Tin tức

Lắp đặt cụm bơm tăng áp nhà 4 tầng: áp lực mạnh, êm và tiết kiệm điện

  • Mục tiêu: Duy trì áp lực ổn định cho nhà 4 tầng trong giờ cao điểm, giảm bật/tắt liên tục, tối ưu điện năng.
  • Phương án khuyến nghị: Cấu hình N+1 (2 bơm hoạt động luân phiên + 1 dự phòng) hoặc 1 bơm biến tần + 1 bơm thường, kết hợp bình tích áp và cảm biến áp lực chính xác.
  • Điều khiển thông minh: Biến tần với PID giữ setpoint, cascade đa bơm, luân phiên Duty/Standby, chế độ đêm/eco. Với cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD, logic sẵn có giúp ổn định áp và tiết kiệm điện rõ rệt.
  • Lưu lượng & cột áp: Tính theo profile tiêu thụ thực tế (thiết bị vệ sinh, số hộ/khách), cộng chênh cao tĩnh + tổn thất đường ống + dự phòng.
  • Tối ưu chi phí vòng đời (LCC): Ưu tiên động cơ hiệu suất cao, đường ống tối ưu, bình tích áp đúng cỡ, thuật toán điều khiển phù hợp. Tính ROI/TCO trước khi chốt model.
Cụm bơm tăng áp Wilo
Cụm bơm tăng áp Wilo

Đối tượng & phạm vi

Bài viết dành cho nhà phố, mini-hotel, homestay 4 tầng (khoảng 4–12 hộ gia đình hoặc 10–30 phòng). Hệ thống thường lấy nước từ bể ngầm bơm lên đường ống cấp tới từng tầng hoặc bồn mái. Yêu cầu căn bản là đảm bảo áp lực tại thiết bị xa/cao nhất, kể cả trong giờ cao điểm (sáng 6:30–8:30, tối 18:00–21:00), khi nhiều điểm sử dụng nước mở đồng thời.

Bài này không đi sâu vào thi công chi tiết (giảm ồn, tiêu chuẩn cách rung, vật liệu chống ăn mòn của nền móng bơm…); thay vào đó tập trung vào khảo sát – lựa chọn cấu hình – chiến lược điều khiển – quản trị chi phí vòng đời. Các ví dụ minh họa có thể nhắc đến máy bơm nước Wilo (đặc biệt là cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD) và cụm tăng áp của các thương hiệu khác.

Khảo sát nhu cầu nước & “profile” sử dụng

Xác định lưu lượng cực đại (Qmax)

  • Đếm thiết bị: số vòi sen, lavabo, bồn cầu, bếp, máy giặt, điểm tưới…
  • Xác suất dùng đồng thời: không phải mọi thiết bị đều mở cùng lúc. Áp dụng hệ số đồng thời để ước tính Qmax.
  • Lưu lượng đơn vị (qᵢ): dùng giá trị kinh nghiệm (lít/phút hoặc m³/h) cho từng loại thiết bị.
  • Công thức gợi ý: 𝑄𝑚𝑎𝑥 = 𝑘d ⋅ ∑ 𝑞i  ​với 𝑘d ​ là hệ số đồng thời (0,3–0,6 tùy quy mô và thói quen sử dụng).

Cột áp yêu cầu (Hreq)

  • Chênh cao tĩnh: từ cốt đặt bơm đến điểm cao nhất (m).
  • Tổn thất đường ống: ma sát dọc + cục bộ (co, tê, van, đồng hồ).
  • Áp tối thiểu tại thiết bị: quy đổi sang mét cột nước (1 bar ≈ 10 mH₂O).
  • Công thức gợi ý: H req ​ =H static ​ +H loss ​ +H service ​ +H reserve.

BẢNG 1 – Tính nhanh lưu lượng & cột áp

Kịch bản Quy mô tham khảo Ước tính Qmax (m³/h) Hreq (m) Ghi chú
Nhà 4 tầng – 4–6 hộ ~6–10 điểm dùng đồng thời 1,0 – 2,0 28 – 38 Hstatic ~12–16 m; + tổn thất ống + áp tối thiểu tại thiết bị
Nhà 4 tầng – 8–12 hộ ~12–18 điểm dùng đồng thời 2,0 – 4,0 32 – 45 Ưu tiên cascade đa bơm, bình tích áp 100–200 L
Mini-hotel 4 tầng – 20–30 phòng Giờ cao điểm tắm + giặt 3,5 – 6,0 35 – 50 Cần N+1, kiểm soát búa nước & dự phòng điện

*Gợi ý tính nhanh: Qmax ≈ kd × Σqi (kd~0,3–0,6). Hreq = Hstatic + Hloss + Hservice + Hreserve. Quy đổi: 1 bar ≈ 10 mH2O.*


Lưu ý: Số liệu chỉ tham khảo. Cần đo khảo sát thực tế, đặc biệt đường ống thực tế (đường kính, vật liệu), độ nhám, góc cua, thiết bị đầu cuối…

Kiến trúc hệ booster cho nhà 4 tầng

Cấu hình điển hình

  • N+1 (2 làm việc + 1 dự phòng): Đảm bảo liên tục khi một bơm nghỉ/bảo trì; luân phiên chia tải để kéo dài tuổi thọ.
  • 1 biến tần + 1 thường: Bơm biến tần điều chỉnh lưu lượng/áp theo tải; bơm thường hỗ trợ khi vượt ngưỡng.
  • Jockey + bình tích áp: Jockey duy trì áp cho rò rỉ/nhu cầu nhỏ, giảm bật/tắt bơm chính.

Thành phần & bố trí

  • Cụm bơm: bơm ly tâm trục ngang/đứng, động cơ hiệu suất cao, phớt cơ khí phù hợp nước sạch.
  • Đầu hút/đẩy: ống góp (header) có đồng hồ áp, van khóa, van 1 chiều, van an toàn.
  • Bình tích áp: màng EPDM; cỡ bình phụ thuộc dao động lưu lượng và chiến lược điều khiển.
  • Cảm biến: áp lực (4–20 mA), có thể thêm lưu lượng, báo mức bể, công tắc dòng chảy.
  • Tủ điều khiển: biến tần, rơ-le, bảo vệ khô, quá tải, rò điện; HMI cài đặt setpoint.

Vì sao nên cân nhắc cụm đóng gói sẵn

Các cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD là ví dụ của giải pháp đóng gói: cơ–điện–điều khiển được thiết kế đồng bộ, rút ngắn thời gian lắp ráp, tối ưu tương thích giữa bơm – biến tần – cảm biến, và đơn giản hóa bảo trì.

Chiến lược điều khiển hiện đại

PID giữ áp & setpoint động

  • PID trên biến tần đọc tín hiệu cảm biến áp lực, điều chỉnh tốc độ bơm để giữ setpoint (ví dụ 3,0–4,0 bar tại điểm đo).
  • Setpoint động: tùy chọn nâng/giảm theo thời gian (chế độ đêm/eco), hoặc theo vị trí van (nếu có cảm biến lưu lượng/DP).

Cascade đa bơm

  • Khi lưu lượng vượt khả năng bơm đang chạy, tự động gọi bơm thứ hai tham gia, chia tải để giữ áp.
  • Với cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD, thuật toán cascade và luân phiên Duty/Standby đã tích hợp, giúp cân bằng số giờ chạy, kéo dài tuổi thọ ổ trục/phớt.

Chống búa nước & bảo vệ khô

  • Ramp-up/ramp-down mềm trên biến tần, cùng bình tích áp và van 1 chiều, giúp giảm búa nước.
  • Bảo vệ khô cắt bơm khi mực nước bể ngầm thấp hoặc không có dòng chảy; máy bơm nước Wilo thường cung cấp đầu vào/logic sẵn cho tình huống này.

Chế độ tiết kiệm điện

  • Sleep mode: nếu áp giữ ổn lâu, biến tần cho bơm nghỉ để tiết kiệm; bình tích áp duy trì áp cho tiêu thụ nhỏ.
  • Night mode: giảm setpoint trong khung giờ ít dùng để hạ tổn thất và điện năng.

Lựa chọn vật liệu & tiêu chuẩn

  • Bơm/đầu bơm: Gang phủ sơn epoxy hoặc Inox cho nước sạch. Phớt cơ khí ceramic/graphite hoặc silicon carbide; gioăng EPDM.
  • Đường ống: PPR/HDPE cho nội thất; Inox 304 tại phòng bơm; tránh mối nối sắc cạnh gây tổn thất.
  • Bình tích áp: bình thép phủ, màng EPDM đạt chuẩn nước uống. Kiểm tra áp tiền nạp (pre-charge) định kỳ.
  • Điện/motor: IE2/IE3, IP55, cách điện F; có cảm biến nhiệt/PTC nếu hỗ trợ.
  • An toàn: CB/RCD, nối đất, bảo vệ quá dòng/quá áp, chống sét lan truyền.

So sánh phân khúc thương hiệu (tổng quan)

So sánh dưới góc nhìn kỹ thuật – vận hành. Giá chỉ mang tính tham khảo theo thời điểm thị trường.

Kịch bản Quy mô tham khảo Ước tính Qmax (m³/h) Hreq (m) Ghi chú
Nhà 4 tầng – 4–6 hộ ~6–10 điểm dùng đồng thời 1,0 – 2,0 28 – 38 Hstatic ~12–16 m; + tổn thất ống + áp tối thiểu tại thiết bị
Nhà 4 tầng – 8–12 hộ ~12–18 điểm dùng đồng thời 2,0 – 4,0 32 – 45 Ưu tiên cascade đa bơm, bình tích áp 100–200 L
Mini-hotel 4 tầng – 20–30 phòng Giờ cao điểm tắm + giặt 3,5 – 6,0 35 – 50 Cần N+1, kiểm soát búa nước & dự phòng điện

*Gợi ý tính nhanh: Qmax ≈ kd × Σqi (kd~0,3–0,6). Hreq = Hstatic + Hloss + Hservice + Hreserve. Quy đổi: 1 bar ≈ 10 mH2O.*


Gợi ý cấu hình theo kịch bản

Các ví dụ chỉ nhằm minh họa cách tư duy; chưa phải đề xuất chốt model. Hãy khảo sát thực tế để tính Qmax/Hreq và tổn thất đường ống.

Nhà 4 tầng – 4–6 hộ (profile dùng nước trung bình)

  • Nhu cầu: tắm, giặt, bếp, tưới nhẹ ban công.
  • Qmax tham khảo: 1,0–2,0 m³/h; Hreq: 28–38 m (đã gồm dự phòng).
  • Cấu hình: 1 bơm biến tần + 1 bơm thường, kèm bình tích áp 50–80 lít.
  • Điều khiển: Setpoint 3,0–3,5 bar; night mode giảm còn 2,5–3,0 bar.
  • Ví dụ: cụm cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD cỡ nhỏ, tối ưu cho vận hành êm và tiết kiệm điện.

Nhà 4 tầng – 8–12 hộ (profile dùng nước cao)

  • Nhu cầu: nhiều vòi sen mở đồng thời, máy giặt, rửa xe.
  • Qmax tham khảo: 2,0–4,0 m³/h; Hreq: 32–45 m.
  • Cấu hình: N+1 (2 bơm làm việc + 1 dự phòng) hoặc 2 bơm làm việc luân phiên + bình tích áp 100–200 lít.
  • Điều khiển: Cascade 2 bơm, duty/standby luân phiên theo số giờ chạy; sleep mode khi lưu lượng thấp.
  • Ví dụ: cụm PBI-LD 402EA/403EA (tham khảo), tùy chỉnh theo khảo sát ống thực tế và cao độ.

Mini-hotel 4 tầng – 20–30 phòng

  • Nhu cầu: giờ cao điểm tắm – giặt – dọn phòng trùng nhau.
  • Qmax tham khảo: 3,5–6,0 m³/h; Hreq: 35–50 m.
  • Cấu hình: N+1, bình tích áp ≥ 200 lít, tủ điều khiển có HMI trực quan.
  • Điều khiển: Setpoint 3,5–4,0 bar; ghi log áp/lưu lượng để tối ưu vận hành theo mùa.
  • Ví dụ: PBI-LD 803EA (tham khảo), hoặc lựa chọn tương đương từ các hãng khác nếu phù hợp mục tiêu chi phí.

Tối ưu chi phí vòng đời (LCC) – ROI/TCO 5 bước

Thành phần chi phí

  • CapEx (đầu tư ban đầu): cụm bơm, bình tích áp, đường ống, tủ điều khiển, cảm biến, lắp đặt, kiểm định.
  • OpEx (vận hành): điện năng, nước thất thoát, bảo trì (phớt, vòng bi, màng bình), phụ tùng nhanh, downtime.
  • Rủi ro: búa nước gây hỏng van/ống, cắt nước đột ngột, quá nhiệt motor do kẹt cánh/khô…

Bảng 3 – Mẫu tính ROI/TCO 5 bước

Bước Dữ liệu cần nhập Cách tính / Ghi chú Đầu ra
1. Cấu hình hiện tại Qmax, Hreq, công suất trung bình (kW), giờ chạy/ngày, giá điện (VND/kWh) Điện/ngày = kW × giờ; Điện/năm = Điện/ngày × 365 Chi phí điện hiện tại/năm
2. Phương án tối ưu Chọn cụm VFD, bình tích áp; ước **% tiết kiệm điện** nhờ VFD & sleep mode Điện/năm sau tối ưu = Điện/năm hiện tại × (1 − % tiết kiệm) Chi phí điện sau tối ưu/năm
3. Chi phí đầu tư (CapEx) Thiết bị + lắp đặt + phụ kiện + đào tạo Tổng hợp báo giá thực tế Tổng CapEx
4. Tiết kiệm hàng năm Chênh chi phí điện/năm + giảm chi phí sửa chữa Tiết kiệm = (Điện/năm hiện tại − Điện/năm sau tối ưu) × giá điện + Δ bảo trì VND/năm
5. Thời gian hoàn vốn (ROI) CapEx, Tiết kiệm/năm Payback = CapEx ÷ Tiết kiệm/năm Số năm hoàn vốn

*Gợi ý thủ thuật: Công suất thủy lực xấp xỉ P(kW) ≈ (Q(m³/h) × H(m)) / (367 × η). Với cụm VFD (ví dụ cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD), tiết kiệm đến từ điều khiển tốc độ theo tải, sleep/night mode, giảm bật/tắt & búa nước.*

Bảng 3b – Nhập số và tính tự động







Mục Giá trị Ghi chú
Điện năng tiêu thụ/năm (kWh) — = kW × giờ/ngày × 365
Chi phí điện hiện tại/năm (VND) — = kWh/năm × giá điện
Chi phí điện sau tối ưu/năm (VND) — = Chi phí hiện tại × (1 − % tiết kiệm)
Tiết kiệm điện/năm (VND) — = Chi phí hiện tại − Chi phí sau tối ưu
Tổng tiết kiệm/năm (VND) — = Tiết kiệm điện + Giảm bảo trì
Thời gian hoàn vốn (năm) — = CapEx ÷ Tổng tiết kiệm/năm


Gợi ý: Với máy bơm nước Wilo (ví dụ cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD), lợi ích tiết kiệm đến từ: kiểm soát tốc độ theo tải, sleep mode, giảm bật/tắt và giảm búa nước (ít hư hỏng van/ống), qua đó hạ TCO.

Checklist khảo sát & thiết kế (không đi sâu lắp đặt)

  1. Nguồn nước & chất lượng: mực nước bể ngầm, rác cặn, nhu cầu lọc trước bơm.
  2. Hút bơm & NPSH: ống hút ngắn, ít co cút, kín khí; lắp rọ hút hoặc van 1 chiều đúng chiều.
  3. Hreq & Qmax: tính theo profile thực tế; kiểm tra đường ống thực tế để ước lượng H loss.
  4. Bình tích áp: chọn dung tích theo dao động lưu lượng; kiểm tra áp tiền nạp định kỳ.
  5. Cảm biến áp lực: tín hiệu 4–20 mA, phạm vi đo phù hợp (ví dụ 0–6 bar cho nhà 4 tầng), lắp đúng điểm.
  6. Tủ điều khiển: biến tần, bảo vệ khô, bảo vệ quá tải/mất pha, giao diện HMI thân thiện.
  7. Điện – an toàn: dây dẫn đủ tiết diện, chống sét lan truyền, RCD/ELCB, nối đất.
  8. Không gian & thông gió: chừa chỗ bảo trì, thoát nước sàn, thông gió cho biến tần.
  9. Luân phiên & ghi log: cài duty/standby, ghi log áp/lưu lượng/sự cố để tối ưu dần.
  10. Dự phòng & mở rộng: tính phương án tăng dân số, thêm điểm dùng nước; chừa cổng truyền thông.

Bảo trì dự phòng & rủi ro vận hành

Lịch bảo trì cơ bản

  • Tuần: kiểm tra rò rỉ, nghe tiếng ồn bất thường, xem cảnh báo trên HMI.
  • Tháng: kiểm tra áp tiền nạp bình tích áp, vệ sinh lưới lọc, test bảo vệ khô.
  • Quý: kiểm tra độ rung, nhiệt motor; cân chỉnh van; cập nhật log giờ chạy từng bơm.
  • Năm: xem xét thay phớt/bạc đạn theo giờ chạy; kiểm tra cách điện cuộn dây; hiệu chuẩn cảm biến.

Các rủi ro thường gặp và phòng ngừa

  • Búa nước: xử lý bằng ramp mềm, bình tích áp đủ cỡ, van 1 chiều chất lượng.
  • Hút khí/khô: kiểm tra mực bể, ống hút kín; bảo vệ khô bắt buộc.
  • Quá nhiệt/ quá tải: chọn motor đúng, đảm bảo thông gió; cài cảnh báo nhiệt/PTC.
  • Sai setpoint: log dữ liệu để hiệu chỉnh setpoint phù hợp với mùa/giờ sử dụng.

Câu hỏi thường gặp (FAQ)

1) Nhà 4 tầng cần cột áp bao nhiêu?

  • Tùy cao độ và đường ống. Thường 28–45 m (2,8–4,5 bar) sau khi cộng chênh cao tĩnh, tổn thất, áp tối thiểu và dự phòng.

2) Khi nào cần cấu hình N+1?

  • Khi thời gian ngưng cấp nước là rủi ro lớn (mini-hotel, homestay), hoặc khi profile giờ cao điểm có nhiều đỉnh tải khó lường.

3) Bình tích áp bao lớn là hợp lý?

  • Nhà 4–6 hộ: 50–80 lít; 8–12 hộ: 100–200 lít; mini-hotel: ≥200 lít. Con số phụ thuộc chiến lược điều khiển và dao động lưu lượng.

4) Có nên dùng biến tần?

  • Có, để giữ áp mượt, giảm điện năng, giảm bật/tắt. Cụm bơm nước tăng áp biến tần Wilo PBI-LD là ví dụ tích hợp sẵn logic PID & cascade.

5) Máy bơm không lên nước, xử lý thế nào?

  • Kiểm tra mực nước bể, xả khí đường ống/họng bơm, lưới lọc/van 1 chiều, trạng thái bảo vệ khô.

6) Setpoint bao nhiêu là hợp lý?

  • Thường 3,0–3,5 bar cho nhà 4 tầng; điều chỉnh theo thiết bị cuối và cảm nhận thực tế.

7) Nâng cấp từ bơm đơn sang cụm biến tần có khó không?

  • Cần rà lại đường ống, bổ sung cảm biến và tủ điều khiển. Với máy bơm nước Wilo, có sẵn các cụm đóng gói giúp triển khai nhanh.
admins