Trong các hệ thống HVAC và BMS, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm đóng vai trò như “giác quan” của hệ thống điều khiển. Việc chọn sai cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS, hoặc chọn đúng nhưng lắp sai vị trí, có thể khiến toàn bộ hệ thống điều hòa hoạt động sai, ngốn nhiều năng lượng hơn nhưng không đảm bảo sự tiện nghi cho người dùng. Vậy làm sao để giải quyết vấn đề này một cách triệt để?
Câu trả lời cho vấn đề trên sẽ có ngay trong bài viết này. Ở đây, chúng ta sẽ đi sâu vào phân tích cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS, cách đọc thông số kỹ thuật, chọn đúng model theo nhu cầu ứng dụng, lắp đặt chuẩn kỹ thuật… từ đó hạn chế tối đa những sai lầm có thể gây tốn kém chi phí và nhân lực.
CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS LÀ GÌ?
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS là thiết bị chuyên dùng để đo đồng thời hai đại lượng vi khí hậu cơ bản và quan trọng hàng đầu, bao gồm: nhiệt độ không khí (°C/°F) và độ ẩm tương đối (%RH). Dữ liệu từ cảm biến nhiệt độ và độ ẩm sẽ được gửi về bộ điều khiển trung tâm (DDC, PLC hoặc BMS) để làm cơ sở thực thi các thuật toán điều khiển, thường thấy nhất là:
- Điều chỉnh van nước lạnh/nước nóng theo nhiệt độ thực tế trong phòng.
- Điều khiển van gió theo độ ẩm và nhiệt độ khí hồi thực tế.
- Kích hoạt máy hút ẩm/tạo ẩm khi độ ẩm tương đối vượt ngưỡng an toàn.
- Giám sát và cảnh báo khi nhiệt độ và độ ẩm vượt giới hạn an toàn (ứng dụng điển hình là phòng server, kho dược, phòng sạch).
Trong hệ thống BMS, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm được xem là input quan trọng nhất, góp phần rất lớn vào việc quyết định chất lượng điều khiển và hiệu quả năng lượng của toàn bộ tòa nhà.
CẤU TẠO CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS
Một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS thường có cấu trúc gồm ba khối chức năng chính:
Khối cảm biến: Đây là phần tử trực tiếp tiếp xúc và cảm nhận nhiệt độ/độ ẩm. Với tính năng đo nhiệt độ, công nghệ cảm biến được dùng phổ biến nhất là thermistor (NTC 10kΩ)/PT1000/IC (SHT3x). Với tính năng đo độ ẩm, phần tử cảm biến thường dùng là dạng điện dung/điện trở.
Khối xử lý tín hiệu: Có nhiệm vụ chuyển đổi tín hiệu từ phần tử cảm biến nhiệt độ và độ ẩm thành tín hiệu chuẩn công nghiệp như 4-20mA, 0-10VDC hoặc giao thức số RS485 Modbus RTU để truyền về hệ thống giám sát - điều khiển. Bộ phận xử lý tín hiệu đồng thời cũng thực hiện chức năng bù nhiệt, tuyến tính hóa và lọc nhiễu.
Khối vỏ bảo vệ và đầu nối: Tùy môi trường lắp đặt và đặc tính ứng dụng cụ thể mà vỏ cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS sẽ có cấp bảo vệ IP khác nhau (thường thì IP30 cho phòng bình thường, IP54-IP65 cho ứng dụng trong công nghiệp, ống gió và ngoài trời). Đầu nối của cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm thường là terminal screw/connector plug, hỗ trợ đấu nối nhanh.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS
Nguyên lý hoạt động cơ bản của cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS thường diễn ra theo chuỗi sau:
Môi trường → Phần tử cảm biến → Xử lý tín hiệu → Ngõ ra → DDC/PLC/BMS → Điều khiển
Theo đó:
Khi nhiệt độ môi trường thay đổi thì đặc tính của phần tử đo nhiệt độ cũng thay đổi. Mạch xử lý sẽ căn cứ vào sự biến đổi đó để xác định nhiệt độ một cách chuẩn xác.
Đối với cảm biến độ ẩm (phổ biến nhất là công nghệ điện dung), khi hơi nước trong không khí tác động đến phần tử cảm biến thì sẽ làm thay đổi điện dung. Mạch điện tử chuyển sự thay đổi đó thành giá trị độ ẩm tương đối.
Sau khi xử lý xong giá trị nhiệt độ và độ ẩm, cảm biến có thể hiển thị kết quả hoặc chuyển đổi thành tín hiệu điện chuẩn (0-10V/4-20mA/Modbus RTU) để gửi về hệ thống giám sát - điều khiển.
CÁC DÒNG CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS PHỔ BIẾN
Hiện nay, các dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS có thể được phân thành các nhóm chính sau:
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm gắn phòng
Thiết kế gọn gàng và thẩm mỹ, thường có màn hình hiển thị được trang bị trực tiếp trên thân máy, cấp bảo vệ dao động từ IP30 - IP40. Dòng cảm biến nhiệt độ độ ẩm HVAC/BMS này chuyên dùng để xác định vi khí hậu thực tế trong không gian sống, học tập và làm việc.
Ứng dụng phổ biến: nhà ở thông minh, văn phòng, trường học, khách sạn, bệnh viện, trung tâm thương mại…
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm gắn ống gió
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS này sở hữu đầu dò dài từ (thường là 100 - 300mm), có nhiệm vụ đi sâu vào tâm ống gió để đo nhiệt độ và độ ẩm của luồng khí cấp/hồi. Vỏ cảm biến thường được lắp bên ngoài thành ống gió, đạt cấp bảo vệ IP54-IP65, có khả năng chống bụi và tia nước bắn tốt.
Ứng dụng phổ biến: Loại cảm biến đo nhiệt độ và độ ẩm này này là một phần quan trọng trong các hệ thống AHU, VAV box và phòng sạch.
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời
Đây là dòng thiết bị chuyên dùng để giám sát điều kiện môi trường bên ngoài tòa nhà, mục đích chính là phục vụ chiến lược điều khiển economizer (tận dụng gió tự nhiên để làm mát). Dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm này thường yêu cầu cấp bảo vệ từ IP65 trở lên, có khả năng chống UV, chống mưa hắt và chịu được dao động nhiệt lớn.
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm dạng dây
Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS dạng dây thường được gắn bên ngoài ngoài ống nước hoặc nhúng trực tiếp vào bể chứa. Chức năng chính của nó là đo nhiệt độ nước lạnh/nóng. Đặc biệt, dòng sản phẩm này thường dùng thermowell (ống bảo vệ cảm biến nhiệt độ khỏi áp suất cao, dòng chảy mạnh và chất lưu ăn mòn) và phần tử cảm biến PT1000 để đảm bảo độ chính xác cũng như độ an toàn cơ học.
CÁCH CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS
Dưới đây là hướng dẫn cách chọn cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS mà bạn có thể tham khảo:
Các thông số kỹ thuật cần lưu ý khi chọn cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS
Với dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS, các thông số kỹ thuật phù hợp thường là:
Dải đo nhiệt độ và độ ẩm: Ứng dụng trong nhà thường cần dải đo nhiệt độ 0-50°C và dải đo độ ẩm 0-100%RH. Ứng dụng ống gió/ngoài trời có thể cần dải rộng hơn, đối với nhiệt độ thì dao động khoảng -30-70°C, độ ẩm vẫn là 0-100%RH. Việc chọn dải đo quá hẹp sẽ gây bão hòa tín hiệu, còn nếu chọn quá rộng có thể làm giảm độ phân giải và dễ gây sai số phép đo.
Độ chính xác: Với tính năng đo nhiệt độ, độ chính xác phổ biến sẽ dao động trong khoảng từ ±0,3°C đến ±0,8°C. Với tính năng đo độ ẩm, sai số có thể chấp nhận được nằm trong mức từ ±2%RH đến ±5%RH. Đặc biệt, với các ứng dụng đặc thù như phòng sạch, kho dược hay phòng server thì độ chính xác phải cao hơn (nhiệt độ khoảng ±0,2°C, độ ẩm khoảng ±2%RH). Các thông thông số này sẽ được thể hiện rõ trên datasheet sản phẩm, hãy luôn xem kỹ nhé.
Độ ổn định lâu dài: Một cảm biến nhiệt độ và độ ẩm chất lượng cao sẽ có độ trôi (drift) dưới ±0,5%RH/năm.
Tín hiệu đầu ra: Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS phải tương thích với bộ điều khiển hiện có trong hệ thống của bạn. Các chuẩn ngõ ra phổ biến hiện nay gồm:
- 4-20mA: Chuẩn dòng điện, chống nhiễu tốt, truyền xa hàng trăm mét → phù hợp PLC và hệ thống công nghiệp.
- 0-10VDC: Chuẩn điện áp, không thể truyền xa, dễ bị nhiễu trên đường dây dài → dễ tích hợp với DDC và hệ thống BMS tòa nhà.
- RS485 Modbus RTU: Giao thức truyền thông số, chuẩn công nghiệp, cho phép kết nối nhiều thiết bị trên một đường truyền và đọc nhiều thông số cùng lúc → phù hợp hệ thống IoT và giám sát tập trung.
Nguồn cấp: Phổ biến nhất là cấp nguồn 24VAC/DC. Một số dòng sẽ hỗ trợ nguồn dải rộng hơn (12 - 36VDC).
Cấp bảo vệ (IP): Ứng dụng trong nhà thì hợp với IP30 - IP40, ứng dụng cho ống gió và ngoài trời nên cân nhắc IP54 - IP65, với môi trường có hóa chất hoặc thường xuyên có hoạt động rửa dùng tia nước áp lực cao cần trang bị cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS với cấp bảo vệ IP66 trở lên.
Thời gian đáp ứng: Thường dao động trong khoảng 5 - 30 giây tùy model.
Hướng dẫn chọn cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS theo ứng dụng thực tế
Cách chọn cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS cần bám sát nhu cầu ứng dụng cụ thể. Dưới đây là một số ví dụ điển hình:
Văn phòng và tòa nhà thương mại: Ưu tiên cảm biến nhiệt độ và độ ẩm kiểu gắn phòng, thiết kế nhỏ gọn và thẩm mỹ, tích hợp màn hình hiển thị dễ quan sát. Dải đo tiêu chuẩn 0-50°C (với tính năng đo nhiệt độ), 0-100%RH (với tính năng đo độ ẩm), độ chính xác nằm trong khoảng ±0,5°C và ±3%RH là đủ. Ngõ ra 0-10VDC/Modbus RS485 sẽ là lựa chọn hợp lý để dễ tích hợp với hệ BMS hiện có.
Phòng sạch và kho dược: Ứng dụng này yêu cầu cảm biến nhiệt độ và độ ẩm HVAC/BMS có độ chính xác cao (±0,2°C, ±2%RH), độ ổn định lâu dài và tính năng tự hiệu chuẩn/hiệu chuẩn định kỳ đơn giản. Giao thức truyền thông công nghiệp Modbus RS485 sẽ là lựa chọn lý tưởng trong trường hợp này, cho phép người dùng giám sát tập trung và lưu trữ dữ liệu theo yêu cầu GMP.
Kho lạnh và freezer: Dải đo nhiệt độ trong trường hợp này cần xuống âm sâu (-40°C hoặc thấp hơn). Bên cạnh đó, cảm biến phải có đầu dò chống đóng băng và phần vỏ chống ngưng tụ. Ngõ ra analog 4-20mA sẽ là lựa chọn an toàn trong trường hợp này, đặc biệt là khi ứng dụng trong môi trường nhiều nhiễu điện từ.
Phòng server và trung tâm dữ liệu: Ưu tiên sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS có khả năng giám sát liên tục - cảnh báo sớm. Ngoài ra, cảm biến cần độ tin cậy cao, thời gian đáp ứng rất nhanh và khả năng tích hợp với hệ thống DCIM/BMS qua giao thức truyền thông Modbus RTU. Có thể tham khảo các model cảm biến nhiệt độ và độ ẩm có relay output để kích hoạt quạt dự phòng/điều hòa trong tình huống khẩn cấp.
Hệ thống AHU và VAV: Trong ứng dụng này, dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm gắn ống gió là yêu cầu gần như bắt buộc. Đầu dò của cảm biến cần đủ dài để đi vào trung tâm của ống gió. Tín hiệu ngõ ra analog 4-20mA/0-10V hiện được sử phổ biến trong nhiều bộ điều khiển AHU hiện nay.
CHỌN CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM CHO HVAC/BMS CHẤT LƯỢNG TẠI SENSORS VIỆT NAM
Sensors Việt Nam hiện cung cấp nhiều dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS chính hãng - đến từ các thương hiệu uy tín toàn cầu, bao gồm: cảm biến nhiệt độ và độ ẩm gắn phòng, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm gắn ống gió, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời và các dòng transmitter chuyên dụng khác. Cùng với đó là đa dạng kiểu tín hiệu ngõ ra như 0-10V, 4-20mA và Modbus RTU RS485. Cho phép các kỹ sư dễ dàng lựa chọn được thiết bị phù hợp với DDC, PLC hoặc hệ thống BMS hiện có.
Tham khảo một số dòng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm cho HVAC/BMS chính hãng - giá tốt - đầy đủ CO/CQ - bảo hành lên đến 12 tháng của Sensors Việt Nam: 2.550.000 Có sẵn: 1 Cái
CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM ỐNG GIÓ SENSE SHD.355.D (4-20mA, Có màn hình hiển thị)
Nếu bạn đang cần cảm biến nhiệt độ và độ ẩm HVAC/BMS, hãy liên hệ Sensors Việt Nam qua hotline 0911 660 660 hoặc truy cập website https://cambien.com.vn/ | https://www.sensors.vn/ để được tư vấn model phù hợp với yêu cầu kỹ thuật của từng dự án.