NEWS

Việc định cỡ kênh dẫn và hộp VAV nhằm mục đích cân bằng giữa Chi phí ban đầu (First Cost) và Chi phí hàng năm (Annual Costs), đặc biệt là chi phí năng lượng, để giảm thiểu Chi phí Vòng đời (Life-Cycle Costs - LCCs).

Dưới đây là các yếu tố và khuyến nghị thiết kế cụ thể ảnh hưởng đến việc định cỡ và cấu hình kênh/hộp VAV để tối ưu hóa LCCs, dựa trên các nguồn tài liệu:

I. Định Cỡ Kênh Chính (VAV Duct Main Sizing)

Mặc dù việc sử dụng phân tích LCC cho thiết kế kênh dẫn là không thực tế do khó khăn trong việc tính toán chi phí ban đầu (vật liệu, nhân công) và chi phí năng lượng (tổn thất áp suất do phụ kiện), các nguồn tài liệu vẫn đưa ra phương pháp tiếp cận giúp giảm thiểu LCC:

1. Mức Tổn Thất Ma Sát Tối Ưu cho VAV: Nếu mức tổn thất ma sát tối thiểu theo LCC cho hệ thống CAV (Lưu lượng Không đổi) là khoảng 0.1 in.w.c./100 ft, thì mức tổn thất ma sát tối thiểu theo LCC cho hệ thống VAV sẽ cao hơn, khoảng 0.25” đến 0.3”/100’. Điều này là do chi phí ban đầu của hệ thống VAV là như nhau nhưng chi phí năng lượng hàng năm thấp hơn nhiều so với CAV.
2. Phương Pháp Giảm Tỷ Lệ Ma Sát (Friction Rate Reduction Method): Phương pháp này được khuyến nghị cho các kênh chính ở phía thượng nguồn của hộp VAV:
   • "Bắt đầu nhanh, kết thúc chậm" (Start fast; end slow): Bắt đầu từ đầu ra quạt với tỷ lệ ma sát tối đa (ví dụ: 0.3”/100’).
   • Giảm dần tỷ lệ ma sát tại các điểm chuyển tiếp (transitions) dọc theo đường chạy thủy lực dài nhất (index run), cho đến khi đạt tỷ lệ ma sát tối thiểu (thường là 0.10” đến 0.15”/100’) ở cuối hệ thống kênh.
   • Phương pháp này giúp đạt được tổn thất áp suất tương đương nhưng chi phí thấp hơn và không gian yêu cầu ít hơn.

II. Định Cỡ Hộp VAV (VAV Box Sizing)

Việc định cỡ hộp VAV là một sự đánh đổi giữa chi phí ban đầu (hộp lớn hơn tốn kém hơn) và chi phí vận hành (tổn thất áp suất và năng lượng sưởi lại):

1. Hộp Quá Cỡ (Oversized Box): Có tổn thất áp suất thấp hơn và ít tiếng ồn hơn, nhưng chi phí cao hơn và có thể dẫn đến lưu lượng gió tối thiểu của hộp cao hơn, gây lãng phí năng lượng sưởi lại (reheat).
2. Hộp Quá Nhỏ (Undersized Box): Có tổn thất áp suất và tiếng ồn cao hơn, nhưng chi phí ban đầu thấp hơn và có thể có lưu lượng gió tối thiểu thấp hơn, giảm năng lượng sưởi lại.
3. Khuyến nghị LCC: Dựa trên phân tích LCC, khuyến nghị là chọn hộp VAV sưởi lại (VAV reheat boxes) tiêu chuẩn với tổng tổn thất áp suất (ΔTP) là 0.5 inch w.g..
4. Sử dụng Cuộn Dây Sưởi Lại Quá Cỡ (Oversized Reheat Coil): Đây là một tùy chọn nhà máy tiêu chuẩn và mang lại lợi ích lớn về chi phí vòng đời:
   • Giảm tổn thất áp suất không khí.
   • Cho phép chênh lệch nhiệt độ nước nóng (HW ΔT) lớn hơn (~10°F), giúp giảm kích thước bơm và đường ống.
   • Cải thiện hiệu suất của nồi hơi ngưng tụ.

III. Cấu hình Kênh Dẫn Tại Hộp VAV (Duct Configuration)

Các yếu tố tại đầu vào và đầu ra của hộp VAV ảnh hưởng đáng kể đến tổn thất áp suất và chi phí vận hành:

1. Ống Mềm (Flexible Duct) tại Đầu vào: Nên tránh sử dụng ống mềm tại đầu vào hộp VAV vì chúng gây ra tổn thất áp suất cao (đặc biệt nếu bị xoắn).
2. Định Cỡ Ống Đầu vào (Inlet Duct): Nên thiết kế ống đầu vào quá cỡ cho các khu vực được coi là quan trọng (obviously critical zones) để giảm tổn thất áp suất. Tuy nhiên, áp dụng ống quá cỡ cho mọi khu vực có thể dẫn đến thời gian hoàn vốn rất dài (ví dụ: 75 năm), do đó nên hạn chế áp dụng cho không quá 20% các khu vực tiềm năng.
3. Hộp Thông Gió Đầu Ra (Discharge Plenum): Nên sử dụng hộp thông gió đầu ra hình chữ nhật, sau đó là tất cả các ống tròn. Việc sử dụng cuộn dây sưởi lại quá cỡ giúp giảm đáng kể tổng tổn thất áp suất đầu ra của hộp VAV.

IV. Các Yếu Tố Khác Giảm Chi Phí Vòng Đời

Các chiến lược thiết kế và điều khiển sau đây cũng trực tiếp giảm chi phí năng lượng và bảo trì, từ đó giảm LCC:

1. Sử dụng Trình tự Vận hành ASHRAE Guideline 36 (G36 Sequences): Đây được coi là mẹo quan trọng nhất. G36 mang lại chi phí ban đầu thấp hơn, chi phí bảo trì thấp hơn và chi phí năng lượng thấp hơn do các trình tự nâng cao đã được lập trình và thử nghiệm trước.
2. Đặt Lưu lượng Gió Tối thiểu của Hộp VAV bằng Tỷ lệ Thông gió Tối thiểu (Minimum Ventilation Rate): Việc này được khuyến nghị để tránh lãng phí năng lượng xảy ra khi lưu lượng gió tối thiểu cao. ASHRAE Standard 90.1-2019 yêu cầu lưu lượng gió sơ cấp tối thiểu phải bằng lưu lượng thông gió tối thiểu theo Quy trình Đơn giản (Simplified Procedure).
   • Các nhà thiết kế nên bỏ qua dữ liệu từ nhà sản xuất VAV box về lưu lượng tối thiểu có thể kiểm soát được, vì chúng thường quá bảo thủ (way too conservative).
   • Hệ thống điều khiển nên được chỉ định với áp suất vận tốc tối thiểu (VP) ≤ 0.004” và hệ số khuếch đại đầu dò lưu lượng VAV (F) ≥ 2.
3. Sử dụng Fan Arrays (Mảng Quạt): Việc này không có mặt trái và cho phép sử dụng các AHU rất lớn (Mega AHUs).
   • Lợi ích bao gồm giảm chi phí ban đầu (cho các AHU lớn), giảm năng lượng quạt (nếu loại bỏ bộ giảm âm), giảm công suất âm thanh, và tăng độ dự phòng.
4. Kiểm soát Lưu lượng Không khí Ngoài Trời Tối thiểu bằng Độ Chênh Áp (DP) qua một Miệng Lỗ Cố định (Fixed Orifice): Phương pháp này sử dụng bộ truyền chênh áp qua một miệng lỗ cố định (ví dụ: lưới chắn hoặc màn lưới) tạo ra ~0.06” DP ở vận tốc thiết kế.
   • Đây là một phương pháp đo lưu lượng không khí ngoài trời (AFMS) đáng tin cậy, chi phí bảo trì thấp và ít bị ảnh hưởng bởi vận tốc thấp, bụi bẩn, mưa hoặc gió.