Khi thiết kế HVAC, việc tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật là yếu tố quyết định đến hiệu quả và sự bền vững của hệ thống. Đồng thời, tránh các sai sót phổ biến trong thiết kế sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Bài viết này giới thiệu các nguyên tắc thiết kế HVAC quan trọng, giúp khắc phục lỗi thường gặp và cập nhật xu hướng mới trong ngành.
1. Một số tiêu chuẩn cần tuân thủ khi thiết kế
Thiết kế HVAC đòi hỏi kỹ sư phải nắm chắc các tiêu chuẩn chuyên ngành để đảm bảo hệ thống vận hành hiệu quả, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật như điều kiện môi trường, độ sạch, độ rung, an toàn phòng cháy chữa cháy,… Dưới đây là những tiêu chuẩn quan trọng cần tuân thủ khi thiết kế HVAC:
- TCVN 5687-2010: Tiêu chuẩn thông gió và điều hòa không khí tại Việt Nam.
- BS EN 12101-6-2005: Tiêu chuẩn Anh về hệ thống tăng áp và hút khói.
- ASHRAE 62.1-2010: Tiêu chuẩn của Mỹ về cấp khí tươi và hút khí thải.
- SMACNA: Tiêu chuẩn quốc tế về thiết kế và chế tạo ống gió.
- QCVN 06:2010/BXD: Quy chuẩn an toàn phòng cháy chữa cháy cho nhà và công trình.
- QCVN 09:2013/BXD: Quy chuẩn sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả.
=> Tư vấn thiết kế, xin giấy phép thẩm quyền PCCC
2. Những điểm cần đặc biệt lưu ý trong thiết kế HVAC
Để thiết kế HVAC hiệu quả và đáp ứng nhu cầu của công trình, cần lưu ý một số yếu tố quan trọng:
- Xác định nhu cầu cụ thể của công trình, bao gồm diện tích, loại không gian và yêu cầu của từng ngành công nghiệp.
- Kiểm soát nhiệt độ trong không gian làm việc, đảm bảo duy trì sự ổn định giúp đáp ứng các yêu cầu sản xuất và bảo quản.
- Quản lý độ ẩm để ngăn ngừa sự phát triển của mầm bệnh và duy trì chất lượng không khí.
- Đảm bảo chất lượng không khí luôn sạch, không có tạp chất, tạo môi trường làm việc an toàn và hiệu quả.
- Duy trì tính đồng nhất về áp suất, nhiệt độ và độ ẩm trong không gian làm việc để đạt hiệu quả tối ưu.
- Lựa chọn thiết bị phù hợp như AHU, Chiller, ống gió,…để hệ thống hoạt động hiệu quả.
- Tuân thủ các tiêu chuẩn và quy định về an toàn, môi trường, đảm bảo hệ thống hoạt động đúng yêu cầu kỹ thuật.
Xem thêm: Hệ thống HVAC trong công nghiệp
3. Những sai lầm thường gặp khi thiết kế HVAC
Thiết kế không phù hợp với mục đích sử dụng
Một trong những sai lầm phổ biến trong thiết kế HVAC là không hiểu rõ mục đích sử dụng của công trình, dẫn đến việc hệ thống không đáp ứng đúng các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm, và chất lượng không khí. Ví dụ, hệ thống HVAC cho một phòng sạch y tế hay dược phẩm cần các tiêu chuẩn khác biệt so với văn phòng hoặc khu công nghiệp.
Các kỹ sư cần:
- Thực hiện khảo sát chi tiết về mục đích sử dụng của không gian.
- Chỉ tiêu về nhiệt độ, độ ẩm, cấp độ sạch cần được xác định rõ ràng ngay từ ban đầu.
- Tham khảo các tiêu quốc tế như ASHRAE hoặc ISO và yêu cầu đặc thù của ngành để đảm bảo hệ thống thiết kế đáp ứng đủ tiêu chí.
Ước tính tải lạnh/nóng không chính xác
Tính toán tải nhiệt/lạnh không chính xác sẽ dẫn đến việc lựa chọn thiết bị có công suất không phù hợp. Việc sử dụng các phần mềm tính toán tải như HAP (Hourly Analysis Program) hoặc Trace 700 là cần thiết để có dữ liệu chính xác. Nếu không tính đến các yếu tố ảnh hưởng như: nhiệt lượng từ thiết bị điện tử, lưu lượng người ra vào, thay đổi khí hậu theo mùa, hệ thống sẽ không hoạt động hiệu quả, dẫn đến tiêu tốn năng lượng hoặc không đủ công suất.
Không tính đến khả năng cung cấp điện cho hệ thống HVAC
Việc không tính toán chính xác khả năng cung cấp điện cho hệ HVAC, các thiết bị cơ điện có thể dẫn đến quá tải hoặc thiếu hụt công suất, gây gián đoạn hoạt động và tăng nguy cơ sự cố.
Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, cần phối hợp chặt chẽ với kỹ sư điện và cơ điện trong quá trình thiết kế. Tính toán chính xác công suất tiêu thụ của toàn bộ hệ thống và đảm bảo công suất dự phòng cho việc mở rộng sau này. Tủ điện cũng cần được thiết kế và lắp đặt sao cho phù hợp với các yêu cầu về bảo vệ, phân phối điện năng một cách ổn định và an toàn cho toàn bộ hệ thống.
Thiếu kế hoạch bảo trì định kỳ
Khi không có kế hoạch bảo trì định kỳ, hệ thống sẽ dễ dàng gặp phải sự cố và giảm tuổi thọ. Các bộ phận như hệ thống lọc không khí có thể bị tắc nghẽn, trong khi các thiết bị quan trọng như AHU hay Chiller sẽ gặp trục trặc nếu không được kiểm tra, vệ sinh và bảo dưỡng thường xuyên.
Để đảm bảo hệ thống luôn hoạt động ổn định và hiệu quả, kế hoạch bảo trì định kỳ cần được xây dựng ngay từ giai đoạn thiết kế. Kế hoạch này nên bao gồm việc thay thế bộ lọc, kiểm tra và hiệu chỉnh các thiết bị, cũng như làm sạch các bộ phận quan trọng. Bên cạnh đó, đội ngũ vận hành cần được đào tạo để nhận diện sớm các vấn đề và xử lý kịp thời, giúp tránh được những sự cố không mong muốn.
Xem thêm: Khi nào nên bảo trì định kỳ hệ thống HVAC?
4. Quy trình thiết kế HVAC chuẩn
Để hệ thống hoạt động tối ưu và đạt các yêu cầu kỹ thuật, việc thiết kế HVAC cần tuân theo một quy trình chuẩn mực. Quy trình thiết kế HVAC tại SUNTECH bao gồm 8 bước bài bản.
=> Tư vấn thi công hệ thống HVAC
Bước 1: Khảo sát và làm việc với chủ đầu tư
Đầu tiên, đội ngũ kỹ sư của SUNTECH tiến hành khảo sát hiện trạng công trình và làm việc với chủ đầu tư để nắm bắt đầy đủ các yêu cầu. Các bước trong giai đoạn này bao gồm:
- Kiểm tra và đánh giá các bản vẽ hiện có (mặt bằng, mặt cắt, trần thạch cao,…).
- Thảo luận về tiến độ dự án và đề xuất phương án tối ưu cho hệ thống điều hòa phù hợp với công trình.
Bước 2: Đánh giá đặc điểm công trình
Trong giai đoạn này, nhóm thiết kế SUNTECH sẽ xem xét các yếu tố sau:
- Xác định khu vực lắp đặt dàn nóng và yêu cầu kỹ thuật.
- Xem xét thiết kế mặt bằng và các yếu tố kỹ thuật của công trình.
- Đánh giá các yêu cầu phân vùng phòng sạch và mức độ sạch cần thiết cho từng khu vực.
- Kiểm tra các trục kỹ thuật bao gồm hệ thống ống gas, ống nước ngưng, và hệ thống ống gió.
- Đánh giá tính chất của trần công trình (có hoặc không có trần thạch cao) và xác định chiều cao trần giả qua mặt cắt chi tiết.
- Phân loại công trình theo mục đích sử dụng: nhà xưởng, văn phòng, trung tâm thương mại,…
- Xác định vị trí xây dựng để tính toán các yếu tố khí hậu cho phép thực hiện các tính toán tải nhiệt chính xác.
Nếu phát hiện bất kỳ vấn đề nào như kích thước không gian không phù hợp hoặc trục kỹ thuật không đủ, đội ngũ thiết kế sẽ phối hợp với chủ đầu tư để điều chỉnh và tối ưu hóa bản vẽ.
Bước 3: Xác định các tiêu chuẩn thiết kế
Kỹ sư thiết kế của SUNTECH sẽ căn cứ vào các tiêu chuẩn kỹ thuật quốc gia và quốc tế, chẳng hạn như TCVN 5687:2010, SMACNA,…để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, hiệu quả và an toàn trong suốt quá trình vận hành.
Bước 4: Tính toán tải nhiệt
Đây là bước không thể thiếu trong quá trình thiết kế. Việc tính toán tải nhiệt chính xác sẽ quyết định hiệu quả hoạt động của hệ thống. Các phần mềm như Head Load hay LATS-HVAC thường được sử dụng để thực hiện tính toán này.
Bước 5: Chọn lựa hệ thống điều hòa phù hợp
Dựa trên kết quả tính toán tải nhiệt và đặc điểm công trình, các kỹ sư sẽ lựa chọn hệ thống điều hòa thích hợp. Các công trình lớn thường sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm như VRV/VRF, Multi V hoặc Chiller, nhằm đáp ứng hiệu quả các yêu cầu về công suất và tiết kiệm năng lượng.
Bước 6: Thiết kế hệ thống đường ống và thiết bị
Ở giai đoạn này, các kỹ sư thiết kế sẽ tiến hành lựa chọn và tính toán đường ống gas, thiết bị cần thiết, đảm bảo các yếu tố kỹ thuật và yêu cầu từ chủ đầu tư.
Bước 7: Thiết kế hệ thống thông gió
Hệ thống thông gió bao gồm các phần như cấp khí tươi, hút khí thải từ các khu vực như WC, thông gió cho tầng hầm và hành lang, phân phối khí lạnh và thông gió sự cố. Mỗi yếu tố cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng không khí trong công trình.
Xem thêm: Hệ thống cấp khí tươi cho phòng sạch
Bước 8: Hoàn thiện hồ sơ thiết kế
Cuối cùng, hồ sơ thiết kế hệ thống HVAC cần hoàn chỉnh và đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật, bao gồm:
- Danh mục các bản vẽ và ký hiệu.
- Sơ đồ nguyên lý hệ thống HVAC.
- Các bản vẽ bố trí thiết bị và đường ống.
- Bản vẽ chi tiết lắp đặt và mặt cắt điển hình của các hệ thống
5. Những xu hướng mới trong thiết kế HVAC
Tích hợp năng lượng tái tạo
Việc tích hợp các nguồn năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và địa nhiệt vào hệ HVAC giúp giảm phát thải và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng. Các hệ thống điều khiển tiên tiến tối ưu hóa việc khai thác năng lượng tái tạo, đáp ứng linh hoạt nhu cầu sưởi ấm và làm mát của tòa nhà. Sự kết hợp này không chỉ giảm sự phụ thuộc vào nguồn năng lượng hóa thạch, mà còn giúp tiết kiệm chi phí vận hành.
Công nghệ giảm tiếng ồn
Tiếng ồn phát sinh từ hệ thống, bao gồm quạt, máy nén và ống dẫn khí, có thể gây ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất làm việc và sự thoải mái. Các công nghệ tiên tiến hiện nay tập trung vào việc giảm thiểu tiếng ồn ngay từ nguồn phát sinh, cải thiện khả năng cách âm và áp dụng các biện pháp kiểm soát hiệu quả. Những thiết kế động cơ và cánh quạt hiện đại, kết hợp với vật liệu giảm âm và vỏ cách âm chất lượng cao, giúp giảm tiếng ồn từ máy nén và bộ xử lý không khí. Thêm vào đó, các kỹ thuật cách ly rung động và vật liệu lót ống dẫn khí đóng vai trò quan trọng trong việc hạn chế tiếng ồn truyền qua các hệ thống ống gió, tạo ra một không gian làm việc yên tĩnh hơn.
Thông gió tái tạo năng lượng
Hệ HVAC truyền thống thường gặp phải tình trạng mất năng lượng khi không khí cũ bị thải ra ngoài và không khí trong lành được đưa vào, dẫn đến tiêu tốn năng lượng không cần thiết. Hệ thống thông gió tái tạo năng lượng (ERV) giải quyết vấn đề này bằng cách thu hồi và trao đổi nhiệt hoặc độ ẩm giữa không khí đi vào và đi ra, giảm bớt nhu cầu về việc bổ sung sưởi ấm hay làm mát.
Hệ thống HVAC không ống dẫn
Hệ thống HVAC không ống dẫn (mini-split) loại bỏ hoàn toàn ống dẫn khí, giảm thiểu thất thoát năng lượng và tiết kiệm diện tích. Các bộ xử lý không khí lắp đặt riêng biệt trong từng phòng, kết nối với bộ ngưng tụ ngoài trời, cho phép điều chỉnh nhiệt độ độc lập và giảm chi phí bảo trì. Không có ống dẫn khí giúp cải thiện chất lượng không khí và giảm bụi, chất gây dị ứng.
Với những thông tin chia sẻ trong bài viết, bạn đã có cái nhìn tổng quan về quy trình thiết kế HVAC chuẩn, những sai lầm cần tránh và các xu hướng mới đáng chú ý trong ngành. Để có một hệ thống HVAC hiệu quả, hãy luôn đảm bảo tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật, thực hiện bảo trì định kỳ và không ngừng cập nhật các công nghệ mới.
