Hệ thống HVAC đóng vai trò vô cùng quan trọng trong các nhà máy sản xuất, nhà máy dược phẩm, kho dược phẩm, các cơ sở chế biến thực phẩm và các nhà máy công nghiệp khác. Ngoài ra, hệ thống này còn còn được sử dụng trong hệ thống tàu thủy và các thiết bị vận tải lạnh. Vậy bạn đã thực sự hiểu rõ hệ thống HVAC, bao gồm cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chưa? Hãy cùng SUNTECH khám phá chi tiết về hệ thống này qua bài viết sau đây nhé.
1. HVAC là gì? Hệ thống HVAC
HVAC là gì? HVAC được viết tắt từ cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning, hiểu theo tiếng việt là hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí, được gọi chung là hệ thống điều hòa không khí.
Hệ thống điều khiển HVAC kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng không khí để duy trì và cải thiện chất lượng không khí. Ngày nay, hệ thống điều hòa không khí được ứng dụng để điều hòa thông gió ở các công trình như trung tâm thương mại, tòa nhà cao tầng, nhà máy – nhà xưởng sản xuất công nghiệp, phòng thí nghiệm nghiên cứu, phòng sạch sản xuất,…
Xem thêm: Làm thế nào để thiết kế HVAC hiệu quả?
2. Thành phần cấu tạo của hệ thống HVAC
Hệ thống HVAC chịu trách nhiệm trong việc duy trì môi trường thoải mái và an toàn cho con người và thiết bị trong khu vực. Hệ thống điều hòa không khí bao gồm 6 hệ thống chính.
2.1 Heating System – Hệ thống sưởi
Hệ thống sưởi ấm có nhiệm vụ tạo ra nhiệt để làm ấm không khí trong nhà, sử dụng các phương pháp truyền nhiệt như đối lưu, dẫn nhiệt hoặc bức xạ thông qua môi chất hoặc không khí.
Thiết bị sưởi ấm gồm:
- Lò hơi (Boiler)
- Bơm nhiệt
- Nồi hơi
- Coil điện trở
- Máy sưởi trung tâm,…
2.2 Venilation System – Hệ thống thông gió
Hệ thống làm mát hoạt động ngược lại với hệ thống sưởi ấm, có nhiệm vụ làm mát không khí trong nhà. Hệ thống này sử dụng các thiết bị như máy lạnh và quạt gió cùng với các môi chất lạnh để giảm nhiệt độ không khí. Nhiều hệ thống làm mát hiện đại còn được trang bị chức năng hút ẩm, giúp điều hòa độ ẩm trong không gian.
2.3 Air Conditioner – Hệ thống điều hòa không khí
Hệ thống điều hòa không khí (Air Conditioner) đóng vai trò quan trọng trong hệ thống HVAC, đảm nhiệm chức năng làm lạnh, sưởi ấm và xử lý chất lượng không khí. Thiết bị xử lí không khí AHU là trung tâm của hệ thống điều hòa không khí, có nhiệm vụ xử lý và kiểm soát chất lượng không khí từ bên ngoài trước khi đưa vào tòa nhà.
- Làm lạnh không khí bằng máy lạnh, hệ chất làm lạnh ( nước, hóa chất,…) dựa trên nguyên lý bức xạ, đối lưu hoặc dẫn truyền.
- Làm nóng không khí bằng cách đổi chiều, đảo ngược dòng chảy của chất lạnh.
2.4 Control System – Hệ thống điều khiển
Hệ thống điều khiển bao gồm:
- Bộ điều khiển tự động
- Cảm biển
- Hệ thống giám sát và điều khiển
- Tủ điện điều khiển
2.5 Piping and Pumping System – Hệ thống đường ống và bơm
Hệ thống này vận chuyển, phân phối chất lỏng ( nước, chất làm lạnh ) và không khí đến các bộ phận khác.
2.6 Electrical System – Hệ thống điện
Hệ thống bao gồm máy biến áp, bảng điều khiển, hệ thống điện để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị khác trong hệ thống HVAC.
3. Nguyên lý vận hành hệ thống HVAC
3.1 Chu trình vận hành hệ thống HVAC
- Supply Air – Gió cấp: Cung cấp không khí đã xử lý vào không gian phòng sạch.
- Return Air – Gió hồi: Đưa khí đã sử dụng trở lại AHU.
- Exhaust Air – Gió thải: Thải khí không được làm sạch ra ngoài môi trường.
3.2 Nguyên lý hoạt động
Hình ảnh trên là mô tả nguyên lý vận hành của thiết bị AHU trong hệ thống
Thu khí tươi từ môi trường
Khí tươi được lấy từ không khí xung quanh và đi qua cụm van chỉnh gió, giúp điều chỉnh lưu lượng khí vào hệ thống.
Xử lý khí tại AHU (Air Handling Unit)
Khí tươi được đưa vào AHU, nơi thực hiện các bước xử lý quan trọng:
- Điều chỉnh độ ẩm và áp suất: Tạo điều kiện phù hợp cho môi trường phòng sạch.
- Lọc sơ bộ: Loại bỏ các hạt bụi lớn trước khi qua các bước xử lý tiếp theo.
- Điều chỉnh nhiệt độ: Sử dụng bộ đốt để kiểm soát nhiệt độ, duy trì ở mức khoảng 22°C, lý tưởng cho không gian bên trong.
Lọc khí qua màng HEPA
Khí tươi sau khi qua AHU sẽ được lọc tiếp qua màng HEPA để loại bỏ hạt bụi nhỏ và vi khuẩn, đảm bảo khí hoàn toàn sạch và an toàn khi vào phòng sạch.
Tuần hoàn khí (Khí hồi lưu và thải khí)
- Khí hồi lưu: Khoảng 90% không khí trong phòng được hồi trở lại AHU, tái sử dụng để tiết kiệm năng lượng.
- Khí thải: 10% không khí còn lại được xả ra môi trường bên ngoài. Đối với các phòng sản xuất dược phẩm hoặc hóa chất độc hại, khí thải sẽ được xử lý thêm trước khi xả để tránh ô nhiễm.
Tỷ lệ khí tươi và khí hồi:
- Phòng sạch GMP: 80-90% khí hồi lưu, 10-20% khí tươi.
- Phòng sản xuất vacxin và vi sinh: 100% khí tươi để đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh và an toàn tối đa.
4. Nhiệm vụ chính của hệ thống HVAC
Hệ thống HVAC đảm nhận các nhiệm vụ chính sau:
- Cung cấp không khí thoáng mát và trong lành trong tòa nhà, văn phòng.
- Điều khiển, duy trì nhiệt độ và độ ẩm phù hợp để đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng.
- Hệ thống sử dụng công nghệ tiên tiết giúp tiết kiệm năng lượng.
- Giảm thiểu ô nhiễm bằng cách lọc không khí trong tòa nhà.
- Đảm bảo an toàn cho thiết bị và tài sản bên trong tòa nhà, ngăn chặn hư hỏng do ảnh hưởng của môi trường bên ngoài.
5. Ứng dụng thực tiễn của hệ thống HVAC
5.1 Ứng dụng trong công nghiệp
Nhà máy, xưởng sản xuất
HVAC đảm bảo duy trì nhiệt độ, độ ẩm ổn định, bảo vệ máy móc khỏi quá nhiệt, đảm bảo chất lượng sản phẩm và tạo môi trường làm việc an toàn cho công nhân. Đồng thời, hệ thống này còn kiểm soát khí độc, bụi công nghiệp, giảm nguy cơ cháy nổ và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn.
Môi trường kiểm soát và phòng sạch
HVAC đảm bảo môi trường vô trùng cho các ngành điện tử, dược phẩm, thực phẩm. Hệ thống này kiểm soát chặt chẽ nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và lọc không khí, giúp duy trì chất lượng sản phẩm theo tiêu chuẩn quốc tế.
Nhà kho bảo quản
Bảo vệ hàng hóa nhạy cảm như thực phẩm, dược phẩm, hóa chất khỏi tác động của nhiệt độ, độ ẩm và bụi bẩn. Góp phần tối ưu hóa quy trình lưu trữ, kéo dài tuổi thọ sản phẩm và nâng cao hiệu quả chuỗi cung ứng.
Xem thêm: HVAC Contractor | Nhà thầu HVAC chuyên nghiệp tại TP.HCM
5.2 Ứng dụng trong thương mại
Trung tâm mua sắm
Duy trì nhiệt độ ổn định, kiểm soát độ ẩm và thông gió hiệu quả, giúp không gian luôn thoải mái, loại bỏ mùi khó chịu, tạo trải nghiệm mua sắm dễ chịu cho khách hàng.
Văn phòng, khách sạn, nhà hàng
HVAC tạo môi trường làm việc, nghỉ dưỡng lý tưởng, giúp tăng hiệu suất lao động và trải nghiệm khách hàng. Hệ thống còn lọc không khí, giảm bụi bẩn, vi khuẩn và tích hợp công nghệ tiết kiệm năng lượng, tối ưu chi phí vận hành.
6. Hệ thống HVAC phổ biến
6.1 Hệ thống điều hòa không khí phổ biến
HVAC có nhiều loại khác nhau, phù hợp với nhu cầu sử dụng và điều kiện không gian. Dưới đây là các hệ thống điều hòa không khí phổ biến nhất, mỗi loại có đặc điểm riêng về hiệu suất, chi phí và khả năng kiểm soát nhiệt độ.
Hệ thống HVAC trung tâm (Central HVAC Systems)
Đây là hệ thống phổ biến trong các công trình lớn như tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại và khách sạn. Không khí được điều chỉnh nhiệt độ tại một điểm trung tâm và sau đó được phân phối đến các phòng thông qua hệ thống ống dẫn và cửa gió.
Hệ thống HVAC không ống dẫn (Ductless Systems)
Hệ thống này hoạt động mà không cần ống dẫn khí, sử dụng các thiết bị độc lập như điều hòa treo tường hoặc âm trần để làm lạnh và sưởi ấm từng khu vực riêng biệt.
Hệ thống HVAC phân chia (Split System)
Hệ thống này phân luồng không khí thành nhiều nhánh khác nhau để làm mát hoặc sưởi ấm theo từng khu vực cụ thể. Không khí được điều chỉnh nhiệt độ ở các bộ phận trung tâm, sau đó dẫn đến từng phòng qua hệ thống đường ống riêng biệt.
Hệ thống HVAC cục bộ (VRV/VRF)
Hệ thống VRV (Variable Refrigerant Volume) hoặc VRF (Variable Refrigerant Flow) kết nối nhiều dàn lạnh với một dàn nóng trung tâm, cho phép kiểm soát lưu lượng môi chất lạnh theo từng khu vực. Hệ thống này có khả năng cung cấp sưởi ấm và làm mát cho nhiều không gian khác nhau cùng một thời điểm, thường được lắp đặt trong các tòa nhà lớn, trung tâm thương mại, khách sạn hoặc không gian rộng lớn.
6.2 So sánh 4 hệ thống HVAC
Dưới đây là bảng so sánh ưu điểm và nhược điểm của 4 hệ thống HVAC
| Loại hệ thống | Ưu điểm | Nhược điểm |
| HVAC trung tâm | Đơn giản, dễ bảo trì | Không điều chỉnh nhiệt độ từng phòng |
| HVAC không ống dẫn | Tiết kiệm không gian, kiểm soát nhiệt độ linh hoạt | Chi phí cao, cần thiết bị treo tường |
| HVAC phân chia | Điều chỉnh nhiệt độ từng khu vực, tiết kiệm năng lượng | Chi phí lắp đặt cao |
| HVAC cục bộ (VRV/VRF) | Tiết kiệm điện, kiểm soát chính xác | Đầu tư ban đầu cao, lắp đặt phức tạp |
6.3 Lựa chọn hệ thống HVAC phù hợp
Việc lựa chọn hệ thống HVAC phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm:
- Loại công trình: Nhà ở, văn phòng, nhà máy, khách sạn, bệnh viện…
- Diện tích không gian: Quy mô khu vực cần làm mát/nóng.
- Nhu cầu sử dụng: Mức độ kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí.
- Ngân sách: Chi phí đầu tư ban đầu và vận hành.
- Hiệu suất năng lượng: Mức độ tiết kiệm điện, tối ưu chi phí vận hành.
- Khả năng bảo trì: Dễ dàng sửa chữa, thay thế linh kiện.
- Môi trường xung quanh: Yếu tố khí hậu, điều kiện vận hành.
Ngoài ra, các tiêu chí quan trọng khi lựa chọn HVAC gồm:
- Hệ số lọc không khí (CADR): Đây là con số thể hiện khả năng loại bỏ bụi, vi khuẩn trong không khí. Hệ số càng cao, không khí càng sạch.
- Cấp độ lọc (MERV hoặc HEPA): Đảm bảo loại bỏ bụi và vi khuẩn hiệu quả.
- Luồng không khí ổn định: Giúp kiểm soát áp suất trong không gian.
- Tiếng ồn: Nên chọn hệ thống tuân thủ tiêu chuẩn ANSI/ASA S12.60-2010 để đảm bảo không gian làm việc yên tĩnh.
Trên đây là những thông tin tổng quan về hệ thống HVAC công nghiệp. Việc nắm vững cấu tạo và nguyên lý hoạt động không chỉ giúp doanh nghiệp lựa chọn hệ thống phù hợp mà còn đảm bảo vận hành hiệu quả, tối ưu chi phí. Nếu bạn cần tư vấn thiết kế, lắp đặt hoặc nâng cấp hệ thống HVAC, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi để được hỗ trợ chi tiết.
