Chọn bơm nước chiller phải giải đồng thời hai đại lượng: lượng nước cần tuần hoàn và năng lượng bơm phải cấp để thắng trở lực của mạch. Nhìn riêng công suất motor, áp đầu đẩy hoặc chiều cao tòa nhà đều chưa đủ để xác định điểm vận hành.
Trả lời ngắn: Lưu lượng được chốt từ tải lạnh, chênh nhiệt và giới hạn của chiller; cột áp được tính từ trở lực đường ống, van, lọc, bình trao đổi nhiệt và thiết bị cuối. Ghép hai giá trị thành một điểm yêu cầu, sau đó đối chiếu đường đặc tính để chọn mã bơm.
Bơm nước chiller phải chọn đồng thời theo lưu lượng và chênh áp
Lưu lượng trả lời câu hỏi mỗi giờ cần đưa bao nhiêu nước qua chiller và các nhánh AHU/FCU. Chênh áp trả lời câu hỏi bơm phải tạo bao nhiêu năng lượng để lượng nước đó đi qua bình trao đổi nhiệt, đường ống, van, lọc và quay lại đầu hút.
Hai đại lượng luôn gắn với nhau trên đường đặc tính bơm (Pump Curve). Khi lưu lượng thay đổi, cột áp mà cùng một mã bơm tạo ra cũng thay đổi; vì vậy một giá trị áp đọc ở đầu đẩy chưa cho biết hệ đã nhận đủ nước.
Đường đặc tính hệ thống (System Curve) mô tả trở lực của mạng ống theo lưu lượng. Giao điểm giữa đường bơm và đường hệ thống mới là điểm vận hành, còn công suất motor là điều kiện để động cơ kéo được bơm tại điểm đó.
Điều người mua dễ hiểu ngược nằm ở đồng hồ áp: áp đầu đẩy cao có thể xuất hiện khi lưu lượng đang thấp vì lọc bẩn, van đóng hoặc nhánh bị bóp. Việc cần làm thay thế là đo cả lưu lượng lẫn chênh áp giữa đầu đẩy và đầu hút, rồi đặt cặp số đó lên đường đặc tính.
Tính lưu lượng bơm nước chiller từ tải và chênh nhiệt
Lưu lượng thiết kế phải xuất phát từ lịch chọn chiller hoặc phép cân bằng nhiệt, không lấy theo đường kính họng bơm. Nếu tài liệu chiller đã ghi lưu lượng thiết kế và giới hạn qua bình bay hơi, nên dùng trực tiếp các giá trị đó.
Khi chỉ có tải lạnh và chênh nhiệt nước cấp–hồi, có thể tính theo quan hệ cân bằng nhiệt:
Q (m³/h) = P lạnh (kW) × 3.600 / [ρ × c × ΔT]
Trong đó, ρ là khối lượng riêng của chất tải lạnh, c là nhiệt dung riêng và ΔT là chênh nhiệt nước cấp–hồi. Nếu hệ dùng dung dịch glycol, phải lấy ρ và c của đúng nồng độ, thay vì dùng tính chất của nước sạch.
Kết quả tính nhiệt mới là lưu lượng yêu cầu của hệ. Trước khi chọn bơm, đối chiếu thêm lưu lượng cho phép qua bình bay hơi, bình ngưng và từng chiller đang chạy. Giới hạn này quyết định số tổ máy được phép vận hành và cách điều khiển van hoặc biến tần.
Lấy giới hạn lưu lượng qua bình bay hơi từ đâu?
Giới hạn thấp và cao phải lấy từ tài liệu kỹ thuật của đúng chiller. Không có một giá trị tối thiểu chung áp dụng cho mọi bình bay hơi, vì cấu tạo bộ trao đổi nhiệt và logic bảo vệ của từng máy khác nhau.
Nếu tài liệu chỉ ghi tải lạnh mà thiếu lưu lượng qua bình, yêu cầu bên bán chiller xác nhận bằng văn bản. Chọn được bơm nhưng để lưu lượng ra ngoài dải của bình bay hơi vẫn có thể khiến chiller báo bảo vệ hoặc trao đổi nhiệt sai thiết kế.
Tính cột áp vòng kín từ tổng trở lực, không cộng chiều cao tòa nhà
Trong vòng nước lạnh kín đã điền đầy, cột nước đi lên được cân bằng bởi cột nước đi xuống. Vì vậy, không cộng nguyên chiều cao tòa nhà vào cột áp bơm như cách tính cho hệ bơm từ bể thấp lên bể hở trên cao.
Cột áp thiết kế được lập từ trở lực của tuyến bất lợi nhất:
H bơm = trở lực bình trao đổi nhiệt + trở lực đường ống và phụ kiện + trở lực van, lọc + trở lực thiết bị cuối + phần chênh mức nước thực sự chưa cân bằng
Tuyến bất lợi nhất là đường đi từ bơm qua chiller, mạng cấp, nhánh AHU/FCU xa hoặc có trở lực lớn, rồi quay về đường hồi. Cần tính tại đúng lưu lượng thiết kế của tuyến vì trở lực đường ống thay đổi theo lưu lượng.
Một dải cột áp tham khảo không thể thay cho phép cộng trở lực. Mạng có nhiều van điều khiển, lọc hoặc bình trao đổi nhiệt sẽ khác mạng ngắn với ít phụ kiện, dù hai công trình có cùng chiều cao.
Biên chọn cột áp cũng không nên lấy một tỷ lệ cố định cho mọi dự án. Hãy xác định phần sai số của bảng tính, trạng thái lọc, cấu hình một hay nhiều bơm và khả năng hiệu chỉnh bằng van hoặc biến tần; sau đó kiểm lại điểm chọn trên đường đặc tính.
Chênh áp thiết kế của bơm khác điểm đặt cảm biến thế nào?
Cột áp thiết kế của bơm là chênh áp cần có qua toàn bộ vòng tuần hoàn tại lưu lượng thiết kế. Điểm đặt chênh áp của cảm biến chỉ là giá trị cần duy trì tại vị trí đặt cảm biến, nên hai số chỉ bằng nhau khi cảm biến đo đúng qua hai đầu bơm.
Giả sử tổng trở lực thiết kế của vòng là 50 m, nhưng cảm biến đặt gần cụm tải xa và cần duy trì 18 m giữa đường cấp với đường hồi. Phần chênh áp còn lại nằm trên chiller, đường ống từ phòng máy đến cảm biến, lọc và các van.
Bộ điều khiển biến tần dùng 18 m làm tín hiệu vận hành tại cảm biến; người chọn bơm vẫn phải kiểm tra khả năng tạo 50 m ở lưu lượng thiết kế. Lấy điểm đặt cảm biến thay thẳng cho cột áp bơm sẽ bỏ sót phần trở lực nằm ngoài hai đầu đo.
Với hệ sơ cấp–thứ cấp hoặc hệ sơ cấp biến lưu lượng, vị trí cảm biến phải thể hiện nhánh cần được bảo vệ về chênh áp. Bản vẽ điều khiển cần ghi rõ hai đầu lấy áp, chiều mở van và trạng thái tải dùng để thiết lập điểm đặt.
Ví dụ chọn bơm nước chiller 26 m³/h ở 50 m
Giả sử lịch thiết bị yêu cầu 26 m³/h. Phép cộng tuyến bất lợi gồm 14 m qua bình trao đổi nhiệt, 12 m qua nhánh AHU, 16 m trên đường ống và phụ kiện, cùng 8 m qua van và lọc.
Bảng lưu lượng – cột áp bơm trục đứng đa tầng cánh Perotac CDLF20 ở 50 Hz: cột áp H (m) của từng mã CDLF20-4 đến CDLF20-17 tại từng mức lưu lượng Q (m³/h).
Tổng cột áp cần là:
H = 14 m + 12 m + 16 m + 8 m = 50 m
Lưu lượng 26 m³/h cùng cột áp 50 m tạo thành điểm yêu cầu. Bảng dưới đối chiếu đúng cột lưu lượng của bảng Q–H Perotac CDLF20, không ghép lưu lượng cực đại với cột áp cực đại.
| Mã Perotac | Công suất motor | Điểm trong bảng Q–H | So với yêu cầu | Mức niêm yết |
|---|---|---|---|---|
| CDLF20-4 | 5,5 kW | 37 m tại 26 m³/h | Hụt cột áp | 21.492.000 đ (đã gồm VAT) |
| CDLF20-6 | 7,5 kW | 55 m tại 26 m³/h | Đạt và nhỉnh hơn nhu cầu | 24.948.000 đ (đã gồm VAT) |
| CDLF20-10 | 11 kW | 95 m tại 26 m³/h | Dư quá xa | 30.240.000 đ (đã gồm VAT) |
Trong ba mã, CDLF20-6 là phương án đạt điểm yêu cầu gần nhất. CDLF20-4 thiếu cột áp; CDLF20-10 tạo cột áp cao hơn nhiều nên sẽ buộc van hoặc biến tần giảm điểm vận hành sâu hơn.
Dòng CDLF20 có dải bảng từ 10–28 m³/h, vì vậy 26 m³/h vẫn nằm trong vùng có dữ liệu. Bước tiếp theo là kiểm hiệu suất, cột áp hút dương yêu cầu và công suất trên đường đặc tính đầy đủ trước khi đặt hàng.
CDLF là bơm trục đứng nhiều tầng cánh có phần thủy lực inox, hút–xả cùng đường tâm và dùng motor 3 pha 380 V. Máy là hàng Nhập khẩu nguyên chiếc Đài Loan; cấu hình nhiều tầng phù hợp khi vòng chiller cần cột áp cao trong diện tích phòng máy hẹp.
Từ mã sơ bộ đến hồ sơ chốt: đường cong, BEP, NPSH và motor
Một điểm Q–H đạt yêu cầu mới hoàn thành bước sàng lọc. Trước khi chốt CDLF20-6, cần yêu cầu đường đặc tính đầy đủ để kiểm vùng hiệu suất, công suất trục và điều kiện hút tại 26 m³/h.
Điểm hiệu suất tốt nhất (BEP) cho biết vùng bơm chuyển năng lượng thuận lợi nhất. Bài này không tự đặt một vùng phần trăm quanh BEP vì giới hạn vận hành phải lấy theo đường đặc tính của đúng mã và hướng dẫn của hãng.
Cột áp hút dương yêu cầu (NPSH) phải được so với điều kiện hút sẵn có tại phòng máy. Dữ liệu cần gồm áp suất tại đầu hút, nhiệt độ chất lỏng, tổn thất ống hút, cao độ bình hoặc bể liên quan và áp suất hơi của chất tải lạnh.
Công suất motor cũng được kiểm tại điểm làm việc, thay vì chọn mã bằng cách nhìn motor lớn hơn. Bảng ví dụ cho thấy CDLF20-4, CDLF20-6 và CDLF20-10 đều đi qua cùng cột lưu lượng 26 m³/h, nhưng tạo ba mức cột áp rất khác nhau.
Đối với mã chỉ có trang sản phẩm ghi một cặp lưu lượng và cột áp, cặp số đó chỉ dùng để sàng lọc. Muốn kết luận mã đạt điểm yêu cầu phải yêu cầu đường đặc tính của chính mã, kèm vùng vận hành cho phép.
Đặt lại điểm vận hành bằng lưu lượng và chênh áp đo được
Số đo tại công trình phải được đặt cạnh điểm thiết kế trên cùng hệ đơn vị. Giả sử hệ được thiết kế cho 26 m³/h ở 50 m, nhưng đồng hồ hiện 22 m³/h và chênh áp qua bơm tương đương 62 m.
Cặp số đo cho thấy bơm đang làm việc ở lưu lượng thấp hơn yêu cầu trong khi chênh áp cao hơn thiết kế. Thay vì tăng tốc motor, thực hiện theo thứ tự sau:
- Xác nhận cảm biến lưu lượng, đồng hồ áp đầu hút và đầu đẩy đang đọc ổn định, đúng thang đo.
- Đặt điểm 22 m³/h ở 62 m lên đường đặc tính của mã đang chạy.
- Kiểm tra lọc, van chặn, van cân bằng, van điều khiển và bình trao đổi nhiệt trên tuyến bất lợi.
- Đối chiếu trạng thái các nhánh AHU/FCU với lưu lượng thiết kế của từng nhánh.
- Chỉ điều chỉnh tốc độ hoặc điểm đặt chênh áp sau khi đã xác nhận giới hạn lưu lượng của chiller.
Nếu điểm đo nằm ngoài đường đặc tính của mã, cần kiểm tra lại thiết bị đo, chiều quay, tốc độ motor và mã cánh bơm. Một đồng hồ áp đầu đẩy riêng lẻ không đủ để xác nhận 22 m³/h hay bất kỳ lưu lượng nào khác.
Chọn bơm inline hay CDLF cho phòng máy chiller?
Bơm inline phù hợp khi cần đặt máy thẳng trên tuyến ống và lưu lượng của hệ thuộc dải của bơm trục đứng inline. Dòng Perotac IRG có nhiều cỡ họng và thuận tiện cho mạng tuần hoàn có cột áp vừa, nhưng mỗi mã vẫn phải được kiểm trên đường đặc tính riêng.
CDLF nhiều tầng cánh phù hợp khi điểm yêu cầu cần cột áp cao hơn trong một thân bơm gọn. Cùng một cỡ lưu lượng, tăng số tầng cánh làm cột áp tăng trong khi dải lưu lượng gần như giữ nguyên; phòng máy phải đủ chiều cao để lắp và bảo trì cụm bơm.
Vật liệu cũng cần bám chất tải lạnh. Phần thủy lực CDLF bằng inox AISI 304 phù hợp với nước sạch không lẫn hạt mài và chịu nước ăn mòn nhẹ tốt hơn thân gang. Với hóa chất xử lý nước hoặc glycol, yêu cầu bên bán xác nhận vật liệu phớt và giới hạn nồng độ bằng văn bản.
Có thể xem các mã Perotac IRG để sàng lọc theo cỡ họng và công suất. Trang mã chỉ ghi một cặp lưu lượng–cột áp thì chưa đủ chốt điểm vận hành; cần bổ sung đường đặc tính, BEP và NPSH.
Bài phân biệt bơm trục đứng đa tầng và inline trình bày cấu tạo của hai nhóm. Trong hệ chiller, quyết định cuối vẫn phải quay về cặp lưu lượng–cột áp và điều kiện lắp của phòng máy.
Bảng điều kiện chọn bơm nước chiller
| Câu hỏi cần chốt | Dữ liệu phải có | Hậu quả nếu bỏ qua | Việc cần làm |
|---|---|---|---|
| Hệ cần bao nhiêu nước? | Lưu lượng thiết kế, chênh nhiệt, giới hạn qua chiller | Thiếu tải hoặc lưu lượng vượt giới hạn bình trao đổi nhiệt | Lấy từ lịch chiller hoặc tính cân bằng nhiệt |
| Bơm cần tạo bao nhiêu cột áp? | Trở lực tuyến bất lợi tại lưu lượng thiết kế | Van phải bóp sâu hoặc nhánh xa thiếu nước | Cộng trở lực ống, van, lọc và thiết bị |
| Cảm biến đo ở đâu? | Hai điểm lấy áp và logic điều khiển | Điểm đặt cảm biến bị dùng nhầm làm cột áp bơm | Đánh dấu vị trí đo trên sơ đồ thủy lực |
| Mã bơm có đạt điểm yêu cầu? | Đường đặc tính của đúng mã | Chọn theo công suất motor nhưng hụt lưu lượng | Đặt điểm yêu cầu lên đường đặc tính |
| Điều kiện hút có đủ? | Áp hút, nhiệt độ, tổn thất ống hút và NPSH | Rung, ồn hoặc xâm thực | So điều kiện hút sẵn có với yêu cầu của mã |
| Dùng một hay nhiều bơm? | Số chiller vận hành, tải từng chế độ và phương án dự phòng | Bơm chạy xa vùng phù hợp khi tải thay đổi | Kiểm từng tổ hợp bơm trên đường hệ thống |
Câu hỏi thường gặp về lưu lượng và cột áp bơm chiller
Lưu lượng và cột áp bơm chiller khác nhau thế nào?
Lưu lượng là lượng nước bơm tuần hoàn qua hệ; cột áp là năng lượng cần để lượng nước đó thắng trở lực. Phải ghép hai giá trị thành một điểm yêu cầu rồi mới đối chiếu mã bơm.
Bơm nước lạnh chiller có cần tính cột áp theo chiều cao tòa nhà không?
Vòng nước lạnh kín đã điền đầy không cộng nguyên chiều cao tòa nhà như hệ cấp nước lên bể hở. Hãy tính trở lực của tuyến ống, chiller, AHU/FCU, van và lọc tại lưu lượng thiết kế.
Đường cong Q–H là gì và vì sao nhìn “sai” là chọn bơm sai?
Đường cong Q–H cho biết mỗi mã tạo được bao nhiêu cột áp tại từng lưu lượng. Nếu ghép lưu lượng ở một cột với cột áp ở cột khác, điểm chọn sẽ sai; trong ví dụ, CDLF20-6 cho 55 m tại 26 m³/h, còn CDLF20-4 chỉ cho 37 m tại 26 m³/h dù cả hai cùng thuộc cỡ CDLF20.
Khi nào chọn 2 bơm chiller thay vì 1 bơm?
Chọn hai bơm khi cấu hình chiller, các chế độ tải hoặc yêu cầu dự phòng đòi hỏi nhiều tổ máy. Phải kiểm đường đặc tính của từng bơm và tổ hợp cùng chạy; không cộng lưu lượng danh nghĩa rồi coi đó là lưu lượng thực của hệ.
Với điểm ví dụ 26 m³/h ở 50 m, CDLF20-6 là mã đạt gần yêu cầu hơn CDLF20-4 và CDLF20-10. Hãy gửi lưu lượng, bảng tính trở lực, sơ đồ ống và vị trí cảm biến qua liên hệ để đối chiếu đường đặc tính trước khi chốt máy.