Cảm biến chênh áp gió dùng để đo chênh lệch áp suất không khí giữa hai vị trí trong hệ thống HVAC. Thiết bị được trang bị hai cổng kết nối áp suất, thường ký hiệu High và Low, có nhiệm vụ tiếp nhận áp suất từ hai điểm đo rồi quy đổi mức chênh lệch đó thành tín hiệu chuẩn như 0 đến 10V, 4-20mA hoặc RS485 Modbus RTU để gửi về PLC, DDC, BMS hoặc hệ thống giám sát trung tâm.

Cảm biến chênh áp gió là gì?

Cảm biến chênh áp gió, trong tiếng Anh gọi là differential pressure sensor hoặc differential pressure transmitter, là thiết bị chuyên dùng để xác định hiệu số áp suất giữa hai điểm đo.

Về mặt nguyên lý, giá trị chênh áp được tính theo công thức đơn giản là:

ΔP = P1 - P2

Trong đó P1 là áp suất tại cổng áp suất cao và P2 là áp suất tại cổng áp suất thấp.

Điểm khác biệt so với cảm biến áp suất thông thường nằm ở chỗ cảm biến áp suất thông thường chỉ đo áp suất tại một vị trí duy nhất so với một mốc tham chiếu cố định, trong khi cảm biến chênh áp tiếp nhận đồng thời tín hiệu áp suất từ hai vị trí và tính toán mức chênh lệch giữa chúng.

Một ví dụ thường gặp là khi lắp cảm biến ở hai bên của bộ lọc AHU, cổng High được nối vào vị trí trước lọc, còn cổng Low được nối vào vị trí sau lọc. Khi lọc còn mới và sạch, trở lực qua lọc thấp nên giá trị chênh áp đo được cũng nhỏ. Theo thời gian, bụi bám ngày càng nhiều làm trở lực tăng lên, kéo theo giá trị chênh áp cũng tăng dần. Dựa vào diễn biến này, hệ thống BMS có thể đánh giá tình trạng thực tế của bộ lọc và chủ động phát cảnh báo khi cần thay thế.

Nguyên lý hoạt động của cảm biến chênh áp gió

Cảm biến chênh áp có hai đầu nối áp suất, thường được ký hiệu là P+ và P −, High và Low, hoặc H và L.

Hai vị trí cần đo áp suất được kết nối với cảm biến thông qua ống lấy áp. Áp suất tại hai đầu này tác động lên phần tử cảm biến bên trong thiết bị, sau đó mạch điện tử xử lý sự chênh lệch giữa hai áp suất và chuyển đổi thành một giá trị chênh áp tương ứng để xuất ra ngoài.

Ví dụ với một cảm biến có dải đo 0 đến 500 Pa và ngõ ra 4-20mA, khi chênh áp bằng 0 Pa, cảm biến sẽ xuất tín hiệu khoảng 4mA. Khi chênh áp đạt 250 Pa, tín hiệu tương ứng sẽ vào khoảng 12mA. Còn khi chênh áp đạt mức toàn thang là 500 Pa, tín hiệu đầu ra sẽ đạt khoảng 20mA. DDC, PLC hoặc BMS sau đó tiếp nhận tín hiệu này và quy đổi ngược lại thành giá trị Pa thực tế để hiển thị, cảnh báo hoặc đưa vào thuật toán điều khiển.

Với dòng cảm biến sử dụng chuẩn truyền thông RS485 Modbus RTU, giá trị chênh áp được truyền đi dưới dạng dữ liệu số thay vì tín hiệu tương tự. Nhờ giao thức này, nhiều cảm biến có thể được đấu nối chung trên cùng một đường bus tín hiệu, mỗi thiết bị được gán một địa chỉ Modbus riêng để hệ thống trung tâm nhận diện. Cách làm này giúp giảm đáng kể số lượng dây tín hiệu cần kéo, đặc biệt hữu ích với các công trình có nhiều điểm đo chênh áp phân bố rải rác, đồng thời cho phép đọc thêm các thông số phụ trợ khác ngoài giá trị áp suất, chẳng hạn như trạng thái hoạt động hoặc thông tin cấu hình của thiết bị.

Ứng dụng của cảm biến chênh áp gió trong hệ thống HVAC

HVAC là một trong những lĩnh vực ứng dụng cảm biến chênh áp nhiều nhất. Từ AHU, FCU, hệ thống thông gió cho đến phòng sạch và hệ thống tăng áp cầu thang đều có thể cần đến việc giám sát áp suất liên tục.

Ứng dụng phổ biến nhất chính là giám sát chênh áp lọc AHU. Khi luồng khí đi qua bộ lọc, lọc sẽ tạo ra một trở lực nhất định đối với dòng khí. Trở lực này tăng dần theo lượng bụi tích tụ trên bề mặt lọc. Bằng cách đo chênh áp giữa hai phía trước và sau lọc, hệ thống có thể xác định được tình trạng thực tế của lọc mà không cần phải tháo ra kiểm tra thủ công, giúp tiết kiệm thời gian bảo trì và hạn chế gián đoạn vận hành.

Bên cạnh giám sát lọc, cảm biến chênh áp còn được sử dụng để đo áp suất trong đường ống gió, kiểm tra tình trạng hoạt động của quạt, điều khiển biến tần quạt theo giá trị áp suất, giám sát phòng sạch và duy trì mức chênh áp cần thiết giữa các khu vực trong công trình.

Cảm biến chênh áp lọc AHU

Bên trong AHU thường có nhiều cấp lọc khác nhau như lọc thô, lọc trung gian, lọc tinh hoặc lọc HEPA. Mỗi loại lọc có mức trở lực ban đầu và ngưỡng chênh áp cần thay lọc riêng, tùy theo khuyến cáo của nhà sản xuất lọc.

Cảm biến chênh áp được đấu nối vào hai phía của bộ lọc thông qua ống lấy áp. Khi lọc còn sạch, giá trị chênh áp đo được tương đối thấp. Trong suốt quá trình vận hành, bụi bẩn bám dần lên bề mặt lọc khiến giá trị chênh áp tăng lên theo thời gian.

Với cảm biến chênh áp dạng 4-20 mA, hệ thống BMS có thể hiển thị trực tiếp các giá trị cụ thể như 80 Pa, 150 Pa hay 300 Pa trên giao diện giám sát. Nhờ đó, người vận hành có thể theo dõi tốc độ tăng của chênh áp theo thời gian, thiết lập ngưỡng cảnh báo sớm và chủ động lên kế hoạch thay lọc trước khi lọc bị nghẹt hoàn toàn.

Đây cũng là điểm khác biệt so với công tắc chênh áp. Công tắc chênh áp chỉ cung cấp tín hiệu bật/tắt khi áp suất đạt đến một ngưỡng cài đặt cố định, còn cảm biến chênh áp cho phép theo dõi liên tục diễn biến của giá trị áp suất theo thời gian thực.

Cảm biến chênh áp AHU

Ngoài chức năng giám sát lọc, cảm biến chênh áp AHU còn được dùng để theo dõi áp suất bên trong các khoang của AHU hoặc trên tuyến đường ống gió.

Chẳng hạn, cảm biến có thể đo chênh áp giữa đường ống cấp gió và môi trường xung quanh để xác định áp suất tĩnh của toàn hệ thống. Dữ liệu này sau đó được truyền về DDC và dùng làm tín hiệu phản hồi cho vòng điều khiển PID.

Khi áp suất trong đường ống giảm xuống dưới giá trị đặt, DDC sẽ điều khiển biến tần tăng tốc độ quạt để bù lại. Ngược lại, khi áp suất tăng cao hơn mức cần thiết, tốc độ quạt sẽ được giảm xuống tương ứng.

Việc điều khiển quạt dựa trên giá trị chênh áp giúp hệ thống HVAC luôn duy trì được lưu lượng gió cần thiết, đồng thời giảm đáng kể mức tiêu thụ điện năng so với cách vận hành quạt ở tốc độ cố định không thay đổi theo tải thực tế.

Cảm biến chênh áp phòng sạch

Phòng sạch thường yêu cầu duy trì một mức chênh áp nhất định giữa các khu vực nhằm kiểm soát hướng di chuyển của dòng không khí và hạn chế bụi hoặc các tác nhân gây nhiễm xâm nhập từ bên ngoài.

Ví dụ, một phòng sạch có thể được yêu cầu duy trì áp suất cao hơn khu vực hành lang khoảng 10 đến 15 Pa. Cảm biến chênh áp sẽ liên tục đo mức chênh áp giữa áp suất trong phòng và áp suất bên ngoài, sau đó truyền dữ liệu về hệ thống EMS hoặc BMS để giám sát.

Với các không gian yêu cầu kiểm soát nhiễm khuẩn nghiêm ngặt như phòng sạch dược phẩm, phòng thí nghiệm hoặc khu vực sản xuất linh kiện điện tử, cảm biến chênh áp đóng vai trò xác nhận điều kiện áp suất luôn nằm trong giới hạn cho phép trước khi nhân sự hoặc thiết bị được phép ra vào.

Nếu giá trị chênh áp đo được thấp hơn giới hạn cho phép, hệ thống có thể tự động phát cảnh báo hoặc điều chỉnh lưu lượng gió cấp và gió hồi để khôi phục lại điều kiện áp suất theo yêu cầu thiết kế.

Đối với các phòng cách ly trong bệnh viện, nguyên tắc vận hành có thể ngược lại, khi khu vực này cần duy trì áp suất âm so với xung quanh nhằm kiểm soát hướng dòng khí, ngăn không cho không khí có khả năng chứa mầm bệnh thoát ra khu vực chung.

Vì mức chênh áp trong các ứng dụng này thường rất nhỏ, cảm biến sử dụng cho phòng sạch và phòng áp suất thường có dải đo thấp như 0 đến 50 Pa, 0 đến 100 Pa, âm 50 đến dương 50 Pa hoặc âm 100 đến dương 100 Pa, đồng thời đòi hỏi độ ổn định và độ chính xác cao hơn so với các ứng dụng đo áp suất lớn.

Cảm biến chênh áp cầu thang tăng áp

Hệ thống tăng áp cầu thang được lắp đặt trong các tòa nhà nhằm duy trì áp suất dương tại khu vực cầu thang thoát hiểm trong trường hợp xảy ra sự cố cháy nổ, giúp ngăn khói xâm nhập vào lối thoát hiểm.

Cảm biến chênh áp được lắp đặt giữa khu vực cầu thang và khu vực tham chiếu bên ngoài để liên tục đo giá trị chênh áp. Tín hiệu đo được có thể truyền về bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ quạt tăng áp hoặc góc mở của van gió.

Nếu áp suất duy trì quá thấp, khả năng ngăn khói của hệ thống có thể không đạt yêu cầu thiết kế. Ngược lại, nếu áp suất quá cao, việc mở cửa thoát hiểm sẽ trở nên khó khăn hơn đối với người sử dụng, đặc biệt là trong tình huống khẩn cấp. Vì vậy, việc đo chênh áp liên tục và theo thời gian thực giúp hệ thống điều khiển quạt tăng áp và van gió chính xác hơn nhiều so với chỉ dựa vào tín hiệu bật tắt đơn thuần.

Cảm biến chênh áp gió 4-20mA

Cảm biến chênh áp với ngõ ra 4-20 mA là một trong những phiên bản được sử dụng phổ biến nhất trong các dự án HVAC và BMS.

Ưu điểm nổi bật của tín hiệu 4-20mA nằm ở khả năng truyền đi trên khoảng cách tương đối xa mà không bị suy hao nhiều, đồng thời có khả năng chống nhiễu điện từ tốt hơn so với tín hiệu điện áp. Ngoài ra, do mức thấp nhất của thang đo tương ứng với 4mA thay vì 0mA, hệ thống điều khiển có thể dễ dàng phân biệt giữa trường hợp áp suất thực sự bằng 0 với trường hợp đứt dây tín hiệu hoặc mất nguồn cấp cho cảm biến, một tính năng an toàn quan trọng trong giám sát công nghiệp.

Nhờ những ưu điểm này, cảm biến chênh áp 4-20mA thường được lựa chọn cho các công trình có quy mô lớn, nhà máy sản xuất, bệnh viện, trung tâm dữ liệu và những hệ thống BMS đòi hỏi độ tin cậy cao trong vận hành.

Cảm biến chênh áp 0-10V

Ngõ ra 0 đến 10V cũng là một chuẩn tín hiệu rất phổ biến trong lĩnh vực HVAC. Tín hiệu này có cấu trúc đơn giản, dễ tích hợp và tương thích với nhiều dòng DDC controller, PLC cũng như các bộ điều khiển HVAC hiện có trên thị trường.

Ví dụ với một cảm biến có dải đo 0 đến 500 Pa, khi chênh áp bằng 0 Pa thì tín hiệu đầu ra sẽ xấp xỉ 0V. Khi chênh áp đạt 250 Pa, tín hiệu tương ứng sẽ vào khoảng 5V. Còn khi chênh áp đạt mức toàn thang 500 Pa, tín hiệu đầu ra sẽ đạt khoảng 10V.

Cảm biến dạng 0 đến 10V thường phù hợp với các hệ thống có khoảng cách truyền tín hiệu không quá lớn và môi trường lắp đặt ít bị nhiễu điện phức tạp, chẳng hạn như trong nội bộ một phòng kỹ thuật hoặc một tầng của tòa nhà.

Cảm biến chênh áp Modbus RTU

Trong các hệ thống BMS hiện đại, cảm biến chênh áp sử dụng chuẩn truyền thông Modbus RTU đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

Thay vì mỗi cảm biến phải chiếm một kênh analog input riêng trên DDC như trước đây, nhiều cảm biến giờ đây có thể được đấu nối chung trên cùng một mạng RS485 và truyền dữ liệu về hệ thống trung tâm thông qua giao thức Modbus RTU. Cách triển khai này giúp giảm đáng kể số lượng dây tín hiệu, đơn giản hóa việc đi dây và mở rộng hệ thống khi cần bổ sung thêm điểm đo trong tương lai.

Giải pháp này đặc biệt hữu ích trong các dự án có số lượng cảm biến lớn như trung tâm dữ liệu, bệnh viện, nhà máy dược phẩm, cụm phòng sạch hoặc các tòa nhà thương mại quy mô lớn có nhiều tầng và nhiều khu vực cần giám sát áp suất riêng biệt.

Ngoài giá trị chênh áp chính, một số dòng cảm biến Modbus còn cho phép hệ thống điều khiển đọc thêm các thông tin khác như trạng thái hoạt động của thiết bị, cấu hình dải đo hiện tại hoặc các tham số cài đặt, giúp việc quản lý và bảo trì hệ thống trở nên thuận tiện hơn mà không cần tiếp cận trực tiếp từng cảm biến.

Dải đo cảm biến chênh áp gió nên chọn bao nhiêu

Việc lựa chọn dải đo có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và hiệu quả giám sát thực tế của cảm biến, do đó cần được cân nhắc kỹ dựa trên đặc thù của từng ứng dụng.

• Đối với phòng sạch hoặc phòng kiểm soát áp suất, nên ưu tiên các dải đo thấp như 0 đến 50 Pa, 0 đến 100 Pa, âm 50 đến dương 50 Pa hoặc âm 100 đến dương 100 Pa.
• Đối với ứng dụng giám sát lọc AHU, các dải đo phổ biến gồm 0 đến 250 Pa, 0 đến 500 Pa hoặc 0 đến 1000 Pa, tùy theo loại lọc và khuyến cáo của nhà sản xuất.
• Đối với đường ống gió, quạt hoặc các hệ thống có áp suất vận hành lớn hơn, có thể lựa chọn dải đo 0 đến 1000 Pa, 0 đến 2500 Pa hoặc cao hơn tùy theo yêu cầu thiết kế thực tế.

Không nên chọn dải đo quá lớn so với giá trị chênh áp thực tế cần giám sát. Ví dụ, nếu một hệ thống chỉ hoạt động trong khoảng 0 đến 100 Pa nhưng lại sử dụng cảm biến có dải đo 0 đến 2500 Pa, độ phân giải của tín hiệu đo sẽ bị giảm đáng kể, khiến hệ thống khó phát hiện được những thay đổi nhỏ của áp suất, từ đó làm giảm độ nhạy trong việc cảnh báo sớm các bất thường.

Cảm biến chênh áp và công tắc chênh áp khác nhau như thế nào

Cảm biến chênh áp và công tắc chênh áp đều sử dụng nguyên lý đo dựa trên hai điểm áp suất, tuy nhiên mục đích sử dụng của hai thiết bị này có sự khác biệt rõ rệt.

Cảm biến chênh áp cho biết giá trị chênh áp thực tế tại thời điểm đo và cung cấp tín hiệu liên tục dưới dạng 4-20mA, 0 đến 10V hoặc Modbus RTU. Loại thiết bị này phù hợp với các hệ thống cần hiển thị số liệu cụ thể, giám sát xu hướng theo thời gian, ghi lại lịch sử dữ liệu hoặc sử dụng giá trị đo trong thuật toán điều khiển.

Trong khi đó, công tắc chênh áp chủ yếu chỉ cung cấp tiếp điểm bật tắt. Khi áp suất đo được đạt đến ngưỡng cài đặt sẵn, tiếp điểm bên trong công tắc sẽ chuyển trạng thái.

Lấy ví dụ với một bộ lọc AHU, cảm biến chênh áp có thể báo cho hệ thống BMS biết chính xác lọc hiện đang có chênh áp là 230 Pa. Trong khi đó, một công tắc chênh áp được cài đặt ngưỡng 300 Pa chỉ có thể cho biết trạng thái bình thường khi chênh áp còn dưới 300 Pa, và chuyển sang trạng thái báo lọc bẩn khi vượt qua ngưỡng này.

Vì vậy, nếu nhu cầu chỉ dừng lại ở việc cảnh báo lọc bẩn hoặc xác nhận quạt đang chạy, công tắc chênh áp là giải pháp đơn giản và tiết kiệm chi phí hơn. Ngược lại, nếu cần biết chính xác giá trị áp suất theo đơn vị Pa và truyền dữ liệu này về hệ thống BMS để giám sát và phân tích, cảm biến chênh áp sẽ là lựa chọn phù hợp hơn.

Cảm biến chênh áp trong hệ thống BMS

Trong một hệ thống BMS hoàn chỉnh, cảm biến chênh áp đóng vai trò là thiết bị đo lường tại hiện trường, liên tục cung cấp dữ liệu đầu vào cho hệ thống điều khiển trung tâm.

Dựa trên dữ liệu này, BMS có thể hiển thị giá trị chênh áp trên giao diện vận hành, tạo cảnh báo khi vượt ngưỡng cho phép, lưu trữ lịch sử dữ liệu để phục vụ phân tích xu hướng, hoặc sử dụng giá trị đo được để điều khiển các thiết bị khác trong hệ thống.

Đối với AHU, BMS có thể theo dõi diễn biến chênh áp lọc theo thời gian để lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa thay vì chờ đến khi lọc bị nghẹt hoàn toàn. Đối với đường ống gió, tín hiệu chênh áp có thể được dùng để điều khiển biến tần quạt nhằm tối ưu lưu lượng và tiết kiệm điện năng. Đối với phòng sạch, BMS có thể giám sát áp suất giữa các khu vực liên tục và phát cảnh báo ngay khi chênh áp vượt ra ngoài giới hạn cho phép, đảm bảo điều kiện kiểm soát nhiễm khuẩn luôn được duy trì.

Sự kết hợp giữa cảm biến chênh áp và hệ thống BMS giúp toàn bộ hệ thống HVAC vận hành ổn định hơn, giảm mức tiêu thụ năng lượng không cần thiết, đồng thời hỗ trợ hiệu quả cho công tác bảo trì dự phòng, giảm thiểu rủi ro hỏng hóc đột xuất trong quá trình sử dụng lâu dài.

Nên chọn cảm biến chênh áp gió như thế nào

Khi lựa chọn cảm biến chênh áp cho hệ thống HVAC, cần xác định rõ một số yếu tố trước khi quyết định, bao gồm giá trị chênh áp thực tế cần đo trong ứng dụng, dải đo phù hợp, loại tín hiệu ngõ ra mà BMS hoặc DDC có thể tiếp nhận, và điều kiện môi trường tại vị trí lắp đặt thực tế.

Nếu hệ thống điều khiển đang sử dụng kênh analog input dạng 4-20mA, nên lựa chọn cảm biến có ngõ ra tương ứng để đảm bảo tương thích. Nếu DDC sử dụng ngõ vào 0 đến 10V, phiên bản cảm biến dạng điện áp sẽ thuận tiện hơn trong việc đấu nối. Với những dự án có số lượng cảm biến lớn hoặc mong muốn tối giản hệ thống dây tín hiệu, giải pháp RS485 Modbus RTU là phương án rất đáng cân nhắc.

Đối với các ứng dụng áp suất thấp như phòng sạch, nên ưu tiên chọn cảm biến có dải đo thấp và độ chính xác cao để đảm bảo phát hiện được cả những thay đổi nhỏ của áp suất. Với ứng dụng lọc AHU, cần kiểm tra kỹ mức chênh áp ban đầu khi lọc còn mới và mức chênh áp giới hạn khi cần thay lọc theo khuyến cáo của nhà sản xuất lọc trước khi chọn dải đo phù hợp.

Bên cạnh các yếu tố về thông số kỹ thuật, việc lắp đặt đúng cách cũng ảnh hưởng đáng kể đến độ chính xác lâu dài của cảm biến. Ống lấy áp nên được lắp đặt ngắn gọn, tránh gấp khúc hoặc rò rỉ, đồng thời cần vệ sinh định kỳ để tránh bụi bẩn hoặc hơi ẩm tích tụ bên trong đường ống làm sai lệch kết quả đo. Với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao như phòng sạch, nên thực hiện hiệu chuẩn định kỳ theo khuyến cáo của nhà sản xuất để đảm bảo giá trị đo luôn phản ánh đúng điều kiện thực tế.

Ứng dụng của cảm biến chênh áp gió

Cảm biến chênh áp gió được ứng dụng rộng rãi trong hệ thống AHU để giám sát tình trạng lọc và áp suất đường ống, trong hệ thống BMS để theo dõi tình trạng vận hành chung của HVAC, trong phòng sạch và phòng thí nghiệm để duy trì chênh áp giữa các khu vực, trong bệnh viện để giám sát phòng áp suất âm hoặc áp suất dương, trong hệ thống tăng áp cầu thang để kiểm soát áp suất thoát hiểm, và trong các nhà máy để kiểm soát hệ thống thông gió công nghiệp.

Ngoài các ứng dụng nêu trên, cảm biến chênh áp còn có thể được kết hợp cùng ống Pitot hoặc các thiết bị đo lưu lượng dạng chênh áp khác để xác định vận tốc và lưu lượng không khí di chuyển trong đường ống, phục vụ cho việc cân bằng hệ thống gió trong quá trình nghiệm thu và vận hành.

MUA CẢM BIẾN CHÊNH ÁP GIÓ CHẤT LƯỢNG TẠI SENSORS VIỆT NAM

Sensors Việt Nam là đơn vị phân phối chính hãng các dòng cảm biến đến từ các thương hiệu uy tín toàn cầu (Calex, Produal, Prosense, PIL, Ecosense, Inelta, E+E Electronik…). Chúng tôi có đủ các dòng cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến áp suất, cảm biến tiệm cận, cảm biến quang, cảm biến siêu âm, cảm biến chênh áp, công tắc chênh áp… cho đến các thiết bị đo lường và điều khiển chuyên dụng.

Mọi thông tin tư vấn và nhu cầu đặt hàng cảm biến chênh áp gió, quý khách vui lòng liên hệ hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/.