Van cân bằng là thiết bị được sử dụng trong hệ thống đường ống để điều chỉnh và cân bằng lưu lượng, chênh áp giữa các nhánh hoặc các thiết bị sử dụng môi chất. Van thường được ứng dụng trong hệ thống HVAC, nước lạnh, nước nóng, điều hòa không khí, hệ thống sưởi và các hệ thống thủy lực.

Trong các hệ thống có nhiều nhánh đường ống, nếu không được cân bằng, các nhánh gần nguồn bơm có thể nhận lưu lượng lớn hơn trong khi các nhánh xa nguồn lại không đủ lưu lượng. Van cân bằng giúp điều chỉnh trở lực của từng nhánh để phân phối dòng chảy phù hợp với thiết kế.

Các loại phổ biến gồm van cân bằng tĩnh, van cân bằng động, van cân bằng lưu lượng, van cân bằng chênh áp, van cân bằng ren và van cân bằng mặt bích.

Van cân bằng là gì?

Van cân bằng tiếng Anh thường được gọi là Balancing Valve. Đây là thiết bị dùng để tạo và điều chỉnh trở lực trên đường ống nhằm kiểm soát lưu lượng hoặc chênh áp theo yêu cầu của hệ thống.

Van cân bằng thường được lắp trên các nhánh cấp hoặc hồi của hệ thống HVAC và thủy lực. Sau khi hệ thống hoạt động, kỹ thuật viên có thể điều chỉnh van để đạt được lưu lượng thiết kế cho từng nhánh.

Khác với van khóa thông thường, van cân bằng được thiết kế để hỗ trợ điều chỉnh thủy lực. Một số model còn có cổng đo áp suất để đo chênh áp trước và sau van, từ đó hỗ trợ xác định lưu lượng.

Cấu tạo van cân bằng

Cấu tạo cụ thể phụ thuộc vào từng loại van, nhưng van cân bằng thông dụng thường gồm các bộ phận sau:

1. Thân van

Thân van chứa các bộ phận điều chỉnh dòng chảy và chịu áp lực của hệ thống. Vật liệu có thể là đồng, gang, gang cầu, thép hoặc inox tùy model.

2. Đĩa hoặc cơ cấu điều chỉnh

Đây là bộ phận thay đổi tiết diện dòng chảy khi xoay hoặc dịch chuyển cơ cấu điều chỉnh. Vị trí của bộ phận này quyết định mức trở lực mà van tạo ra.

3. Trục van

Trục truyền chuyển động từ tay điều chỉnh đến cơ cấu bên trong van.

4. Tay chỉnh hoặc vô lăng

Tay chỉnh cho phép người vận hành thay đổi vị trí mở của van. Một số model có thang chia hoặc bộ nhớ vị trí để hỗ trợ quá trình cân bằng.

5. Cổng đo áp suất

Nhiều van cân bằng chuyên dụng có các cổng đo áp suất ở phía trước và phía sau cơ cấu điều tiết. Thiết bị đo có thể được kết nối vào các cổng này để xác định chênh áp.

6. Gioăng làm kín

Gioăng và vật liệu làm kín giúp hạn chế rò rỉ tại trục và các vị trí kết nối. Vật liệu gioăng phụ thuộc vào model và môi chất.

Nguyên lý hoạt động của van cân bằng

Van cân bằng hoạt động bằng cách thay đổi tiết diện dòng chảy và tạo ra một mức trở lực xác định trong đường ống.

Bước 1: Dòng môi chất đi qua van

Nước nóng, nước lạnh hoặc môi chất phù hợp đi qua van trên một nhánh của hệ thống.

Bước 2: Điều chỉnh vị trí van

Kỹ thuật viên xoay tay chỉnh hoặc điều chỉnh cơ cấu của van để thay đổi tiết diện dòng chảy.

Bước 3: Tạo chênh áp

Khi vị trí van thay đổi, trở lực của van thay đổi theo. Điều này làm thay đổi lưu lượng đi qua nhánh đường ống.

Bước 4: Đo và hiệu chỉnh

Đối với van có cổng đo, kỹ thuật viên có thể đo chênh áp qua van và sử dụng thông số của nhà sản xuất để xác định hoặc hiệu chỉnh lưu lượng.

Bước 5: Khóa hoặc ghi nhớ vị trí

Sau khi đạt điều kiện thiết kế, một số model cho phép khóa vị trí điều chỉnh hoặc ghi nhớ thiết lập để hạn chế việc thay đổi ngoài ý muốn.

Van cân bằng dùng để làm gì?

Chức năng chính của van cân bằng là phân phối lưu lượng phù hợp giữa các nhánh trong hệ thống.

Ví dụ, trong một hệ thống điều hòa trung tâm có nhiều FCU hoặc AHU, tổng lưu lượng nước lạnh được phân phối qua nhiều nhánh. Nếu trở lực giữa các nhánh không được cân bằng, lưu lượng thực tế tại từng thiết bị có thể khác với lưu lượng thiết kế.

Van cân bằng giúp kỹ thuật viên điều chỉnh trở lực của từng nhánh để hệ thống đạt điều kiện thủy lực phù hợp hơn.

Thông số kỹ thuật van cân bằng

Thông số	Đặc điểm phổ biến
Tên sản phẩm	Van cân bằng
Tên tiếng Anh	Balancing Valve
Vật liệu thân	Đồng, gang, gang cầu, thép, inox tùy model
Kích thước	DN15 – DN600 hoặc lớn hơn tùy dòng
Kết nối	Ren, mặt bích, rãnh hoặc kiểu khác tùy model
Áp suất	PN10, PN16, PN25 hoặc cấp áp suất khác tùy model
Môi chất	Nước lạnh, nước nóng và môi chất phù hợp
Điều chỉnh	Điều chỉnh lưu lượng/chênh áp tùy loại
Đo chênh áp	Có ở nhiều model chuyên dụng
Vận hành	Thủ công hoặc tự động tùy loại
Tiêu chuẩn	DIN, EN, BS, JIS hoặc tiêu chuẩn khác tùy model

Đặc điểm của van cân bằng

• Hỗ trợ cân bằng thủy lực cho hệ thống đường ống.
• Điều chỉnh được lưu lượng hoặc chênh áp tùy loại van.
• Một số model có cổng đo áp suất.
• Có thể có thang chia vị trí điều chỉnh.
• Nhiều lựa chọn vật liệu và kích thước.
• Được sử dụng phổ biến trong hệ thống HVAC.
• Có thể kết hợp với các thiết bị đo để thực hiện cân bằng hệ thống.
• Một số loại có thể tích hợp chức năng điều khiển chênh áp hoặc lưu lượng.

Ưu điểm của van cân bằng

Phân phối lưu lượng giữa các nhánh

Van giúp điều chỉnh trở lực từng nhánh, qua đó hỗ trợ phân phối lưu lượng theo yêu cầu thiết kế.

Hỗ trợ cân bằng hệ thống HVAC

Đây là một trong những ứng dụng phổ biến nhất của van cân bằng, đặc biệt trong hệ thống nước lạnh và nước nóng.

Có thể đo chênh áp

Với các model có cổng đo, kỹ thuật viên có thể sử dụng thiết bị đo chuyên dụng để kiểm tra chênh áp qua van.

Dễ điều chỉnh

Van cân bằng thủ công thường có tay điều chỉnh và cơ cấu hiển thị vị trí, giúp quá trình cài đặt thuận tiện hơn.

Có nhiều chủng loại

Người dùng có thể lựa chọn van cân bằng tĩnh, van cân bằng động, van cân bằng chênh áp hoặc các loại van điều khiển lưu lượng tùy mục tiêu thiết kế.

Hạn chế của van cân bằng

• Cần được điều chỉnh theo thiết kế hệ thống để đạt hiệu quả cân bằng phù hợp.
• Van cân bằng thủ công có thể cần đo và hiệu chỉnh tại hiện trường.
• Việc lựa chọn sai DN hoặc đặc tính van có thể làm hệ thống khó đạt lưu lượng yêu cầu.
• Van có thể tạo thêm tổn thất áp suất do tạo trở lực có chủ đích.
• Không phải mọi loại van cân bằng đều tự động duy trì lưu lượng khi điều kiện hệ thống thay đổi.
• Cần phân biệt van cân bằng tĩnh với van cân bằng động hoặc van điều khiển độc lập áp suất.

Các loại van cân bằng phổ biến

Van cân bằng tĩnh

Van cân bằng tĩnh hay Static Balancing Valve được điều chỉnh đến một vị trí xác định để tạo trở lực phù hợp cho nhánh đường ống. Đây là loại phổ biến trong các hệ thống cần thực hiện cân bằng thủy lực tại thời điểm commissioning.

Van cân bằng động

Van cân bằng động được thiết kế để duy trì hoặc giới hạn lưu lượng trong phạm vi điều kiện làm việc nhất định khi chênh áp hệ thống thay đổi. Cấu tạo và nguyên lý cụ thể phụ thuộc vào từng model.

Van cân bằng chênh áp

Van cân bằng chênh áp được sử dụng để kiểm soát chênh áp giữa các điểm trong hệ thống, giúp hạn chế sự biến động chênh áp trong phạm vi thiết kế.

Van cân bằng đồng

Van cân bằng đồng thường được sử dụng cho đường ống có kích thước nhỏ trong hệ thống HVAC và các ứng dụng nước phù hợp.

Van cân bằng gang

Van cân bằng gang thường được sử dụng cho đường ống có kích thước trung bình và lớn trong các hệ thống HVAC hoặc công nghiệp.

Van cân bằng inox

Van cân bằng inox được lựa chọn khi hệ thống yêu cầu vật liệu thép không gỉ phù hợp với môi chất và điều kiện làm việc.

Van cân bằng ren

Van cân bằng ren thường có kích thước nhỏ như DN15, DN20, DN25, DN32, DN40 và DN50 tùy model.

Van cân bằng mặt bích

Van cân bằng mặt bích thường được sử dụng cho các đường ống có kích thước lớn hơn hoặc hệ thống yêu cầu kết nối mặt bích.

Van cân bằng tĩnh và van cân bằng động

Tiêu chí	Van cân bằng tĩnh	Van cân bằng động
Nguyên lý	Thiết lập trở lực cố định theo vị trí điều chỉnh	Điều chỉnh để duy trì/giới hạn lưu lượng theo thiết kế
Điều chỉnh	Thường cần cân chỉnh tại hiện trường	Có khả năng bù một phần thay đổi điều kiện chênh áp tùy model
Đo chênh áp	Nhiều model có cổng đo	Tùy thiết kế
Ứng dụng	Cân bằng thủy lực hệ thống	Hệ thống yêu cầu kiểm soát lưu lượng ổn định hơn

Van cân bằng có điều chỉnh lưu lượng không?

Có. Van cân bằng được sử dụng để điều chỉnh lưu lượng thông qua việc thay đổi trở lực của đường ống.

Tuy nhiên, cần phân biệt giữa điều chỉnh lưu lượng bằng van cân bằng thủ công và điều khiển lưu lượng tự động. Van cân bằng thủ công thường được cài đặt theo một vị trí nhất định, trong khi các dòng van động hoặc van điều khiển chuyên dụng có thể phản ứng với sự thay đổi của điều kiện hệ thống tùy thiết kế.

Van cân bằng dùng trong hệ thống HVAC

HVAC là một trong những lĩnh vực sử dụng van cân bằng phổ biến nhất.

Trong hệ thống nước lạnh hoặc nước nóng, van cân bằng có thể được bố trí tại các nhánh cấp/hồi của FCU, AHU, chiller, coil và các thiết bị trao đổi nhiệt tùy sơ đồ thủy lực.

Mục tiêu là giúp từng nhánh nhận được lưu lượng phù hợp với yêu cầu thiết kế, từ đó hỗ trợ quá trình truyền tải năng lượng nhiệt và vận hành hệ thống.

Van cân bằng có thay thế van khóa được không?

Không nên mặc định van cân bằng có thể thay thế hoàn toàn van khóa.

Van cân bằng được thiết kế chủ yếu cho mục đích điều chỉnh và cân bằng thủy lực. Trong khi đó, van khóa có chức năng chính là cô lập một đoạn đường ống hoặc thiết bị để phục vụ vận hành và bảo trì.

Một số van cân bằng có thể có khả năng đóng tương đối kín theo thiết kế, nhưng cần kiểm tra tài liệu kỹ thuật của model cụ thể trước khi sử dụng thay cho van cô lập.

Kích thước van cân bằng phổ biến

DN	Kích thước đường ống tương đương	Ứng dụng tham khảo
DN15	1/2″	Nhánh HVAC nhỏ
DN20	3/4″	FCU và đường ống nhỏ
DN25	1″	HVAC
DN32	1 1/4″	Đường ống nhánh
DN40	1 1/2″	HVAC
DN50	2″	Đường ống nhánh
DN65	2 1/2″	Đường ống HVAC
DN80	3″	Đường ống trung bình
DN100	4″	Đường ống chính/nhánh lớn
DN125	5″	Hệ thống HVAC
DN150	6″	Đường ống lớn
DN200	8″	Hệ thống trung tâm
DN250	10″	Đường ống lớn
DN300	12″	Hệ thống công nghiệp
DN400	16″	Đường ống công nghiệp
DN500	20″	Hệ thống lớn
DN600	24″	Đường ống lớn

Cách lựa chọn van cân bằng phù hợp

1. Xác định lưu lượng thiết kế

Đây là thông số quan trọng để lựa chọn kích thước và đặc tính van. Không nên chọn van chỉ dựa trên DN của đường ống.

2. Xác định chênh áp

Cần xác định chênh áp dự kiến tại vị trí lắp van để lựa chọn loại van và phạm vi điều chỉnh phù hợp.

3. Xác định môi chất

Trong HVAC, môi chất thường là nước lạnh hoặc nước nóng. Cần kiểm tra nhiệt độ và vật liệu của van.

4. Chọn loại van

Cần xác định hệ thống cần van cân bằng tĩnh, động hay van điều khiển chênh áp/lưu lượng tùy yêu cầu thiết kế.

5. Xác định kiểu kết nối

Đường ống nhỏ thường dùng kết nối ren, trong khi đường ống lớn thường sử dụng mặt bích hoặc kiểu kết nối khác theo thiết kế.

6. Kiểm tra khả năng đo

Nếu cần thực hiện cân bằng và commissioning tại hiện trường, nên lựa chọn model có cổng đo và đặc tính lưu lượng được nhà sản xuất cung cấp rõ ràng.

Van cân bằng và van điều khiển khác nhau thế nào?

Tiêu chí	Van cân bằng	Van điều khiển
Mục đích chính	Cân bằng thủy lực và điều chỉnh lưu lượng/chênh áp	Điều khiển môi chất theo tín hiệu của hệ thống
Điều khiển	Thường thủ công hoặc theo cơ chế cân bằng	Thường kết hợp actuator
Ứng dụng	Cân bằng các nhánh	Điều khiển quá trình
Tín hiệu điều khiển	Không nhất thiết cần tín hiệu điện	Thường nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển

Lưu ý khi lắp đặt van cân bằng

• Đảm bảo đúng chiều dòng chảy theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Lắp đặt tại vị trí có đủ không gian để điều chỉnh và đo chênh áp.
• Đảm bảo đường ống được làm sạch trước khi đưa hệ thống vào vận hành.
• Thực hiện cân bằng theo lưu lượng thiết kế của hệ thống.
• Không tự ý thay đổi vị trí cài đặt sau khi hệ thống đã được cân bằng.
• Kiểm tra chênh áp và lưu lượng sau khi vận hành.
• Với van có cổng đo, sử dụng thiết bị đo phù hợp với thông số của nhà sản xuất.
• Không lựa chọn van chỉ dựa trên kích thước DN; cần xem xét lưu lượng và chênh áp.

Ứng dụng của van cân bằng

• Hệ thống HVAC.
• Hệ thống nước lạnh Chiller.
• Hệ thống FCU.
• Hệ thống AHU.
• Hệ thống nước nóng.
• Hệ thống sưởi.
• Hệ thống điều hòa trung tâm.
• Hệ thống trao đổi nhiệt.
• Hệ thống thủy lực công nghiệp.
• Các hệ thống đường ống nhiều nhánh cần cân bằng lưu lượng.

Đơn vị cung cấp van cân bằng

DTA Việt Nam cung cấp các dòng van cân bằng phục vụ hệ thống HVAC, cấp nước, nước lạnh, nước nóng và các hệ thống đường ống công nghiệp phù hợp.

Sản phẩm có thể lựa chọn theo nhu cầu như van cân bằng tĩnh, van cân bằng động, van cân bằng chênh áp, van cân bằng đồng, van cân bằng gang, van cân bằng inox, van cân bằng ren và van cân bằng mặt bích.

Khi yêu cầu tư vấn hoặc báo giá, nên cung cấp DN, lưu lượng thiết kế, chênh áp, nhiệt độ, môi chất, kiểu kết nối và yêu cầu cân bằng để lựa chọn model phù hợp.

Kết luận

Van cân bằng là thiết bị quan trọng trong các hệ thống đường ống nhiều nhánh, đặc biệt là hệ thống HVAC và nước lạnh. Van giúp tạo và điều chỉnh trở lực để phân phối lưu lượng giữa các nhánh theo yêu cầu thiết kế.

Các loại phổ biến gồm van cân bằng tĩnh, van cân bằng động, van cân bằng chênh áp, van cân bằng ren và van cân bằng mặt bích. Khi lựa chọn cần quan tâm đến DN, lưu lượng, chênh áp, môi chất, nhiệt độ, kiểu kết nối và đặc tính của van thay vì chỉ dựa vào kích thước đường ống.