1. Kiểm soát Nhiệt độ Riêng lẻ (Individual Temperature Control)

Hệ thống VAV được thiết kế để kiểm soát thông gió và nhiệt độ bằng cách điều chỉnh lưu lượng không khí đi vào từng khu vực (zone) hoặc phòng riêng lẻ. Hệ thống này lý tưởng vì không phải phòng nào trong tòa nhà cũng có cùng mức tải nhiệt (heat load).

Cơ chế Hoạt động

1. Không khí Cấp có Nhiệt độ Không đổi: Hệ thống VAV hoạt động dựa trên nguyên tắc Thể tích Khí Biến đổi, Nhiệt độ Không đổi (Variable Air Volume, Constant Temperature System). Không khí lạnh (thường khoảng 13°C hoặc 55°F) được làm lạnh tại Bộ Xử lý Không khí Trung tâm (AHU) và được cấp vào toàn bộ hệ thống ống dẫn khí chính với nhiệt độ không đổi.
2. Phân Vùng (Zoning) với Hộp VAV: Hệ thống VAV cho phép các khu vực khác nhau trong tòa nhà hoạt động ở các nhiệt độ khác nhau từ cùng một hệ thống. Mỗi khu vực sẽ có một Hộp Thiết bị cuối VAV (VAV terminal/VAV box) được lắp đặt trên nhánh ống dẫn khí cấp. Số lượng khu vực trong hệ thống VAV tương đương với số lượng hộp VAV.
3. Bộ Điều nhiệt (Thermostat): Mỗi khu vực (zone) được trang bị một bộ điều nhiệt. Bộ điều nhiệt này liên tục giám sát nhiệt độ phòng và so sánh nó với điểm đặt nhiệt độ mong muốn của người dùng (ví dụ: 25°C).
4. Điều chỉnh Van Tiết Lưu (Damper):
   • Bộ điều nhiệt sẽ gửi tín hiệu đến bộ điều khiển của hộp VAV, điều khiển một bộ truyền động (actuator) gắn với một van điều tiết (damper) bên trong hộp VAV.
   • Nếu nhiệt độ phòng quá nóng (tải nhiệt cao), bộ điều khiển sẽ chỉ thị cho van điều tiết mở thêm (có thể mở 100%) để cho phép nhiều không khí lạnh hơn đi vào phòng, từ đó làm mát nhanh chóng.
   • Nếu nhiệt độ phòng đã đạt điểm đặt (tải nhiệt giảm), bộ điều tiết sẽ đóng lại một phần để hạn chế lượng không khí lạnh đi vào, duy trì nhiệt độ ổn định.
5. Tải nhiệt khác nhau: Ví dụ, một phòng có nhiều người hoặc máy chủ tạo ra tải nhiệt lớn sẽ yêu cầu lượng không khí cấp (CFM) lớn hơn, do đó van điều tiết mở rộng hơn. Ngược lại, một phòng không có người sẽ yêu cầu lượng không khí tối thiểu.

2. Hiệu quả Năng lượng (Energy Efficiency)

Hệ thống VAV được coi là phương pháp điều hòa không khí hiệu quả năng lượng nhất và mang lại sự tiết kiệm năng lượng cao hơn so với hệ thống CAV. Chi phí vận hành (operating cost) của hệ thống VAV thấp hơn so với hệ thống CAV.

Khả năng tiết kiệm năng lượng của VAV chủ yếu đến từ việc giảm công suất vận hành của quạt AHU và giảm nhu cầu làm lạnh hoặc sưởi ấm khi tải nhiệt trong tòa nhà thấp.

Điều khiển Tốc độ Quạt bằng Biến tần (VFD)

Trong hệ thống VAV, quạt AHU được trang bị Bộ Truyền động Tần số Biến đổi (VFD), còn gọi là Bộ Truyền động Tốc độ Biến đổi (VSD). VFD cho phép điều chỉnh tốc độ của mô-tơ quạt.

1. Cảm biến Áp suất Tĩnh (Static Pressure Sensor): Một cảm biến áp suất tĩnh được lắp đặt bên trong ống dẫn khí (thường là ở điểm xa nhất, nơi có sự sụt áp lớn nhất) để liên tục giám sát áp suất không khí. Hệ thống được thiết kế để duy trì áp suất tĩnh không đổi trong ống dẫn khí cấp.
2. Điều chỉnh Tốc độ Quạt:
   • Khi tải nhiệt giảm (ví dụ: vào mùa đông hoặc khi phòng trống), các hộp VAV đóng lại để giảm lưu lượng không khí vào các phòng.
   • Khi nhiều van điều tiết đóng lại, áp suất bên trong ống dẫn khí tăng lên.
   • Cảm biến áp suất tĩnh phát hiện sự tăng áp suất này và gửi tín hiệu đến VFD.
   • VFD sau đó sẽ giảm tốc độ quay của mô-tơ quạt để giảm lưu lượng không khí (CFM) và duy trì áp suất ổn định.
3. Tiết kiệm Điện năng: Việc giảm tốc độ mô-tơ quạt thông qua VFD giúp giảm đáng kể tiêu thụ điện năng (công suất quạt giảm theo hàm bậc ba của tốc độ quạt), đảm bảo không có sự lãng phí năng lượng. Hệ thống VFD có thể giúp tiết kiệm điện năng tới 40% hoặc 60%.

Tóm lại, hệ thống VAV kiểm soát nhiệt độ riêng lẻ bằng cách biến đổi thể tích không khí lạnh cấp cho từng khu vực thông qua hộp VAV và van điều tiết được điều khiển bởi bộ điều nhiệt. Đồng thời, nó đạt được hiệu quả năng lượng bằng cách giảm tốc độ quạt AHU (sử dụng VFD) khi lưu lượng không khí tổng thể được yêu cầu giảm.