Hệ thống HVAC là gì? Các tiêu chuẩn thiết kế và thiết bị được sử dụng

Hệ thống HVAC đóng vai trò quan trọng trong đời sống, được sử dụng nhiều trong sản xuất, nhà máy dược phẩm, nhà máy chế biến thực phẩm và ngành công nghiệp nặng như tàu vũ trụ, máy bay. Hãy cùng P69 tìm hiểu về hệ thống này, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của chúng để có cái nhìn chi tiết nhé!

1. Khái niệm và chức năng của hệ thống HVAC?

HVAC là từ viết tắt của Heating, Ventilation, and Air Conditioning, tạm dịch là hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí. Các thiết kế của hệ thống HVAC được dựa trên nguyên tắc truyền nhiệt, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng.

Hệ thống HVAC hoạt động bằng cách điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí thông qua việc sưởi ấm, làm mát, lọc và phân phối không khí. Quá trình này giúp loại bỏ các chất ô nhiễm, bụi bẩn, vi khuẩn và các tác nhân gây dị ứng, đồng thời duy trì mức độ ẩm phù hợp, ngăn ngừa sự phát triển của nấm mốc và vi khuẩn có hại.

Hai biến thể chính của hệ thống thông gió là HVACR (Hệ thống xử lý không khí bao gồm làm lạnh, nhưng không thông gió), và HVAC & R hoặc HVAC – “R” ( Hệ thống thông gió HVAC bao gồm cả làm lạnh)

2. Hệ thống HVAC bao gồm những gì?

2.1 Hệ thống sưởi

Hệ thống sưởi ấm đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ ấm áp cho không gian vào những tháng mùa đông lạnh giá hoặc ở những vùng có khí hậu lạnh. Nhiệm vụ chính của hệ thống này là tạo ra và phân phối nhiệt đến các không gian cần thiết trong tòa nhà. Hiện nay có nhiều loại hệ thống sưởi ấm khác nhau với nguyên lý hoạt động và ứng dụng riêng.

Lò hơi là một trong những loại hệ thống sưởi ấm phổ biến nhất. Nó hoạt động bằng cách đốt cháy nhiên liệu (như gas, dầu hoặc củi) để tạo ra nhiệt, sau đó truyền nhiệt này vào nước hoặc không khí để phân phối đến các phòng.

Bơm nhiệt là một giải pháp hiệu quả năng lượng hơn, hoạt động bằng cách hấp thụ nhiệt từ môi trường bên ngoài (không khí, nước hoặc đất) và truyền nó vào bên trong tòa nhà.

2.2 Hệ thống thông gió

Hệ thống thông gió đảm bảo sự lưu thông không khí trong nhà, cung cấp không khí trong lành từ bên ngoài và loại bỏ không khí ô nhiễm, ẩm mốc. Đây là một yếu tố quan trọng để duy trì chất lượng không khí trong nhà, đảm bảo sức khỏe và sự thoải mái cho người sử dụng.

Thông gió tự nhiên là cách đơn giản nhất để đưa không khí trong lành vào nhà thông qua việc mở cửa sổ, cửa ra vào hoặc các khe hở tự nhiên. Tuy nhiên, phương pháp này phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và không kiểm soát được chất lượng không khí.

Thông gió cưỡng bức sử dụng quạt hoặc các thiết bị khác để đẩy hoặc hút không khí vào và ra khỏi tòa nhà, giúp kiểm soát tốt hơn lưu lượng và chất lượng không khí. Thông gió kết hợp là sự kết hợp giữa thông gió tự nhiên và cưỡng bức, tận dụng ưu điểm của cả hai phương pháp.

2.3 Hệ thống điều hòa

Hệ thống điều hòa không khí là một phần không thể thiếu trong các tòa nhà hiện đại, đặc biệt là ở những vùng có khí hậu nóng ẩm. Nhiệm vụ chính của hệ thống này là làm mát không khí, giảm độ ẩm và duy trì nhiệt độ thoải mái trong không gian lắp đặt.

Điều hòa trung tâm là loại phổ biến nhất, sử dụng một hệ thống ống dẫn để phân phối không khí đã qua xử lý đến các phòng khác nhau trong tòa nhà. Điều hòa cục bộ (như điều hòa treo tường, điều hòa âm trần) chỉ phục vụ cho một phòng hoặc khu vực riêng biệt. Điều hòa di động là loại nhỏ gọn, có thể di chuyển dễ dàng giữa các phòng.

3. Một số thiết bị chính được sử dụng trong hệ thống HVAC

3.1 AHU (Air Handling Unit)

AHU, hay còn gọi là thiết bị xử lý không khí, giữ vai trò then chốt trong hệ thống HVAC, được ví như “trái tim” của toàn bộ hệ thống. Thiết bị này đảm nhận nhiệm vụ xử lý và điều hòa không khí trước khi đưa vào không gian sử dụng, bao gồm các công đoạn như làm sạch, điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm để đảm bảo không khí đạt chất lượng theo yêu cầu.

Bên trong AHU, bạn sẽ tìm thấy một loạt các bộ phận quan trọng phối hợp hoạt động. Quạt có nhiệm vụ tạo ra luồng khí di chuyển qua thiết bị, trong khi bộ lọc đảm bảo loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn và các hạt ô nhiễm khác khỏi không khí. Bộ gia nhiệt sẽ làm tăng nhiệt độ không khí, ngược lại, bộ làm lạnh sẽ giảm nhiệt độ không khí. Cuối cùng, bộ tạo ẩm có nhiệm vụ tăng độ ẩm không khí khi cần thiết, đặc biệt là trong môi trường khô hanh.

3.2 VAV (Variable Air Volume)

Hệ thống VAV là một giải pháp thông minh giúp tiết kiệm năng lượng và duy trì nhiệt độ ổn định trong các tòa nhà lớn. Hệ thống này điều chỉnh lưu lượng gió cung cấp cho từng khu vực dựa trên nhu cầu thực tế, đảm bảo mỗi khu vực nhận được lượng không khí vừa đủ để duy trì nhiệt độ mong muốn.

VAV hoạt động bằng cách sử dụng các van điều khiển để thay đổi lượng gió đi qua từng FCU. Khi nhiệt độ trong phòng đạt đến mức cài đặt, van sẽ tự động đóng lại để giảm lưu lượng gió, giúp tiết kiệm năng lượng. Khi nhiệt độ tăng lên, van sẽ mở ra để tăng lưu lượng gió và làm mát phòng.

3.3 FCU (Fan Coil Unit)

FCU, hay thiết bị cuộn quạt, hoạt động như một bộ trao đổi nhiệt cục bộ, có khả năng làm mát hoặc sưởi ấm không khí tại từng khu vực cụ thể trong tòa nhà. FCU thường được lắp đặt trên tường hoặc trần nhà và kết nối với hệ thống ống nước hoặc ống gió để nhận nước lạnh hoặc nước nóng từ Chiller hoặc lò hơi.

FCU hoạt động bằng cách đưa không khí đi qua một cuộn dây chứa nước lạnh hoặc nước nóng. Quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí và nước giúp làm mát hoặc sưởi ấm không khí trước khi thổi vào phòng. FCU thường được sử dụng trong các khách sạn, văn phòng, bệnh viện và các công trình thương mại khác, nơi cần điều chỉnh nhiệt độ linh hoạt cho từng khu vực.

3.4 PAU (Package Air Handling Unit)

PAU, hay thiết bị xử lý không khí dạng gói, là một giải pháp HVAC nhỏ gọn, tích hợp nhiều chức năng xử lý không khí trong một thiết bị duy nhất. PAU bao gồm các bộ phận như quạt, bộ lọc, bộ gia nhiệt và bộ làm lạnh, tương tự như AHU nhưng có kích thước nhỏ hơn và thường được lắp đặt ngoài trời.

PAU thường được sử dụng cho các không gian nhỏ hoặc các ứng dụng yêu cầu sự linh hoạt và dễ dàng lắp đặt, ví dụ như các cửa hàng, nhà hàng, văn phòng nhỏ. Ưu điểm của PAU là tiết kiệm diện tích, dễ dàng lắp đặt và bảo trì, đồng thời có chi phí đầu tư thấp hơn so với các AHU truyền thống.

3.5 Chiller

Chiller, hay máy làm lạnh, là một thiết bị có nhiệm vụ làm lạnh nước, sau đó nước lạnh này sẽ được bơm đến các AHU, FCU, hay PAU để làm mát không khí trong phòng.

Có nhiều loại chiller khác nhau, phổ biến nhất là Chiller giải nhiệt nước và Chiller giải nhiệt gió. Sự khác biệt giữa hai thiết bị này là cách thức giải nhiệt với Chiller giải nhiệt nước sử dụng nước làm môi chất lạnh còn Chiller giải nhiệt gió thì sử dụng không khí làm môi chất lạnh. Mỗi loại Chiller đều có ưu nhược điểm khác nhau nên sẽ được ứng dụng cụ thể vào từng loại công trình.

3.6 FFU (Fan Filter Unit)

FFU (Fan Filter Unit), hay thiết bị quạt lọc, có chức năng cung cấp không khí sạch đã qua lọc HEPA cho các phòng sạch, phòng thí nghiệm và các môi trường yêu cầu độ sạch cao. FFU thường được lắp đặt trên trần nhà và hoạt động độc lập hoặc kết hợp với AHU.

Cấu tạo của FFU bao gồm một quạt và một bộ lọc HEPA. Quạt hút không khí từ môi trường xung quanh, đi qua bộ lọc HEPA để loại bỏ các hạt bụi, vi khuẩn và các tác nhân gây ô nhiễm khác, sau đó thổi không khí sạch vào phòng. FFU đảm bảo môi trường làm việc an toàn và chất lượng sản phẩm trong các ngành công nghiệp đòi hỏi độ sạch cao như dược phẩm, điện tử, thực phẩm và y tế.

3.7 Tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt có nhiệm vụ loại bỏ nhiệt không mong muốn từ nước được sử dụng để làm mát thiết bị. Hoạt động dựa trên nguyên lý bay hơi, tháp giải nhiệt cho phép một phần nước bay hơi, mang theo nhiệt và làm mát phần nước còn lại.

Nước được làm mát này sau đó được tuần hoàn lại trong hệ thống để hấp thụ thêm nhiệt từ thiết bị. Quá trình này giúp duy trì nhiệt độ hoạt động tối ưu cho thiết bị HVAC, ngăn ngừa quá nhiệt và đảm bảo hiệu suất năng lượng. Tháp giải nhiệt thường được sử dụng trong các tòa nhà thương mại, nhà máy công nghiệp và các cơ sở lớn khác, nơi nhu cầu làm mát đáng kể.

4. Một số lưu ý khi thiết kế hệ thống HVAC

Thiết kế hệ thống HVAC là một bước quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả, tiết kiệm năng lượng và sự thoải mái trong không gian sử dụng. Để hệ thống HVAC hoạt động tối ưu, cần xem xét kỹ lưỡng nhu cầu sử dụng của công trình.

Việc xác định rõ diện tích, công năng từng khu vực, số lượng người sử dụng và các yêu cầu đặc biệt khác sẽ giúp lựa chọn loại hệ thống và công suất phù hợp, tránh lãng phí năng lượng và đầu tư không cần thiết.

Ngoài ra, khí hậu và vị trí địa lý cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét. Ở những vùng có khí hậu nóng ẩm, hệ thống làm mát và giảm độ ẩm hiệu quả là ưu tiên hàng đầu. Ngược lại, ở vùng lạnh, hệ thống sưởi ấm sẽ đóng vai trò quan trọng hơn.

Bên cạnh đó, lựa chọn thiết bị HVAC phù hợp cũng là một yếu tố quan trọng. Các thiết bị hiện đại thường tích hợp công nghệ tiết kiệm năng lượng, giúp giảm thiểu chi phí vận hành và bảo vệ môi trường.

Cuối cùng, trong quá trình thiết kế, phải tuân thủ tuyệt đối các tiêu chuẩn kỹ thuật được đưa ra bởi các tổ chức có thẩm quyền, và cơ quan chức năng của nhà nước. Những tiêu chuẩn này sẽ giúp cho hệ thống HVAC hoạt động hiệu quả, duy trì tuổi thọ, và đảm bảo an troàn trong quá trình sử dụng.

5. Một số tiêu chuẩn thiết kế hệ thống HVAC được áp dụng phổ biến hiện nay

5.1 Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống điều hòa và thông gió TCVN 5687-2010

Tiêu chuẩn TCVN 5687 được biên soạn bởi Trường Đại học Xây dựng, được đề nghị bởi Bộ Xây dựng và Tổng Cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng thẩm định, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố. Tiêu chuẩn này được sử dụng khi thiết kế và lắp đặt các hệ thống thông gió, điều hòa không khí cho các công trình kiến trúc công nghiệp, công cộng và nhà ở.

TCVN 5687 bao gồm những tiêu chuẩn về thông số tính toán trong và ngoài nhà, các tiêu chuẩn về cấp khí tươi cho không gian điều hòa, không gian cơ khí, hút khí thải và tiêu chuẩn về thông gió tầng hầm.

5.2 Tiêu chuẩn cấp gió tươi ASHRAE

ASHRAE, tên đầy đủ là American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, có nghĩa là Hiệp hội các Kỹ sư Nhiệt lạnh và Điều hòa không khí Hoa Kỳ. Đây là một hiệp hội uy tín trên toàn cầu, nổi tiếng với việc phát triển các tiêu chuẩn chi tiết cho hệ thống thông gió HVAC.

Tiêu chuẩn này chia thành hai phần chính: tiêu chuẩn cung cấp không khí tươi và tiêu chuẩn hút khí thải. Bạn có thể tìm hiểu các hệ số trao đổi không khí, tiêu chuẩn cung cấp không khí tươi cho mỗi người và cho mỗi phòng. Tiêu chuẩn này cũng là một trong những tiêu chuẩn thiết kế HVAC thường được tham khảo.

5.4 Tiêu chuẩn chế tạo ống gió SMACNA

Trong mỗi lĩnh vực thì đều có những tiêu chuẩn riêng dùng để đánh giá chất lượng sản phẩm có tốt hay không. Trong lĩnh vực thông gió, tiêu chuẩn thông gió Smacna được sử dụng để giúp kỹ sư và người dùng tìm kiếm những sản phẩm tốt nhất.

Smacna là một tiêu chuẩn sản xuất ống gió, với những tiêu chí đánh giá để đảm bảo chất lượng và đáp ứng được nhu cầu sử dụng. Đây là tiêu chuẩn thiết kế HVAC được áp dụng trong quá trình thi công và được đề cập đến cách kết nối ống gió, kích thước của phụ kiện ống gió.

Hiểu rõ các thành phần và nguyên lý hoạt động của hệ thống HVAC giúp bạn lựa chọn giải pháp phù hợp, đảm bảo hiệu quả sử dụng năng lượng và chi phí vận hành. Nếu có điều gì thắc mắc cần được giải đáp hãy liên hệ ngay với Nhà Máy P69. Đội ngũ tư vấn viên của chúng tôi luôn túc trực 24/7 để giải quyết mọi vấn đề cho quý khách.

CÔNG TY CỔ PHẦN ĐẦU TƯ P69

• Nhà máy sản xuất: Km 18, đường Đại Lộ Thăng Long, Khu CN Thạch Thất Quốc Oai, Hà Nội
• Số điện thoại: 0966686969 | Hotline: 0989188982
• Email: kd1@cokhip69.com.vn
• Website: https://cokhip69.com.vn