Air Handling Unit có khả năng điều hòa không khí và thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với hiệu suất cao.Thường được sử dụng rộng rãi trong các phòng sạch thuộc lĩnh vực thực phẩm, dược phẩm, điện tử,…Vậy phân loại và nguyên lý hoạt động của AHU phòng sạch là gì? Hãy cùng SUNTECH tìm hiểu chi tiết về thiết bị xử lý không khí trong bài viết dưới đây.
1. AHU phòng sạch là gì?
AHU phòng sạch (Air Handling Unit) là một thiết bị quan trọng trong hệ thống HVAC, đảm nhiệm vai trò xử lý và điều hòa không khí trước khi cấp vào khu vực sản xuất.
Trong phòng sạch, AHU không chỉ làm lạnh/sưởi mà còn:
- Trao đổi nhiệt với nước lạnh từ hệ thống Chiller trung tâm
- Điều chỉnh độ ẩm tương đối của không khí
- Kết hợp cùng hệ thống lọc bụi nhiều cấp (lọc thô – lọc tinh – HEPA/ULPA ở đầu cuối)
- Duy trì chất lượng không khí sạch, ổn định theo đúng cấp độ phòng sạch yêu cầu
Thiết bị này thường được sử dụng rộng rãi trong các cơ sở yêu cầu cao về chất lượng không khí sạch trong các phòng sạch sản xuất thực phẩm, dược phẩm & thiết bị y tế, điện tử – bán dẫn, mỹ phẩm, phòng lab, phòng thí nghiệm,…
Ngoài ra, thiết bị này còn được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp, tòa nhà, trung tâm thương mại,…có hệ thống Chiller trung tâm, nhằm duy trì điều kiện môi trường lý tưởng.
==> Tham khảo tư vấn AHU chất lượng cao!
Sự khác biệt giữa AHU và FCU
AHU (Air Handling Unit) và FCU (Fan Coil Unit) đều là thiết bị xử lý không khí trong hệ thống HVAC, nhưng khác nhau về quy mô, chức năng và ứng dụng.
Tuy nhiên, xét về mặt kỹ thuật:
- AHU là tổ máy xử lý không khí trung tâm, có khả năng trộn gió tươi – gió hồi, tích hợp nhiều cấp lọc và kiểm soát đồng thời nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng và áp suất phòng cho cả một khu vực hoặc nhiều phòng.
- FCU chỉ là dàn quạt – coil cục bộ, chủ yếu gia nhiệt hoặc làm lạnh không khí tuần hoàn trong một phòng, khả năng xử lý gió tươi và kiểm soát độ sạch/áp suất rất hạn chế, nên thường chỉ dùng cho các không gian tiện nghi như văn phòng, khách sạn, khu phụ trợ.
2. Cấu tạo chi tiết của AHU trong hệ thống HVAC
Hình ảnh mặt cắt cấu tạo thiết bị AHU thương hiệu HECOSITE của chúng tôi.
Tùy nhà sản xuất và yêu cầu từng dự án, cấu tạo chi tiết có thể khác nhau, nhưng một AHU phòng sạch tiêu chuẩn thường gồm các bộ phận chính sau:
- Vỏ AHU: Thường được làm từ khung thép kết hợp panel cách nhiệt PU/PIR, bề mặt trong phẳng, hạn chế bám bụi, dễ vệ sinh.
- Quạt gió (Supply/Return Fan): Có chức năng hút gió tươi hoặc gió hồi và đẩy qua các bộ phận xử lý trong AHU. Thường dùng quạt ly tâm hoặc hướng trục, chạy bằng motor AC hoặc EC.
- Dàn coil trao đổi nhiệt: Trao đổi nhiệt giữa không khí và môi chất lạnh/nóng, thường sử dụng nước lạnh, nước nóng, glycol hoặc gas. Thông số coil được lựa chọn theo điều kiện môi trường và yêu cầu vận hành.
- Hệ thống lọc không khí: Loại bỏ bụi bẩn, vi sinh, nấm mốc và tạp chất trong không khí, sử dụng các cấp lọc phù hợp (ví dụ: lọc thô, lọc tinh, HEPA…) theo tiêu chuẩn chất lượng không khí.
- Buồng trộn gió tươi – gió hồi (Mixing Box): Trộn và điều chỉnh tỷ lệ gió tươi/gió hồi, cân bằng giữa chất lượng không khí và hiệu quả tiết kiệm năng lượng.
- Hệ thống điều khiển: Điều chỉnh hoạt động của AHU gồm quạt, van, coil, cảnh báo… Vận hành có thể bằng tay hoặc tự động thông qua cảm biến và bộ điều khiển lập trình.
Ngoài ra, AHU còn được hoàn thiện với các phụ kiện và kết cấu hỗ trợ như:
- Bệ đỡ, chân đế, gối cao su chống rung
- Hệ thống treo (với AHU treo trần hoặc khu vực kỹ thuật đặc thù)
- Khay và ống xả nước ngưng, phễu xả
- Vật liệu cách âm, tiêu âm
- Hệ thống damper và ống gió kết nối với mạng ống gió của toàn hệ thống
Trong thực tế thiết kế, để AHU đáp ứng được các yêu cầu của Khách hàng, kỹ sư cần tính toán chính xác lưu lượng gió, ESP quạt và tải lạnh tương ứng với từng phòng sạch.
Bạn có thể tham khảo thêm bài viết chuyên sâu về cách thiết kế – tính toán AHU cho phòng sạch tại đây.
3. Phân loại AHU phòng sạch
AHU phòng sạch có thể được phân loại theo ba tiêu chí:
- Dựa trên môi chất dẫn nhiệt
- Dựa trên cấu tạo và nhu cầu sử dụng
- Dựa trên hình dạng
3.1 Phân loại theo môi chất dẫn nhiệt
AHU chạy bằng nước
Air Handling Unit chạy nước – Water AHU, sử dụng nước trong quá trình hoạt động. Bao gồm một dàn trao đổi nhiệt thường được thiết kế để trao đổi nhiệt giữa nước lạnh chảy qua ống đồng. Khí được thổi qua bởi quạt ly tâm và hệ thống điều khiển bao gồm cảm biến độ ẩm, nhiệt độ, van ba ngã actuator và máy làm lạnh.
Khi hoạt động, nếu nhiệt độ trong phòng cao hơn nhiệt độ được đặt, van ba ngã sẽ mở để nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt cho đến khi nhiệt độ giảm về mức được đặt, sau đó van sẽ đóng lại. Trong trường hợp này, nước lạnh sẽ chảy qua đường Bypass và trở về thiết bị làm lạnh nước.
AHU dùng gas lạnh trực tiếp – DX AHU
DX AHU (Direct Expansion Air Handling Unit) là một thiết bị xử lý không khí sử dụng gas lạnh trực tiếp để làm lạnh không khí. Đặc điểm chính của thiết bị này là việc sử dụng một hệ thống coil chứa gas lạnh (như R410A, R22, hoặc các loại gas khác) để làm lạnh không khí trực tiếp khi không khí đi qua coil này. Gas lạnh sẽ truyền nhiệt vào không khí, làm cho nhiệt độ của không khí giảm xuống trước khi được thổi vào không gian cần làm lạnh.
So với các loại AHU phòng sạch khác, DX AHU thường có chi phí đầu tư thấp hơn và dễ bảo trì hơn. Tuy nhiên, thiết bị này có thể không phù hợp trong các ứng dụng cần làm lạnh lớn hoặc yêu cầu chất lượng không khí cụ thể do giới hạn về khả năng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm của không khí so với thiết bị xử lý không khí sử dụng nước lạnh.
3.2 Phân loại theo cấu tạo và nhu cầu sử dụng
AHU phòng sạch có thể được phân loại theo cấu tạo và nhu cầu sử dụng, giúp đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng công trình và môi trường làm việc. Cụ thể:
- AHU có dàn trao đổi nhiệt bằng quạt hoặc dàn trao đổi nhiệt bằng nước: Loại này có kích thước nhỏ và cấu tạo đơn giản, gồm quạt, giàn trao đổi nhiệt và bộ lọc bụi. Hiệu suất thấp, khó kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, chỉ phù hợp cho khu vực có yêu cầu nhiệt độ cố định.
- AHU hợp khối (Packaged AHU): Loại này có công suất từ vài nghìn cfm đến 30.000 cfm, thường được sử dụng phổ biến trong tòa nhà nhỏ và trung tâm thương mại. Thiết bị có cấu tạo gọn nhẹ, gồm quạt, dàn nóng lạnh, bộ lọc và cửa gió lắp tron vỏ. Chi phí đầu tư không lớn nhưng hiệu suất và yêu cầu bảo trì cao.
- AHU tùy chọn (Custom AHU): Loại này được thiết kế theo nhu cầu của khách hàng. Thường được sử dụng trong các công trình công nghiệp hoặc môi trường yêu cầu kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm chặt chẽ. Thiết bị cần chi phí đầu tư lớn, nhưng độ bền và hiệu suất vượt trội.
3.3 Phân loại theo hình dáng
Air Handling Unit có thể được phân thành hai hình dáng chính:
- AHU dạng nằm ngang: Loại này thường được lắp đặt trên trần hoặc những khu vực có không gian hạn chế về chiều cao. Giúp tiết kiệm diện tích và dễ dàng kết nối với các hệ thống ống gió trên trần.
- AHU dạng thẳng đứng: Loại này thích hợp lắp đặt trên nền nhà, thường được sử dụng trong các không gian rộng rãi, nơi có đủ diện tích để đặt thiết bị theo chiều đứng.
Việc lựa chọn loại AHU phù hợp sẽ tùy thuộc vào vị trí lắp đặt. Nếu lắp trên nền, dạng đứng là sự lựa chọn tối ưu; còn nếu lắp trên trần, dạng nằm ngang sẽ tiết kiệm không gian và dễ dàng lắp đặt hơn.
Xem thêm:
4. Nguyên lý hoạt động của AHU phòng sạch là gì?
AHU phòng sạch hoạt động dựa trên quá trình trao đổi nhiệt và xử lý không khí theo nguyên lý nhiệt động lực học. Có thể tóm tắt theo quy trình sau.
4.1 Hút và lọc không khí đầu vào
- Không khí từ phòng (gió hồi) và gió tươi từ bên ngoài được hút về AHU
- Trước khi vào AHU, không khí đi qua cấp tiền lọc (lọc thô, lọc túi…) và cần được vệ sinh/đổi lọc định kỳ
- Với yêu cầu độ sạch cao, hệ thống sẽ kết hợp thêm lọc tinh & HEPA/ULPA ở đầu cuối
4.2 Trao đổi nhiệt tại dàn coil
- Không khí sau lọc đi qua dàn trao đổi nhiệt của AHU
- Tại đây, không khí nóng trao đổi nhiệt với nước lạnh/gas lạnh, làm giảm nhiệt độ và có thể hút bớt ẩm
- Nhiệt độ đầu ra được điều chỉnh thông qua van nước lạnh và tốc độ quạt gió
4.3 Cấp không khí đã xử lý vào phòng sạch
- Không khí lạnh, đã lọc sạch, được quạt đẩy vào hệ thống ống gió
- Sau đó được cấp vào phòng sạch qua các miệng gió, HEPA box hoặc FFU
- Tùy yêu cầu, hệ thống sẽ duy trì số lần trao đổi không khí/giờ (ACH) phù hợp với từng cấp phòng sạch
4.4 Điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm
- AHU có thể hỗ trợ điều chỉnh nhiệt độ và phần nào độ ẩm của không khí
- Với các phòng sạch yêu cầu kiểm soát độ ẩm rất chặt, thường cần kết hợp thêm giải pháp như: FCU từng phòng, thiết bị tạo ẩm/khử ẩm chuyên dụng…
Hiện nay, nhiều hệ thống sử dụng cơ cấu chấp hành điều khiển tuyến tính (thay cho van 3 ngã kiểu cũ), giúp điều tiết tỷ lệ mở van nước lạnh chính xác hơn, nâng cao hiệu quả điều khiển nhiệt độ.
5. Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống AHU
5.1 Tiêu chuẩn áp dụng cho AHU phòng sạch
- ISO 14644: Đây là tiêu chuẩn quốc tế quy định về cấp độ sạch của phòng sạch, dựa trên số lượng hạt bụi có kích thước nhất định trong một mét khối không khí. Hệt thống AHU phải được thiết kế và vận hành để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của từng cấp độ sạch (từ ISO Class 1 đến ISO Class 9).
- GMP (Good Manufacturing Practices): Trong các ngành công nghiệp dược phẩm và thực phẩm, thiết bị xử lý không khí cần tuân thủ các yêu cầu GMP để đảm bảo an toàn sản phẩm. GMP đòi hỏi thiết bị này phải cung cấp luồng không khí sạch, duy trì áp suất dương và kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm một cách chặt chẽ, để không gây nguy hiểm đến sản phẩm và sức khỏe người tiêu dùng.
5.2 Yêu cầu về cấp độ sạch của phòng
Cấp độ sạch của phòng (ISO Class) yêu cầu mức độ không khí không chứa bụi và vi khuẩn. Do đó, AHU phòng sạch phải được tích hợp với các bộ lọc HEPA hoặc ULPA để loại bỏ các hạt nhỏ nhất. Mỗi cấp độ sạch có yêu cầu về số lượng hạt bụi tối đa trên một đơn vị không khí và giúp duy trì các yêu cầu này thông qua hệ thống lọc và điều khiển luồng không khí.
5.3 Tốc độ lưu thông không khí và khả năng duy trì áp suất ổn định
- Tốc độ lưu thông không khí (Airflow Rate): Tốc độ lưu thông không khí phải đủ lớn để duy trì sự tuần hoàn không khí trong phòng sạch, đảm bảo không khí sạch luôn được cung cấp liên tục. Tốc độ này thường được tính bằng số lần trao đổi không khí mỗi giờ (ACH – Air Changes per Hour) và mỗi cấp độ phòng sạch có yêu cầu khác nhau. Ví dụ: ISO Class 5 yêu cầu từ 240-600 ACH, ISO Class 7 yêu cầu từ 30-60 ACH.
- Duy trì áp suất ổn định: Thiết bị xử lý không khí phải duy trì áp suất dương hoặc âm tùy vào yêu cầu của phòng sạch. Áp suất dương được sử dụng để ngăn không khí ô nhiễm từ bên ngoài vào phòng sạch, còn áp suất âm thường dùng trong các khu vực cách ly, như các phòng nghiên cứu bệnh lý.
Xem thêm: Tính công suất lạnh & Tính lưu lượng gió cấp cho phòng sạch/nhà xưởng
6. SUNTECH – Cung cấp lắp đặt thi công hệ thống AHU phòng sạch
Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong ngành, SUNTECH đã khẳng định được uy tín và vị thế của mình trên thị trường. Khi sử dụng dịch vụ tại SUNTECH, bạn sẽ được
- Tư vấn thiết kế: Đội ngũ kỹ sư có kinh nghiệm tư vấn cho khách hàng thiết bị xử lý không khí phù hợp với nhu cầu sử dụng và không gian lắp đặt.
- Cung cấp AHU: SUNTECH cung cấp AHU phòng sạch của các thương hiệu uy tín trên thế giới như Daikin, LG, Trane, Kyodo, Hecosite,…
- Thi công lắp đặt: Đội ngũ kỹ thuật viên chuyên nghiệp, giàu kinh nghiệm, đảm bảo thi công lắp đặt đúng kỹ thuật, an toàn và hiệu quả.
- Bảo trì bảo dưỡng: Các thiết bị phòng sạch được bảo trì bảo dưỡng định kỳ hàng tháng giúp đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và lâu bền.
Qua bài viết này, mong rằng bạn đã hiểu được AHU phòng sạch là gì, nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng ra sao để bạn có thể lựa chọn và áp dụng cho cơ sở của mình. Để được tư vấn thêm về thiết bị Air Handling Unit hoặc các sản phẩm tương tự như PAU, BFU, FCU quý khách hàng hãy liên hệ với chúng tôi.
Xem thêm: Yêu cầu về quy trình bảo trì AHU
