Vai Trò Của Biến Tần Cho Quạt Thông Gió Và Lợi ích Mang Lại

Trong các dự án cải tạo hệ thông gió, chỉ cần thay điều tiết cơ học bằng biến tần cho quạt thông gió, tốc độ trung bình trong ngày thường giảm 15–25% so với chạy toàn tốc. Hiệu quả cảm nhận ngay sau vài ngày: mùi nền tan nhanh do có luồng gió mới liên tục nhưng “mềm”, tiếng gió rít giảm vì vận tốc tại miệng thấp hơn, còn chi phí điện giảm theo từng chu kỳ thanh toán. Ở căn hộ, thay đổi rõ nhất là giấc ngủ êm và buổi sáng nhẹ đầu; ở văn phòng, ca chiều bớt uể oải vì đường CO₂ phẳng hơn. Bài viết này được Airsun Việt Nam biên tập để giúp kỹ sư cơ điện, chủ tòa nhà và chủ nhà ở hiểu đúng, thiết kế đúng và vận hành đúng biến tần cho quạt thông gió.

Vì sao biến tần tiết kiệm điện?

Quạt ly tâm hay hướng trục đều gần tuân theo định luật quạt: lưu lượng xấp xỉ tỷ lệ với tốc độ quay, áp suất tăng gần như theo bình phương tốc độ, còn công suất điện tăng theo lập phương tốc độ. Nghĩa là khi hạ tốc 20%, công suất lý thuyết chỉ còn quanh một nửa. Chính quan hệ “mũ ba” này biến biến tần cho quạt thông gió thành đòn bẩy tiết kiệm vượt trội so với đóng/cắt hoặc bóp gió bằng damper. Khi kết hợp điều khiển theo nhu cầu (DCV) dựa trên CO₂ trong phòng họp, lớp học, văn phòng hay dựa trên áp tĩnh đường ống cho hệ VAV, lợi ích càng rõ rệt vì quạt chỉ chạy nhanh khi thực sự cần.

Từ bản vẽ đến điểm đo

Xác định điểm điều khiển phù hợp: Nếu mục tiêu là cảm nhận của người dùng trong không gian khép kín, CO₂ là tín hiệu trực diện: khi đông người, biến tần cho quạt thông gió tăng tốc để giữ nồng độ trong vùng dễ chịu; khi vắng, tự hạ về nền để tiết kiệm. Nếu mục tiêu là “xương sống” ống gió cho nhiều nhánh, điều khiển theo áp tĩnh tại vị trí đại diện xa quạt giúp từng miệng vẫn có áp đủ dùng ngay cả khi tải biến thiên.

Tính đủ tổn thất áp suất: Bản vẽ cần cộng đủ tổn thất do chiều dài ống, số khúc gấp, hộp lọc, tiêu âm, louver có lưới côn trùng, nan chắn mưa và kiểu miệng gió. Lựa chọn quạt và biến tần cho quạt thông gió phải dựa trên điểm làm việc ở áp thiết kế, đồng thời chừa dự trữ để khi lọc bám bụi hệ vẫn đạt lưu lượng yêu cầu. Bước này quyết định “gió mạnh trên giấy hay mạnh ngoài đời”.

Bố trí cảm biến và thiết kế EMC: Cảm biến CO₂ nên đặt trong vùng hô hấp điển hình, tránh ngay dưới miệng cấp; cảm biến áp tĩnh đặt ở nhánh xa nhất của mạng ống để có ý nghĩa điều khiển. Cáp động lực đi tuyến riêng, bọc giáp, nối đất liên tục; cáp tín hiệu đi ống riêng để giảm nhiễu. Thiết kế EMC tốt giúp biến tần cho quạt thông gió hoạt động ổn định, không gây nhiễu hệ thống khác.

Chọn động cơ và phụ kiện tương thích biến tần: Động cơ kéo quạt nên tương thích với sóng xung PWM của biến tần. Với tuyến cáp dài, dV/dt tại cực động cơ tăng cao, vì vậy hoặc chọn động cơ “inverter duty”, hoặc bổ sung bộ lọc dV/dt (hoặc sine filter) để bảo vệ cách điện và bạc đạn. Ở dải tốc thấp, cần kiểm tra làm mát thân động cơ; đa số dự án đặt ngưỡng tốc tối thiểu để tránh vùng cộng hưởng cơ học của quạt và đường ống.

>> Xem thêm: Quạt thông gió cấp khí tươi

Triển khai theo bối cảnh

Căn hộ và nhà phố

Mục tiêu là êm và tiết kiệm. Biến tần cho quạt thông gió nên chạy mức nền qua đêm để giữ CO₂ ổn định; trước khung giờ sinh hoạt, tăng nhẹ 15–30 phút để “khởi động” không gian. Miệng cấp đặt cao, thổi dọc trần để gió lan tỏa mềm; chia hai miệng nhỏ thay vì một miệng lớn để giảm vận tốc tại miệng và hạ tiếng rít tần cao. Nếu nhà gần trục giao thông, tăng khả năng khử mùi bằng lớp than hoạt tính và chọn mặt đứng sạch cho cửa lấy gió.

Văn phòng và lớp học

Giữ áp tĩnh ống gió ở mức mục tiêu để các nhánh xa vẫn “đủ hơi thở”, đồng thời reset setpoint theo tỷ lệ mở của cánh VAV nhằm tránh “đè áp” khi tải giảm. Phòng họp nên điều khiển theo CO₂ để bù gió đúng lúc. Sau một tuần chạy thử, đối chiếu đường CO₂ theo giờ, độ ồn tại bàn làm việc và kWh để chốt tham số vận hành.

Bếp, gara và tầng hầm

Ưu tiên hướng dòng mùi đi đúng nơi cần xả. Hệ exhaust thay đổi theo tải, make-up air đồng bộ bằng biến tần cho quạt thông gió để giữ áp âm nhẹ trong bếp. Gara và tầng hầm duy trì lưu lượng nền ổn định, tăng tốc khi cảm biến khí thải vượt ngưỡng an toàn. Khi nền mùi đã sạch, có thể hạ tốc sâu hơn mà vẫn thoải mái.

Vận hành & an toàn

Khung cài đặt khuyến nghị

PID đặt trong biến tần giúp vòng điều khiển gọn và phản hồi nhanh, đặc biệt khi cảm biến ở gần đường ống. Giới hạn tốc tối thiểu tránh vùng cộng hưởng; giới hạn tối đa theo áp/điện/âm học cho phép. Ramp khởi động và dừng từ 3 đến 10 giây bảo vệ cơ khí và điện. Tần số sóng mang chọn mức đủ êm tai nhưng không quá cao để tránh tổn hao và phát xạ nhiễu.

Quản lý méo hài tại điểm đấu chung

Khi có nhiều biến tần, tổng dòng hài quay về lưới cần được kiểm soát tại điểm đấu chung của công trình. Giải pháp có thể là cuộn kháng AC/DC, bộ lọc thụ động hoặc bộ chỉnh lưu chủ động tùy yêu cầu chất lượng điện. Mục tiêu tối thượng là an toàn cho toàn tòa nhà, không chỉ “đẹp” ở từng tủ điện riêng lẻ.

Nghiệm thu bằng số liệu, không bằng cảm tính

Bàn giao hệ thống nên kèm các số đo: lưu lượng tại từng miệng, áp tĩnh tại điểm đại diện, nhật ký CO₂ trong 3–5 ngày hoạt động thật và độ ồn tại vị trí người dùng (gối đầu, bàn làm việc). Nếu CO₂ hạ chậm, rà lại đường thoát khí cũ hoặc tăng nhẹ tốc nền; nếu ồn, xem lại vận tốc tại miệng, vị trí tiêu âm và cân bằng cấp-thải. Biến tần cho quạt thông gió chỉ thật sự “đúng” khi các con số xác nhận.

Lợi ích tài chính khi sử dụng biến tần cho quạt thông gió

Giả sử quạt 7,5 kW chạy 12 giờ mỗi ngày. Khi biến tần cho quạt thông gió giúp hạ tốc trung bình 20% ngoài giờ cao điểm, công suất thực tế thường quanh 60% so với chạy toàn tốc (đã tính thêm tổn thất). Mỗi ngày tiết kiệm khoảng 36 kWh; một năm tương đương hơn mười nghìn kWh—đủ để bù chi phí biến tần và phụ kiện trong thời gian ngắn đối với đa số biểu giá điện đô thị. Con số chính xác cho từng dự án cần đo đạc tại chỗ, nhưng mô hình tính trên là cơ sở định hướng quyết định đầu tư.

Kết luận

Khi bạn biến nhu cầu thông gió thành tốc độ quạt bằng biến tần cho quạt thông gió, lợi ích không chỉ là lý thuyết. Trải nghiệm dễ chịu đến từ gió đều và êm; hóa đơn điện giảm nhờ quan hệ tốc độ-công suất bậc ba; độ tin cậy đến từ thiết kế EMC chuẩn và quản lý hài tại điểm đấu chung. Chìa khóa là ba chữ “đo – đúng – đều”: đo trước và sau để biết mình đang ở đâu, thiết kế đúng từ điểm điều khiển đến tổn thất đường ống, và vận hành – bảo trì đều tay để hệ giữ phong độ nhiều năm. Với cách tiếp cận này, biến tần cho quạt thông gió không chỉ làm mát cho hôm nay, mà còn đặt nền cho một môi trường êm, sạch và tiết kiệm bền vững.

>> Đọc tiếp: Quạt Cấp Gió Tươi – Bí Quyết Bảo Vệ Hệ Hô Hấp Cả Gia Đình