HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM: HIỂU ĐÚNG MẠNG ĐƯỜNG ỐNG TRƯỚC KHI CHỌN VẬT LIỆU

Hệ thống điều hòa trung tâm trong tòa nhà, khách sạn, bệnh viện hay trung tâm thương mại không chỉ gồm chiller, AHU, FCU hoặc dàn nóng. Phía sau các thiết bị này là mạng đường ống chịu trách nhiệm vận chuyển nước lạnh, nước hồi, thoát nước ngưng và phục vụ nhiều hệ thống kỹ thuật phụ trợ. Nếu xác định sai chức năng của một tuyến, việc chọn vật liệu, đường kính hay phương án bảo ôn đều có thể sai theo.

Vì vậy, trước khi hỏi “nên dùng loại ống nào cho điều hòa trung tâm?”, cần xác định chính xác tuyến đang vận chuyển lưu chất gì, nhiệt độ và áp lực bao nhiêu, nằm trong nhà hay ngoài trời. Phú An Khang cung cấp các dòng ống và phụ kiện Nhựa Tiền Phong chính hãng cho nhiều hạng mục cấp thoát nước và đường ống kỹ thuật trong công trình.

Một hệ thống điều hòa trung tâm có thể tồn tại nhiều mạng ống hoàn toàn khác nhau

Hệ thống điều hòa trung tâm

Thuật ngữ “điều hòa trung tâm” khá rộng. Hai công trình đều được gọi như vậy nhưng cách truyền tải năng lượng lạnh có thể khác nhau.

Hệ Chiller: nước lạnh được vận chuyển quanh công trình

Với hệ Chiller, thiết bị trung tâm tạo ra nước lạnh rồi bơm qua mạng đường ống đến AHU, FCU hoặc thiết bị trao đổi nhiệt.

Thông thường sẽ có:

Đường nước lạnh cấp: đưa nước từ chiller đến thiết bị.

Đường nước hồi: đưa nước sau trao đổi nhiệt trở lại hệ thống làm lạnh.

Tùy loại chiller, công trình còn có thể tồn tại vòng nước giải nhiệt kết nối tháp giải nhiệt.

Đây là các mạng tuần hoàn có yêu cầu cụ thể về lưu lượng, áp lực, nhiệt độ và tổn thất thủy lực.

Hệ VRV/VRF: môi chất lạnh mới là tuyến truyền tải chính

VRV/VRF hoạt động khác Chiller. Năng lượng lạnh được truyền thông qua đường môi chất giữa dàn nóng và các dàn lạnh.

Tuyến môi chất phải sử dụng vật liệu và kỹ thuật kết nối chuyên dụng theo yêu cầu của nhà sản xuất thiết bị.

Do đó, không sử dụng PVC-U, PP-R hay HDPE cấp thoát nước để thay cho đường môi chất lạnh.

Tuy nhiên, dàn lạnh vẫn tạo ra nước ngưng và cần một hệ thống thoát nước riêng. Đây là vị trí ống nhựa thường xuất hiện rõ hơn.

Đừng hỏi “ống điều hòa dùng loại nào” – hãy hỏi tuyến đó đang làm nhiệm vụ gì

Có thể phân loại nhanh như sau:

Tuyến trong công trình	Nhiệm vụ chính	Vật liệu cần xem xét
Nước lạnh Chiller	Truyền tải năng lượng lạnh	Theo hồ sơ HVAC và thông số thiết kế
Nước hồi Chiller	Đưa nước về chiller	Theo hồ sơ HVAC
Môi chất VRV/VRF	Truyền môi chất lạnh	Vật liệu chuyên dụng của hệ thống
Nước ngưng	Thoát nước từ dàn lạnh	PVC-U thường được cân nhắc
Nước nóng lạnh phụ trợ	Cấp nước cho công trình	PP-R
Tuyến PP-R ngoài trời	Cấp nước ngoài nhà	PP-R UV
Tuyến kỹ thuật chôn ngầm	Tùy hệ thống	HDPE theo thiết kế

Đây là cách phân loại an toàn hơn nhiều so với việc chọn một loại ống rồi cố sử dụng cho toàn bộ phòng máy.

Vì sao đường ống nước lạnh ảnh hưởng đến cả điện năng vận hành?

Theo U.S. Department of Energy, nhu cầu sưởi, làm mát và thông gió chiếm khoảng 40% tổng mức sử dụng năng lượng thương mại trong dữ liệu mà cơ quan này công bố.

Điều đó cho thấy HVAC là một nhóm tiêu thụ năng lượng lớn trong công trình.

Riêng với hệ Chiller, điện không chỉ được sử dụng bởi máy làm lạnh mà còn cho:

• bơm nước lạnh;
• bơm nước giải nhiệt;
• quạt tháp giải nhiệt;
• AHU và các thiết bị phân phối không khí.

Do đó, thiết kế đường ống không chỉ là vấn đề “nước có chảy được không”.

Nếu đường kính quá nhỏ, tổn thất ma sát tăng và bơm phải tạo thêm cột áp.

Nếu bố trí quá nhiều co, van hoặc đoạn chuyển hướng không cần thiết, trở lực tiếp tục tăng.

Một mạng đường ống hợp lý có thể hỗ trợ giảm năng lượng bơm và giúp thiết bị vận hành gần điều kiện thiết kế hơn.

PVC-U phát huy giá trị rõ nhất ở tuyến thoát nước ngưng

Trong nhiều công trình, tuyến nước ngưng khá nhỏ so với đường Chiller nên dễ bị xem như hạng mục phụ.

Nhưng đây lại là tuyến rất dễ tạo sự cố hoàn thiện.

Khi không khí ẩm tiếp xúc với dàn lạnh có nhiệt độ thấp, hơi nước ngưng tụ và được thu vào khay nước. Lượng nước này phải được dẫn đến hệ thống thoát.

PVC-U thường được sử dụng cho các tuyến thoát nước ngưng phù hợp nhờ:

• trọng lượng nhẹ;
• không bị gỉ;
• bề mặt trong nhẵn;
• phụ kiện đa dạng;
• dễ bố trí trên trần kỹ thuật.

Tuy nhiên, hiệu quả của tuyến thoát phụ thuộc nhiều vào cách thi công hơn là chỉ đường kính.

Độ dốc phải được duy trì liên tục

Nước ngưng chủ yếu thoát bằng trọng lực.

Nếu đường ống bị võng, đi ngược dốc hoặc thay đổi cao độ không hợp lý, nước có thể đọng lại.

Sau một thời gian, cặn và vi sinh vật tích tụ làm khả năng thoát giảm thêm.

Cần nghĩ đến việc vệ sinh ngay từ khi thiết kế

Những đoạn đổi hướng hoặc tuyến dài nên được bố trí sao cho có thể kiểm tra và làm sạch theo yêu cầu kỹ thuật.

Một tuyến được giấu hoàn toàn nhưng không có đường tiếp cận sẽ rất khó xử lý khi xảy ra tắc.

Nước nhỏ từ trần chưa chắc do ống thoát nước ngưng bị rò

Đây là tình huống thực tế khá thú vị.

Khi phát hiện nước nhỏ xuống trần, nhiều người nghĩ ngay đến đường thoát bị thủng. Nhưng nguyên nhân cũng có thể đến từ ngưng tụ trên bề mặt đường nước lạnh hoặc tại vị trí bảo ôn bị hở.

Khi nhiệt độ bề mặt thấp hơn điểm sương của không khí xung quanh, hơi ẩm có thể ngưng tụ thành nước.

Đó là lý do đường nước lạnh cần được bảo ôn liên tục, đặc biệt tại:

• mối nối;
• van;
• mặt bích;
• giá đỡ;
• đoạn xuyên tường.

ASHRAE 90.1 quy định yêu cầu về chiều dày cách nhiệt tối thiểu cho các hệ thống đường ống làm lạnh dựa trên nhiệt độ lưu chất, kích thước ống và hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt.

Điều quan trọng ở đây không phải ghi nhớ một chiều dày cố định, mà là hiểu rằng bảo ôn phải được tính theo điều kiện thực tế, không thể sử dụng cùng một lớp cho mọi đường kính và nhiệt độ.

Có nên sử dụng PP-R cho đường nước lạnh Chiller?

Không nên đưa ra câu trả lời “có” cho mọi dự án.

PP-R có thế mạnh rõ ràng trong hệ thống cấp nước nóng lạnh bên trong công trình. Đây là phạm vi sử dụng phổ biến của vật liệu.

Đối với mạng Chiller, việc sử dụng PP-R hoặc bất kỳ loại ống nhựa nào phải dựa trên:

• nhiệt độ nước;
• áp lực;
• đường kính;
• yêu cầu của chủ đầu tư;
• hồ sơ MEP;
• tiêu chuẩn dự án;
• thông số kỹ thuật của sản phẩm.

Không nên tự động thay đường ống đã được thiết kế bằng thép hoặc vật liệu khác sang PP-R chỉ vì muốn giảm trọng lượng hoặc tránh gỉ.

Nếu một dự án cho phép sử dụng PP-R trên tuyến nước kỹ thuật phù hợp, sự giãn nở nhiệt cũng phải được tính toán.

HDPE phù hợp hơn với những đoạn nằm ngoài tòa nhà

HDPE có lợi thế về độ dẻo dai, khả năng chống ăn mòn và ứng dụng trong nhiều mạng chôn ngầm.

Trong một dự án có hệ thống điều hòa trung tâm lớn, HDPE có thể được cân nhắc cho một số mạng nước kỹ thuật:

• chạy giữa nhiều khối công trình;
• chôn ngầm ngoài nhà;
• tuyến dài;
• môi trường có độ ẩm cao;

nếu điều kiện nhiệt độ, áp lực và hồ sơ thiết kế cho phép.

Không nên gọi đây đơn giản là “ống HDPE cho điều hòa”, bởi vật liệu chỉ phù hợp khi thông số của chính tuyến nước nằm trong phạm vi của sản phẩm.

Một sai lầm phổ biến: chọn bơm lớn để bù cho mạng đường ống tổn thất cao

Giả sử hệ thống Chiller hoạt động nhưng lưu lượng nước không đạt yêu cầu.

Giải pháp nhanh nhất có vẻ là tăng công suất bơm.

Tuy nhiên, nếu nguyên nhân nằm ở:

• đường kính ống quá nhỏ;
• van bị tiết lưu quá nhiều;
• mạng mất cân bằng;
• đường ống bố trí vòng vèo;
• lọc hoặc thiết bị bị nghẹt;

thì thay bơm lớn hơn có thể làm tăng điện năng nhưng không giải quyết nguyên nhân gốc.

U.S. Department of Energy khuyến nghị cách tiếp cận theo toàn hệ thống đối với process cooling và HVAC. Một trong các giải pháp được cơ quan này đề cập là chuyển hệ chilled water phù hợp từ lưu lượng không đổi sang lưu lượng biến đổi và ứng dụng biến tần cho bơm để hệ thống đáp ứng tải thực tế hiệu quả hơn.

Điều này cho thấy hiệu suất HVAC phụ thuộc vào cách các thành phần tương tác, không chỉ hiệu suất riêng của chiller.

Không gian trên trần mới là nơi thiết kế đẹp trên bản vẽ dễ gặp thực tế nhất

Không gian trên trần mới là nơi thiết kế đẹp trên bản vẽ dễ gặp thực tế nhất

Trần kỹ thuật của một tòa nhà có thể đồng thời chứa:

ống gió, sprinkler PCCC, cấp nước, thoát nước, máng cáp, nước lạnh và nước ngưng.

Trong khi đường nước lạnh có thể chủ động thay đổi cao độ ở mức được thiết kế, tuyến nước ngưng lại phụ thuộc rất nhiều vào độ dốc.

Nếu phối hợp MEP muộn, đường thoát nước ngưng có thể bị một tuyến khác chắn mất cao độ cần thiết.

Khi đó đội thi công thường phải “né” bằng nhiều đoạn co hoặc thay đổi cao độ, làm hệ thống kém thuận lợi hơn.

Do đó, với điều hòa trung tâm, phối hợp MEP trước thi công giúp giải quyết nhiều vấn đề hơn việc cố sửa đường ống sau khi hệ thống đã lắp.

Một hệ thống điều hòa trung tâm hiệu quả không chỉ phụ thuộc vào chiller, dàn lạnh hay công suất thiết bị. Mạng đường ống quyết định cách năng lượng lạnh được vận chuyển, lượng tổn thất thủy lực và khả năng kiểm soát nước ngưng trong suốt quá trình vận hành.

PVC-U phát huy lợi thế rõ ở nhiều tuyến thoát nước ngưng. PP-R phù hợp với hệ thống cấp nước nóng lạnh trong công trình, trong khi PP-R UV thích hợp hơn khi tuyến phải tiếp xúc ngoài trời. HDPE có thể được cân nhắc cho một số tuyến kỹ thuật dài, chôn ngầm hoặc ngoài nhà theo đúng hồ sơ thiết kế. Riêng đường môi chất lạnh và đường nước Chiller phải tuân thủ specification HVAC, không nên tự ý thay vật liệu.

Thiết kế tốt cần xem đồng thời lưu lượng, áp lực, bảo ôn, độ dốc, khả năng bảo trì và phối hợp MEP. Khi những yếu tố này được xử lý ngay từ đầu, hệ thống có thể hạn chế sự cố đọng nước, giảm tổn thất không cần thiết và duy trì hiệu quả vận hành lâu dài.

Để được tư vấn lựa chọn ống và phụ kiện Nhựa Tiền Phong phù hợp cho các hạng mục cấp thoát nước và đường ống kỹ thuật trong công trình, liên hệ Phú An Khang – Nhà Phân phối chính thức Nhựa Tiền Phong tại Quảng Ngãi.