Knowledge! Làm thế nào để đọc hiểu đường cong đặc tuyến của bơm!

Hai thông tin đầu tiên bạn cần nhập vào trên Biểu đồ Bơm là lưu lượng (GPM) và áp suất (Cột áp - Head). Chúng tôi sẽ chỉ cho bạn cách các kỹ sư thu thập hai thông tin quan trọng này và giải thích tất cả các đường cong mà bạn sẽ thấy trên biểu đồ bơm. Trước tiên, chúng tôi sẽ nhanh chóng giới thiệu các loại đường cong và đường thẳng khác nhau, sau đó, đối với những ai muốn tìm hiểu sâu hơn, chúng tôi sẽ giải thích chi tiết hơn trong phần sau của bài viết.

Bơm thủy lực (Hydronic Pumps) được sử dụng trong ngành HVAC để di chuyển nước đã được làm nóng hoặc làm mát, nhằm điều chỉnh nhiệt độ không gian sinh hoạt, hoặc phục vụ cho thiết bị xả nhiệt. Có nhiều loại bơm được sử dụng, từ bơm hút đầu (end-suction pumps) đến bơm lắp đặt theo đường ống (inline pumps), với các vật liệu đa dạng như gang, đồng hoặc thép không gỉ. Các bơm này có thể được chọn kích cỡ phù hợp cho các dự án nhỏ chỉ yêu cầu một vài GPM (gallons per minute - gallon mỗi phút), đến các dự án lớn cần nhiều bơm và hàng ngàn GPM.

Kiến Thức Cơ Bản Về Biểu Đồ Bơm

Đọc một biểu đồ bơm trở nên rất đơn giản khi bạn hiểu những thông tin cơ bản cần tìm và ý nghĩa mà biểu đồ cung cấp. Thực tế, biểu đồ bơm chính là đường cong lựa chọn bơm hoặc đường cong kích thước bánh công tác (impeller size curve) của bơm. Đường cong bơm thể hiện kích thước của bánh công tác (cánh quạt) bên trong thân vỏ (volute) của model bơm đó.

Khi kích thước bánh công tác thay đổi trong cùng một model và thân vỏ bơm, sẽ có một đường cong bơm khác cho kích thước bánh công tác đó với các kết quả hiệu suất khác nhau. Bơm sẽ luôn hoạt động tại một điểm nào đó trên đường cong này. Dưới đây là các đường cong trong biểu đồ bơm mà chúng ta sẽ thảo luận sau.

Đây là các yếu tố chính trên biểu đồ bơm (Pump Chart):

1. Đường cong bơm (Pump Curve), còn gọi là:

   • Đường cong cột áp (Head Curve)
   • Đường cong kích thước bánh công tác (Impeller Size Curve)
   • Đường cong cột áp/lưu lượng (Head/Flow Curve)
     Đây là đường cong chính thể hiện mối quan hệ giữa lưu lượng và áp suất của bơm, phụ thuộc vào kích thước bánh công tác.

2. Lưu lượng (Flow): Được đo bằng GPM (gallons per minute – gallon mỗi phút), là lưu lượng nước mà bơm có thể vận chuyển ở các mức cột áp khác nhau.

3. Áp suất cột áp (Head Pressure): Thường được biểu diễn bằng áp suất cột áp tổng (Total Dynamic Head - TDH). Đây là áp lực mà bơm có thể tạo ra tại một lưu lượng cụ thể.

4. Đường hiệu suất (Efficiency Lines) và Điểm hiệu suất tốt nhất (Best Efficiency Point - BEP): Các đường hiệu suất chỉ ra hiệu quả hoạt động của bơm tại các lưu lượng khác nhau. BEP là điểm mà bơm hoạt động ở hiệu suất cao nhất, lý tưởng nhất.

5. Đường công suất (Horsepower Lines - HP): Thể hiện công suất yêu cầu tại các điểm lưu lượng và cột áp khác nhau. Điều này giúp đảm bảo bơm có đủ công suất để đạt được hiệu suất yêu cầu.

6. Đường cong tốc độ thay đổi (Variable Speed Curves) – Thường là các đường tốc độ (RPM) của bơm ở các tốc độ quay khác nhau. Những đường cong này cho phép người dùng điều chỉnh tốc độ động cơ để đáp ứng các yêu cầu lưu lượng và áp suất thay đổi. (Không hiển thị trên biểu đồ mẫu này.)

Các yếu tố trên giúp kỹ sư lựa chọn và thiết lập bơm sao cho phù hợp với yêu cầu vận hành thực tế của hệ thống.

#1-Pump Curve, #2-Flow (GPM), #3-Head Pressure, #4-Efficiency (BEP), #5 Horsepower (HP)

Trên hầu hết các biểu đồ, lưu lượng (GPM) được đặt trên trục hoành (X), trong khi áp suất cột áp tổng (Total Head Pressure) nằm trên trục tung (Y), cùng với các đường cong khác biểu thị công suất động cơ (HP), hiệu suất và kích thước cắt gọt bánh công tác (impeller trim size).

Mỗi đường cong bơm bạn thấy sẽ liên quan đến một nhà sản xuất và model bơm cụ thể. Mỗi loại bơm với model riêng sẽ có đường cong bơm khác nhau, áp dụng cho một tốc độ quay (RPM) và đường kính bánh công tác nhất định.

Bơm cần phải vận chuyển lượng nước tính bằng Gallons per Minute (GPM) hoặc Liters per Second (LPS) mà hệ thống yêu cầu, đồng thời tạo ra đủ áp suất cột áp để vượt qua lực cản của ống dẫn, van, khớp nối, các thành phần và dàn trao đổi nhiệt trong hệ thống, bao gồm cả độ cao cần bơm chất lỏng lên.

Lượng nước được bơm (GPM hoặc LPS) phụ thuộc vào tốc độ của bơm, kích thước bánh công tác và áp suất cột áp.

Đường cong bơm có nhiều tên gọi khác nhau, như Pump Curve, Head Curve,            Impeller Size Curve, hay Head/Flow Curve. Khi quan sát các đường của bánh công tác (Impeller lines), chúng ta có thể thấy nhiều kích thước khác nhau, mỗi kích thước sẽ có một đường cong hiệu suất riêng. Biểu đồ bơm này áp dụng cho một model và hãng sản xuất cụ thể, cho phép bạn chọn các kích thước bánh công tác khác nhau. Nó tương tự như việc gọi một loại nước uống yêu thích và lựa chọn kích cỡ cốc - nhỏ, vừa, lớn hoặc "big gulp".

       Pump Impeller Size Curve

        Trong biểu đồ trên, bạn có thể thấy các tùy chọn kích thước bánh công tác có sẵn cho bơm này bao gồm 7", 7-1/2", 8", 8-1/2", 9" và 9-1/2". Điều này mang lại nhiều lựa chọn khi chọn bơm phù hợp với yêu cầu của hệ thống. Bây giờ, chúng ta sẽ xem xét một tập hợp đường cong khác.

Lưu lượng nước (GPM) là yếu tố quan trọng khi nói đến việc truyền nhiệt trong hệ thống HVAC. Nước được sử dụng để chuyển nhiệt vào hoặc ra khỏi không gian sinh hoạt hoặc phục vụ một quy trình nào đó. Điều này được thực hiện qua các hệ thống nước làm lạnh (chilled water), nước nóng (heating hot water) hoặc nước ngưng (Condenser Water). Mỗi gallon nước có thể mang một lượng nhiệt khác nhau, tùy thuộc vào nhiệt độ của nó.

Pump Curve Flow GPM

Trên biểu đồ bơm, lưu lượng nước (GPM) được biểu diễn bởi các đường thẳng đứng, và các giá trị của nó nằm trên trục “X” dưới cùng của biểu đồ, được tô sáng màu vàng.

Công thức tính GPM

Để xác định GPM, trước tiên cần tính toán tải nhiệt (heating hoặc cooling load) bằng cách thực hiện tính toán tải cho tòa nhà, từ đó xác định btu/giờ cần thiết tại tải đỉnh (peak load) cho một vùng cụ thể. Giả sử tổng công suất (tonnage) cho tòa nhà ở tải đỉnh là 90 tấn và thiết kế với chênh lệch nhiệt độ (Delta-T) là 10°F.

Áp suất cột áp tổng (Total Head Pressure)

Trong hệ thống chất lỏng, tổng cột áp bao gồm ba thành phần chính:

1. Áp suất tĩnh (Static Pressure): Là áp suất đo được trên đồng hồ đo áp suất.
2. Chiều cao (Height) hoặc năng lượng thế (Potential Energy): Đại diện cho độ cao mà nước cần được bơm lên.
3. Cột áp vận tốc (Velocity Head) hoặc năng lượng động học (Kinetic Energy): Tính đến tốc độ của nước khi di chuyển qua hệ thống.

Áp suất cột áp của bơm phải đủ lớn để đảm bảo lưu lượng nước được duy trì theo thiết kế, khắc phục lực ma sát trong hệ thống và bất kỳ cột áp tĩnh nào.

Trên biểu đồ bơm, các đường “Cột áp tổng” (Total Head) chạy ngang, thể hiện áp suất cột áp từ 0 đến 120 feet trên biểu đồ này. Các giá trị áp suất cột áp được đặt dọc theo trục “Y” ở bên trái của biểu đồ. Khi lựa chọn bơm, GPM và Cột áp tổng sẽ là các thông số khởi điểm cần xem xét. Tuy nhiên, trước khi đi vào lựa chọn bơm, hãy giải thích về các đường cong còn lại.

Đường hiệu suất và Điểm hiệu suất tốt nhất (Efficiency Lines and BEP)

Các đường hiệu suất (Efficiency Lines) hoặc đường cong hiệu suất cho biết mức hiệu quả của bơm khi hoạt động trong các phạm vi lưu lượng và áp suất được chỉ định. Giá trị hiệu suất càng cao, bơm càng hoạt động hiệu quả ở những điều kiện đó. Điểm hiệu suất tốt nhất (Best Efficiency Point - BEP) là điểm trên biểu đồ nơi bơm đạt hiệu suất tối đa.

Các đường hiệu suất giúp kỹ sư lựa chọn bơm sao cho nó vận hành gần điểm BEP nhất, nơi bơm không chỉ hiệu quả nhất mà còn ít bị mài mòn, giảm thiểu tiêu thụ năng lượng và kéo dài tuổi thọ bơm.

Hiệu suất cao nhất nằm gần giữa các đường cong bánh công tác. Trong ví dụ này, hiệu suất tối đa của bơm là 76%. Đây là vùng bạn nên thiết kế để đạt được hiệu quả năng lượng tối đa. Hiệu suất của bơm dao động từ mức thấp là 45% đến mức cao là 76%. Bạn nên tránh chọn bơm ở quá xa bên trái hoặc phải của Điểm hiệu suất tốt nhất (BEP), tức là không nên chọn ngoài khoảng gần điểm 76%, để đảm bảo hiệu suất vận hành tốt nhất.

Đường công suất (Horsepower Lines - HP)

Các đường công suất cho biết kích thước động cơ cần thiết để đáp ứng yêu cầu vận hành của bơm. Điều này đảm bảo rằng động cơ đủ mạnh để đạt được lưu lượng và cột áp mong muốn mà không bị quá tải, từ đó giúp vận hành ổn định và an toàn hơn.

Các đường công suất chạy chéo trên biểu đồ và có bốn tùy chọn kích thước động cơ: 2 Hp, 3 Hp, 5 Hp hoặc 7-1/2 Hp.

Bây giờ, sau khi đã đề cập đến các đường và đường cong cơ bản trên biểu đồ bơm, chúng ta có thể đi sâu vào chi tiết cho những ai muốn tìm hiểu thêm về từng yếu tố này.

Đường cong hiệu suất (Performance Curve)

Đường cong này đại diện cho kết quả thử nghiệm của nhà sản xuất bơm về hiệu suất của bơm dưới các điều kiện lưu lượng nước (GPM) và áp suất cột áp (Ft) khác nhau. Đây chính là các trục “X” và “Y” trên biểu đồ bơm. Nếu thay đổi GPM, thì đường cong hiệu suất sẽ cho bạn biết cột áp tương ứng với yêu cầu lưu lượng đó.

Mỗi hãng và model bơm sẽ có biểu đồ và đường cong bơm riêng, thể hiện vị trí của đường cong hiệu suất trên biểu đồ. Nhiệm vụ của kỹ sư cơ khí là chọn bơm phù hợp cho các điều kiện cụ thể. Thường thì, điểm tốt nhất để chọn bơm là ở giữa đường cong.

Đặc điểm của Đường cong bơm (Characteristics of the Pump Curve)

Khi nhìn vào các đường cong bơm, bạn sẽ nhận thấy một số đường cong phẳng, trong khi những đường khác có hình vòm lớn hơn. Khi chọn bơm cho các hệ thống HVAC kín, tốt nhất nên chọn bơm có đường cong phẳng. Các bơm có đường cong phẳng cho phép lưu lượng nước thay đổi nhiều mà không làm thay đổi quá nhiều áp suất cột áp. Ngược lại, các đường cong dốc sẽ dẫn đến sự giảm lớn hơn trong áp suất cột áp khi lưu lượng (GPM) tăng lên.

Trong một hệ thống kín, đường cong phẳng được ưa chuộng hơn vì sự thay đổi lớn về công suất sẽ chỉ ảnh hưởng nhỏ đến áp suất cột áp. Ngược lại, đối với đường cong bơm dốc, khi bạn tăng công suất, sẽ có sự giảm đột ngột trong áp suất cột áp. Đường cong bơm phẳng cung cấp khả năng vận hành và điều khiển ổn định hơn. Bạn có thể thấy lợi ích của một đường cong phẳng khi cần cân bằng nhiều mạch khác nhau, để sau mỗi lần điều chỉnh một mạch, không xảy ra thay đổi lớn ở các mạch khác.

Gia đình các đường cong bơm (Family of Pump Curves)

Các nhà sản xuất bơm sử dụng bản đồ phạm vi bơm (pump coverage maps) để giúp bạn nhanh chóng xác định model bơm nào phù hợp nhất với các thông số thiết kế của bạn về lưu lượng và áp suất cột áp. Như được thể hiện bên dưới, với 180 GPM (681 Liters/Min) tại 65 Feet (19.8 mét) của áp suất cột áp, gia đình các đường cong bơm sẽ chỉ định cho bạn một model cụ thể là “2BD”. Sự chồng chéo của một số đường cong này là do các kích thước bánh công tác khác nhau có sẵn cho mỗi model.

Điều này giúp kỹ sư lựa chọn một bơm phù hợp một cách hiệu quả hơn, đảm bảo rằng các yếu tố như lưu lượng và cột áp đều đáp ứng yêu cầu của hệ thống mà không gặp khó khăn trong việc điều chỉnh và vận hành.

Kích thước bánh công tác bơm (Pump Impeller Size)

Có nhiều cách để khai thác hiệu quả hơn từ một model bơm duy nhất. Một trong những lựa chọn là thay đổi kích thước của bánh công tác (impeller) của bơm. Bạn sẽ thấy nhiều đường cong hiệu suất trên biểu đồ bơm, mỗi đường cong tương ứng với một kích thước bánh công tác có sẵn cho volute của bơm đó.

Bằng cách tăng kích thước bánh công tác, bơm sẽ cung cấp lưu lượng lớn hơn (GPM). Việc điều chỉnh kích thước bánh công tác cho phép bạn tối ưu hóa hiệu suất bơm theo nhu cầu cụ thể của hệ thống, đồng thời cải thiện khả năng vận hành của bơm trong các điều kiện khác nhau. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng việc thay đổi kích thước bánh công tác cũng có thể ảnh hưởng đến các thông số khác như áp suất cột áp và hiệu suất năng lượng, do đó cần cân nhắc kỹ lưỡng khi thực hiện thay đổi này.

Nếu lựa chọn của bạn nằm giữa hai kích thước, có tùy chọn để cắt (trim) bánh công tác nhằm điều chỉnh chính xác điểm lựa chọn. Việc cắt bánh công tác thường được thực hiện đối với các bơm hiện có, có thể do bánh công tác ban đầu bị quá cỡ, dẫn đến việc tiêu tốn năng lượng không cần thiết bằng cách bơm nhiều nước hơn mức cần thiết hoặc tạo ra lực cản (áp suất cột áp) bằng cách giảm lưu lượng (throttling). Bánh công tác sẽ được gia công để giảm kích thước sao cho phù hợp hơn với các điều kiện vận hành thực tế.

Đường cong hệ thống (System Curve)

Đường cong hệ thống phải giao điểm với đường cong bơm để đảm bảo bơm hoạt động đúng cách. Kỹ sư sẽ thiết kế bơm dựa trên lưu lượng (GPM) và áp suất cột áp dựa trên các tổn thất áp suất của một mạch ống nước nóng (HHW) hoặc nước lạnh (CHW) cố định.

Bất kỳ thay đổi nào trong lưu lượng đều sẽ dẫn đến sự thay đổi tương ứng trong áp suất, và sự thay đổi này sẽ theo đường cong hệ thống. Đảm bảo rằng đường cong hệ thống và đường cong bơm giao nhau tại điểm mà bơm có thể hoạt động hiệu quả nhất, cho phép hệ thống vận hành ổn định và tiết kiệm năng lượng.

Trong ví dụ trên, bạn có thể thấy rằng đường cong hệ thống ở công suất vận hành tối đa giao với đường cong của bánh công tác 9 inch, cho thấy hiệu suất bơm khoảng 75% và động cơ công suất 5 Hp. Điều này được xác định từ yêu cầu hệ thống là 205 GPM tại 77 Feet của cột áp.

Đọc đồng hồ áp suất bơm để xác định áp suất cột áp (Reading Pump Gauges to Determine Head Pressure)

Từ các chỉ số trên đồng hồ áp suất ở đầu vào và đầu ra, bạn có thể xác định được độ cao cột áp (feet) tại điểm vận hành hiện tại. Nếu hệ thống đang hoạt động ở tải tối đa, thì điều này sẽ cho bạn một chỉ số tốt về khả năng cột áp của bơm.

Trong hình dưới đây, bạn có thể thấy rằng áp suất đầu vào (suction pressure) trên đồng hồ là 90 psi, trong khi áp suất đầu ra (discharge pressure) là 130 psi. Sử dụng một số phép toán cơ bản, chúng ta có thể chuyển đổi psi thành feet của cột áp.

Bằng cách đọc đồng hồ áp suất và thực hiện chuyển đổi, bạn có thể đánh giá khả năng cột áp của bơm tại điểm vận hành cụ thể, từ đó giúp bạn điều chỉnh hệ thống cho phù hợp và tối ưu hóa hiệu suất.

Hệ thống mạch kín (Closed Loop Circuit)

Trong một hệ thống mạch kín, nước di chuyển xung quanh trong một vòng khép kín từ điểm cung cấp đến điểm trả và quay trở lại. Tại bất kỳ thời điểm nào, nước không rời khỏi hệ thống và không bị tiếp xúc với không khí. Các bơm được sử dụng trong các hệ thống mạch kín, như nước lạnh, nước nóng, và các hệ thống nước ngưng tụ mạch kín, thường không cần phải lo lắng về áp suất tĩnh.

Tại sao áp suất tĩnh thường không phải là yếu tố chính?

Lý do chính là các ống cung cấp và ống trả thường chạy ở cùng một độ cao, do đó một trong hai sẽ bù đắp cho áp suất tĩnh của cái còn lại. Tổn thất áp suất chủ yếu trong các hệ thống mạch kín đến từ ma sát do dòng chảy (GPM) qua các ống, van, phụ kiện và các thành phần hệ thống như cuộn ống (coils).

Tổn thất áp suất trong hệ thống mạch kín

• Ma sát: Khi nước di chuyển qua các thành phần của hệ thống, nó sẽ gặp phải lực cản do ma sát với các bề mặt ống và thiết bị. Tổn thất này phụ thuộc vào lưu lượng dòng chảy, kích thước ống, và độ nhám của bề mặt ống.

• Thay đổi hướng: Các van và phụ kiện trong hệ thống cũng gây ra tổn thất áp suất khi nước chuyển hướng. Các yếu tố này cần được xem xét khi thiết kế hệ thống để đảm bảo hiệu suất tối ưu.

• Thiết kế hệ thống: Khi thiết kế hệ thống mạch kín, cần phải tính toán chính xác các yếu tố này để đảm bảo rằng bơm có khả năng cung cấp lưu lượng và áp suất cần thiết cho toàn bộ hệ thống mà không gặp phải các vấn đề về tổn thất áp suất quá lớn.

Việc hiểu rõ về cách hoạt động của hệ thống mạch kín và các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất sẽ giúp bạn có thể tối ưu hóa thiết kế và hiệu suất của hệ thống bơm trong ứng dụng của mình.

Tính Toán Áp Suất Cột Nước Trong Hệ Thống Mở (Open Loop Head Pressure Calculation - CDW)

Trong một hệ thống mở, hệ thống phổ biến nhất trong ngành HVAC là nước ngưng tụ từ tháp làm mát. Nước ngưng tụ được sử dụng để loại bỏ nhiệt từ bộ ngưng tụ của máy lạnh và thải nhiệt này tại tháp. Bơm phải tính đến sự khác biệt về chiều cao giữa hệ thống nước cung cấp và nước trả vì chúng không có chiều dài dọc bằng nhau.

Chiều cao dọc và áp suất cột

• Chiều cao dọc: Chiều cao dọc trên phía hút của bơm đến mức nước trong bể nước lạnh của tháp làm mát, trong khi phía xả của bơm đi đến các đầu phun phân phối hoặc cửa xả nước ở trên cùng của tháp làm mát. Sự khác biệt giữa hai mức nước này sẽ được cộng vào áp suất cột của bơm.

Các yếu tố ảnh hưởng đến áp suất cột của bơm

Bơm cần phải có khả năng vượt qua hai yếu tố chính:

1. Chiều cao dọc của đường ống: Bao gồm cả sự nâng tĩnh nếu có.
2. Tổn thất ma sát: Gây ra bởi ma sát trong ống, van và phụ kiện.

Chiều cao dọc

Chiều cao dọc được xác định bằng cách lấy sự chênh lệch chiều cao giữa điểm thấp nhất và điểm cao nhất của nước trong hệ thống. Sự nâng tĩnh là khi phía hút của bơm phải kéo chất lỏng lên từ các tầng phía dưới.

Tổn thất ma sát

Tổn thất ma sát được xác định bằng cách cộng tất cả các tổn thất ma sát từ ống, van, phụ kiện và thiết bị. Tổn thất ma sát dựa trên loại ống, kích thước ống và lượng nước chảy qua các ống. Bạn sẽ cần biết tổng chiều dài ống trong hệ thống theo từng kích thước, bao gồm cả chiều dài tương đương cho các phụ kiện và phụ tùng, cùng với lưu lượng (GPM) chảy qua hệ thống.

Kết luận

Để thiết kế một hệ thống mở hiệu quả, cần tính toán chính xác cả chiều cao dọc và tổn thất ma sát. Những yếu tố này ảnh hưởng lớn đến hiệu suất của bơm, và việc hiểu rõ chúng sẽ giúp bạn có thể lựa chọn bơm phù hợp với nhu cầu của hệ thống cũng như tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của toàn bộ hệ thống HVAC.

Tính Toán Hiệu Suất Bơm trong Hệ Thống Nước Mở và Đóng

Hiệu Suất Tối Ưu trên Đường Cong Bơm

Biểu đồ này cho thấy hiệu suất tối đa xảy ra ở giữa đường cong bơm, đây là vị trí lý tưởng để chọn bơm cho hiệu suất tối ưu trong các hệ thống bơm nước (hydronic pumps). Việc đảm bảo không chọn bơm quá lớn là điều cực kỳ quan trọng để tránh hình phạt về năng lượng, như phản ánh trong các đường cong hiệu suất năng lượng.

Khi chọn bơm cho hệ thống kín, hãy đảm bảo chọn tại điểm hiệu suất tốt nhất (Best Efficiency Point - BEP). Đây là điểm trên đường cong bơm mà bơm hoạt động với hiệu suất tối ưu cho kích thước bánh công tác, lưu lượng và áp suất cột nước cho một mô hình bơm cụ thể.

Điểm Hoạt Động hoặc Không Tải Quá

Bơm nên được chọn sao cho không tải quá trên toàn bộ đường cong bơm. Đặc điểm này đặc biệt quan trọng đối với hoạt động của hệ thống hydronic, đặc biệt khi bơm được sử dụng song song hoặc khi điểm hoạt động của bơm tương đối không xác định và có thể thay đổi; như trong ứng dụng điều hòa không khí và sưởi ấm thông thường.

Đường Cong NPSH (Net Positive Suction Head)

Net Positive Suction Head chủ yếu được sử dụng khi thiết kế bơm cho các hệ thống mở như bơm tháp làm mát, nơi chúng hút nước từ bể nước lạnh mở. Bể này mở ra với áp suất khí quyển. Nếu tháp được thiết kế đúng, thì việc đánh giá NPSH là không cần thiết. Bơm cần NPSH để ngăn ngừa hiện tượng bọt khí (cavitation) và để hoạt động đúng cách. Hiện tượng bọt khí sẽ ảnh hưởng xấu đến hiệu suất bơm và có thể gây hư hại cho bơm.

Biến Tần (Variable Frequency Drives - VFDs)

Các hệ thống yêu cầu lưu lượng biến đổi sẽ hưởng lợi từ việc sử dụng Biến Tần (VFD) cho động cơ bơm của họ để tiết kiệm năng lượng. Khi nhu cầu lưu lượng của hệ thống (GPM) giảm, tốc độ (RPM) của động cơ bơm cũng giảm, điều này phù hợp hơn với năng lượng cần thiết tại thời điểm đó. Điều này giảm tiêu thụ năng lượng và tránh các chiến lược lãng phí như throttling hoặc bypass lưu lượng quá mức.

VFDs rất phổ biến trong các hệ thống nước lạnh hoặc nước nóng lớn vì thường có cơ hội để làm chậm bơm nhằm đáp ứng nhu cầu giảm tải cho hệ thống làm mát hoặc sưởi ấm của tòa nhà. Khi tải của tòa nhà thay đổi, tốc độ bơm (RPM) cũng sẽ thay đổi theo. Trong các hệ thống có đầu tĩnh cao, cần đảm bảo rằng bơm không hoạt động quá chậm dưới các điều kiện đầu tĩnh cao.

Công Thức Liên Quan đến Tốc Độ và Công Suất

Công suất (Horsepower) trực tiếp liên quan đến tốc độ như được quy định bởi Định Luật Affinity của Bơm: Bhp2=Bhp1×(rpm2rpm1)3\text{Bhp}_2 = \text{Bhp}_1 \times \left(\frac{\text{rpm}_2}{\text{rpm}_1}\right)^3Bhp2​=Bhp1​×(rpm1​rpm2​​)3

Tiêu Chí Lựa Chọn Bơm

Ngoài lưu lượng (GPM), một số quyết định mà Kỹ sư Cơ khí cần xác định là:

• Bơm sẽ được lắp đặt trong hệ thống kín hay mở?
• Có cần nhiều hơn một bơm không?
• Các bơm sẽ là tốc độ không đổi hay biến đổi?
• Các bơm sẽ được sắp xếp theo cấu hình nối tiếp hay song song?
• Tốc độ thiết kế của nước trong ống là gì?
• Kích thước ống và xác định tỷ lệ ma sát trên 100 feet ống.
• Tổn thất áp suất qua hệ thống ống do ma sát từ ống, van, phụ kiện, và các thành phần khác, như cuộn ống là gì?
• Xác định mạch có tổn thất áp suất cao nhất.
• Có cần bao gồm lực nâng tĩnh hoặc áp suất tĩnh không?

Một hệ thống mở xảy ra khi sử dụng tháp làm mát với bể nước lạnh mở tiếp xúc với áp suất khí quyển để thải nhiệt từ máy lạnh nước. Một hệ thống mạch kín là hệ thống nước nóng sưởi, nước lạnh hoặc nước ngưng tụ cho thiết bị làm mát bằng nước.