TIẾT KIỆM ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG HVAC

  1. Giới thiệu chung HỆ THỐNG HVAC
  • HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí) gọi chung là hệ thống điều hòa không khí.
  • Hệ thống điều khiển HVAC là một hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong không gian trong nhà hoặc xe cộ. Cung cấp một mức độ chấp nhận được về chất lượng không khí trong nhà và sự thoải mái nhiệt là yêu cầu đối với một hệ thống HVAC. Các thiết kế của hệ thống được dựa trên các nguyên tắc truyền nhiệt, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng. Mục đích của hệ thống HVAC chính là tạo ra một không gian với nhiệt độ, chất lương và độ ẩm đạt tới mức cao nhất.
  • Theo thiết kế truyền thống, người ta thường chọn motor có công suất dư tải và không gian hệ thống phải lớn để đảm bảo rằng nó có thể đạt được hiệu quả làm mát mong muốn. Điều này không chỉ làm tăng chi phí trong thiết kế sơ bộ mà còn lãng phí năng lượng khi hệ thống hoạt động ở điều kiện tải thấp.
  • Với các thiết kế hiện hữu, việc điều khiển tốc độ các phụ tải là không linh hoạt, các phụ tải vận hành qua mạch sao/tam giác hoặc bộ khởi động mềm, điều này tồn tại các nhược điểm sau :

Không thể thay đổi tốc độ motor – HỆ THỐNG HVAC

Motor khởi động trực tiếp từ lưới điện 3 pha/380VAC, khởi động qua mạch sao-tam giác, gây sụt áp lưới khi khởi động, dòng điện tăng, tiêu tốn một lượng điện đáng kể, sốc cơ khí ảnh hưởng tới tuổi thọ động cơ, do đó sẽ tăng chi phí cho công việc bảo trì.

Quá trình khởi động và dừng thường không êm, ảnh hưởng đến tuổi thọ của các cơ cấu cơ khí trong hệ thống.

  • Ngoài ra, các vấn đề về tiết kiệm năng lượng không được chú trọng khi một thiết kế hệ thống HVAC. Việc điều khiển hệ thống không linh hoạt theo nhu cầu, Các phụ tải (Bơm, quạt, máy nén…) luôn hoạt động 100% trong các điều kiện có nhu cầu làm mát giảm.
  • Trước thực trạng trên, việc sử dụng biến tần trong hệ thống để điều chỉnh tốc độ motor theo nhu cầu sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng là hết sức cần thiết.
  • Sơ đồ nguyên lý của hệ thống HVAC :

Tiet kiem dien trong he thong hvac

Hình 1. Các thành phần chính trong hệ thống HVAC

  • Các thiết bị của hệ thống HVAC như bơm, quạt luôn được thiết kế để hoạt động trong điều kiện tối đa công suất. Do đó trong điều kiện bình thường, các thiết bị này luôn hoạt động với công suất dư thừa.
  • Ngày nay trên 50% trong tổng lượng điện tiêu thụ trong  HVAC như: quạt, bơm,.. có thể điều chỉnh tốc độ.
  • Chỉ  cần giảm 20% lưu lượng hay tốc độ bơm, quạt chúng ta có thể tiết kiệm đến 50% lượng điện tiêu thụ.
  1. Các vị trí và giải pháp lắp biến tần trong hệ thống HVAC
  2. Bơm nước thứ cấp

Sử dụng biến tần điều khiển PID theo tín hiệu phản hồi từ sensor chênh áp lắp ở bộ làm mát

Ưu điểm khi sử dụng biến tần cho bơm đó là:

  • Tiết kiệm năng lượng.
  • Giảm thiểu chất thải.
  • Nâng cao độ ổn định và chất lượng điều khiển.

Điều khiển bơm bằng biến tần sẽ được tích hợp các chức năng về bảo vệ động cơ và các thiết bị trong hệ thống. Khi khởi động, bơm sẽ nhanh chóng đạt đến vận tốc cực tiểu để đảm bảo cho hoạt động của hệ thống mà không gây áp lực lớn lên các van. Biến tần sẽ điều khiển tùy thuộc vào lưu lượng và dòng để đảm bảo tiết kiệm năng lượng. Đồng thời cũng sẽ đảm bảo các động cơ bơm hoạt động luân phiên bằng các internal timer, như thế sẽ tránh tình trạng hoạt động quá tải cho 1 bơm. Thêm tính năng phát hiện bơm cạn sẽ hoàn toàn đảm bảo việc bảo vệ cho hoạt động của bơm.

Tiet kiem dien trong he thong hvac

Hình 2. Sơ đồ nguyên lý giải pháp lắp biến tần cho bơm thứ cấp

  1. Quạt cấp gió
  • Sử dụng biến tần điều khiển PID ổn định giá trị áp suất trong đường ống cấp gió theo áp suất đã cài đặt với tín hiệu phản hồi là giá trị cảm biến áp suất gắn trên đường ống.
  • Cảm biến áp suất nên được đặt ít nhất 2/3 khoảng cách từ quạt đến ngõ ra và phải đặt tại vị trí ống thẳng.

Tiet kiem dien trong he thong hvac

Hình 3. Sơ đồ nguyên lý giải pháp lắp biến tần cho quạt cấp gió

  1. Quạt hồi
  • Quạt hồi có tác dụng điều hòa áp suất trong phòng và có liên quan đến hoạt động của quạt cấp gió. Do đó nếu quạt cấp đã sử dụng biến tần thì quạt hồi cũng phải sử dụng biến tần để điều chỉnh tốc độ.
  • Có 2 phương pháp : biến tần sẽ điều chỉnh tốc độ quạt hồi bằng cách so sánh lưu lượng gió ở đường cấp và đường hồi hoặc so sánh áp suất giữa bên trong và bên ngoài phòng điều hòa.

Hình 4. Sơ đồ nguyên lý giải pháp lắp biến tần cho quạt hồi

  1. Quạt tháp tản nhiệt

Sử dụng biến tần điều khiển PID ổn định nhiệt độ trên đường ống nước ngõ ra của tháp tản nhiệt.

Hình 5. Sơ đồ nguyên lý giải pháp lắp biến tần cho quạt tháp tản nhiệt