Công nghệ đo lưu lượng không khí bên ngoài tòa nhà

17/09/2025

Lượt xem: 278

Trong các hệ thống HVAC hiện đại, lưu lượng không khí ngoài trời là yếu tố then chốt để duy trì chất lượng không khí trong nhà (IAQ), bảo vệ sức khỏe người sử dụng và đáp ứng tiêu chuẩn thông gió của ASHRAE. Đồng thời, việc đo lường chính xác lưu lượng khí tươi đi vào công trình cũng góp phần quan trọng trong việc kiểm soát chi phí năng lượng và nâng cao hiệu quả vận hành.

Tuy nhiên, thực tế không hề đơn giản. Như các chuyên gia đã chỉ ra: “Khi các hệ thống tự động hóa tòa nhà dựa vào những công nghệ không được phát triển chuyên biệt cho ứng dụng này, việc đo lưu lượng không khí trở nên thiếu ổn định và khó đạt độ chính xác cao”. Đây chính là thách thức lớn trong quản lý và tối ưu hiệu suất của các tòa nhà thông minh ngày nay.

Với kinh nghiệm nhiều thập kỷ trong lĩnh vực đo lường và kiểm soát lưu lượng không khí, Air Monitor (Onicon – Mỹ) đã phát triển thiết bị đo lưu lượng không khí ngoài trời OAM II – Outside Airflow Measurement System, giải pháp tối ưu giúp các công trình hiện đại dễ dàng vượt qua thách thức trên.

Thiết bị đo lưu lượng không khí ngoài trời OAM II
Thiết bị đo lưu lượng không khí ngoài trời OAM II

Hãy cùng PGTECH - đại diện phân phối chính hãng Air Monitor (Onicon – Mỹ) tại Việt Nam - tìm hiểu chi tiết về nhu cầu và các công nghệ đo lưu lượng không khí bên ngoài tòa nhà trong hệ thống HVAC qua bài viết dưới đây.

I. Nhu cầu đo lưu lượng không khí ngoài trời chính xác trong hệ thống HVAC

Trong các tòa nhà hiện đại, không khí ngoài trời đóng vai trò quan trọng trong việc làm mới bầu không khí bên trong, giúp duy trì môi trường sống và làm việc lành mạnh. Việc đo lường chính xác lưu lượng không khí ngoài trời đi vào tòa nhà là yếu tố then chốt để đảm bảo chất lượng không khí trong nhà (IAQ), từ đó bảo vệ sức khỏe và sự an toàn cho người sử dụng.

Không chỉ dừng lại ở khía cạnh sức khỏe, kiểm soát lưu lượng gió tươi còn là yêu cầu bắt buộc để đạt được mục tiêu tiết kiệm năng lượng và tuân thủ các tiêu chuẩn chất lượng không khí ASHRAE trong các công trình hiệu suất cao hiện nay. Chính vì vậy, hệ thống tự động hóa tòa nhà (BAS) cần tích hợp dữ liệu lưu lượng khí ngoài trời nhằm đáp ứng chuẩn thông gió, tính toán chính xác mức tiêu thụ năng lượng, cũng như duy trì môi trường trong nhà ổn định.

Tuy nhiên, khi BAS sử dụng những công nghệ đo lường không được thiết kế riêng cho ứng dụng này, kết quả thường thiếu ổn định và khó đảm bảo độ chính xác. Điều đó có thể dẫn đến chi phí vận hành tăng cao, kiểm soát áp suất tòa nhà kém hiệu quả, và gây ra môi trường sống hoặc làm việc khó chịu, thậm chí không an toàn cho người sử dụng.

Giải pháp Kiểm soát và đo lường không khí của tòa nhà Onicon
Onicon mang đến các Giải pháp Kiểm soát và đo lường không khí của tòa nhà chính xác và đáng tin cậy

II. Thách thức trong việc đo lưu lượng không khí ngoài trời

Việc đo lường lưu lượng gió ngoài trời (Outside Airflow) trong hệ thống HVAC không hề đơn giản. Trên thực tế, điều kiện môi trường trên mái nhà – nơi đặt hầu hết các cửa gió ngoài trời – thường rất hỗn loạn, với tốc độ và hướng gió thay đổi liên tục. Thêm vào đó là sự biến động của nhiệt độ, độ ẩm, áp suất khí quyển, tất cả đều ảnh hưởng đến mật độ không khí và làm sai lệch kết quả đo.

Ngoài ra, không khí ngoài trời thường không qua lọc, có thể chứa hơi ẩm (sương mù, mưa, tuyết, băng) và cả bụi mịn, càng khiến việc đo chính xác trở nên khó khăn hơn. Thiết kế của các cửa lấy gió ngoài trời (air inlet) cũng góp phần gây ra thách thức, bởi chúng hầu như không có đoạn ống gió thẳng để ổn định lưu lượng trước khi đo.

Không chỉ vậy, cửa gió ngoài trời thường được thiết kế đa chức năng: vừa đảm nhiệm việc lấy gió để duy trì chất lượng không khí trong nhà (IAQ), vừa hoạt động như cửa gió tiết kiệm năng lượng (economizer inlet). Điều này dẫn đến việc cửa gió được thiết kế quá khổ so với nhu cầu IAQ, khiến vận tốc gió ở mức rất thấp trong hầu hết thời gian. Mà tốc độ gió thấp lại trực tiếp ảnh hưởng đến độ chính xác và độ tin cậy của phép đo.

Một ví dụ điển hình là các cụm RTU, khi cả lưu lượng gió ngoài trời tối thiểu và 100% gió ngoài trời cho economizer đều đi qua cùng một cửa lấy gió duy nhất. Tệ hơn, một số nhà sản xuất còn thiết kế nhiều kích thước thiết bị khác nhau trong cùng một bộ khung/damper/hood, càng làm cho việc đo lường trở nên khó khăn. Do đó, bất kỳ sản phẩm đo lưu lượng gió nào được chọn để sử dụng trong những ứng dụng khắt khe này đều phải có khả năng giải quyết những vấn đề phức tạp nêu trên.

Hiện nay, có ba công nghệ phổ biến nhất được sử dụng để đo lưu lượng gió ngoài trời gồm:

Là nhà sản xuất duy nhất cung cấp cả ba công nghệ này, Air Monitor đã có nhiều thập kỷ kinh nghiệm thực tế, áp dụng cho vô số ứng dụng đo lường gió ngoài trời khác nhau. Chính kinh nghiệm thực tiễn này đã giúp Air Monitor đánh giá, so sánh đặc tính hoạt động của từng công nghệ một cách khách quan, từ đó đưa ra khuyến nghị chính xác nhất cho từng điều kiện cụ thể.

PGTECH – nhà phân phối chính hãng và đối tác chiến lược hơn 10 năm của Onicon - Air Monitor

III. Công nghệ đo lưu lượng không khí bên ngoài tòa nhà

1. Công nghệ #1: Thermal Dispersion (Phân tán nhiệt)

Thermal Dispersion - công nghệ phân tán nhiệt là công nghệ đo vận tốc dựa trên nguyên lý truyền nhiệt. Lưu lượng gió được tính toán bằng cách đo vận tốc tại nhiều điểm khác nhau, sau đó lấy trung bình và nhân với diện tích tiết diện ngang của cửa gió nơi thiết bị được lắp đặt. Tuy nhiên, việc xác định chính xác tiết diện này trong các miệng hút gió (hood) hay cửa gió thuôn (tapered inlets) có thể khá phức tạp.

Mỗi điểm đo trong hệ thống sử dụng hai cảm biến nhiệt điện trở (thermistor) được tinh chỉnh chính xác:

  • Một cảm biến đo nhiệt độ môi trường dòng khí.
  • Cảm biến còn lại được gia nhiệt để duy trì mức chênh lệch cố định so với nhiệt độ môi trường.

Khi không khí di chuyển, nó mang nhiệt ra khỏi cảm biến được gia nhiệt. Vận tốc gió càng lớn, tốc độ tản nhiệt càng nhanh. Mối quan hệ giữa vận tốc gió và công suất cần thiết để duy trì mức chênh nhiệt này sẽ được sử dụng để tính toán vận tốc dòng khí.

Technology #1: Thermal Dispersion
Phân tán nhiệt là phương pháp rất đáng tin cậy để đo chính xác tốc độ luồng không khí trong các ứng dụng HVAC

Công nghệ đo lưu lượng không khí bằng phương pháp khuếch tán nhiệt hoạt động hiệu quả nhất khi được lắp đặt cùng các đoạn ống gió thẳng ở phía trước để điều hòa dòng khí.

Ưu điểm của công nghệ phân tán nhiệt Thermal Dispersion

  • Đo lường có tính đến yếu tố nhiệt độ và độ cao, kết quả có thể xuất ra cả lưu lượng thực (ACFM) hoặc lưu lượng chuẩn (SCFM).
  • Dải đo rộng (turndown ratio cao), hoạt động tốt từ vận tốc thấp đến trung bình cao.
  • Chi phí ở mức trung bình.
  • Được bán dưới dạng hệ thống hoàn chỉnh, không chỉ là các linh kiện rời.

Nhược điểm của công nghệ Thermal Dispersion

  • Không chịu được hơi ẩm: chỉ cần có sương mù, mưa hoặc hơi nước, cảm biến sẽ bị làm nguội đột ngột, gây ra sai số lớn và tín hiệu đo không ổn định.
  • Hiệu suất kém trong luồng khí động và hỗn loạn:
    • Không chịu được các dòng khí lệch hướng (off-axis), thường gặp ở các cửa gió ngoài trời, hood hay các đoạn ống gió nối chuyển tiếp.
    • Không phân biệt được chiều dòng khí (thuận hay ngược).
    • Số điểm đo thường ít hơn so với khuyến nghị tiêu chuẩn, do chi phí cao. Để bù lại, công nghệ này thường yêu cầu đoạn ống thẳng dài từ 2–8 đường kính ống ở cả trước và sau thiết bị, điều kiện mà hầu như không có ở các cửa lấy gió ngoài trời.
  • Dễ bị ảnh hưởng bởi gió giật, gây tín hiệu đo nhiễu, khiến hệ thống điều khiển damper khó hoạt động chính xác.
  • Cần bảo trì thường xuyên: do không khí ngoài trời chưa qua lọc chứa nhiều bụi bẩn, chúng bám vào bề mặt cảm biến nhiệt, gây thay đổi đặc tính và làm kết quả đo bị sai lệch.

2. Công nghệ #2: Pitot Array (Mảng ống Pitot)

Đo lưu lượng khi bằng ống Pitot (Delta P) đã được ứng dụng trong hệ thống HVAC gần nửa thế kỷ. Đây là công nghệ dựa trên vận tốc dòng khí. Nguyên lý hoạt động như sau:

  • Áp suất động (dynamic pressure) và áp suất tĩnh (static pressure) được đo tại nhiều điểm.
  • Kết quả sau đó được lấy trung bình.
  • Vận tốc không khí tỉ lệ thuận với chênh lệch áp suất giữa hai giá trị này.
  • Một bộ truyền DP (Differential Pressure Transmitter) sẽ chuyển đổi chênh lệch áp suất này thành vận tốc dòng khí trung bình, rồi tính toán thành lưu lượng khí trung bình dựa trên diện tích tiết diện của ống gió.

Hiệu suất và chi phí của các hệ thống ống Pitot Array có sự khác biệt lớn, phụ thuộc vào chất lượng cảm biến Pitot và bộ truyền DP.

  • Ở phân khúc giá thấp, thường gặp tình trạng thiếu số lượng điểm đo, dùng bộ DP kém chính xác, turndown ratio hạn chế, dẫn đến kết quả đo sai lệch.
  • Ở phân khúc cao cấp, hệ thống có các đầu dò Pitot được tinh chỉnh chuẩn xác, kết hợp với DP transmitter cao cấp, được hiệu chuẩn và chứng nhận bởi các phòng thí nghiệm độc lập như Air Movement & Control Association International (AMCA).
Technology #2: Pitot Array
Giải pháp đo lưu lượng khí sử dụng ống Pitot, được thiết kế để đo lường chính xác trong các ứng dụng HVAC và công nghiệp

Các cửa lấy gió không có đoạn ống thẳng để ổn định dòng khí sẽ cần số lượng lớn ống Pitot nhằm đạt được kết quả đo lưu lượng chính xác.

Ưu điểm của công nghệ Pitot Array

  • Có thể tích hợp các phép đo bù nhiệt độ và độ cao, cho kết quả lưu lượng thực (ACFM) hoặc chuẩn (SCFM).
  • Chi phí linh hoạt: có thể lựa chọn hệ thống giá thấp hoặc cao tùy yêu cầu hiệu suất.
  • Có khả năng đo vận tốc tại nhiều điểm trong ống gió, cho kết quả trung bình chính xác hơn.
  • Chịu được hơi ẩm tốt hơn công nghệ Thermal Dispersion, và cũng tương đối chịu bụi.
  • Kết cấu bền vững, không có linh kiện điện tử nằm trực tiếp trong luồng khí → độ tin cậy lâu dài cao.

Nhược điểm của công nghệ Pitot Array

  • Các lỗ cảm biến có thể bị bít bởi bụi bẩn tích tụ theo thời gian, cần vệ sinh định kỳ.
  • Với các hệ thống sử dụng bộ DP transmitter chất lượng thấp → turndown ratio hạn chế, độ chính xác kém.
  • Hiệu suất thấp trong điều kiện dòng khí động, hỗn loạn hoặc lệch hướng (off-axis). Một số đầu dò Pitot được thiết kế để bù một phần, nhưng không phải hệ thống nào cũng có.
  • Các hệ thống giá rẻ thường hy sinh độ chính xác, do số lượng điểm đo ít hơn tiêu chuẩn khuyến nghị.
  • Nếu không có bù nhiệt độ phụ trợ → chỉ xuất ra được lưu lượng thực (ACFM), không có lưu lượng chuẩn (SCFM).
  • Cần hiệu chuẩn định kỳ: do hiện tượng trôi điểm không (zero drift) ở các DP transmitter không có tính năng AUTO-zero.

3. Công nghệ #3: Đo chênh lệch áp suất qua một điện trở đã biết

Vào cuối thế kỷ 18, Giovanni B. Venturi đã quan sát hiện tượng sụt áp xảy ra khi chất lỏng tăng tốc đi qua một khe hẹp. Ông đã liên hệ hiện tượng này với công trình của Bernoulli và công bố hiệu ứng Venturi vào năm 1797. Các mối quan hệ toán học này đã được ứng dụng trong các công nghệ đo lường hơn một thế kỷ qua trong hệ thống đường ống. Tuy nhiên, chúng không thực sự khả thi để đo lưu lượng khí ngoài trời trong các ống gió lấy khí tươi lớn, chủ yếu vì gây ra sụt áp rất cao.

Thiết bị đo lưu lượng không khí ngoài trời OAM II của Air Monitor (Onicon – Mỹ), hiện đang được PGTECH phân phối chính thức tại Việt Nam, đã tận dụng nguyên lý này để đo trường áp tĩnh hình thành khi không khí đi qua các tấm chắn (screen) hoặc cửa chớp (louver) có đặc tính quan hệ giữa vận tốc và sụt áp đã biết, nhưng không tạo ra thay đổi đáng kể về áp suất. Các số liệu đo áp suất tĩnh, kết hợp với nhiệt độ, áp suất khí quyển và kích thước cửa gió, được dùng để tính toán chính xác lưu lượng khí ngoài trời trong mọi điều kiện khí quyển.

Pressure Difference Across a Known Resistance
Thiết bị đo lưu lượng không khí ngoài trời OAM II đo chính xác ±5% lưu lượng gió qua cửa hút, louver hoặc lưới lọc

Những chênh lệch nhỏ trong trường áp suất tĩnh do không khí đi qua cửa gió cố định tạo ra cho phép OAM II đo lưu lượng gió chính xác mà không cần các đoạn ống thẳng để ổn định dòng khí.

Ưu điểm:

  • Khả năng chịu đựng cao với sự biến động động lực của vận tốc và hướng gió.
  • Hệ thống tự động bù trừ các yếu tố nhiệt độ, độ cao và áp suất khí quyển, cho phép xuất ra lưu lượng thực (ACFM) hoặc lưu lượng chuẩn (SCFM).
  • Không cần đoạn ống gió thẳng (zero straight run) trước và sau thiết bị.
  • Dải đo rộng (turndown ratio cao) với khả năng kết hợp cảm biến chênh áp xếp tầng.
  • Độ chính xác cao trong điều kiện vận hành thực tế.
  • Hầu như không bị ảnh hưởng bởi bụi và độ ẩm trong không khí ngoài trời.
  • Kết cấu bền chắc, tuổi thọ cao.
  • Tính linh hoạt – có thể dễ dàng ứng dụng với các loại cửa chớp, cửa gió, damper, ống gió, plenum…
  • Dễ dàng retrofit (nâng cấp lắp thêm) cho các hệ thống HVAC hiện hữu.

Nhược điểm:

  • Không có nhược điểm đáng kể đối với ứng dụng đo lưu lượng khí ngoài trời.

Quyết định thông minh cho đo lưu lượng khí ngoài trời

Độ chính xác trong đo lường lưu lượng khí tươi ngoài trời là yếu tố cốt lõi để đảm bảo:

  • Tuân thủ tiêu chuẩn thông gió của ASHRAE.
  • Tính toán chính xác mức tiêu thụ năng lượng.
  • Đảm bảo chất lượng không khí trong nhà (IAQ), bảo vệ sức khỏe và sự thoải mái của người sử dụng công trình.

Mỗi công nghệ đo lưu lượng không khí đều có ưu – nhược điểm riêng, phù hợp với những ứng dụng cụ thể. Tuy nhiên, với kinh nghiệm là nhà sản xuất phát triển cả 3 dòng công nghệ, Air Monitor (Onicon, Mỹ) tự tin khẳng định rằng:

👉 Công nghệ đo chênh lệch áp suất qua một điện trở đã biết, được ứng dụng trong thiết bị OAM II, chính là giải pháp đo lưu lượng khí ngoài trời tối ưu nhất hiện nay.

Với sự phân phối chính hãng từ PGTECH Việt Nam, OAM II trở thành lựa chọn đáng tin cậy cho các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, bệnh viện, và bất kỳ công trình nào đòi hỏi giám sát lưu lượng khí tươi chuẩn xác và bền bỉ.

Kết luận: Giải pháp tối ưu cho đo lưu lượng không khí ngoài trời

Việc đo chính xác lưu lượng khí tươi ngoài trời đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu quả năng lượng, tuân thủ tiêu chuẩn ASHRAE và duy trì chất lượng không khí trong nhà (IAQ). Ba công nghệ đo lường phổ biến hiện nay đều có những ưu – nhược điểm nhất định, nhưng thực tế đã chứng minh rằng giải pháp OAM II của Air Monitor (Onicon – Mỹ) mang lại độ chính xác cao, độ bền vượt trội và khả năng thích ứng linh hoạt nhất cho các hệ thống HVAC hiện đại.

Với công nghệ đo chênh lệch áp suất qua điện trở đã biết, OAM II không chỉ loại bỏ các hạn chế của phương pháp truyền thống mà còn tối ưu cho các ứng dụng ngoài trời, bất kể điều kiện môi trường có khắc nghiệt đến đâu.

👉 Nếu bạn đang tìm kiếm thiết bị đo lưu lượng khí ngoài trời đáng tin cậy, hãy lựa chọn OAM II từ Air Monitor, hiện được PGTECH – nhà phân phối chính thức tại Việt Nam cung cấp. Liên hệ ngay hôm nay để được tư vấn chi tiết và giải pháp phù hợp nhất cho công trình của bạn.

 

PGTECH GROUP LIMITED - 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: Hữu Trường

PGTECH GROUP LIMITED

VPGDTầng 3, Tòa Nhà C14-CT2, Bắc Hà, Bộ Công An, phố Tố Hữu, Phường Đại Mỗ, Thành Phố Hà Nội.

 Địa Chỉ: PGTECH GROUP LIMITED số 12, Ngõ 28, Đường Tây Hồ, Phường Tây Hồ, TP. Hà Nội, Việt Nam.

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

 
Hotline Message Gmail Zalo
top
Thông báo
Đóng