song song - Parallel-Flow Fan-Powered Terminal Units):

• Mục đích: Xác định rò rỉ qua thân và van gió hồi (backdraft damper) khi hệ thống khí sơ cấp đang hoạt động và quạt của thiết bị đầu cuối không hoạt động.

Theo ASHRAE 130 (2016):

• Thiết lập thử nghiệm: Thiết bị đầu cuối được lắp đặt như trong Hình 3. Toàn bộ thiết lập, trừ thiết bị đầu cuối, phải được bịt kín.

• Tính toán: Rò rỉ động (Qleak) là sự chênh lệch giữa lưu lượng khí đầu vào của thiết bị đầu cuối (Qin) và lưu lượng khí đầu ra của thiết bị đầu cuối (Qout) (Qleak = Qin - Qout).

• Báo cáo: Được báo cáo là "x cfm (L/s)" tại các điều kiện cụ thể: mật độ không khí, kích thước thiết bị đầu cuối, lưu lượng khí thiết bị đầu cuối, áp suất tĩnh đầu vào và áp suất tĩnh đầu ra.

III. Các ngưỡng và phân loại rò rỉ cho phép

Các tiêu chuẩn khác nhau cung cấp các ngưỡng và phân loại rò rỉ khác nhau:

1. Theo SMACNA (HVAC Air Duct Leakage Test Manual):

• Lớp rò rỉ (Leakage Class - CL): Một hằng số xác định mức độ rò rỉ dựa trên phương pháp xây dựng.

• Tốc độ rò rỉ (Leakage Rate - F): Được biểu thị bằng cfm/100 ft² diện tích bề mặt ống dẫn và được tính bằng công thức F = CL * P^0.65, trong đó P là áp suất tĩnh tính bằng inch water gauge.

• Các lớp (Class) rò rỉ được khuyến nghị (Bảng 5-1): 

• Đối với ống dẫn kim loại hình chữ nhật:

  • Leakage Class C (Chỉ các mối nối ngang): Lớp 16 (đối với áp suất 0.5 và 1 in. wg).

  • Leakage Class B (Các mối nối ngang và đường nối): Lớp 8 (đối với áp suất 2 và 3 in. wg).

  • Leakage Class A (Các mối nối, đường nối và tất cả các chỗ xuyên): Class 4 (đối với áp suất 4, 6 và 10 in. wg).

• Đối với ống dẫn kim loại tròn: Nói chung chặt hơn. 

  • Leakage Class C: Class 8.

  • Leakage Class B: Class 4.

  • Leakage Class A: Class 2.

• Rò rỉ dưới dạng phần trăm lưu lượng khí (Phụ lục A): Cung cấp lưu lượng cfm định mức trên mỗi ft² cho các lớp rò rỉ và áp suất tĩnh khác nhau. Ví dụ, đối với class rò rỉ 8: 

  • Tại 0.5 in. wg, cho phép 2.5 cfm/100ft².

  • Tại 1 in. wg, cho phép 4.0 cfm/100ft².

  • Tại 10 in. wg, cho phép 9.8 cfm/100ft².

  • Lưu ý: Mục B.1 của SMACNA nêu rõ rằng việc đánh giá rò rỉ bằng phương pháp phần trăm (%) không được khuyến nghị là đánh giá đầy đủ hiệu suất hệ thống, nhưng có thể hữu ích cho phân tích tiết kiệm năng lượng.

• Các nhà thiết kế phải tính toán rò rỉ trong các thiết bị như VAV/hộp điều chỉnh lưu lượng một cách độc lập với rò rỉ ống dẫn.

2. Theo ASHRAE Fundamentals Handbook 2001 (Bảng 9):

• Cung cấp "Rò rỉ dưới dạng phần trăm lưu lượng khí" tính bằng L/s trên mỗi m² bề mặt ống dẫn cho các Lớp rò rỉ khác nhau (8, 17, 34, 68) và áp suất tĩnh (125 Pa đến 1500 Pa). Bảng này được điều chỉnh từ SMACNA 1985.

• Ví dụ, Lớp rò rỉ 8 ở áp suất tĩnh 1000 Pa tương ứng với 9.6 L/s trên mỗi m² bề mặt ống dẫn.

3. Theo BS EN 1751:1998 (Phụ lục C):

• Rò rỉ cánh đóng (Closed Blade Leakage) (Hình C.1): Cho phép qvLBA tối đa (l·s⁻¹·m⁻²) dưới dạng hàm số của áp suất tĩnh ống dẫn (ps tính bằng Pa) cho các lớp 1, 2, 3 và 4. 

• Lớp 1 là chặt nhất, Lớp 4 là kém chặt nhất. Ví dụ, ở 500 Pa, Lớp 1 cho phép xấp xỉ 1 l/s/m², trong khi Lớp 4 cho phép xấp xỉ 20 l/s/m².

• Rò rỉ thân (Case Leakage) (Hình C.2): Cho phép qvLCA tối đa (l·s⁻¹·m⁻²) dưới dạng hàm số của áp suất tĩnh ống dẫn (ps tính bằng Pa) cho các lớp A, B và C. 

• Lớp A là chặt nhất, Lớp C là kém chặt nhất. Ví dụ, ở 500 Pa, Lớp A cho phép xấp xỉ 0.2 l/s/m², Lớp B xấp xỉ 1 l/s/m², và Lớp C xấp xỉ 5 l/s/m².

IV. Các khái niệm và lưu ý quan trọng

• Rò rỉ là một khía cạnh quan trọng của hiệu suất hệ thống HVAC, ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng.

• Các tiêu chuẩn khác nhau cung cấp các phương pháp và phân loại rò rỉ khác nhau, phản ánh sự khác biệt về trọng tâm (ví dụ: chứng nhận sản phẩm so với lắp đặt ống dẫn).

• SMACNA phân biệt giữa rò rỉ từ ống dẫn và rò rỉ từ thiết bị (như VAV), nhấn mạnh rằng các nhà thiết kế nên tính toán cả hai một cách riêng biệt.

• Khái niệm "lớp rò rỉ" (Leakage Class) định lượng độ kín của cấu trúc ống dẫn, với các con số thấp hơn cho thấy ít rò rỉ hơn.

• "Hệ số tổn thất" (loss coefficient - j hoặc C) là một hệ số kháng chất lỏng không thứ nguyên được sử dụng để đánh giá hiệu suất khí động học của các bộ phận như cánh gió và van, khác với bản thân rò rỉ, nhưng liên quan đến tổn thất áp suất.

• Việc thử nghiệm không phải lúc nào cũng cần thiết nếu tuân thủ các phương pháp xây dựng và bịt kín phù hợp, kiểm tra trực quan thường là đủ.

• Có sự khác biệt giữa rò rỉ tĩnh (cánh đóng, thiết bị tắt) và rò rỉ động (thiết bị hoạt động).

V. Lời kết: 

Hãy hình dung hệ thống HVAC của bạn như một mạng lưới đường ống phức tạp vận chuyển không khí. Rò rỉ thân VAV giống như việc kiểm tra xem có bất kỳ vết nứt hoặc lỗ hổng nào trên thành ống của đường ống hay không, cho phép không khí thoát ra trước khi đến đích. Rò rỉ cánh VAV lại giống như kiểm tra xem van điều tiết (cánh) bên trong đường ống có đóng kín hoàn toàn để ngăn chặn luồng không khí đi qua khi nó được thiết lập để đóng hay không. Các ngưỡng cho phép và lớp rò rỉ được đặt ra giống như các tiêu chuẩn kiểm soát chất lượng. Chúng cho biết mức độ "thất thoát" không khí tối đa được chấp nhận cho các loại ống và van khác nhau, đảm bảo rằng hệ thống hoạt động hiệu quả mà không lãng phí quá nhiều năng lượng. Một hệ thống hiệu quả sẽ giống như một đường ống không có vết nứt và một van đóng chặt, đảm bảo mọi luồng không khí đều đi đúng hướng.

Tổng hợp và biên soạn bởi phòng nghiên cứu và phát triển (R&D) công ty NSCA