Trong các hệ thống lạnh - từ máy điều hòa dân dụng đến hệ thống HVAC công nghiệp - van tiết lưu là một thành phần không thể thiếu, đóng vai trò kiểm soát lưu lượng và giảm áp suất môi chất lạnh trước khi đi vào dàn bay hơi. Dù thường bị "ẩn mình" trong thiết bị, van tiết lưu lại có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm lạnh, độ ổn định nhiệt độ và tuổi thọ của máy nén. Vậy van tiết lưu là gì, cấu tạo ra sao, hoạt động theo nguyên lý nào và được ứng dụng như thế nào trong thực tế? Bảo An sẽ giúp bạn hiểu sâu từng khía cạnh kỹ thuật để lựa chọn và vận hành đúng loại van phù hợp với hệ thống của mình.
Van tiết lưu là một thiết bị cơ học nằm trong hệ thống làm lạnh, thực hiện chức năng giảm áp và điều tiết lưu lượng môi chất lạnh từ dàn ngưng tụ sang dàn bay hơi. Đây là thành phần then chốt trong chu trình làm lạnh 4 giai đoạn: Nén – Ngưng tụ – Tiết lưu - Bay hơi.
Môi chất lạnh sau khi được nén và ngưng tụ sẽ có trạng thái lỏng, áp suất cao, nhiệt độ cao. Trước khi vào dàn bay hơi để hấp thu nhiệt, nó cần được giảm áp suất đột ngột để chuyển sang trạng thái lỏng-sương ở áp suất thấp. Chính van tiết lưu đảm nhận vai trò này.
Nếu không có van tiết lưu, toàn bộ chu trình làm lạnh sẽ bị mất cân bằng: nhiệt độ không ổn định, hiệu suất làm lạnh giảm, nguy cơ ngập lỏng máy nén rất cao.
Van tiết lưu không chỉ là thiết bị chuyển áp đơn thuần mà còn đóng vai trò điều khiển lưu lượng theo tải nhiệt. Cụ thể:
Giảm áp suất môi chất lạnh từ mức cao sau máy nén xuống mức thấp phù hợp với điều kiện bay hơi.
Điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh cấp vào dàn bay hơi theo sự biến thiên của nhiệt độ, áp suất và tải lạnh.
Ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng máy nén, nhờ việc kiểm soát lượng hơi lỏng chưa bay hơi hoàn toàn.
Tối ưu hiệu suất trao đổi nhiệt của dàn bay hơi, giúp hệ thống làm lạnh đạt được hiệu suất cao nhất.
Là một ống đồng mảnh, dài, đường kính nhỏ (thường từ 0.7 – 2.0 mm). Sự chênh lệch áp suất được tạo ra do lực cản thủy lực khi môi chất lạnh đi qua ống.
Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, chi phí thấp, không cần bảo trì.
Nhược điểm: Lưu lượng không điều chỉnh được, dễ bị nghẹt nếu có tạp chất hoặc ẩm.
Ứng dụng: Máy lạnh dân dụng, tủ lạnh gia đình, thiết bị làm lạnh công suất nhỏ.
TXV sử dụng cảm biến nhiệt (bulb) gắn tại đầu ra dàn bay hơi để cảm nhận nhiệt độ hơi hút. Lực tác động từ áp suất bulb, áp suất bay hơi và lò xo cân bằng sẽ điều khiển độ mở của kim van.
Ưu điểm: Phản hồi theo tải nhiệt, kiểm soát chính xác lưu lượng môi chất.
Nhược điểm: Cần lắp đặt đúng kỹ thuật, chi phí cao hơn ống mao.
Ứng dụng: Hệ thống lạnh công nghiệp, kho lạnh, điều hòa trung tâm, chiller.
EEV sử dụng tín hiệu từ bộ điều khiển trung tâm (DDC/PLC) và cảm biến nhiệt độ/áp suất để điều khiển độ mở của van thông qua motor bước hoặc solenoid.
Ưu điểm: Chính xác cao, đáp ứng nhanh, phù hợp cho các hệ thống tự động hóa cao.
Nhược điểm: Giá thành cao, yêu cầu lập trình và phối hợp nhiều thiết bị điều khiển.
Ứng dụng: Hệ thống VRV/VRF, kho lạnh thông minh, tủ đông sâu, HVAC công nghiệp.
Tùy theo loại van, cấu tạo chi tiết sẽ khác nhau:
Chỉ gồm một đoạn ống nhỏ, không có bộ phận cơ khí điều khiển.
Lưu lượng cố định phụ thuộc vào chiều dài, đường kính và loại môi chất.
Thân van: Chứa buồng van và kim van.
Kim van: Điều chỉnh độ mở để tạo độ chênh áp.
Lò xo: Tạo lực đóng van ban đầu.
Bulb cảm biến: Gắn tại ống hút dàn lạnh, chứa cùng loại môi chất lạnh để phát hiện nhiệt độ.
Ống mao bulb: Truyền áp suất từ bulb đến màng van.
Cân bằng ngoài (optional): Dùng cho dàn bay hơi lớn, có tổn áp đáng kể.
Bộ điều khiển điện tử (driver): Nhận tín hiệu điều khiển.
Động cơ bước (step motor): Quay chính xác theo từng bước.
Kim van + thân van: Điều tiết chính xác lưu lượng môi chất.
Cảm biến kèm theo: Thường có cảm biến áp suất và cảm biến nhiệt độ để điều chỉnh theo thuật toán PID hoặc logic mờ.
Với ống mao:
Khi môi chất đi qua ống nhỏ, vận tốc tăng, áp suất giảm theo nguyên lý Bernoulli.
Kết quả là nhiệt độ hạ thấp, tạo điều kiện cho sự bay hơi sau đó.
Với TXV:
Bulb cảm biến phát hiện nhiệt độ đầu ra dàn bay hơi → thay đổi áp suất bulb.
Áp suất bulb > áp suất bay hơi + lực lò xo → van mở rộng.
Khi dàn lạnh đủ lạnh, nhiệt độ ống hút giảm → van khép lại dần.
Hệ thống tạo vòng phản hồi tự động theo điều kiện tải lạnh.
Với EEV:
Bộ điều khiển nhận tín hiệu cảm biến T và P → tính toán độ mở.
Tín hiệu điều khiển gửi đến motor bước → chỉnh kim van.
Độ chính xác đạt đến từng phần trăm lưu lượng môi chất.
Dàn lạnh không lạnh hoặc lạnh yếu dù máy nén vẫn chạy.
Đường ống sau van bị đóng tuyết.
Có tiếng rít tại vị trí van.
Áp suất hút rất thấp (đối với van quá đóng) hoặc rất cao (van kẹt mở).
Van không điều tiết được lưu lượng khi thay đổi tải lạnh.
Đo áp suất hút – đẩy bằng manifold gauge.
Đo nhiệt độ ống hút tại đầu ra dàn bay hơi → tính quá nhiệt (superheat).
Kiểm tra lưu lượng bằng sight glass nếu có.
Với EEV, kiểm tra tín hiệu điều khiển và phản hồi từ bộ điều khiển.
Không thay van không đúng chủng loại – cần kiểm tra đúng loại môi chất và công suất.
Lắp đúng chiều van, tránh nhầm chiều dòng chảy.
TXV cần đặt bulb đúng vị trí (góc 3h-9h trên ống hút).
Sau khi thay, cần hút chân không kỹ, nạp gas đúng lượng.
Bảo vệ bulb và ống mao khỏi va đập hoặc rò rỉ môi chất.
Với EEV, kiểm tra kết nối dây tín hiệu, chuẩn giao thức điều khiển.
Van tiết lưu là thành phần bắt buộc trong mọi hệ thống lạnh và điều hòa không khí. Tùy theo quy mô, loại thiết bị và yêu cầu kiểm soát nhiệt độ - áp suất, người thiết kế sẽ lựa chọn loại van tiết lưu phù hợp. Dưới đây là phân tích chi tiết theo từng ứng dụng cụ thể:
| Ứng dụng | Van sử dụng chính | Ghi chú kỹ thuật |
| Máy lạnh dân dụng | Ống mao | Giá rẻ, cố định lưu lượng |
| Máy lạnh thương mại | TXV | Điều chỉnh được theo tải |
| Tủ lạnh gia đình / mini bar | Ống mao | Dễ lắp đặt, không cần bảo trì |
| Kho lạnh / Chiller / AHU | TXV bù áp / cân bằng ngoài | Hoạt động ổn định, chính xác khi tải biến thiên |
| Hệ VRV / VRF / HVAC thông minh | EEV | Tích hợp với điều khiển trung tâm, tiết kiệm năng lượng |
| Tiêu chí | Ống mao | TXV (Thermostatic) | EEV (Electronic) |
| Cấu tạo | Đơn giản | Phức tạp hơn | Rất phức tạp |
| Giá thành | Thấp | Trung bình | Cao |
| Điều chỉnh lưu lượng | Không có | Có, theo nhiệt độ | Có, theo thuật toán |
| Phản hồi tải lạnh | Không phản hồi | Tương đối chính xác | Chính xác, phản hồi nhanh |
| Ứng dụng | Dân dụng | Công nghiệp | Tự động hóa cao |
Tổng kết: Van tiết lưu là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống làm lạnh, giúp điều chỉnh lưu lượng và giảm áp suất môi chất một cách chính xác. Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật và công suất hệ thống, kỹ sư cần lựa chọn đúng loại van – từ ống mao đơn giản đến van EEV điều khiển điện tử. Việc hiểu sâu về cấu tạo, nguyên lý và kỹ thuật kiểm tra sẽ giúp người vận hành và kỹ thuật viên đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả và bền bỉ.
Tiết lưu là quá trình tạo ra trở kháng để giảm lưu lượng hoặc áp suất dòng chất lỏng hoặc khí đi qua một điểm nhất định. Trong kỹ thuật, tiết lưu thường được thực hiện bằng van tiết lưu, giúp kiểm soát tốc độ dòng chảy trong các hệ thống như khí nén, thủy lực, hoặc hệ thống lạnh.
Van tiết lưu có tác dụng điều chỉnh lưu lượng và giảm áp suất của môi chất (khí hoặc chất lỏng) trong hệ thống kỹ thuật. Van giúp kiểm soát tốc độ vận hành của thiết bị (như xy lanh, motor thủy lực) và giữ cho hệ thống hoạt động ổn định, tiết kiệm năng lượng và kéo dài tuổi thọ thiết bị.
Van tiết lưu 1 chiều là loại van kết hợp giữa van tiết lưu và van một chiều trong cùng một thiết bị. Van này cho phép dòng chảy đi theo hai chiều:
Một chiều được tiết lưu (giảm tốc độ dòng)
Chiều còn lại được mở hoàn toàn (không tiết lưu)
Ứng dụng điển hình là trong hệ thống khí nén để điều chỉnh tốc độ ra – vào của xy lanh.
Van tiết lưu dùng để:
Giảm áp suất môi chất lạnh trong hệ thống điều hòa
Điều chỉnh tốc độ khí nén hoặc dầu thủy lực
Ngăn chặn va đập cơ học khi thiết bị đóng/mở quá nhanh
Kiểm soát chính xác tốc độ và lưu lượng trong hệ thống tự động hóa
Van tiết lưu khí nén là thiết bị dùng để điều chỉnh lưu lượng khí nén đến các thiết bị chấp hành như xy lanh hoặc van điều khiển. Thông qua việc tiết lưu, kỹ sư có thể điều chỉnh tốc độ chuyển động, giảm tiêu thụ khí, và hạn chế hư hỏng do di chuyển quá nhanh.
Trong hệ thống kỹ thuật, van tiết lưu để làm các nhiệm vụ sau:
Điều chỉnh lưu lượng: Giúp kiểm soát chính xác lượng môi chất đi qua
Giảm áp suất: Tạo điều kiện lý tưởng cho quá trình bay hơi (trong hệ thống lạnh)
Ổn định hoạt động: Hạn chế dao động và tăng độ bền thiết bị
Tối ưu hiệu suất: Tăng khả năng kiểm soát năng lượng, giảm tiêu hao
