Van cân bằng là gì? Cấu tạo, phân loại và cách chỉnh

Van cân bằng (tiếng Anh: balancing valve) là loại van dùng để cân bằng tổn thất áp suất, lưu lượng hoặc nhiệt độ; chức năng chính là làm cân bằng lưu chất và nhiệt độ ở hai nhánh của ống. Van còn duy trì điều kiện lưu lượng để van điều khiển hoạt động chính xác trong các hệ thống HVAC, bởi hệ thống không cân bằng có thể tạo ra sự thay đổi nhiệt độ rộng giữa các phòng và làm tăng nhu cầu năng lượng.

Điểm chính

• Van dùng để đo và điều chỉnh lưu lượng, áp suất để cân bằng thủy lực giữa các nhánh trong hệ thống.
• Giúp tính toán lưu lượng, tổn thất áp suất và cài đặt giá trị cho từng nhánh.
• Van được điều khiển, cài đặt tự động hoặc bằng tay.
• Về nguyên lý có hai loại chính: van cân bằng tĩnh và van cân bằng động.

Trong dải sản phẩm của CAD có van cân bằng TECOFI thuộc nhóm van nước HVAC của thương hiệu Tecofi. Hệ thống HVAC cũng có thể được điều khiển bằng giải pháp BMS / HVAC Control.

I. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van cân bằng

I.1 Cấu tạo van cân bằng

• Thân van: thường làm bằng gang hoặc đồng, là dạng van giống van cầu.
• Ghế van: vị trí để đĩa van đặt vào.
• Đĩa van: bộ phận điều chỉnh lưu lượng qua van.
• Trục van: kết nối đĩa van và tay vặn.
• Vít điều chỉnh: dùng để cài đặt độ mở của van.
• Tay vặn van: dùng để đóng mở van.

I.2 Nguyên lý hoạt động của van cân bằng

Về nguyên lý hoạt động, van cân bằng có thể chia làm hai loại chính.

a) Van cân bằng tĩnh

Van cân bằng tĩnh, còn được gọi là van thủ công hay van cơ, cho phép đo lưu lượng và điều chỉnh mức áp mong muốn bằng tay. Bằng cách đo áp suất trước và sau van để có độ sụt áp, kết hợp với độ mở của van, có thể quy đổi ra lưu lượng qua van. Van cân bằng tĩnh về cơ bản dựa trên mối quan hệ "chênh lệch áp suất – lưu lượng – độ mở"; chỉ báo độ mở cho phép điều chỉnh lưu lượng.

b) Van cân bằng động

Van cân bằng động còn được gọi là van điều khiển lưu lượng tự vận hành: với một chênh lệch áp suất nhất định giữa hai phía van, van có thể tự động duy trì lưu lượng của đường ống luôn như nhau.

Van thay đổi tiết diện dòng chảy để phù hợp với thay đổi chênh lệch áp suất trước và sau van, nhờ đó kiểm soát dòng chảy; với một chênh lệch áp suất nhất định ở đầu vào, van đảm bảo lưu lượng không đổi. Van tương đương một dạng van tiết lưu có điện trở thay đổi, gồm phần tiết diện dòng chảy thay đổi, lò xo có độ chính xác cao (5%) và thiết bị hỗ trợ. Chức năng chênh lệch áp suất của lò xo tự động kiểm soát lưu lượng qua van, làm cho lưu lượng không đổi.

II. Tầm quan trọng của van cân bằng

• Một hệ thống không cân bằng không thể đáp ứng tải làm mát của nó.
• Trong hệ thống mất cân bằng, các mạch ở xa không đạt lưu lượng thiết kế cần thiết.
• Không có van cân bằng thì hiệu suất làm lạnh bị giảm.
• Công suất làm lạnh tối đa được phân phối đầy đủ cho tất cả các thiết bị đầu cuối, nghĩa là hệ thống tối ưu và hiệu suất tòa nhà đạt được, hiệu quả được đảm bảo và cuối cùng tiết kiệm chi phí.
• Giảm tiếng ồn, độ rung và dao động.
• Một số thiết kế có thể rửa ngược để làm sạch dễ dàng.
• Giảm số lượng van trong hệ thống.
• Đảm bảo tốc độ dòng chảy thích hợp và do đó hiệu quả cao hơn.
• Giảm chi phí thử nghiệm và cân bằng (với van cân bằng động).
• Dễ dàng thêm thiết bị bổ sung mà không ảnh hưởng đến sự cân bằng.

III. Cách chỉnh van cân bằng

Trên tay vặn của van cân bằng có thang chỉ báo độ mở (thường chia số vòng và các vạch nhỏ). Cách chỉnh: tính lưu lượng thiết kế của nhánh, đo chênh áp qua van bằng thiết bị đo chuyên dụng, rồi xoay tay vặn đến độ mở tương ứng theo đặc tính của van do nhà sản xuất cung cấp.

Sau khi đạt lưu lượng thiết kế, khóa vị trí cài đặt bằng cơ cấu ghi nhớ độ mở để giữ nguyên giá trị đã cân bằng.

IV. Phân loại van cân bằng

4.1 Van cân bằng cơ, van cân bằng tay

Van được điều chỉnh bằng tay, dùng để điều chỉnh lưu lượng và cân bằng áp suất giữa các nhánh hoặc giữa các FCU. Van thường có hai cổng đo áp để đo chênh áp qua van, từ đó quy đổi ra lưu lượng.

4.2 Van cân bằng tự động

Van cân bằng tự động được sử dụng trong các hệ thống sưởi ấm và làm mát trung tâm dựa vào dòng nước chảy qua hệ thống. Van được thiết kế để luôn duy trì lưu lượng thiết kế, bất kể mọi thay đổi áp suất trong hệ thống.

4.3 Van cân bằng nhiệt

Van liên tục cảm nhận nhiệt độ đường nước hồi bằng bộ điều chỉnh nhiệt và điều chỉnh lưu lượng nước nóng để đáp ứng điểm đặt nhiệt độ của van. Khi được lắp đặt trên mỗi đường hồi, hệ thống tuần hoàn nước nóng cân bằng thủy lực sẽ tự động được duy trì.

4.4 Van cân bằng áp lực (ổn định chênh áp)

Van cân bằng áp lực, hay bộ ổn định chênh áp, giữ chênh áp qua một nhánh hoặc một cụm thiết bị ở giá trị không đổi, bất kể áp suất trong hệ thống thay đổi. Nhờ đó van điều khiển ở nhánh đó hoạt động ổn định và ít bị ảnh hưởng bởi các nhánh khác.