NEWS

Hệ thống VAV được giới thiệu thông qua các phương pháp và lời khuyên thiết kế nhằm tối ưu hóa đáng kể cả chi phí ban đầu, chi phí vận hành (năng lượng) và hiệu suất hoạt động của hệ thống.

Các phương pháp tối ưu hóa chính được đề cập bao gồm bốn lời khuyên thiết kế (Design Tips) và các hướng dẫn về thiết kế ống gió VAV.

1. Sử dụng Trình tự Vận hành Hướng dẫn 36 của ASHRAE (Tip #1)

Việc sử dụng ASHRAE Guideline 36 Sequences (G36) (Trình tự Vận hành Hiệu suất Cao cho Hệ thống HVAC) được coi là lời khuyên quan trọng nhất.

Tối ưu hóa Chi phí:

• Giảm chi phí ban đầu: G36 kết hợp những điểm tốt nhất của thế giới cấu hình và lập trình ("Plug and play"). Điều này dẫn đến chi phí ban đầu thấp hơn cho toàn bộ nhóm thiết kế/xây dựng.
• Tiết kiệm thời gian thiết kế và lập trình: Các kỹ sư chỉ cần ghi rõ: "Trình tự điều khiển phải được thực hiện đầy đủ và tuân thủ ASHRAE Guideline 36". Trình tự này đã được các nhà sản xuất hệ thống điều khiển tự động hóa tòa nhà (BAS) lập trình sẵn, kiểm tra và gỡ lỗi.
• Giảm chi phí bảo trì: Giúp giảm chi phí bảo trì và hệ thống dễ dàng duy trì hơn.
• Tiết kiệm năng lượng: Các trình tự nâng cao như "Dual Max" VAV Control giúp giảm năng lượng quạt, năng lượng gia nhiệt, và năng lượng sưởi ấm lại (reheat). Trình tự này tránh được việc luồng không khí tối thiểu cao đẩy khu vực vào chế độ sưởi ấm.
• Phát hiện và xử lý vùng lỗi (Rogue Zones): G36 bao gồm logic để xác định các "Rogue Zones" (vùng luôn yêu cầu nhiều tài nguyên hơn, như áp suất tĩnh cao hơn hoặc nhiệt độ thấp/cao hơn). Việc phát hiện và sửa chữa hoặc khóa các vùng này (bằng cách đặt Importance Multiplier bằng 0) ngăn chặn việc reset vòng lặp điều khiển đến mức cực đoan, do đó ngăn chặn lãng phí năng lượng.

Tối ưu hóa Hiệu suất:

• Trình tự nâng cao: Cung cấp trình tự vận hành tốt nhất, đã được kiểm tra và gỡ lỗi.
• Cải thiện tiện nghi: Logic Dual Max VAV giúp cải thiện tiện nghi.
• Kiểm soát tốt hơn: Việc sử dụng logic Trim & Respond để reset điểm đặt áp suất tĩnh (Static Pressure Setpoint Reset) dựa trên nhu cầu của khu vực (ví dụ: vị trí van hoặc van điều tiết) giúp giảm năng lượng quạt và cung cấp điều khiển tốt hơn.

2. Đặt Điểm đặt Lưu lượng Không khí Tối thiểu của Hộp VAV bằng Tốc độ Thông gió Tối thiểu (Tip #2)

Phương pháp này tập trung vào việc đặt lưu lượng không khí tối thiểu (Vmin) của hộp VAV bằng tốc độ thông gió tối thiểu theo yêu cầu của tiêu chuẩn.

Tối ưu hóa Chi phí và Hiệu suất:

• Tiết kiệm năng lượng tối đa: Theo các nghiên cứu (RP-1515), việc đặt lưu lượng tối thiểu cao hơn mức cần thiết sẽ lãng phí năng lượng. Tiêu chuẩn ASHRAE 90.1-2019 yêu cầu lưu lượng không khí tối thiểu phải bằng lưu lượng thông gió tối thiểu theo Thủ tục Đơn giản (Simplified Procedure).
• Bỏ qua dữ liệu nhà sản xuất: Các nhà thiết kế không cần xem xét lưu lượng tối thiểu có thể kiểm soát được theo khuyến nghị của nhà sản xuất hộp VAV vì dữ liệu này thường sai và quá bảo thủ (ví dụ: tương đương với ~30% CFM thiết kế).
• Điều khiển chính xác ở lưu lượng thấp: Các bộ điều khiển VAV hiện đại có độ chính xác cao xuống tới khoảng 0.003 inch áp suất vận tốc (VP). Nên chỉ định VP tối thiểu của bộ điều khiển BAS VAV ≤ 0.004 inch.
• Thông gió theo thời gian trung bình (TAV): Nếu lưu lượng thông gió tối thiểu thấp hơn khả năng kiểm soát của hộp, G36 sẽ tự động sử dụng TAV, làm rung lưu lượng tối thiểu từ 0 lên mức tối thiểu có thể kiểm soát được trong một khoảng thời gian 15 phút, đảm bảo duy trì mức thông gió trung bình cần thiết mà vẫn tiết kiệm năng lượng.

• Điều chỉnh động: Guideline 36-2021 có thể tự động tính toán Vmin một cách động (dynamically), cho phép đặt mức tối thiểu là "AUTO".

   

3. Sử dụng Fan Arrays (Mảng Quạt) (Tip #3)

Fan Arrays là mảng các quạt nhỏ, dẫn động trực tiếp, cánh đơn, hút một lần, được đặt trong khoang áp suất tĩnh (plenum fans).

Tối ưu hóa Chi phí:

• Chi phí ban đầu thấp hơn: Fan Arrays thường có cùng hoặc thấp hơn tổng chi phí lắp đặt ròng so với các hệ thống quạt truyền thống.
• Cho phép sử dụng AHU cỡ lớn (Mega AHUs): Fan Arrays cho phép xây dựng các đơn vị xử lý không khí (AHUs) rất lớn (lên đến 200,000 cfm hoặc hơn). Đối với các tòa nhà lớn, Mega AHUs có chi phí ban đầu thấp hơn nhiều so với việc sử dụng nhiều AHU nhỏ.
• Giảm chi phí năng lượng: Giúp giảm năng lượng quạt nếu loại bỏ được bộ giảm âm thanh hoặc hiệu ứng hệ thống (system effect).
• Giảm không gian: Giúp giảm chiều dài AHU và yêu cầu ít không gian hơn khi sử dụng Mega AHUs.
• Lắp đặt và bảo trì dễ dàng: Dễ dàng thay thế động cơ và quạt, và dễ lắp đặt hơn trong các ứng dụng nâng cấp (retrofit).

Tối ưu hóa Hiệu suất:

• Độ tin cậy cao hơn (Redundancy): Cải thiện khả năng dự phòng, đặc biệt nếu được cung cấp nhiều Bộ điều khiển Tần số Biến đổi (VFDs) hoặc Động cơ Chuyển mạch Điện tử (ECMs).
• Giảm tiếng ồn: Giảm công suất âm thanh, đặc biệt ở phía xả.
• Hiệu quả năng lượng cao hơn: Mega AHUs hiệu quả năng lượng hơn.
•  

4. Kiểm soát Lưu lượng Không khí Ngoài trời Tối thiểu bằng cách sử dụng DP (Chênh lệch Áp suất) qua một Lỗ cố định (Tip #4)

Phương pháp này giải quyết vấn đề đo lường lưu lượng không khí ngoài trời (OA) thường không chính xác.

Tối ưu hóa Chi phí và Hiệu suất:

• Độ chính xác và độ tin cậy cao hơn: Hầu hết các Hệ thống Đo lường Lưu lượng Không khí (AFMS) hoạt động kém hiệu quả do tốc độ không khí thấp, nhiễu loạn và cảm biến dễ bị bẩn. Việc sử dụng DP qua một lỗ cố định (ví dụ: lưới chắn hoặc lưới lọc) làm tín hiệu giúp giảm thiểu tác động của tốc độ không đồng đều và gió.
• Tín hiệu mạnh hơn: Phương pháp này cung cấp tín hiệu cao hơn từ 2 đến 3 lần so với cảm biến vận tốc thông thường, cho phép đo chính xác xuống tới khoảng 150 fpm. Điều này đảm bảo kiểm soát chính xác lưu lượng không khí ngoài trời tối thiểu.
• Chi phí bảo trì thấp: Ít bị bẩn hoặc hư hỏng do bụi, mưa hoặc tuyết.
• Không cần thêm chiều dài AHU: Không yêu cầu thêm chiều dài AHU.

• Tránh hiệu chỉnh tại công trường: Tránh hiệu chuẩn tại công trường nếu DP của lỗ cố định đã được biết chính xác.

   

5. Tối ưu hóa Thiết kế Ống gió và Hộp VAV (Life-Cycle Cost - LCC)

Các phương pháp thiết kế ống gió VAV được giới thiệu nhằm cân bằng giữa Chi phí Ban đầu (First Cost) và Chi phí Hàng năm (Annual Costs, chủ yếu là năng lượng) để đạt được Chi phí Vòng đời (LCC) tối ưu.

Tối ưu hóa Chi phí và Hiệu suất Thiết kế Ống gió chính:

• Phương pháp Giảm Tỷ lệ Ma sát (Friction Rate Reduction Method): Để tối ưu hóa LCC, nên sử dụng phương pháp này thay vì Equal Friction truyền thống.
• "Bắt đầu nhanh; Kết thúc chậm" (Start fast; end slow): Bắt đầu từ đầu hệ thống (gần quạt) với tốc độ ma sát cao hơn (~0.3 inch w.c./100 ft) và giảm dần tỷ lệ ma sát tại mỗi điểm chuyển tiếp, kết thúc ở mức thấp hơn (ví dụ: 0.10” đến 0.15”/100’).
• Lợi ích: Phương pháp này mang lại chi phí thấp hơn và ít không gian cần thiết hơn so với phương pháp Equal Friction, trong khi áp suất giảm tương đương.

Tối ưu hóa Kích thước Hộp VAV:

• Lựa chọn kích thước tiêu chuẩn: Lựa chọn hộp sưởi ấm lại VAV tiêu chuẩn dựa trên mức Tổng áp suất giảm (ΔTP) là 0.5 inch w.g..
• Sử dụng cuộn dây sưởi ấm lại quá khổ (Oversized Reheat Coil): Đây là một tùy chọn tối ưu hóa có sẵn tại nhà máy.
  • Giảm chi phí vận hành: Dẫn đến áp suất không khí giảm thấp hơn.
  • Cải thiện hiệu suất hệ thống nước: Cho phép chênh lệch nhiệt độ nước nóng (HW ΔT) lớn hơn (~10°F), giảm kích thước bơm và ống, và cải thiện hiệu quả nồi hơi ngưng tụ.

Tối ưu hóa Hệ thống Không khí Hồi (Return Air System):

• Sử dụng Plenum Không khí Hồi: Sử dụng các khoang áp suất tĩnh (plenums) kiến trúc và trục không khí hồi không ống gió (unducted) nếu được phép.
• Tiết kiệm chi phí đáng kể: Phương pháp này giảm chi phí hệ thống HVAC (ước tính từ $3 đến $5/ft²), giảm chi phí năng lượng quạt khoảng 20%, và yêu cầu ít hoặc không cần chi phí cân bằng (balancing costs).
• Duy trì cân bằng: Đối với hệ thống VAV, cân bằng được duy trì tốt hơn khi tốc độ lưu lượng không khí cấp thay đổi theo tải.