Cẩm nang chọn Bơm đúng kỹ thuật

CẨM NANG CHỌN BƠM

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Cẩm nang chọn Bơm đúng kỹ thuật".

    Trong một hệ thống Chiller máy bơm đóng vai trò không thể thay thế, chịu trách nhiệm tuần hoàn nước lạnh, đảm bảo lưu lượng và áp suất cần thiết để làm mát cho toàn bộ công trình.
Các cụm bơm chính trong hệ thống Chiller đó là:
- Bơm nước lạnh (Chilled Water Pump): bơm nước từ Chiller đến AHU/FCU.
- Bơm giải nhiệt (Condenser Water Pump): bơm nước từ Chiller lên tháp giải nhiệt (dành cho hệ Chiller giải nhiệt nước).
- Bơm phụ (Secondary Pump), bơm bù áp, ...: có hoặc không, tùy vào mô hình thiết kế.

    Vậy cần dựa vào những tiêu chí nào để chọn đúng bơm cho hệ thống chiller? Hãy cùng theo dõi nội dung sau đây.

I. Lưu lượng, cột áp bơm và số lượng

- Lưu lượng: tổng lưu lượng của các bơm (đơn vị l/s hoặc m3/h) được chọn sao cho đáp ứng tổng lưu lượng nước cần cấp cho hệ thống Airside (AHU/FCU) hoặc nguồn tiêu thụ nước lạnh. Bên cạnh đó cũng cần đảm bảo lưu lượng này nằm trong khoảng lưu lượng hoạt động cho phép của các Chiller.

    L (l/s) = Tải lạnh (kW) / (4.19* dT_nước lạnh)

Ví dụ: Hệ thống Chiller có tổng tải lạnh là 2000 kW, nhiệt độ mạch nước lạnh thiết kế là 7/12 (tương ứng với mức chênh nhiệt độ 5oC). Vậy tổng lưu lượng nước của các bơm cần chọn là 95.5 l/s, từ đó ta suy ra lưu lượng nước thiết kế cho mỗi bơm khi đã chọn số lượng bơm phù hợp.

Ở một số hệ thống đặc biệt như giải nhiệt máy móc hoặc thiết bị công nghiệp, thông thường lưu lượng cấp đến máy khá thấp (thấp hơn lưu lượng nước tối thiểu qua Chiller), lúc này cần thiết kế hệ thống với 2 mạch bơm riêng biệt để phụ trách tuần hoàn nước cho mỗi mạch (mạch nước Chiller và mạch giải nhiệt thiết bị).

- Cột áp bơm (đơn vị mH2O hoặc kPa): là áp lực mà bơm phải tạo ra để lưu thông nước qua toàn bộ hệ thống ống dẫn, thiết bị trao đổi nhiệt (Chiller, AHU, FCU, Cooling tower, v.v.) và các trở lực khác.

    + Đối với mạch nước lạnh (Chilled Water Loop) – từ chiller đến AHU/FCU:
    Cột áp bơm = Tổn thất áp lực trong đường ống, van nước, phụ kiện + Tổn thất qua coil AHU/ FCU + Tổn thất qua bình bay hơi (Evaporator) của Chiller.

    + Đối với mạch nước giải nhiệt (Condenser Water Loop) – từ chiller đến cooling tower của hệ Chiller giải nhiệt nước:
    Cột áp bơm = Tổn thất áp lực trong đường ống, van nước, phụ kiện + Tổn thất qua tháp giải nhiệt (chênh cao độ đầu cấp và hút nước của tháp) + Tổn thất qua bình ngưng (Condenser) của Chiller.

Đa số trường hợp chúng ta sẽ thiết kế hệ thống với nhiều hơn 1 bơm duty, do đó mối quan hệ về lưu lượng và cột áp giữa các bơm khi được kết nối song song hoặc nối tiếp sẽ như sau:

    + Bơm mắc song song:
    Q tổng = Q1 + Q2 + ... + Q_N
    H tổng = H1 = H2 = ... = H_N (các bơm phải có cùng cột áp để hoạt động song song hiệu quả).

(Kiểu bơm mắc song song - hệ VPF)

    + Bơm mắc nối tiếp:

    Q tổng = Q1 = Q2 = ... = Q_N

    H tổng = H1 + H2 + ... + H_N (cột áp sẽ được cộng dồn khi bơm mắc nối tiếp).

(Kiểu bơm mắc nối tiếp - Hệ sơ cấp & thứ cấp)

- Số lượng bơm: thường được chọn theo chủ quan của người thiết kế và nên có thêm bơm dự phòng. Trong đa số trường hợp số lượng bơm mỗi mạch nước được chọn bằng số lượng Chiller để đơn giản hóa quá trình điều khiển hệ thống.

II. Chủng loại bơm

    Trong hệ thống Chiller tiêu chuẩn, bơm ly tâm là loại được sử dụng phố biến nhất và có mặt ở hầu hết các dự án nhờ vào hiệu suất, chi phí và độ tin cậy. Do đó trong bài viết này, chúng ta sẽ tập trung chủ yếu vào các chủng loại bơm ly tâm được sử dụng phổ biến trong hệ thống Chiller.

- Bơm ly tâm trục ngang: Phổ biến nhất, bền, dễ lắp đặt, chi phí vừa phải.

- Bơm ly tâm trục đứng (inline): tiết kiệm không gian, thẩm mỹ cao, thường dùng cho hệ thống nhỏ/máy làm lạnh mini.

- Bơm đa tầng cánh (multi-stage): phù hợp cho các dự án yêu cầu cột áp cao (đường ống dài, cao tầng).

(Các chủng loại bơm ly tâm)

III. Hiệu suất bơm, công suất điện và nguồn điện

- Hiệu suất bơm: việc chọn bơm có hiệu suất cao cũng rất được ưu tiên, giúp tiết kiệm điện trong quá trình vận hành. Thông thường hiệu suất bơm tốt có thể dao động từ 70~85%. Đối với các dự án công trình xanh, hiệu suất bơm cần đạt IE3 hoặc IE4.

- Công suất điện: là công suất điện mà bơm tiêu thụ khi hoạt động ở điểm làm việc (ứng với lưu lượng và cột áp thiết kế).

    CS điện (kW) = Q (l/s) * H (kPa) / (1000 * η) 
    Với η là hiệu suất tổng: η = η_pump * η_motor * η_VSD (nếu có)

Thông thường bơm được chọn có thêm 10–15% dự phòng cho công suất, nhưng không nên chọn bơm quá lớn (ảnh hưởng đến khả năng giảm tải và gây lãng phí năng lượng).

- Nguồn điện: sử dụng phổ biến nhất trong chiller thương mại/nhà máy là 3 pha – 380V.

IV. Kiểu điều khiển/ khởi động

- Kiểu khởi động motor: DOL, Y-Δ, Soft starter, VFD.

- Kiểu điều khiển lưu lượng nước:

    + Điều khiển không biến đổi (Constant Flow): Bơm chạy ở tốc độ cố định, lưu lượng không đổi, khởi động phổ biến DOL, Y-Δ, Soft starter.

    + Điều khiển lưu lượng biến đổi (Variable Flow): Bơm thay đổi tốc độ theo tải và kiểu khởi động là VFD.

V. Tổng kết

    Trên đây là các tiêu chí quan trọng khi thiết kế hoặc lựa chọn Bơm, tổng hợp lại chúng ta có ví dụ về bảng thống kê các thông số kỹ thuật của Bơm như sau.

(Bảng danh mục Bơm)

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Cách chọn Bơm đúng kỹ thuật". Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Hiểu về hệ thống Chiller
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Cẩm nang chọn Chiller đúng kỹ thuật