Ứng dụng biến tần trong HVAC?

Hệ thống HVAC là viết tắt của các từ Heating, Ventilation, and Air Conditioning (sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí), bao gồm các phụ tải như máy nén lạnh, bơm nước, quạt AHU, tháp giải nhiệt... 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

 - 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, Hãng Delta cung cấp một giải pháp điều khiển trong hệ thống HVAC, giải pháp gồm một hệ thống có biến tần, PLC, HMI, đồng hồ nhiệt để điều khiển và giám sát (nhiệt độ, độ ẩm…) trong hệ thống, điều chỉnh tốc độ motor theo nhu cầu sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng.

Nguyên lý tiết kiệm năng lượng trong hệ thống:

Dựa theo lý thuyết về thủy lực, mối quan hệ giữa công suất trục động cơ (P), lưu lượng khí (Q) và áp suất (H) được định nghĩa theo công thức sau:

●    P=K*H*Q/η

●    Trong đó, K là một hằng số;

●    η hệ số hiệu suất.

●    Mối quan hệ giữa chúng với tốc độ quay N như sau:

+ Q1/Q2=N1/N2

        + H1/H2= (N1/N2)²

+ P1/P2= (N1/N2)³

1. Quạt giải nhiệt nước

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Giảm độ ồn
• Điều khiển chính xác để duy trì nhiệt độ nước mong muốn tại bình ngưng

Chức năng:
Quạt giải nhiệt nước được điều khiển theo nhiệt độ nước tại bình ngưng. Nhiệt độ này được duy trì cố định theo luật điều khiển PID. Để ngăn chặn tình trạng lạnh không cần thiết, quạt giải nhiệt nước không được khởi động đến khi bơm nước ngưng chạy vượt quá tốc độ lớn nhất. Nếu nhiệt độ nước giảm xuống quá thấp, vòng tuần hoàn có thể được ngừng với van solenoid. Quạt cũng có thể được lập trình để chạy ở tốc độ cố định trong khoảng thời gian nhất định để tránh ngưng tụ trong các động cơ.

2. Bơm nước ngưng

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Điều khiển chính xác để duy trì nhiệt độ nước mong muốn tại bình ngưng
• Giảm tác động lên hệ cơ nhờ khởi động và dừng mềm

Chức năng:
Bơm ngưng được điều khiển theo luật PID đảm bảo nhiệt độ nước bình ngưng luôn cố định. Nó chỉ có thể chạy khi bơm lạnh và máy nén lạnh chạy

3. Máy nén lạnh

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Giảm nhu cầu đỉnh
• Giảm tác động lên hệ cơ nhờ khởi động và dừng mềm
• Điều khiển nhiệt độ nước được làm lạnh
• Tăng tuổi thọ chiller
• Giảm nhu cầu bảo trì

Chức năng:
Biến tần tối ưu tốc độ của động cơ máy nén theo nhu cầu lạnh mong muốn. Máy nén được điều khiển theo nhiệt độ nước lạnh. Tốc độ tối thiểu của máy nén bằng 60% tốc độ định mức. Nó chỉ có thể hoạt động khi bơm nước lạnh và bơm nước ngưng chạy.

4. Bơm nước lạnh

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Điều khiên chính xác để duy trì nhiệt độ cấp
• Giảm tác động lên hệ cơ nhờ khởi động và dừng mềm

Chức năng:
Bơm nước lạnh tuần hoàn nước lạnh trong hệ thống phụ thuộc vào nhiệt độ khí cấp vào. Nó chỉ có thể hoạt động khi nhiệt độ ống dẫn tăng cao hơn mức đặt trước và máy nén lạnh chạy.

5. Quạt cấp

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Điều khiên chính xác để duy trì chất lượng không khí/lượng CO2
• Giảm bảo trì cơ khí
• Giảm độ ồn

Chức năng:
Chất lượng không khí được điều chỉnh bằng tốc độ quạt cấp phụ thuộc theo lượng CO2 khí thải. Damper khí ra sẽ được mở khi quạt cấp khởi động. Quạt cấp chỉ có thể hoạt động khi damper mở hoàn toàn.

6. Quạt hồi

Lợi ích:

• Tiết kiệm năng lượng
• Điều khiên chính xác để duy trì áp suất ống dẫn
• Giảm bảo trì cơ khí
• Giảm độ ồn

Chức năng:
Áp suất phòng được điều chỉnh bằng tốc độ quạt hồi phụ thuộc vào áp suất khí ống xả. Áp suất này được duy trì không đổi bằng luật điều khiển PID. Damper khí xả được mở khi quạt hồi khởi động. Quạt hồi chỉ có thể hoạt động khi damper này mở hoàn toàn.

(Tổng hợp)