Hướng dẫn cách tính toán lựa chọn và lắp đặt bình giãn nở trong hệ thống HVAC

PGTECH là nhà nhập khẩu và phân phối các dòng bình giãn nở, bình tích áp của Flamco Hà Lan, nhà sản xuất thiết bị thuỷ lực hàng đầu thế giới. Nhà sản xuất Flamco đã không ngừng cải tiến và nâng cấp chất lượng sản phẩm không chỉ mang tới dòng bình giãn nở có độ bền cao nhất mà còn giúp giảm khí thải nhà kính. Với kinh nghiệm cung cấp giải pháp sử dụng bình giãn nở, bình tích áp cho các dự án lớn nhỏ trên khắp cả nước, chúng tôi xin trình bày một số hướng dẫn về cách tính toán cơ bản nhất khi lựa chọn bình giãn nở Flamco và một vài lưu ý khi lắp đặt bình giãn nở, bình tích áp trong hệ thống HVAC, để quý khách có thể dễ dàng hơn về bình giãn nở, bình tích áp và đưa ra được những lựa chọn phù hợp nhất với dự án, công trình của mình.

Tổng quan về các loại bình giãn nở (bình tích áp) của Flamco Hà Lan, thương hiệu nổi tiếng thế giới

Các yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn bình giãn nở

Các yếu tố quan trọng cần cân nhắc khi lựa chọn bình giãn nở cho hệ thống chiller, hệ nhiệt heating bao gồm: chiều cao tĩnh, áp suất nạp lạnh và cột áp tĩnh.

Phần này sẽ liên quan đến lượng áp suất cần thiết để nạp đầy nước vào hệ thống. Chiều cao tĩnh là chiều cao thẳng đứng của hệ thống nước, được đo bằng khoảng cách thẳng đứng so với bình giãn nở.

Áp suất nạp lạnh và cột áp tĩnh là những cách thể hiện áp suất nước cần thiết tại bình giãn nở để nạp đầy hệ thống và đẩy hết không khí ra khỏi đường ống.

Nhiều người nói về áp suất nước, và phần lớn chúng ta có thể chấp nhận rằng nước không thực sự có thể nén được, vậy có nghĩa là gì? Chính là trọng lượng. Áp suất nước được nhắc đến dựa theo trọng lượng thẳng đứng của nó. Ví dụ như hãy tưởng tượng đến một hồ bơi sâu 10 mét. Nếu chúng ta nổi trên mặt nước, chúng ta sẽ không cảm thấy trọng lượng của nước ở bên dưới cơ thể chúng ta, tuy nhiên nếu chúng ta bơi xuống đáy, trọng lượng của nước sẽ tạo áp lực lên cơ thể chúng ta và làm cho tai chúng ta bị ù.

Chúng tôi thường suy ra một cách tính rất dễ hiểu: cứ mỗi 10 mét nước thẳng đứng thì áp suất tăng thêm 1 bar. Do đó, 1 mét nước thẳng đứng có tác dụng tạo ra áp suất là 0,1 bar. Như vậy, hệ thống nước trong một tòa nhà cao 100m sẽ có áp suất nước là 10 bar ở tầng trệt, 5 bar ở giữa và 0 bar ở đỉnh.

Chúng tôi khuyến cáo rằng nên tạo ra áp suất bổ sung ít nhất 0,3 bar để vượt qua độ cao tĩnh nhằm đẩy không khí ra khỏi điểm cao nhất. Ví dụ chiều cao tĩnh 47 mét sẽ có áp suất làm đầy lạnh là 5,0 bar.

Đối với Nước lạnh sinh hoạt (Hệ thống tăng áp)

Hệ thống tăng áp về cơ bản là nguồn cung cấp nước lạnh được bơm từ nguồn chính. Ý tưởng là “tăng áp” áp suất nước do nhà máy nước cung cấp lên một áp suất lớn hơn áp suất hệ thống tòa nhà cần. Ví dụ: nguồn cung cấp nước lạnh 3 bar sẽ không đẩy được nước lạnh lên đỉnh tòa nhà cao 50 mét.

Các máy bơm cần thiết để tăng áp nước được lựa chọn dựa trên khả năng di chuyển khối lượng nước lớn một cách nhanh chóng. Tuy nhiên, hãy luôn giảm số lần máy bơm khởi động trong một khoảng thời gian ngắn là cần thiết. Trong trường hợp này, bình giãn nở được sử dụng làm bình tích áp thủy lực.

Bình tích áp là bình được lựa chọn để lưu trữ nước ở áp suất sao cho đáp ứng được các nhu cầu nhỏ của hệ thống mà không cần phải đưa máy bơm vào hoạt động mọi lúc.

PGTech cung cấp giải pháp Bình tích áp/Bình giãn nở Flamco cỡ 2 lít tới 10.000 lít cho đa dạng ứng dụng từ cấp thoát nước, hệ heating, hệ Cooling tới hệ PCCC

Đối với Nước có thể uống được và nước không uống được

Các bình giãn nở thường được sử dụng trên các hệ thống Heating hoặc Cooling kín. Đây là nước trong bộ tản nhiệt, mạch làm mát và đường ống dưới sàn. Nước này sẽ không phù hợp để con người sử dụng bởi nước có mùi và không đảm bảo tính vệ sinh.

Hệ thống nước sạch, hay nước sinh hoạt như là nước để tưới vườn, rửa xe, hệ thống tưới tiêu, vòi sen gia đình, đường ống nước lạnh tăng cường, v.v. Chúng cũng có thể được gọi là hệ thống nước uống. Nước này được cho là không mùi, không vị, trong và an toàn.

Nước uống chứa đầy không khí hòa tan và có tính ăn mòn cao. Bạn có thể thử lấy một cốc nước lạnh từ nguồn nước cấp tại nhà và thấy nước bị đục chưa? Nếu bạn để cốc 'lắng', rất có thể sẽ không có cặn hoặc mảnh vụn nào sau 10 phút. Bạn vừa nhìn thấy các bong bóng khí nhỏ trong nước sau đó biến mất vào khí quyển.

Đối với Nước nóng sinh hoạt (Bình giãn nở cho nước uống được)

Nước nóng để tắm và rửa tay ban đầu là nước máy lạnh. Khi chúng ta đun nước sẽ có sự giãn nở. Bình giãn nở dành cho nước uống được thiết kế để chống ăn mòn do nguồn nước máy có nhiều khí và không ảnh hưởng đến hương vị, màu sắc hoặc mùi của nước.

Đối với Hệ thống kín (Giãn nở do gia nhiệt hệ Heating hoặc làm lạnh hệ Cooling)

Nước được sử dụng trong hệ thống kín liên tục được tái sử dụng, do đó không khí hòa tan được xử lý và thép lộ ra trong các bình chứa truyền thống không bị ăn mòn liên tục. Khi nước này được đun nóng hoặc làm lạnh, sẽ có sự giãn nở.

Bình giãn nở cho nước uống có thể sử dụng cho hệ thống nước uống và hệ thống kín. Tuy nhiên, bình giãn nở cho hệ nước kín không thể sử dụng cho hệ thống nước uống.

Giới thiệu Bình tích áp Flamco Hà Lan 100L, 200L, 300L, 500L, 600L, 800L, 1000L sử dụng phổ biến cho hệ HVAC, cấp thoát nước và PCCC

Lưu ý về sự thay đổi áp suất

Hãy tưởng tượng rằng ruột của bình giãn nở như một quả bóng bay trong một bình vỏ thép, quả bóng bay được bao quanh bởi không khí được nén lại khi quả bóng bay chứa đầy nước giãn nở. Chúng ta hãy xác định rằng chỉ có nước giãn nở nên được chứa trong bình giãn nở. Làm thế nào để chúng tôi ngăn nước, không phải là nước giãn nở, xâm nhập vào bình giãn nở?

Chúng ta biết rằng nếu một hệ thống cao 50 mét thì áp suất nước (trọng lượng) ở đáy là 5,0 bar. Nếu chúng ta không muốn bất kỳ nước nào đẩy vào bình giãn nở tại thời điểm này thì chúng ta phải có sự cân bằng áp suất trong bình giãn nở. Nếu lượng khí nạp (đệm khí, tiền nạp) khớp với áp suất làm đầy lạnh, thì chúng ta thấy sự cân bằng khi cả hai bên đều đẩy bóng bay đều nhau. Theo cách này, sẽ không có nước nào đi vào bình giãn nở.

Lượng khí nạp (không khí xung quanh quả bóng) phải phù hợp với áp suất làm lạnh để ngăn nước không phải là nước giãn nở xâm nhập vào bình.

Hãy nhớ rằng, với các bình giãn nở truyền thống, sẽ có áp suất làm việc khác với áp suất làm đầy lạnh ban đầu. Điều này hoàn toàn bình thường. Các phép tính ở đó để điều chỉnh sự giãn nở trong khi vẫn cho phép tăng áp suất vận hành một cách an toàn.

Lựa chọn Hiệu suất bình chứa

Có mối quan hệ giữa áp suất làm việc tối đa và áp suất làm đầy lạnh ảnh hưởng đến lượng bình chứa có thể được sử dụng trong hệ thống. Ý tưởng là cho phép sự giãn nở được thực hiện, trong khi cho phép thay đổi áp suất có thể chấp nhận được. Để đạt được mục đích này, chúng ta phải tính đến áp suất tối đa cho phép.

Hiệu suất của bình giãn nở (có thể sử dụng bao nhiêu phần của bình giãn nở):

Ví dụ:

• Áp suất làm việc tối đa 3.0 bar (đồng hồ đo)
• Áp suất làm việc tối thiểu / làm đầy lạnh 1.0 bar (đồng hồ đo)
• Hiệu suất bình giãn nở = (3+1) - (1+1)/ (3+1) = 0.5 or 50%

Hiệu suất của bình là lượng bình mà hệ thống muốn sử dụng. Hiệu suất thiết kế là lượng bình có thể sử dụng được và được nhà sản xuất thiết lập. Bất kỳ con số nào thấp hơn đều là con số được sử dụng để lựa chọn bình.

• Hiệu suất thiết kế tối đa trên các bình giãn nở có dung tích lên đến 800 lít là 50%.
• Hiệu suất thiết kế tối đa trên các bình giãn nở có dung tích 1000 lít là 40%.

Lựa chọn Kích thước bình giãn nở trong hệ thống HVAC

Bây giờ chúng ta biết rằng nước sẽ giãn nở khi được đun nóng và điều này có thể được tính toán bằng cách sử dụng các bảng tham chiếu đã thiết lập (hoặc bảng tính excel được cung cấp theo yêu cầu). Đối với mục đích tính toán, nhiệt độ dòng chảy được sử dụng, không phải nhiệt độ trung bình. Điều này cung cấp mức độ an toàn trong tính toán.

Chúng ta biết rằng có mối quan hệ giữa áp suất nạp lạnh và chiều cao tĩnh của hệ thống và mối quan hệ giữa áp suất nạp lạnh và áp suất làm việc tối đa. Khi chúng ta không biết có bao nhiêu nước trong hệ thống, chúng ta có thể sử dụng phép tính gần đúng như quy định trong BS7074. 12 lít nước hệ thống cho mỗi 1 kW nhiệt đầu vào.

Đối với hệ thống làm lạnh, Flamco sử dụng 18 lít cho mỗi kW nhiệt đầu vào khi thể tích thực tế không được biết hoặc không được chỉ định.

Kích thước bình giãn nở = Thể tích giãn nở / Hiệu suất bình giãn nở

Hãy cùng xem mọi thứ liên kết với nhau như thế nào:

• Chiều cao tĩnh 7 mét
• Áp suất làm việc tối đa 3,0 bar
• Công suất nồi hơi 100 kW
• Nhiệt độ dòng chảy 82 °C

PMIN Áp suất nạp lạnh 1,0 bar (7m = 0,7 + 0,3 để đẩy không khí ra)

PMAX 3,0 bar

Thể tích 1200 lít (100 kW x 12)

Nhiệt độ dòng chảy 82 °C

Hệ số giãn nở 3,02% (từ bảng hoặc máy tính excel)

• Hiệu suất bình giãn nở = (3+1) - (1+1) / (3+1) = 0.5 or 50%
• Thể tích giãn nở = 1200 x 3,02% = 36,24 lít
• Kích thước bình giãn nở tối thiểu = 36.24 / 0.5 = 72,48 lít

Vì kích thước bình chứa khả dụng tiếp theo là 80 lít, nên cần kiểm tra sơ bộ để đảm bảo rằng: Hiệu suất bình chứa được tính toán (trong trường hợp này là 50%) không cao hơn hiệu suất thiết kế cho kích thước bình chứa này. Nếu hiệu suất bạn tính toán là 40% hoặc thấp hơn, thì bạn không cần phải kiểm tra lại sau khi đã xác định kích thước bình. 40% là mức thấp nhất mà Flamco đưa ra về mặt hiệu suất thiết kế.

Bình giãn nở Flamco Hà Lan cấp cho Bảo Tàng Lịch Sử Quân Sự Vietnam cùng Thiết bị Lọc tách cặn khử khí Flamco

Đảo ngược phép tính – Nếu bạn thực sự muốn…

Để ước tính áp suất làm việc và bạn không muốn sử dụng cách dễ dàng là sử dụng máy tính excel, bạn có thể sử dụng định luật Boyle để tính áp suất khí của bình sau khi nước giãn nở đã được chứa. Nếu bạn thực sự phải làm vậy, đây là cách...

Định luật Boyle cho phép chúng ta tính toán sự thay đổi áp suất: P1 x V1 = P2 x V2

• P = Áp suất (tuyệt đối)
• V = Thể tích khí
• 1 = Điều kiện ban đầu
• 2 = Điều kiện cuối cùng

Áp suất đo được lấy theo cách chúng ta trải nghiệm cuộc sống với chúng ta như một điểm khởi đầu. Chúng ta không cảm thấy áp suất ở mực nước biển, vì vậy điều này được coi là áp suất 0 bar (đồng hồ đo), và không gian được coi là chân không và -1 bar.

Để phép tính của Boyle có hiệu quả, chúng ta phải điều chỉnh các phép đo để ở trong điều kiện tham chiếu tuyệt đối, trong đó không gian là 0 bar và chúng ta sống (ở mực nước biển) ở áp suất 1 bar.

• Áp suất nạp lạnh = 1 bar
• Thể tích ban đầu = 8 lít (kích thước bình giãn nở)
• Thể tích cuối cùng = 4 lít (4 lít được lấy dưới dạng nước giãn nở)

(áp kế + 1) x thể tích ban đầu = thể tích cuối cùng x (áp suất cuối cùng + 1)

(1 bar + 1) x 8 = 4 x P2

((1 bar + 1) x 8) / 4 = P2

P2 = 4 bar (tuyệt đối) hoặc P2 = 3 bar (đồng hồ đo) áp suất làm việc

Điều gì xảy ra nếu một bình được chọn hoặc thiết lập không đúng cách

Nâng van an toàn – nếu lượng khí nạp vào bình giãn nở quá cao, thì áp suất hệ thống phải tăng thêm để vượt qua lượng khí nạp trước khi bất kỳ nước giãn nở nào có thể vào bình. Do đó, áp suất làm việc của hệ thống cao hơn nhiều và có thể ảnh hưởng đến hệ thống bằng cách kích hoạt van xả an toàn và xả nước.

Hiệu ứng này cũng được thấy nếu lượng khí nạp quá thấp, bình sẽ tiếp nhận nước không phải là nước giãn nở. Kết quả là không gian có sẵn để giãn nở bị giảm, nước giãn nở không thể được chứa hoàn toàn, áp suất tăng lên và van an toàn nâng lên. Khi hệ thống nguội hơn nữa, áp suất giảm xuống bằng không và nồi hơi có thể không cháy. Đôi khi, việc sử dụng thiết bị tăng áp, tự động nạp thêm nước vào hệ thống, sẽ che giấu được vấn đề này.

Lắp đặt bình giãn nở trong hệ thống HVAC

Khi lắp đặt bình giãn nở, chúng ta hãy lưu ý những điều sau:

1. Có thể lắp đặt bình giãn nở ở bất kỳ vị trí nào trên đường ống nước lạnh ở phía hút của máy bơm của hệ thống. Trong hệ thống nước nóng và thủy lực, bình giãn nở thường được kết nối với đường ống nước lạnh phía trên máy nước nóng bằng khớp nối chữ T. Điều quan trọng là phải đặt bình giãn nở xa đầu ra của máy nước nóng để tránh làm nóng vỏ bình không cần thiết thông qua đối lưu.
2. Đảm bảo rằng chất lỏng đi vào bình chứa thấp hơn nhiệt độ chất lỏng tối đa được quy định để tránh hỏng màng ngăn. Trong hầu hết các bình giãn nở, nhiệt độ này được đánh giá là 70ºC. Trong trường hợp chất lỏng có nhiệt độ cao, phải lắp một bình chứa trung gian đóng vai trò như một bộ đệm giữa bình giãn nở và hệ thống.
3. Bình giãn nở phải được lắp van bi có thể khóa và điểm xả để dễ dàng cô lập và xả trong quá trình bảo trì hoặc sửa chữa. Cũng phải có đủ không gian xung quanh bình để dễ dàng tiếp cận.
4. Nên lắp van giảm áp giữa bình chứa và van bi như một biện pháp phòng ngừa an toàn trong trường hợp áp suất vượt quá áp suất tối đa cho phép của bình chứa. Do đó, định mức áp suất của van phải thấp hơn áp suất làm việc an toàn của bình chứa.
5. Nếu có thể, hãy lắp bình theo chiều dọc với kết nối ở phía trên để giảm thiểu ứng suất lên khớp nối. Bên cạnh việc tạo ra ít ứng suất cơ học hơn so với lắp theo chiều ngang, lắp theo chiều dọc cũng ngăn không cho không khí bị kẹt ở phía nước của bình giãn nở trong quá trình đổ nước ban đầu. Nếu cần lắp bình theo chiều ngang, hãy đảm bảo bình được hỗ trợ tốt.
6. Không lắp đặt bình giãn nở ngay bên dưới bộ tách thủy lực để tránh bụi bẩn từ bộ tách tích tụ trong bình.
7. Nếu lắp đặt hai hoặc nhiều bình giãn nở, các bình đó phải kết nối với một đường ống chung trung gian trước khi kết nối với đường ống hệ thống chính. Việc kết nối nhiều bình với các điểm khác nhau của cùng một đường ống có thể gây ra sự thay đổi áp suất, tùy thuộc vào vị trí đặt các bộ tuần hoàn.

Tham khảo quá trình lắp đặt Bình giãn nở Flamco Hà Lan cho hệ thống Chiller tại Pegatron Hải Phòng

Vận hành bình giãn nở trong hệ thống HVAC

Sau khi lắp đặt, cần tiến hành thử nghiệm và vận hành thử để đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và hiệu quả. Và quan trọng nhất, hãy tiến hành theo các bước hướng dẫn lắp đặt của nhà sản xuất. Có thể tham khảo quá trình sau đây:

1. Cách ly: Cách ly và tháo rời bình giãn nở khỏi phần còn lại của hệ thống bằng van bi có thể khóa. Xả hết bình và đảm bảo bình không có bụi bẩn và mảnh vụn lạ.
2. Kiểm tra áp suất: Kiểm tra áp suất nạp trước trong bình qua van Schrader và kiểm tra xem nó có khớp với áp suất nạp trước được tính toán cần thiết hay không.
3. Nạp bình: Nếu áp suất nạp trước không khớp với áp suất tính toán, hãy nạp không khí hoặc khí trơ như nitơ cho đến khi đạt được áp suất yêu cầu. Có thể nạp bình giãn nở qua van Schrader, sử dụng máy nén khí hoặc bình nitơ. Sau khi nạp, hãy đảm bảo bình và van không bị rò rỉ bằng cách kiểm tra xem áp suất nạp trước có giữ nguyên không.
4. Kết nối lại: Kết nối lại bình giãn nở và tăng áp lại phần còn lại của hệ thống. Thực hiện kiểm tra cuối cùng và đảm bảo không có rò rỉ ở bất kỳ bộ phận nào của hệ thống.

Bảo trì bình giãn nở

Bình giãn nở nên được bảo dưỡng ít nhất hàng năm để đảm bảo hoạt động tối ưu và kéo dài tuổi thọ thiết bị. Để bảo dưỡng bình giãn nở, bạn có thể tham khảo theo các bước sau:

1. Kiểm tra bằng mắt: Kiểm tra bằng mắt bồn chứa và xem có hư hỏng nào ở vỏ bồn, van, đường ống và phụ kiện không.
2. Kiểm tra tính toàn vẹn của màng ngăn hoặc túi bong bóng: Nhấn van Schrader xuống và xem có nước chảy ra khỏi van không. Nếu có, màng ngăn hoặc túi bong bóng rất có thể đã bị vỡ. Nếu đó là bình loại màng ngăn, toàn bộ bình cần được thay thế. Nếu không, nếu đó là loại túi bong bóng, có thể tháo túi bong bóng ra và thay thế.
3. Cách ly: Cách ly và tháo rời bình giãn nở khỏi phần còn lại của hệ thống bằng van bi có thể khóa. Xả hết bình và đảm bảo bình không có bụi bẩn và mảnh vụn lạ.
4. Kiểm tra áp suất nạp trước: Theo thời gian, không khí hoặc khí nitơ có thể thoát ra khỏi bình kín. Điều quan trọng là phải kiểm tra xem áp suất nạp trước trong bình có còn khớp với áp suất nạp trước được tính toán cần thiết hay không.
5. Nạp bình: Nếu áp suất nạp trước không khớp với áp suất tính toán, hãy nạp không khí hoặc khí trơ như nitơ cho đến khi đạt được áp suất yêu cầu. Có thể nạp bình giãn nở qua van Schrader, sử dụng máy nén khí hoặc bình nitơ. Sau khi nạp, hãy đảm bảo bình và van không bị rò rỉ bằng cách kiểm tra xem áp suất nạp trước có giữ nguyên không.
6. Kết nối lại: Kết nối lại bình giãn nở và tăng áp lại phần còn lại của hệ thống. Thực hiện kiểm tra cuối cùng và đảm bảo không có rò rỉ ở bất kỳ bộ phận nào của hệ thống.

Kết luận

Nhà sản xuất bình giãn cho hệ thống HVAC Flamco Hà Lan có dải sản phẩm đáp ứng đa dạng yêu cầu bình tích áp/ bình giãn nở từ 2 lít tới 8000 lít, áp lực 3 bar, 6 bar, 10 bar, 16 bar, 25 bar hoặc theo yêu cầu khách hàng. Dòng bình giãn nở, bình tích áp có xuất xứ Châu Âu, với vật liệu sản xuất đạt chất lượng tốt nhất, tuổi thọ cao nhất và là dòng sản phẩm cao cấp trên thị trường bình tích áp/bình giãn nở thế giới với chế độ bảo hành lên tới 15 năm. Ngoài nhà máy sản xuất tại trụ sở chính ở Hà Lan, Flamco còn có 12 văn phòng bán hàng khác trên toàn thế giới. Hãng có các cơ sở sản xuất ở châu Âu và Trung Quốc. Tại Việt Nam, PGTECH là nhà đại diện hãng Flamco/Netherlands phân phối các giải pháp thuỷ lực cho hệ HAVC, trong đó có dòng sản phẩm bình tích áp, bình giãn nở có đủ các kích cỡ từ 2 lít tới 5000 lít tới các dự án trên khắp cả nước và các nước trong khu vực.

PGTech Co., Ltd - Nhà phân phối các thiết bị, sản phẩm công nghiệp uy tín hàng đầu tại Việt Nam và các nước trong Khu Vực

Copyright © - Bản quyền bài viết thuộc về PGTech Việt Nam

Ban Biên Tập Tin Tức: PGTECH

                                              Kỹ Sư: Tuấn Quang

PGTECH CO., LTD

VPGD: Tầng 3, Tòa Nhà C14-CT2, Bắc Hà, Bộ Công An, Đường Tố Hữu, Nam Từ Liêm, HN.

 Địa Chỉ: PGTECH Co., Ltd số 12, Ngõ 28, Đường Tây Hồ,  Phường Quảng An, Quận Tây Hồ, TP. Hà Nội

Điện Thoại: 024-730235 88 - Hotline: 0962 875 986

Fax: 024-730235 89

Email: info@pgtech.com.vn      sales@pgtech.com.vn 

Website: www.pgtech.com.vn