Cảm biến chênh áp khí là thiết bị dùng để đo độ chênh lệch áp suất của không khí hoặc khí giữa hai vị trí. Thiết bị được dùng rộng rãi trong hệ thống HVAC, AHU, PAU, BMS, phòng sạch, tăng áp cầu thang, thông gió và giám sát tình trạng bộ lọc.

Khi chọn cảm biến chênh áp, dải đo là yếu tố quan trọng hàng đầu. Các dải 0-100 Pa, 0-250 Pa, 0-500 Pa, 0-1000 Pa hay 0-2500 Pa phù hợp với những ứng dụng rất khác nhau. Dải đo quá lớn so với chênh áp thực tế sẽ khiến khó quan sát các thay đổi nhỏ của hệ thống. Ngược lại, dải đo quá thấp có thể để giá trị thực tế vượt ngoài phạm vi đo của cảm biến.

Do đó, để chọn đúng cảm biến chênh áp khí, bạn cần xác định đồng thời bốn yếu tố: ứng dụng, khoảng chênh áp thực tế, giá trị chênh áp lớn nhất có thể xảy ra và loại tín hiệu mà hệ thống điều khiển yêu cầu.

Cảm biến chênh áp khí là gì?

Cảm biến chênh áp khí, tên tiếng Anh là differential pressure transmitter, là thiết bị đo độ chênh áp suất giữa hai điểm rồi chuyển giá trị đó thành tín hiệu điện để gửi về bộ điều khiển.

Cảm biến chênh áp thường có hai cổng áp suất, ký hiệu P+ (High) và P- (Low). Hai cổng này được nối bằng ống dẫn khí tới hai vị trí cần so sánh. Phần tử cảm biến bên trong liên tục xác định độ khác biệt giữa hai áp suất và quy đổi thành giá trị chênh áp.

Ví dụ, áp suất tại P+ là 120 Pa và tại P- là 40 Pa thì chênh áp giữa hai điểm là 80 Pa. Cảm biến đo giá trị này và chuyển thành tín hiệu tương ứng để PLC, DDC hoặc BMS xử lý.

Trong các ứng dụng HVAC, chênh áp thường khá thấp và được biểu thị bằng đơn vị Pa (Pascal). Vì vậy các cảm biến chênh áp 0-100 Pa, 0-250 Pa, 0-500 Pa và 0-1000 Pa được dùng rất phổ biến.

Xem thêm: Cảm biến chênh áp gió ECOSENSE

Cảm biến chênh áp khí hoạt động như thế nào?

Nguyên lý cơ bản là cảm biến liên tục so sánh áp suất tại hai đầu vào của thiết bị.

Một đầu nối với khu vực có áp suất cao hơn, đầu còn lại nối với khu vực có áp suất thấp hơn. Phần tử cảm biến bên trong phát hiện sự thay đổi của chênh lệch áp suất, sau đó mạch điện tử xử lý và tạo ra ngõ ra tương ứng.

Tùy từng model, tín hiệu ngõ ra có thể là 4-20mA, 0-10V hoặc RS485 Modbus RTU.

Với cảm biến chênh áp 4-20mA, giá trị chênh áp được quy đổi tỷ lệ thành dòng điện. Ví dụ với cảm biến dải 0-100 Pa, 0 Pa ứng với 4mA và 100 Pa ứng với 20mA. Các giá trị nằm giữa dải đo được quy đổi theo tỷ lệ tương ứng.

Tương tự, với cảm biến chênh áp 0-10V, giá trị chênh áp được chuyển thành điện áp từ 0 đến 10V. Với cảm biến Modbus RTU, giá trị đo được truyền dưới dạng dữ liệu số qua mạng RS485. Nhờ vậy, BMS hoặc PLC luôn biết chênh áp hiện tại là bao nhiêu Pa, thay vì chỉ nhận trạng thái ON/OFF như công tắc chênh áp.

Tại sao dải đo cảm biến chênh áp lại quan trọng?

Dải đo là một trong những thông số quan trọng nhất khi lựa chọn cảm biến. Giả sử hệ thống cần giám sát chênh áp khoảng 20-60 Pa nhưng lại dùng cảm biến dải 0-2500 Pa. Cảm biến vẫn đo được, nhưng vùng chênh áp cần quan tâm chỉ chiếm một phần rất nhỏ của thang đo. Ngược lại, nếu hệ thống có thể đạt 700 Pa mà chọn cảm biến chỉ có dải 0-500 Pa thì giá trị thực tế có thể vượt phạm vi đo.

Vì vậy, nguyên tắc chọn là dải đo phải bao phủ được giá trị chênh áp lớn nhất dự kiến của hệ thống, nhưng không nên lớn hơn mức cần thiết quá nhiều. Nếu giá trị vận hành bình thường khoảng 50 Pa và tối đa dự kiến khoảng 80 Pa, dải 0-100 Pa hợp lý hơn 0-1000 Pa. Nếu hệ thống thường chạy khoảng 150-200 Pa và có thể tăng lên trên 200 Pa, dải 0-250 Pa hoặc cao hơn sẽ phù hợp hơn.

Cảm biến chênh áp 0-100 Pa dùng cho ứng dụng nào?

Cảm biến chênh áp 0-100 Pa thuộc nhóm chênh áp thấp, thường được dùng ở những nơi cần theo dõi các thay đổi áp suất nhỏ.

Ứng dụng phổ biến nhất là phòng sạch. Trong hệ thống này, chênh áp giữa phòng và hành lang, hoặc giữa các khu vực có cấp độ sạch khác nhau, thường không lớn. Cảm biến dải thấp giúp theo dõi sự thay đổi áp suất tốt hơn. Dải 0-100 Pa cũng có thể dùng cho tăng áp cầu thang, phòng áp suất dương, phòng áp suất âm và một số hệ thống thông gió chênh áp thấp, tùy theo thiết kế thực tế. Nếu dự án tập trung vào vùng áp suất thấp, chọn cảm biến 0-100 Pa thường hợp lý hơn dùng cảm biến có dải vài nghìn Pa.

Khi nào nên chọn cảm biến chênh áp 0-250 Pa?

Dải 0-250 Pa là một trong những dải đo linh hoạt nhất cho ứng dụng HVAC. Cảm biến chênh áp 0-250 Pa có thể dùng cho AHU, PAU, bộ lọc, hệ thống ống gió, phòng sạch và một số hệ thống tăng áp.

So với dải 0-100 Pa, dải 0-250 Pa có khoảng đo rộng hơn và phù hợp khi chênh áp có thể vượt quá 100 Pa trong lúc vận hành. Chẳng hạn khi giám sát chênh áp qua bộ lọc AHU, sức cản của lọc tăng dần theo lượng bụi tích tụ. Nếu chênh áp dự kiến có thể vượt 100 Pa, dải 0-250 Pa sẽ là khoảng đo phù hợp hơn.

Khi nào nên chọn cảm biến chênh áp 0-500 Pa?

Cảm biến chênh áp 0-500 Pa phù hợp với các ứng dụng có mức chênh áp trung bình, đặc biệt là AHU, PAU, bộ lọc, quạt và hệ thống đường ống gió. Trong AHU, cảm biến có thể lắp ở hai đầu bộ lọc để theo dõi liên tục sức cản của lọc. Khi bụi tích tụ, chênh áp tăng lên và BMS có thể phát cảnh báo khi đạt giá trị cài đặt. Dải 0-500 Pa cũng thích hợp với nhiều hệ thống thông gió công nghiệp có chênh áp lớn hơn phòng sạch thông thường.

Xem thêm: Cảm biến chênh áp EMS

Khi nào nên chọn cảm biến chênh áp 0-1000 Pa?

Khi chênh áp dự kiến vượt quá vài trăm Pa, cảm biến chênh áp 0-1000 Pa là lựa chọn phù hợp hơn. Dải này thường dùng cho hệ thống HVAC có sức cản lớn, giám sát bộ lọc, hệ thống ống gió, quạt và một số ứng dụng công nghiệp. Nếu giá trị vận hành của hệ thống khoảng 300-600 Pa, dải 0-1000 Pa tạo ra khoảng dự phòng hợp lý, thay vì dùng dải 0-500 Pa quá sát với giá trị vận hành tối đa.

Khi nào cần cảm biến chênh áp 0-2500 Pa?

Cảm biến chênh áp 0-2500 Pa thường được chọn cho hệ thống có chênh áp tương đối cao như đường ống gió công nghiệp, quạt công suất lớn, hệ thống lọc có sức cản cao hoặc các ứng dụng đặc biệt. Dải 0-2500 Pa không phải là lựa chọn tối ưu cho mọi ứng dụng. Nếu chỉ cần giám sát phòng sạch ở mức vài chục Pa thì dùng dải này là không cần thiết. Ngược lại, nếu hệ thống có thể vượt 1000 Pa thì cảm biến 0-2500 Pa sẽ phù hợp hơn dải 0-1000 Pa.

Cách chọn dải đo cảm biến chênh áp cho phòng sạch

Với cảm biến chênh áp phòng sạch, nên ưu tiên dải đo thấp vì chênh áp cần giám sát thường nhỏ. Tùy yêu cầu thiết kế, có thể cân nhắc các dải như 0-50 Pa, 0-100 Pa hoặc 0-250 Pa. Nếu cần giám sát cả áp suất dương và áp suất âm, hãy chọn cảm biến có dải đo hai chiều phù hợp, chẳng hạn -50...+50 Pa hoặc -125...+125 Pa. Điều quan trọng là dựa vào áp suất thiết kế thực tế của từng phòng, thay vì mặc định mọi phòng sạch đều dùng chung một dải đo. Ví dụ, nếu giá trị cần duy trì chỉ khoảng vài chục Pa, dải 0-100 Pa thường phù hợp hơn 0-1000 Pa.

Cách chọn dải đo cảm biến chênh áp cho AHU

Với cảm biến chênh áp AHU, trước hết cần xác định vị trí đo. Nếu dùng để giám sát bộ lọc, hãy tham khảo chênh áp ban đầu và chênh áp cuối được khuyến nghị cho loại lọc đó. Từ giá trị lớn nhất, chọn cảm biến có dải đo đủ bao phủ. Ví dụ, nếu bộ lọc làm việc ở vùng dưới 200 Pa, có thể cân nhắc dải 0-250 Pa. Nếu chênh áp có khả năng đạt 300-400 Pa, dải 0-500 Pa sẽ phù hợp hơn. Với hệ thống lọc có sức cản cao hơn, có thể chọn 0-1000 Pa hoặc 0-2500 Pa. Vì vậy, không nên mặc định mọi cảm biến chênh áp AHU đều dùng cùng một dải đo.

Cách chọn cảm biến chênh áp cho tăng áp cầu thang

Trong hệ thống tăng áp cầu thang, cảm biến dùng để theo dõi chênh lệch áp suất giữa buồng thang và khu vực tham chiếu. Vì đây thường là ứng dụng chênh áp tương đối thấp, các dải như 0-100 Pa hoặc 0-250 Pa đáng để cân nhắc, nhưng dải đo cuối cùng phải chọn theo giá trị thiết kế của hệ thống. Tín hiệu từ cảm biến có thể đưa về DDC, PLC hoặc bộ điều khiển để điều chỉnh tốc độ quạt thông qua biến tần. Khi chênh áp thấp hơn giá trị yêu cầu, bộ điều khiển có thể tăng tốc quạt. Khi chênh áp tăng, hệ thống có thể giảm tốc độ quạt theo thuật toán điều khiển. Do đó, với ứng dụng này, cảm biến chênh áp có tín hiệu analog thường hữu ích hơn công tắc chênh áp nếu hệ thống cần điều khiển liên tục.

Nên chọn cảm biến chênh áp 4-20mA hay 0-10V?

Ngoài dải đo, tín hiệu ngõ ra cũng là yếu tố quan trọng. Cảm biến chênh áp 4-20mA được dùng rộng rãi trong hệ thống điều khiển công nghiệp và BMS. Tín hiệu dòng điện phù hợp để truyền đi khoảng cách tương đối xa và ít bị ảnh hưởng bởi sụt áp trên dây hơn tín hiệu điện áp. Cảm biến chênh áp 0-10V rất phổ biến trong HVAC và dễ kết nối với các bộ điều khiển DDC có ngõ vào analog 0-10V. Nếu dự án dùng mạng truyền thông, cảm biến chênh áp Modbus RTU là một lựa chọn khác. Nhiều cảm biến có thể nối chung trên mạng RS485 và truyền trực tiếp giá trị đo dạng số về hệ thống BMS. Việc chọn 4-20mA, 0-10V hay Modbus RTU nên dựa trên ngõ vào của bộ điều khiển, khoảng cách truyền tín hiệu và kiến trúc hệ thống BMS.

Có nên chọn dải đo càng lớn càng tốt?

Đây là một nhầm lẫn phổ biến khi chọn cảm biến chênh áp khí. Dải đo lớn giúp đo được áp suất cao hơn nhưng không có nghĩa là phù hợp hơn cho mọi hệ thống. Nếu ứng dụng chỉ hoạt động trong vùng vài chục Pa, nên ưu tiên cảm biến có dải đo gần với vùng làm việc thực tế. Ví dụ, nếu hệ thống chủ yếu hoạt động trong khoảng 0-80 Pa, dải 0-100 Pa thường hợp lý hơn 0-2500 Pa. Ngược lại, cũng không nên chọn dải quá sát khiến cảm biến thường xuyên hoạt động gần giới hạn trên. Cần cân nhắc cả giá trị vận hành bình thường, giá trị cực đại dự kiến và các trạng thái bất thường có thể xảy ra.

Lựa chọn dải đo cảm biến chênh áp theo ứng dụng

Bạn có thể tham khảo nhanh theo các nguyên tắc sau:

• Phòng sạch: ưu tiên các dải thấp như 0-50 Pa, 0-100 Pa, 0-250 Pa hoặc dải âm/dương tùy thiết kế.
• Tăng áp cầu thang: thường cân nhắc 0-100 Pa hoặc 0-250 Pa tùy mức chênh áp thiết kế.
• Giám sát lọc AHU/PAU: thường dùng 0-250 Pa, 0-500 Pa, 0-1000 Pa hoặc cao hơn tùy loại lọc và sức cản.
• Đường ống gió HVAC: có thể dùng từ 0-250 Pa đến 0-2500 Pa tùy hệ thống.
• Giám sát quạt: chọn dải dựa trên áp suất làm việc thực tế của quạt và vị trí lấy áp.
• Hệ thống BMS: ngoài dải đo, cần chọn đúng tín hiệu 4-20mA, 0-10V hoặc Modbus RTU tương thích với hệ thống điều khiển.

Các mức trên chỉ mang tính tham khảo. Dải đo chính xác cần được xác định từ thông số thiết kế hoặc dữ liệu vận hành thực tế của hệ thống.

Xem thêm: Cảm biến chênh áp gió Produal

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

Cảm biến chênh áp khí và công tắc chênh áp đều có hai cổng lấy áp nhưng mục đích sử dụng khác nhau. Cảm biến chênh áp khí đo liên tục giá trị chênh áp và gửi tín hiệu 4-20mA, 0-10V hoặc Modbus RTU về hệ thống điều khiển, nhờ đó người vận hành biết chính xác chênh áp hiện tại là bao nhiêu Pa. Trong khi đó, công tắc chênh áp chủ yếu đổi trạng thái tiếp điểm ON/OFF khi chênh áp chạm ngưỡng cài đặt. Thiết bị này phù hợp với các chức năng đơn giản như báo lọc bẩn, xác nhận quạt hoạt động hoặc liên động. Nói đơn giản: cảm biến chênh áp dùng để biết "bao nhiêu Pa", còn công tắc chênh áp dùng để biết "đã đạt ngưỡng hay chưa".

Cách lựa chọn cảm biến chênh áp khí phù hợp

Để chọn đúng cảm biến chênh áp, trước tiên hãy xác định ứng dụng là phòng sạch, AHU, PAU, tăng áp cầu thang, đường ống gió, quạt hay giám sát bộ lọc. Sau đó xác định khoảng chênh áp vận hành bình thường và chênh áp lớn nhất dự kiến. Tiếp theo, xác định hệ thống cần dải đo một chiều 0-X Pa hay dải hai chiều âm/dương. Khi đã có dải đo, chọn tín hiệu ngõ ra tương thích với hệ thống điều khiển như 4-20mA, 0-10V hoặc Modbus RTU.

Ngoài ra cần xem xét độ chính xác, độ ổn định điểm zero, khả năng hiệu chỉnh, nguồn cấp, cấp bảo vệ IP, nhiệt độ hoạt động và khả năng tích hợp với BMS. Cảm biến có thông số cao chưa chắc là lựa chọn tốt nhất. Cảm biến phù hợp nhất là loại có dải đo, tín hiệu và đặc tính kỹ thuật khớp nhất với điều kiện vận hành thực tế.

MUA CẢM BIẾN CHÊNH ÁP KHÍ TẠI SENSORS VIỆT NAM

Sensors Việt Nam cung cấp các giải pháp cảm biến chênh áp khí, cảm biến chênh áp gió và công tắc chênh áp phục vụ hệ thống HVAC, AHU, PAU, BMS, phòng sạch, tăng áp cầu thang, giám sát lọc và hệ thống thông gió. Các lựa chọn bao gồm nhiều dải đo như 0-100 Pa, 0-250 Pa, 0-500 Pa, 0-1000 Pa, 0-2500 Pa và các dải đo âm/dương, kết hợp với các tín hiệu phổ biến như 4-20mA, 0-10V và Modbus RTU.