Ba đại lượng áp suất sử dụng ba mốc tham chiếu khác nhau

Áp suất được xác định dựa trên điểm tham chiếu của phép đo. Trong hệ HVAC và phòng sạch thường gặp ba khái niệm:

  • Áp suất tuyệt đối – absolute pressure: lấy chân không tuyệt đối làm mốc 0.
  • Áp suất tương đối – gauge pressure: lấy áp suất khí quyển tại vị trí đo làm mốc.
  • Chênh áp – differential pressure: lấy áp suất của một điểm khác làm tham chiếu.

Công thức chênh áp được biểu diễn:

ΔP = P1 – P2

Khi theo dõi phòng sạch, P1 có thể là áp suất trong phòng và P2 là áp suất hành lang. Giá trị hiển thị phản ánh khoảng cách áp suất giữa hai khu vực, không biểu diễn tổng áp suất không khí đang tác động lên từng khu vực.

Cấu trúc HIGH và LOW chỉ xác định hiệu áp

Đồng hồ chênh áp điển hình có hai cổng HIGH và LOW.

Phần tử đo phản ứng với lực tạo bởi sự khác biệt áp suất giữa hai phía. Nếu HIGH nhận 20 Pa cao hơn LOW, đồng hồ hiển thị chênh lệch tương ứng với 20 Pa trong dải làm việc.

Khi cả hai phía cùng tăng thêm một lượng áp suất giống nhau, ΔP về cơ bản giữ nguyên:

(P1 + X) – (P2 + X) = P1 – P2

Đặc tính này cho thấy đồng hồ chênh áp được thiết kế để theo dõi quan hệ giữa hai áp suất, thay vì xác định giá trị tuyệt đối của từng áp suất.

Áp suất tuyệt đối cần mốc chân không riêng

Thiết bị đo absolute pressure sử dụng chân không tuyệt đối làm mốc tham chiếu cố định.

Cấu trúc cảm biến phải có một phía tham chiếu được tạo và niêm kín phù hợp với nguyên lý đo tuyệt đối. Giá trị đầu ra sau đó thể hiện áp suất thực tính từ mức chân không này.

Đồng hồ chênh áp phòng sạch sử dụng hai cổng áp suất từ môi trường thực tế. Cấu trúc đó cung cấp ΔP giữa hai điểm và không tạo mốc chân không tuyệt đối cần thiết cho phép đo absolute pressure.

Vì vậy, yêu cầu theo dõi áp suất tuyệt đối cần sử dụng cảm biến áp suất tuyệt đối hoặc hệ đo được thiết kế cho đại lượng này.

Mở một cổng ra khí quyển tạo phép đo tương đối

Một số cấu hình sử dụng một cổng của cảm biến chênh áp nối với điểm cần đo, trong khi cổng còn lại tiếp xúc với khí quyển.

Lúc này, phép đo thể hiện sự khác biệt giữa áp suất tại điểm đo và áp suất môi trường:

Pgauge = Pđo – Patm

Đây là gauge pressure, không phải absolute pressure.

Sự phân biệt này đặc biệt quan trọng khi đọc tài liệu kỹ thuật. Cụm từ “đo áp suất dương” hoặc “đo áp suất âm” có thể mô tả áp suất cao hoặc thấp hơn môi trường tham chiếu, trong khi mốc đo vẫn là khí quyển chứ chưa phải chân không tuyệt đối.

Phòng áp dương và áp âm vẫn chủ yếu được đánh giá bằng chênh áp

Khái niệm phòng áp suất dương mô tả phòng có áp suất cao hơn khu vực tham chiếu. Phòng áp suất âm có áp suất thấp hơn khu vực xung quanh theo cấu hình pressure cascade.

Ví dụ, mục tiêu vận hành thường quan tâm đến quan hệ:

Phòng A > Hành lang

hoặc:

Phòng cách ly < Hành lang

Trong hai trường hợp, thông tin có giá trị vận hành là độ chênh giữa các khu vực và hướng dòng khí hình thành từ quan hệ này.

Áp suất tuyệt đối của cả phòng và hành lang có thể cùng thay đổi theo áp suất khí quyển mà khoảng chênh giữa chúng vẫn gần như giữ nguyên.

Biến động áp suất khí quyển cho thấy sự khác biệt giữa hai phép đo

Áp suất khí quyển thay đổi theo thời tiết và độ cao địa lý. Sự thay đổi này tác động trực tiếp đến giá trị absolute pressure.

Nếu hai phòng nằm trong cùng công trình, biến động khí quyển thường tác động lên nền áp suất của cả hai khu vực theo hướng tương tự. Đồng hồ chênh áp tiếp tục phản ánh phần khác biệt do hệ HVAC và độ kín tạo ra.

Đây là lý do chênh áp phù hợp với việc theo dõi pressure cascade, còn absolute pressure phục vụ các bài toán cần biết áp suất thực so với chân không.

Hai phép đo cung cấp hai loại thông tin khác nhau dù cùng sử dụng đơn vị Pa, kPa hoặc các đơn vị áp suất khác.

Dải đo cũng cho thấy mục đích sử dụng khác nhau

Chênh áp phòng sạch thường nằm trong vùng áp suất tương đối thấp, vì hệ thống chủ yếu tạo ra khoảng áp suất vừa đủ để định hướng dòng khí giữa các khu vực.

Áp suất tuyệt đối của môi trường lại nằm ở mức lớn hơn rất nhiều do bao gồm toàn bộ áp suất khí quyển.

Do đó, sensor absolute pressure và đồng hồ differential pressure thường có dải đo, cấu trúc phần tử cảm biến và mục tiêu sử dụng khác nhau.

Việc dùng cùng đơn vị đo chưa đủ để kết luận hai thiết bị có thể thay thế cho nhau.

Khi nào phòng sạch cần quan tâm đến áp suất tuyệt đối?

Phần lớn hoạt động giám sát pressure cascade tập trung vào differential pressure.

Absolute pressure xuất hiện khi quá trình công nghệ cần biết áp suất thực so với chân không, chẳng hạn các hệ thống chân không, buồng kín hoặc thiết bị công nghệ có điều kiện áp suất riêng.

Trong trường hợp đó, phép đo absolute pressure thuộc về yêu cầu của quá trình hoặc thiết bị, thay vì chức năng thông thường của đồng hồ chênh áp giữa phòng và hành lang.

Xác định đúng đại lượng từ đầu giúp tránh lựa chọn sensor chỉ dựa trên tên gọi “pressure”.

Giải pháp đồng hồ chênh áp tại VCR

VCR cung cấp các giải pháp đo và giám sát chênh áp cho phòng sạch, hệ HVAC và bộ lọc, phục vụ theo dõi pressure cascade và trạng thái áp suất giữa các khu vực. Cấu hình được lựa chọn theo hướng đo, dải chênh áp, vị trí tham chiếu và yêu cầu hiển thị của từng ứng dụng. Với các bài toán yêu cầu đại lượng áp suất khác chênh áp, loại cảm biến cần được xác định riêng ngay từ thiết kế để hệ đo phản ánh đúng thông số cần kiểm soát.

Kết luận

Đồng hồ chênh áp phòng sạch đo hiệu áp giữa hai điểm, không đo trực tiếp áp suất tuyệt đối. Phép đo absolute pressure yêu cầu mốc chân không tuyệt đối và phần tử cảm biến phù hợp. Trong giám sát phòng sạch thông thường, chênh áp vẫn là đại lượng trực tiếp phản ánh quan hệ áp suất và pressure cascade giữa các khu vực.

FAQs

Đồng hồ chênh áp có thể hiển thị áp suất của riêng một phòng không?

Thiết bị hiển thị áp suất của phòng so với điểm tham chiếu nối vào cổng còn lại. Giá trị thu được vẫn là chênh áp giữa hai phía.

Nếu để cổng LOW thông với khí quyển thì đồng hồ đo gì?

Giá trị khi đó thể hiện áp suất của điểm HIGH so với khí quyển, tương ứng với phép đo áp suất tương đối.

Phòng áp suất âm có áp suất tuyệt đối âm không?

Áp suất âm trong phòng sạch mô tả áp suất thấp hơn khu vực tham chiếu. Absolute pressure vẫn được tính từ chân không tuyệt đối và mang giá trị dương.

Có thể dùng sensor absolute pressure để thay đồng hồ chênh áp phòng không?

Về mặt hệ thống, chênh áp có thể được tính từ hai phép đo absolute pressure, nhưng cấu hình này phức tạp và sai số của hai sensor cùng tham gia kết quả. Đo trực tiếp differential pressure phù hợp hơn với mục tiêu theo dõi pressure cascade.