Van gió động cơ vuông là gì? Khi nào nên điều khiển tự động?

Van gió động cơ vuông là gì? Khi nào nên điều khiển tự động?

Van gió động cơ vuông là van điều chỉnh không khí có khung hình vuông hoặc chữ nhật, được gắn thêm bộ truyền động điện để thay đổi vị trí cánh van. Thay vì phải đến tận vị trí lắp đặt để xoay trục vít hoặc tay gạt, van có thể đóng, mở hoặc điều chỉnh góc cánh theo tín hiệu từ công tắc, tủ điều khiển, cảm biến hay hệ thống quản lý tòa nhà.

Sản phẩm phù hợp với những hệ thống có lưu lượng thay đổi theo thời gian, cần vận hành theo lịch, cần điều khiển từ xa hoặc phải phối hợp với quạt và các thiết bị HVAC khác. Kaiyo hiện chế tạo van động cơ theo dạng vuông hoặc chữ nhật, bằng tôn mạ kẽm hoặc inox và lắp bộ động cơ bên thân van.

Điều khiển tự động không phải lúc nào cũng cần thiết. Với một nhánh gió chỉ cân bằng một lần rồi giữ nguyên vị trí, van tay gạt hoặc trục vít thường có chi phí phù hợp hơn. Van động cơ nên được lựa chọn khi sự thay đổi vị trí cánh mang lại giá trị rõ ràng cho quá trình vận hành.

1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Một van gió động cơ vuông thường gồm:

khung van vuông hoặc chữ nhật;

một hoặc nhiều cánh điều chỉnh;

trục cánh và thanh liên kết;

bạc đỡ hoặc gối trục;

bộ động cơ truyền động;

giá đỡ động cơ;

mặt bích kết nối với đường ống.

Khi nhận nguồn điện hoặc tín hiệu điều khiển, động cơ tạo mô-men làm quay trục van. Các cánh thay đổi góc mở, qua đó làm thay đổi tiết diện thông gió và sức cản của đường ống.

Tùy cấu hình, van có thể hoạt động theo ba chế độ chính:

Các dòng actuator HVAC trên thị trường có thể sử dụng điều khiển đóng/mở, ba điểm hoặc tín hiệu tuyến tính. Một số loại còn có tín hiệu phản hồi vị trí để hệ thống điều khiển biết van đang mở ở mức nào.

2. Khi nào nên sử dụng điều khiển tự động?

2.1. Khi van phải đóng mở theo lịch vận hành

Van động cơ phù hợp với hệ thống chỉ cần cấp hoặc hút gió trong những khung giờ nhất định, chẳng hạn:

thông gió văn phòng theo giờ làm việc;

hút khí nhà vệ sinh theo lịch;

cấp khí tươi khi khu vực có người;

khóa nhánh của khu vực không sử dụng;

vận hành luân phiên giữa các khu vực.

Tủ điều khiển có thể mở van trước khi khởi động quạt và đóng van sau khi quạt dừng. Trình tự này giúp hệ thống vận hành đồng bộ, không phụ thuộc vào thao tác thủ công tại từng vị trí.

2.2. Khi cần liên động van với quạt hoặc thiết bị

Trong nhiều hệ thống, quạt chỉ được phép vận hành khi van đã mở hoặc van chỉ mở khi quạt nhận lệnh chạy.

Ví dụ:

1. Hệ thống nhận yêu cầu thông gió.
2. Động cơ đưa cánh van đến vị trí mở.
3. Công tắc hành trình xác nhận van đã mở.
4. Tủ điều khiển cho phép quạt khởi động.

Cách liên động này hữu ích khi van nằm trên đường hút hoặc đường cấp chính. Tuy nhiên, trình tự hoạt động phải được thể hiện rõ trong bản mô tả điều khiển, không nên chỉ mua động cơ rồi quyết định cách đấu nối tại công trường.

2.3. Khi lưu lượng phải thay đổi theo nhiệt độ phòng

Trong hệ thống phân vùng, cảm biến nhiệt độ có thể gửi tín hiệu đến bộ điều khiển để thay đổi góc mở van. Khi khu vực cần làm lạnh nhiều hơn, van mở thêm; khi tải giảm, van khép bớt.

ASHRAE mô tả các hệ thống phân vùng trong đó bộ điều khiển khu vực điều chỉnh damper giữa giới hạn lưu lượng tối thiểu và tối đa theo yêu cầu nhiệt độ phòng và nhiệt độ khí cấp.

Đối với hệ VAV chính xác, không nên chỉ sử dụng một van MD thông thường. Hệ thống thường cần thêm cảm biến lưu lượng hoặc áp suất, bộ điều khiển và các giới hạn lưu lượng được cài đặt phù hợp.

2.4. Khi cần điều chỉnh khí tươi theo chất lượng không khí

Van động cơ có thể điều chỉnh lượng khí ngoài trời theo:

nồng độ CO₂;

số người sử dụng;

lịch hoạt động;

trạng thái quạt;

chế độ tiết kiệm năng lượng;

yêu cầu thông gió tối thiểu.

Đây là trường hợp điều khiển tự động mang lại lợi ích rõ ràng vì nhu cầu khí tươi thay đổi trong ngày. Hệ thống điều khiển HVAC có thể sử dụng các biến đo như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất hoặc CO₂ để điều khiển actuator và các thiết bị liên quan.

Việc khép van không được làm lưu lượng khí tươi thấp hơn yêu cầu thiết kế. Do đó, logic điều khiển phải có giới hạn mở tối thiểu hoặc giải pháp đo lưu lượng tương ứng.

2.5. Khi cần điều khiển hộp hòa trộn và chế độ economizer

Tại AHU, các van khí tươi, hồi gió và thải gió có thể được điều khiển phối hợp để thay đổi tỷ lệ không khí ngoài trời và không khí tuần hoàn.

Trong chế độ economizer, hệ thống tận dụng điều kiện không khí ngoài trời phù hợp để giảm tải làm lạnh cơ học. Các van thường phải điều chỉnh theo trình tự thay vì chỉ mở hoặc đóng hoàn toàn. ASHRAE ghi nhận cách điều khiển hiệu quả hơn trong hệ VAV là điều khiển độc lập van khí ngoài trời và van hồi, qua đó kiểm soát lưu lượng ngoài trời và giảm tổn thất áp suất không cần thiết.

Đây là ứng dụng cần thiết kế điều khiển hoàn chỉnh, gồm cảm biến, bộ điều khiển, actuator và trình tự bảo vệ thiết bị.

2.6. Khi cần duy trì áp suất đường ống hoặc chênh áp phòng

Van tự động có thể phối hợp với cảm biến áp suất để:

duy trì áp suất trong một nhánh;

kiểm soát áp suất phòng;

điều chỉnh tuyến bypass;

cân bằng cấp và hút;

hỗ trợ phòng sạch hoặc phòng cách ly.

Bộ điều khiển nhận giá trị áp suất thực tế, so sánh với điểm đặt rồi thay đổi góc van. Đây là dạng điều khiển vòng kín: kết quả điều khiển được đo lại và dùng làm phản hồi cho lần điều chỉnh tiếp theo.

Van MD chỉ là thiết bị chấp hành. Độ chính xác của hệ thống còn phụ thuộc vào cảm biến, vị trí đo, logic điều khiển, độ kín đường ống và khả năng điều chỉnh của van.

2.7. Khi van nằm ở vị trí khó tiếp cận

Van lắp trong giếng kỹ thuật, trên trần cao hoặc trong phòng máy có thể khó thao tác bằng tay. Động cơ cho phép điều khiển từ tủ hoặc BMS, đồng thời giảm nhu cầu mở trần để thay đổi trạng thái van.

Dù được điều khiển từ xa, vị trí lắp vẫn phải có không gian bảo trì động cơ, kiểm tra trục và tháo thay khi cần.

2.8. Khi cần giám sát trạng thái trên BMS

Một số actuator có tiếp điểm phụ hoặc tín hiệu phản hồi vị trí. BMS có thể hiển thị:

van đang mở hay đóng;

góc mở tương đối;

trạng thái lỗi;

lệnh điều khiển;

thời gian hoạt động;

cảnh báo không đạt vị trí yêu cầu.

Hệ thống BAS/DDC cho phép chia sẻ trạng thái và cảnh báo giữa các hệ HVAC, hỗ trợ điều khiển phối hợp và quản lý vận hành tập trung.

3. Khi nào chưa cần dùng van động cơ?

Van tay gạt hoặc van trục vít thường hợp lý hơn khi:

lưu lượng chỉ cần cân bằng một lần;

vị trí van dễ tiếp cận;

không có cảm biến hoặc tủ điều khiển;

không cần thay đổi lưu lượng theo tải;

không yêu cầu giám sát từ xa;

nhánh gió nhỏ và vận hành ổn định;

mục tiêu chính chỉ là TAB ban đầu.

Lắp động cơ nhưng không có trình tự điều khiển rõ ràng thường chỉ làm tăng chi phí. Nếu actuator luôn giữ một vị trí sau khi nghiệm thu, van cân bằng thủ công có thể đáp ứng tốt hơn.

ASHRAE xác định quá trình cân bằng lưu lượng có thể thực hiện bằng cách điều chỉnh damper thủ công hoặc dùng thiết bị điều khiển tự động. Việc lựa chọn phụ thuộc vào yêu cầu vận hành của hệ thống chứ không phải van tự động luôn tốt hơn trong mọi trường hợp.

4. Chọn điều khiển đóng/mở hay tuyến tính?

Van đóng/mở

Phù hợp khi hệ thống chỉ cần hai trạng thái:

cho phép hoặc ngăn luồng khí;

hoạt động hoặc dừng theo lịch;

liên động với quạt;

khóa khu vực không sử dụng.

Cấu hình này đơn giản, dễ vận hành và thường có chi phí thấp hơn điều khiển tuyến tính.

Van điều khiển ba điểm

Bộ điều khiển cấp lệnh mở hoặc đóng trong một khoảng thời gian, sau đó dừng động cơ tại vị trí trung gian. Chế độ này phù hợp khi cần điều chỉnh góc mở nhưng không sử dụng tín hiệu tuyến tính.

Van điều khiển tuyến tính

Phù hợp khi lưu lượng phải thay đổi liên tục theo tải. Tín hiệu điều khiển có thể tương ứng với một dải vị trí cánh van.

Ứng dụng thường gặp:

phân vùng nhiệt độ;

điều khiển khí tươi;

hộp hòa trộn;

duy trì áp suất;

điều chỉnh lưu lượng theo CO₂;

hệ thống kết nối BMS.

Cần lưu ý rằng tín hiệu 50% không nhất thiết tạo ra 50% lưu lượng. Quan hệ giữa góc mở và lưu lượng còn phụ thuộc áp suất, hình dạng cánh, đặc tính hệ thống và vị trí lắp đặt.

5. Động cơ tự hồi và không tự hồi khác nhau thế nào?

Động cơ không tự hồi

Khi mất điện, động cơ thường giữ vị trí hiện tại. Loại này phù hợp với các ứng dụng mà trạng thái khi mất nguồn không tạo ra rủi ro đáng kể.

Động cơ tự hồi

Động cơ có lò xo hoặc cơ cấu dự phòng đưa van về một vị trí xác định khi mất điện. Vị trí an toàn có thể là mở hoặc đóng tùy yêu cầu hệ thống.

Các actuator fail-safe thương mại có thể đưa van về vị trí cài đặt bằng lò xo khi nguồn điện bị gián đoạn.

Không nên mặc định mọi van MD đều phải dùng động cơ tự hồi. Việc lựa chọn cần dựa trên câu hỏi: Khi mất điện, van phải mở, đóng hay giữ nguyên để hệ thống an toàn và không gây hỏng thiết bị?

6. Cách chọn van gió động cơ vuông

Không chọn mô-men chỉ theo diện tích van

Mô-men cần thiết còn phụ thuộc vào:

số lượng và cấu tạo cánh;

độ kín của gioăng cánh;

ma sát bạc đỡ;

áp suất tác động;

chiều dài trục;

cách lắp đặt;

tình trạng biến dạng của khung;

điều kiện khí động học.

Belimo khuyến nghị việc chọn mô-men phải căn cứ vào thông số của nhà sản xuất van về tiết diện, kết cấu, vị trí lắp đặt và điều kiện khí động, thay vì chỉ dùng một quy tắc diện tích cố định.

Kiểm tra đúng nguồn điện và tín hiệu

Van MD phải được đấu nối theo tài liệu của động cơ. Kaiyo lưu ý các actuator có thể sử dụng những điện áp khác nhau; cấp sai điện áp có thể làm hỏng thiết bị. Công suất mô-men cũng phải phù hợp với kích thước và lực cần để quay cánh.

7. Lưu ý khi lắp đặt và vận hành

Động cơ cần được bố trí ở nơi khô ráo, có thể tiếp cận và không bị lớp bảo ôn che kín. Giá đỡ phải chắc, trục van thẳng và cơ cấu liên kết không bị kẹt.

Trước khi vận hành chính thức cần kiểm tra:

1. Van có quay hết hành trình hay không.
2. Chiều mở và đóng có đúng lệnh không.
3. Trạng thái khi mất điện có đúng thiết kế không.
4. Tín hiệu phản hồi có khớp vị trí thực tế không.
5. Cánh van có bị cọ hoặc rung không.
6. Quạt có được liên động đúng trình tự không.
7. BMS có hiển thị đúng trạng thái không.
8. Van có đạt lưu lượng yêu cầu tại các chế độ vận hành không.

Điều khiển tự động không thể bù cho van bị kẹt, đường ống thiết kế sai hoặc quạt chọn không phù hợp. ASHRAE cũng lưu ý hệ thống điều khiển chỉ phát huy hiệu quả khi được áp dụng trên một hệ cơ khí được thiết kế đúng.

8. Không nhầm van MD với van chặn lửa động cơ MFD

Van MD và MFD đều có thể gắn động cơ nhưng chức năng khác nhau:

Kaiyo phân biệt MD là Motorized Damper và MFD là Motorized Fire Damper; cả hai dùng động cơ điện nhưng yêu cầu nguồn, trạng thái tự hồi và nguyên lý vận hành phải theo đúng loại thiết bị.

Van MD thông thường không được sử dụng thay cho van chặn lửa chỉ vì có động cơ tự hồi.

9. Gia công van động cơ vuông tại Kaiyo Việt Nam

Kaiyo Việt Nam nhận gia công van động cơ vuông và chữ nhật theo kích thước, vật liệu, áp suất và yêu cầu điều khiển của từng công trình. Sản phẩm có thể được chế tạo bằng tôn mạ kẽm hoặc inox, đồng bộ với ống gió, cút, côn, hộp gió và mặt bích kết nối.

Khách hàng cần cung cấp kích thước van, nguồn điện, kiểu tín hiệu, mô-men, trạng thái khi mất điện, yêu cầu phản hồi vị trí và loại động cơ. Kaiyo hỗ trợ rà soát vị trí lắp, hướng đặt actuator và cấu tạo cánh trước khi sản xuất.

10. Câu hỏi thường gặp

Van gió động cơ vuông dùng để làm gì?

Van dùng để đóng, mở hoặc điều chỉnh lưu lượng không khí tự động trên đường ống vuông và chữ nhật theo tín hiệu từ tủ điều khiển, cảm biến hoặc BMS.

Van động cơ có thể điều chỉnh lưu lượng liên tục không?

Có, khi sử dụng actuator tuyến tính và bộ điều khiển phù hợp. Động cơ đóng/mở thông thường chỉ chuyển giữa hai trạng thái.

Khi nào nên dùng động cơ tự hồi?

Nên sử dụng khi hệ thống yêu cầu van tự trở về một vị trí xác định lúc mất điện. Trạng thái mở hay đóng phải được quy định trong trình tự vận hành.

Van MD có thay van chặn lửa MFD được không?

Không. Van MD điều chỉnh luồng khí thông thường, còn MFD thuộc hệ thống PCCC và phải đáp ứng cấu tạo, chức năng, hồ sơ tương ứng.

Van động cơ có cần kết nối BMS không?

Không bắt buộc. Van có thể điều khiển bằng công tắc, relay hoặc tủ cục bộ. BMS phù hợp khi cần giám sát, lập lịch, cảnh báo hoặc điều khiển phối hợp.

Van tay đang sử dụng có thể lắp thêm động cơ không?

Có thể trong một số trường hợp nếu trục, khung, mô-men và giá đỡ phù hợp. Cần kiểm tra cơ khí trước khi cải tạo, không nên chỉ gắn actuator trực tiếp lên một van đã kẹt hoặc biến dạng.

11. Kết luận

Van gió động cơ vuông là van điều chỉnh lưu lượng được gắn actuator để đóng, mở hoặc thay đổi góc cánh theo tín hiệu điều khiển.

Nên sử dụng điều khiển tự động khi hệ thống cần vận hành theo lịch, liên động với quạt, thay đổi lưu lượng theo nhiệt độ hoặc CO₂, duy trì áp suất, điều khiển khí tươi, kết nối BMS hoặc vận hành van tại vị trí khó tiếp cận.

Với nhánh gió chỉ cần cân bằng một lần và giữ cố định, van tay gạt hoặc trục vít thường có chi phí thấp hơn và dễ bảo trì hơn. Khi chọn van động cơ, cần xác định đồng thời kích thước, mô-men, nguồn điện, tín hiệu điều khiển, trạng thái mất điện và yêu cầu phản hồi vị trí.

Để lựa chọn cơ cấu điều khiển phù hợp, bạn có thể tham khảo thêm báo giá van điều chỉnh lưu lượng gió VCD, nguyên lý hoạt động của van gió một chiều và vai trò của van chặn lửa trong hệ thống HVAC. Các nội dung này giúp đối chiếu chức năng điều tiết lưu lượng, yêu cầu đóng mở, khả năng kết nối BMS và mức độ tự động hóa trước khi chốt phương án. Bạn cũng có thể xem thêm sự khác nhau giữa van gió điện và van gió thường hoặc tham khảo thông số van động cơ vuông KY.MD-R trên website Gia Công Ống Gió Kaiyo.