Phân loại, chức năng và lợi ích của cảm biến trong hệ thống HVAC

Hệ thống HVAC ngày càng được nâng cấp khi công nghệ ngày một phát triển. Mặc dù chức năng chính của chúng không thay đổi, nhưng các hệ thống đã trở nên hiệu quả hơn, thông minh hơn và dễ thích ứng hơn nhờ vào những tiến bộ trong công nghệ cảm biến và tích hợp hệ thống. Các hệ thống HVAC ngày nay được thiết kế không chỉ để sưởi ấm, làm mát và thông gió mà còn để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng, cải thiện chất lượng không khí trong nhà và tăng cường sự thoải mái cho người sử dụng ngoài việc kiểm soát nhiệt độ. Dải sản phẩm Cảm biến cho hệ thống HVAC Belimo ngày càng được nâng cấp, tích hợp liền mạch với các hệ thống tự động hóa tòa nhà BAS và thích hợp để sử dụng trong các ứng dụng của hệ HVAC. Ngoài ra, cảm biến Belimo được chế tạo từ vật liệu có chất lượng tốt nhất, cung cấp kết quả có độ tin cậy và chính xác cao trong toàn bộ vòng đời, cấp bảo vệ tuân thủ các yêu cầu của NEMA 4X / IP65 mang tới tuổi thọ sản phẩm cao. PGTECH là nhà phân phối đại diện thương hiệu Belimo Thuỵ Sỹ các dòng cảm biến chất lượng không khí trong nhà (cảm biến khí, giám sát khí, cảm biến khí trong ống dẫn, v.v.) trong hệ thống HVAC, cùng các dòng cảm biến HVAC quan trọng khác như cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm, v.v. Cùng chúng tôi tìm hiểu về phân loại, chức năng và lợi ích của từng loại cảm biến trong hệ thống HVAC phổ biến nhất qua bài viết này.

4 Cảm biến cần thiết cho thiết kế hệ thống HVAC và cách chúng cải thiện chức năng 

Trong khi nhiều loại cảm biến có thể được tích hợp vào hệ thống của bạn để theo dõi hoặc kiểm soát nhiều loại số liệu khác nhau thì có 4 cảm biến cơ bản mà một thiết kế HVAC nên có. 

Hơn nữa, mỗi loại cảm biến đều có sự lựa chọn – sử dụng phiên bản truyền thống hoặc tùy chọn phiên bản nâng cấp hiện đại. Hãy cùng khám phá từng loại cảm biến và sự khác biệt giữa các thiết bị cảm biến giám sát trong hệ thống HVAC truyền thống và hiện đại. 

1. Cảm biến nhiệt độ
2. Cảm biến áp suất
3. Cảm biến độ ẩm
4. Cảm biến chất lượng không khí trong nhà IAQ

1. Cảm biến nhiệt độ

Thông thường, cảm biến nhiệt độ là cảm biến đầu tiên xuất hiện khi nhắc đến hệ thống HVAC bởi nó kiểm soát chức năng chính của hệ thống, vai trò của cảm biến nhiệt độ rất đơn giản: theo dõi nhiệt độ môi trường xung quanh và kích hoạt hệ thống để duy trì điều kiện môi trường trong phạm vi nhất định.

Trong thiết kế hệ thống HVAC thường sử dụng ba loại cảm biến nhiệt độ chính cho hệ thống kiểm soát khí hậu:

1. Cặp nhiệt điện (Thermocouples): Các cảm biến nhiệt độ hệ HVAC này đo nhiệt độ bằng cách tạo ra điện áp thay đổi theo nhiệt độ. Chúng được ưa chuộng vì có phạm vi nhiệt độ rộng và thời gian phản hồi nhanh.
2. Bộ dò nhiệt độ điện trở (RTD): cảm biến nhiệt độ loại RTD hoạt động bằng cách thay đổi điện trở theo cách có thể dự đoán được khi nhiệt độ thay đổi. Loại cảm biến nhiệt độ này có độ chính xác và độ ổn định cao trong phạm vi rộng.
3. Nhiệt điện trở (Thermistors): Loại cảm biến nhiệt độ này thay đổi điện trở để đáp ứng với sự thay đổi nhiệt độ. Nó cung cấp khả năng đo nhiệt độ chính xác trong phạm vi giới hạn.

Dải sản phẩm Cảm biến nhiệt độ Belimo thường sử dụng loại cảm biến nhiệt điện trở hoặc đầu dò nhiệt độ điện trở RTD. Belimo cung cấp cả cụm cảm biến thụ động, có điện trở đầu ra (đơn vị Ohm) và cụm cảm biến chủ động, có điện áp đầu ra (đơn vị Volt). Cảm biến nhiệt độ Belimo có thể được cấu hình với nhiệt điện trở loại tín hiệu NTC10k (10k2), NTC10k Precon (10k3) hoặc NTC (20k).

Cảm biến nhiệt độ truyền thống so với cảm biến nhiệt độ hiện đại trong hệ thống HVAC

• Cảm biến nhiệt độ truyền thống trong hệ thống HVAC, như cặp nhiệt điện và RTD, đo nhiệt độ môi trường xung quanh để điều chỉnh nhiệt độ và làm mát. Các cảm biến nhiệt độ này thường có thời gian phản hồi chậm hơn (so với cảm biến nhiệt độ hiện đại) và có thể không phản ánh chính xác những thay đổi nhiệt độ nhanh chóng hoặc các thay đổi nhỏ về nhiệt độ trong không gian lớn hơn. Độ chính xác hạn chế của chúng có thể dẫn đến việc sử dụng năng lượng không hiệu quả, vì hệ thống có thể làm quá nóng hoặc quá lạnh các khu vực, ảnh hưởng đến cả sự thoải mái và mức tiêu thụ năng lượng.
• Cảm biến nhiệt độ hiện đại, bao gồm cảm biến thông minh và cảm biến kết nối mạng, đã cách mạng hóa chức năng của hệ thống HVAC. Các cảm biến nhiệt độ cải tiến này cung cấp thời gian phản hồi nhanh hơn và độ chính xác cao hơn, cho phép kiểm soát nhiệt độ chính xác hơn. Chúng có thể thích ứng với những thay đổi về môi trường theo thời gian thực, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng bằng cách điều chỉnh đầu ra sưởi ấm và làm mát hiệu quả hơn. Được tích hợp với công nghệ IoT, chúng hỗ trợ cho việc chuẩn đoán bảo trì và hệ thống, giảm thời gian chết và kéo dài tuổi thọ hệ thống.

Nổi bật trong số cảm biến này phải kể tới dòng cảm biến 3 trong 1, với chức năng cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và khí CO2 công nghệ cao, độ chính xác cao và hoàn hảo của Belimo Thuỵ Sỹ.

Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và khí CO2 - ba trong một cho hệ thống HVAC đa chức năng, tiết kiệm chi phí

2. Cảm biến áp suất

Mặc dù có chức năng khác nhau và theo dõi số liệu khác, nhưng cảm biến áp suất trong hệ thống HVAC cũng giống như cảm biến nhiệt độ khi nói đến thiết kế hệ thống để tối ưu hóa hiệu suất hệ thống và hiệu quả năng lượng. Cảm biến áp suất cung cấp dữ liệu cần thiết để duy trì mức áp suất chính xác ở nhiều bộ phận khác nhau của hệ thống, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả và chức năng. Bạn sẽ tìm thấy chúng trong toàn bộ hệ thống ở những nơi như:

• Ống dẫn không khí đảm bảo phân phối không khí cân bằng, rất quan trọng để kiểm soát khí hậu đồng đều ở các khu vực khác nhau.
• Mạch làm lạnh dùng để điều chỉnh chu trình làm lạnh, rất quan trọng để làm mát hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
• Bộ lọc dùng để phát hiện chênh lệch áp suất giữa các bộ lọc không khí, các cảm biến này đóng vai trò quan trọng trong việc xác định tình trạng tắc nghẽn của bộ lọc, hỗ trợ bảo trì kịp thời và duy trì chất lượng không khí.

Cảm biến áp suất của Belimo có khả năng đo áp suất rất cao và rất thấp trong cả ứng dụng chất lỏng có độ ăn mòn và khí trơ, được sản xuất tại nhà máy ở Đức, cung cấp khả năng đo chính xác áp suất, áp suất chênh áp, có độ giám sát đáng tin cậy. Các dải đo có thể lựa chọn cho tính linh hoạt của các ứng dụng. Cảm biến áp suất Belimo với cấp bảo vệ IP54/NEMA 13 có độ tin cậy đặc biệt, tính năng lắp đặt đơn giản, nhanh chóng và dễ dàng tích hợp liền mạch với Hệ thống tự động hóa tòa nhà BAS (Building Automation Systems).

Cảm biến áp suất truyền thống so với cảm biến áp suất hiện đại trong hệ thống HVAC

• Giống như các cảm biến nhiệt độ hệ HVAC truyền thống, các cảm biến áp suất truyền thống cũng thường có độ nhạy hạn chế và thời gian phản hồi chậm hơn. Điều này có thể dẫn đến việc kiểm soát luồng khí kém hiệu quả hơn và quản lý áp suất chất làm lạnh không chính xác, dẫn đến hiệu suất hệ thống giảm và mức tiêu thụ năng lượng cao hơn. Ngoài ra, việc thiếu khả năng chẩn đoán chi tiết có thể cản trở việc bảo trì hiệu quả, có khả năng dẫn đến tăng áp lực cho hệ thống.
• Cảm biến áp suất hệ HVAC hiện đại, kết hợp công nghệ kỹ thuật số và thông minh, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất và hiệu quả của hệ thống. Các cảm biến hiện đại này cung cấp dữ liệu áp suất chính xác hơn và theo thời gian thực, cho phép kiểm soát chính xác luồng không khí và mức chất làm lạnh. Với độ nhạy tốt hơn và phản hồi nhanh hơn, chúng tối ưu hóa hoạt động của hệ thống, thích ứng nhanh với các thay đổi và giảm lãng phí năng lượng. Được tích hợp với các hệ thống IoT, các cảm biến áp suất hiện đại này cho phép dự đoán bảo trì và giám sát từ xa.

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của Cảm biến chênh áp nước Belimo

3. Cảm biến độ ẩm trong hệ thống HVAC

Đo độ ẩm trong không khí, cảm biến độ ẩm hệ thống HVAC giúp hệ thống duy trì độ ẩm trong không khí ở mức an toàn và thoải mái. Kiểm soát độ ẩm thích hợp không chỉ cần thiết cho sự thoải mái mà còn để ngăn ngừa các vấn đề sức khỏe và bảo quản vật liệu xây dựng.

Có hai loại cảm biến độ ẩm chủ yếu được sử dụng trong hệ thống HVAC:

• Cảm biến điện dung đo độ ẩm dựa trên sự thay đổi điện dung do hấp thụ độ ẩm. Cảm biến điện dung thường tiết kiệm chi phí hơn và được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống HVAC thương mại do độ tin cậy và độ chính xác của chúng.
• Cảm biến điện trở đo độ ẩm thông qua sự thay đổi điện trở trong vật liệu hút ẩm. Mặc dù đơn giản hơn và chi phí thấp hơn, cảm biến điện trở kém chính xác hơn cảm biến điện dung và có thể dễ bị nhiễm bẩn và trôi dạt trong thời gian dài hơn.

Theo một nghĩa nào đó, cảm biến độ ẩm giúp hệ thống HVAC thực hiện chức năng kép. Chúng không chỉ duy trì độ ẩm trong nhà ở mức chấp nhận được mà còn giúp ngăn ngừa nấm mốc phát triển và ngưng tụ. Nấm mốc có thể gây ra những rủi ro đáng kể cho sức khỏe và làm hỏng kết cấu tòa nhà, trong khi ngưng tụ có thể gây khó chịu và xuống cấp của bề mặt trong nhà.

Cảm biến độ ẩm truyền thống so với cảm biến độ ẩm hiện đại trong hệ thống HVAC

• Mặc dù hiệu quả trong việc kiểm soát độ ẩm cơ bản, các cảm biến độ ẩm truyền thống có thể có thời gian phản hồi chậm và độ chính xác giảm dần theo thời gian do cảm biến bị nhiễm bẩn hoặc vật liệu bị xuống cấp. Điều này có thể dẫn đến việc điều chỉnh độ ẩm kém, ảnh hưởng đến chất lượng không khí trong nhà và sự thoải mái của người cư trú. Hơn nữa, độ nhạy hạn chế và hiệu chuẩn chậm hơn có thể dẫn đến việc ngăn ngừa nấm mốc phát triển và ngưng tụ không hiệu quả, có khả năng dẫn đến các vấn đề về sức khỏe và hư hỏng tòa nhà.
• Cảm biến độ ẩm hiện đại tận dụng các công nghệ mới hơn, mang lại những cải tiến đáng kể về chức năng cho hệ thống HVAC. Bao gồm các cảm biến điện dung được cải tiến với độ chính xác cao hơn, thời gian phản hồi nhanh hơn và khả năng chống ô nhiễm tốt hơn. Cảm biến độ ẩm hiện đại cung cấp khả năng kiểm soát độ ẩm chính xác và nhất quán hơn, điều cần thiết để có chất lượng không khí trong nhà tối ưu và thoải mái. Được tích hợp với các hệ thống HVAC thông minh, các cảm biến độ ẩm này có thể tự động điều chỉnh theo những thay đổi trong điều kiện trong nhà và ngoài trời, quản lý hiệu quả mức độ ẩm.

4. Cảm biến chất lượng không khí trong nhà

Cảm biến chất lượng không khí trong nhà (IAQ) của hệ thống HVAC đóng vai trò rất quan trọng để theo dõi và quản lý mức độ ô nhiễm trong môi trường trong nhà. Và đây là một danh mục cảm biến rộng – có thể bao gồm cảm biến CO2 cho hệ thống HVAC, cảm biến luồng không khí và thậm chí cả cảm biến ozone. Trong thế giới hậu đại dịch,loại cảm biến chất lượng không khí trong nhà đang nhận được sự chú ý mới vì chức năng của nó ảnh hưởng đến cách hệ thống HVAC tác động:  

• Mức độ ô nhiễm: Cảm biến IAQ liên tục theo dõi nồng độ các chất độc hại như VOCs, CO2 và vật chất dạng hạt (hay còn gọi là bụi mịn PM). Các chất VOCs có thể phát ra từ sơn, đồ dùng vệ sinh và các vật liệu xây dựng khác, trong khi mức CO2 tăng theo mật độ cư trú. Mức độ bụi mịn cao có thể làm trầm trọng thêm các bệnh về đường hô hấp.
• Sức khỏe và năng suất: Chất lượng không khí kém có thể ảnh hưởng đến người ở trong tòa nhà theo nhiều cách, có thể là khiến họ bị ốm hoặc chỉ đơn giản là cảm thấy uể oải. Những người tiếp xúc với không khí kém thường gặp các triệu chứng như đau đầu, chóng mặt và mệt mỏi. Việc theo dõi và kiểm soát chất lượng không khí hiệu quả có thể giảm thiểu những rủi ro sức khỏe này.
• Chiến lược thông gió và lọc không khí: Trong thế giới hậu đại dịch, vai trò của các cảm biến chất lượng không khí trong nhà IAQ trở nên quan trọng hơn bao giờ hết. Chúng cung cấp thông tin cho các chiến lược thông gió và lọc không khí, đảm bảo trao đổi không khí đầy đủ và giảm sự lây lan của mầm bệnh. Hệ thống thông gió và thanh lọc được cải thiện, dựa trên dữ liệu IAQ chính xác, giúp tạo ra môi trường trong nhà an toàn và lành mạnh hơn.

Với dòng cảm biến chất lượng không khí của Belimo, người dùng có thể theo dõi nhiều chất ô nhiễm khác nhau bao gồm bụi mịn PM2.5, PM10, Carbon Monoxide (CO), Carbon Dioxide (CO2), Nitrogen Dioxide (NO2), TVOCs/VOCs, Nhiệt độ, Độ ẩm, Điểm sương và các thông số khí áp.

Cảm biến chất lượng không khí trong nhà truyền thống so với cảm biến chất lượng không khí trong nhà hiện đại 

• Các cảm biến chất lượng không khí trong nhà truyền thống trong hệ thống HVAC chủ yếu phát hiện các chất ô nhiễm cơ bản như CO2 và các hạt vật chất lớn hơn. Các cảm biến này thường sử dụng các phương pháp hóa học hoặc quang học để phát hiện, có thể kém nhạy hơn với nhiều loại chất ô nhiễm hơn và có thể không cung cấp dữ liệu thời gian thực. Phạm vi hạn chế của chúng trong việc phát hiện các hạt vật chất mịn hơn và phạm vi VOCs hẹp có thể dẫn đến việc kiểm soát chất lượng không khí không đầy đủ. Sự thiếu hụt này có thể dẫn đến kết quả sức khỏe kém hơn và giảm sự thoải mái cho người cư trú, cũng như các chiến lược thông gió kém hiệu quả hơn.
• Cảm biến chất lượng không khí trong nhà hiện đại thể hiện bước tiến đáng kể trong chức năng của hệ thống HVAC. Các cảm biến hiện đại này sử dụng công nghệ tinh vi để phát hiện nhiều loại chất ô nhiễm hơn, bao gồm phổ rộng các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOCs) và các hạt bụi mịn, với độ chính xác cao hơn và theo thời gian thực. Việc tích hợp với các hệ thống HVAC thông minh cho phép điều chỉnh động các điều kiện chất lượng không khí, đảm bảo thông gió và lọc không khí tối ưu. Nói một cách đơn giản, các cảm biến hiện đại góp phần tạo ra môi trường trong nhà lành mạnh hơn, nâng cao sự thoải mái cho người sử dụng và cải thiện tính bền vững tổng thể của tòa nhà.

Tối ưu hóa thiết kế hệ thống HVAC thông qua công nghệ cảm biến hiện đại

Nếu tất cả các thành phần của hệ thống HVAC không hoạt động như mong đợi và phối hợp với nhau, bạn có thể thấy hiệu suất hoạt động kém. Ở cấp độ cá nhân, có thể dễ dàng chỉ ra chức năng của một loại cảm biến - hoặc việc thiếu chức năng - có thể tác động đến hệ thống HVAC theo một số liệu. Nhưng khi kết hợp với nhau, công nghệ cảm biến hiện đại (bất kể loại nào) sẽ mang đến giải pháp đồng bộ để tận dụng tối đa hệ thống HVAC.

Cảm biến nhiệt độ điều chỉnh hệ thống sưởi và làm mát để phù hợp với các cài đặt mong muốn, trong khi cảm biến độ ẩm duy trì mức độ ẩm để tạo sự thoải mái và tốt cho sức khỏe. Cảm biến chất lượng không khí phát hiện các chất ô nhiễm, đảm bảo không khí sạch và cảm biến áp suất duy trì luồng không khí và hiệu suất hệ thống ở mức tối ưu. Khi các cảm biến này hoạt động cùng nhau, chúng không chỉ tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng nhưng vẫn đảm bảo môi trường trong nhà luôn thoải mái và lành mạnh.

Tối ưu hóa hệ thống HVAC của tòa nhà bằng công nghệ cảm biến tiên tiến không chỉ đơn giản là thêm nhiều cảm biến hơn vào hệ thống. Có một loại khoa học về tích hợp cảm biến hiện đại vào hệ thống HVAC để có hiệu suất hệ thống tốt nhất có thể. Chẳng hạn, đối với vị trí cảm biến nhiệt độ của hệ thống HVAC, điều này có nghĩa là phải xem xét các yếu tố như cách bố trí không gian, mô hình cư trú và các tác động từ môi trường bên ngoài. Với mức độ tích hợp này, các hệ thống HVAC có thể thích ứng theo thời gian thực với các điều kiện thay đổi, duy trì chất lượng không khí và sự thoải mái tối ưu, đồng thời tối đa hóa hiệu quả sử dụng năng lượng.

Kết luận

Công nghệ cảm biến hiện đại đã và đang đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa hệ thống HVAC, giúp cải thiện hiệu suất, tiết kiệm năng lượng và nâng cao chất lượng không khí trong nhà. Các dòng cảm biến tiên tiến của Belimo không chỉ mang lại độ chính xác cao mà còn tích hợp liền mạch với các hệ thống tự động hóa tòa nhà, giúp quản lý HVAC trở nên thông minh và hiệu quả hơn. Việc lựa chọn đúng loại cảm biến—từ cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất, cảm biến độ ẩm cho đến cảm biến chất lượng không khí—không chỉ đảm bảo hệ thống HVAC vận hành trơn tru mà còn góp phần tạo ra một môi trường trong lành, an toàn và thoải mái cho người sử dụng. Trong bối cảnh các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và bảo vệ môi trường ngày càng khắt khe, ứng dụng công nghệ cảm biến tiên tiến sẽ là xu hướng tất yếu giúp tối ưu hóa hoạt động của tòa nhà, nâng cao tuổi thọ hệ thống và giảm thiểu chi phí vận hành. Với những giải pháp cảm biến HVAC hàng đầu từ Belimo, các nhà quản lý tòa nhà, kỹ sư HVAC và chủ đầu tư có thể yên tâm về hiệu suất hoạt động ổn định và bền vững của hệ thống, đồng thời mang đến trải nghiệm không gian sống và làm việc tốt nhất cho người dùng.

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: Hữu Trường

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