1. Van cân bằng là gì?

Van cân bằng (tên tiếng Anh là Balancing Valve) là một thiết bị không thể thiếu trong các hệ thống cấp thoát nước và HVAC (Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí).

 Với chức năng điều chỉnh và duy trì lưu lượng, áp suất và nhiệt độ ổn định, van cân bằng giúp tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo hoạt động đồng đều trong toàn bộ hệ thống, tránh trường hợp quả tải hoặc thiếu hụt lưu chất trên các nhánh khác nhau trong cùng hệ thống.

 

2. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của van cân bằng.

2.1. Cấu tạo của van cân bằng

Van cân bằng có thiết kế đặc biệt, bao gồm các bộ phận chính sau:

• Thân van (Body):
  • Là phần chịu áp lực, được làm từ vật liệu bền bỉ như gang, thép hoặc đồng, với lớp sơn phủ chống ăn mòn.
• Nắp van (Bonnet):
  • Bảo vệ các thành phần bên trong và dễ dàng tháo lắp để bảo trì.
• Trục van (Stem):
  • Kết nối tay quay hoặc thiết bị điều khiển tự động với đĩa van.
• Đĩa van (Disc):
  • Điều chỉnh dòng chảy thông qua việc thay đổi vị trí mở hoặc đóng của van.
• Điểm đo:
  • Được tích hợp để kiểm tra lưu lượng hoặc áp suất, giúp người dùng dễ dàng điều chỉnh.
• Núm điều chỉnh:
  • Dùng để điều chỉnh trạng thái van bằng tay.
• Các bộ phận khác: Bulong, ốc vít, gioăng làm kín,…Ngoài ra tùy thuộc vào loại van cũng như nhu cầu của người sử dụng mà có thể có thêm một số bộ phận khác như thiết bị đo áp, thiết bị đo lưu lượng,…

Các loại vật liệu thường dùng để tạo nên van cân bằng:

• Inox (Thép không gỉ): Thép không gỉ là một trong những vật liệu phổ biến nhất được sử dụng trong sản xuất van cân bằng. Nó có khả năng chống ăn mòn và chịu được áp suất cao, cùng với độ bền cao và dễ dàng trong việc gia công. Tuy nhiên giá thành cao hơn so với các loại vật liệu khác.
• Gang: Phù hợp với các hệ thống nước sạch hoặc nước thải ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thấp.
• Đồng: Sử dụng trong các hệ thống cấp nước sạch, đảm bảo chống ăn mòn tốt, dễ gia công.

2.2 Nguyên lý hoạt động của van cân bằng.

Về cơ bản có 2 loại van cân bằng chính, đó là van cân bằng cơ và van cân bằng tự động

Trên thực tế cả 2 loại van đều có mục đích là cân bằng tổn thất lưu lượng, áp suất, nhiệt độ tại các nhánh. Chỉ khác là van cân bằng tự động đóng mở dựa vào sự chênh lệch áp suất, cho phép van đóng mở.

Còn van cân bằng cơ hay còn gọi là cân bằng tĩnh hoạt động được là nhờ vào người vận hành điều chỉnh thủ công bằng tay, điều chỉnh độ chênh lệch do áo suất do đóng mở van.

Hoạt động này giúp cho các hệ thống cân bằng áp suất giữa các nhánh ống đều có nước như nhau, các nhánh ống đều áp lực bằng nhau, các nhánh ống đều có nhiệt độ ngang nhau.

3. Phân loại van cân bằng

Van cân bằng hiện nay rất đa dạng về kích thước, chủng loại, phù hợp với từng hệ thống, môi trường lắp đặt. Dựa vào một số tiêu chí cơ bản sau đây, chúng ta có thể phân biệt các loại van cân bằng:

3.1 Dựa vào đặc điểm cấu tạo:

• Van cân bằng cơ: 
  Còn gọi là van cân bằng tĩnh, dùng để điều chỉnh áp suất, lưu lượng một cách thủ công, do điều chỉnh bằng tay nên độ chính xác không quá cao và phụ thuộc nhiều vào khả năng của người vận hành. Cũng vì thế mà giá thành đầu vào khấp, giúp tiết kiệm cho người dùng.
  Van cân bằng cơ thường được sử dụng trong các hệ thống HVAC đơn giản và không yêu cầu sự tự động hóa cao.

  

• Van cân bằng tư động: 
  Còn gọi là van cân bằng động, chúng có khả năng kiểm soát dòng chảy lưu chất một cách tự động mà không cần mất nhiều thời gian như chỉnh bằng tay quay thủ công. Loại van này có thể được điều khiển bằng các cảm biến áp suất và lưu lượng hoặc bằng các bộ điều khiển thông minh.
  Trước khi đi vào hoạt động van được thiết lập một thông số chính xác tiêu chuẩn của hệ thống đảm vào van sẽ  kiểm soát dòng chảy một cách ổn định. Khi lưu lượng nước qua hệ thống thay đổi, van cân bằng tự động sẽ tự động điều chỉnh cánh van để đảm bảo lưu lượng nước tối ưu thông qua các thiết bị và giảm độ chênh lệch áp suất trên hai bên van. Van rất linh hoạt trong việc hoạt động và cài đặt lưu lượng nước phù hợp cho các ứng dụng khác nhau.

  

3.2 Dựa vào chức năng hoạt động.

• Van cân bằng lưu lượng (Flow balancing valve): 
  Dùng để điều chỉnh lưu lượng chất khí hay lỏng trong hệ thống. Thiết bị này có tính năng tự động điều chỉnh van mở hoặc đóng để đảm bảo lưu lượng của chất lỏng hoặc khí trong hệ thống ổn định và đạt được giá trị cân bằng mong muốn
  Được ứng nhiều trong các ngành công nghiệp, đặc biệt là trong hệ thống HVAC, hệ thống xử lý nước, và các quá trình sản xuất trong công nghiệp.

  

• Van cân bằng nhiệt (Thermal balancing valve): 
  Được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ trong hệ thống HVAC, từ đó điều chỉnh lưu lượng chất lỏng hoặc khí đi qua van. Khi nhiệt độ tăng lên, van sẽ mở ra để cho phép lưu lượng chất lỏng hoặc khí tăng lên, và ngược lại, khi nhiệt độ giảm xuống, van sẽ đóng lại để giảm lưu lượng chất lỏng hoặc khí.

  

• Van cân bằng áp suất (Pressure balancing valve): 
  Van cân bằng áp suất là một loại van được sử dụng để cân bằng áp suất giữa hai khu vực khác nhau trong hệ thống ống dẫn. Khi áp suất trong hai khu vực này khác nhau, van cân bằng áp suất sẽ tự động điều chỉnh lưu lượng chất lỏng hoặc khí để cân bằng áp suất giữa hai khu vực này. Van cân bằng áp suất thường được sử dụng trong các hệ thống HVAC, hệ thống đường ống nước và hệ thống khí nén.

  

3.3 Dựa vào kiểu kết nối.

Cũng tương tự như van bi, van cầu, van y lọc,…Van cân bằng cũng được phân loại dựa trên kiểu kết nối cơ bản:

• Van cân bằng nối ren:
  • Dùng cho hệ thống có kích thước nhỏ và áp suất thấp.
• Van cân bằng mặt bích:
  • Sử dụng trong hệ thống lớn, yêu cầu độ bền và chịu áp suất cao.

4. Thông số kỹ thuật chung của van cân bằng.

Thông số	Giá trị
Kích thước (Size)	DN15 – DN600
Áp suất làm việc	PN10 – PN25
Nhiệt độ làm việc	-10°C đến 120°C (có thể cao hơn tùy vật liệu)
Vật liệu thân van	Gang, thép, inox, đồng
Kiểu kết nối	Nối ren, mặt bích
Môi trường sử dụng	Nước sạch, nước thải, khí, hơi

5. Ưu điểm và nhược điểm của van cân bằng.

5.1. Ưu điểm

• Duy trì cân bằng hệ thống: Đảm bảo dòng chảy hoặc áp suất ổn định.
• Tối ưu hóa hiệu suất: Giảm thiểu năng lượng tiêu thụ trong các hệ thống HVAC.
• Giảm hao mòn: Ngăn ngừa hiện tượng mất cân bằng, giảm áp lực lên các thiết bị khác.
• Đa dạng về ứng dụng: Có thể sử dụng cho cả hệ thống tĩnh và động.

5.2. Nhược điểm

• Chi phí đầu tư cao: Đặc biệt đối với các loại van cân bằng tự động.
• Yêu cầu bảo trì định kỳ: Để đảm bảo độ chính xác và tuổi thọ.

6. Ứng dụng thực tiễn của van cân bằng.

Van cân bằng được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, bao gồm:

• Hệ thống HVAC:
  • Duy trì lưu lượng nước hoặc không khí ổn định trong hệ thống điều hòa không khí, sưởi ấm, thông gió.
• Cấp thoát nước:
  • Kiểm soát áp suất và lưu lượng trong các hệ thống cấp nước đô thị hoặc công nghiệp.
• Ngành năng lượng:
  • Dùng trong hệ thống lò hơi, đường ống dẫn hơi và nước nóng.
• Công nghiệp hóa chất:
  • Điều chỉnh dòng chảy của các chất lỏng hoặc khí độc hại.
• Hệ thống tưới tiêu:
  • Ứng dụng trong nông nghiệp để duy trì lưu lượng nước đồng đều trên các khu vực.

7. Kết luận

Van cân bằng là giải pháp không thể thiếu để tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo sự ổn định trong các hệ thống công nghiệp và dân dụng. Với khả năng điều chỉnh chính xác, vật liệu bền bỉ, và thiết kế đa dạng, van cân bằng đáp ứng được nhu cầu của hầu hết các hệ thống hiện đại. Việc lựa chọn đúng loại van cân bằng không chỉ nâng cao hiệu quả hoạt động mà còn giảm thiểu chi phí vận hành và bảo trì.