AHU quyết định khả năng duy trì nhiệt độ, độ ẩm, cấp sạch và chênh áp trong phòng sạch, nhưng nếu tính sai các thông số quan trọng, hệ thống rất dễ vận hành không ổn định và tốn năng lượng. Bài viết này tổng hợp quy trình thiết kế, tính toán AHU cho phòng sạch theo 5 bước, dựa trên kinh nghiệm thực tế của kỹ sư SUNTECH, giúp doanh nghiệp hiểu mình cần kiểm soát những thông số nào trước khi chọn AHU.
1. Vì sao phải tính toán AHU chính xác?
Trong hệ thống HVAC phòng sạch, AHU là cụm xử lý không khí trung tâm quyết định khả năng duy trì nhiệt độ, độ ẩm, cấp sạch và chênh áp.
Nếu chỉ chọn AHU theo lưu lượng m³/h trên catalogue mà không tính đúng lưu lượng gió, tải lạnh và ESP, hệ thống rất dễ gặp tình trạng:
- Số lần trao đổi gió không đạt theo cấp sạch thiết kế.
- Nhiệt độ, độ ẩm dao động, khó kiểm soát quy trình sản xuất.
- Áp suất dương không ổn định, tăng nguy cơ lây nhiễm chéo giữa các khu vực.
- Chiller và quạt phải làm việc quá tải, tiêu tốn năng lượng và giảm tuổi thọ thiết bị.
Trong trường hợp doanh nghiệp không có đội ngũ chuyên môn để tự tính toán, bạn chỉ cần cung cấp layout phòng, yêu cầu nhiệt độ – độ ẩm và công năng từng khu vực, đội ngũ kỹ sư SUNTECH sẽ hỗ trợ tư vấn, thiết kế và đề xuất cấu hình AHU phù hợp cho từng dự án cụ thể.
==> Tham khảo thêm về các model AHU SUNTECH tại đây!
2. Ba nhóm thông số quan trọng khi thiết kế AHU
Khi thiết kế và tính toán AHU cho phòng sạch, mọi bài toán đều xoay quanh ba nhóm thông số chính:
- Lưu lượng gió AHU (m³/h): Là cơ sở để đảm bảo ACH theo cấp sạch, vận chuyển nhiệt/ẩm ra khỏi phòng và tạo áp suất dương so với khu vực xung quanh.
- Tải lạnh AHU (kW/TR): Quyết định kích thước và công suất coil lạnh bên trong AHU, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến tải tổng của Chiller. Nếu tính sai tải lạnh, phòng sẽ khó đạt nhiệt độ/độ ẩm thiết kế hoặc Chiller phải chạy liên tục ở chế độ quá tải.
- ESP AHU – External Static Pressure (Pa): Là áp suất tĩnh ngoài mà quạt phải thắng để đẩy gió qua toàn bộ mạng ống gió, co/cút, van gió, HEPA box/FFU ở cuối đường gió.
3. Làm thế nào để thiết kế tính toán AHU cho chuẩn?
Dưới đây là quy trình tính toán AHU được các kỹ sư SUNTECH đúc kết từ nhiều dự án phòng sạch, doanh nghiệp có thể tham khảo khi làm việc với đơn vị thiết kế – thi công.
B1: Thu thập dữ liệu đầu vào
Trước khi tính toán cần làm rõ:
- Diện tích, chiều cao – thể tích từng phòng/khu vực.
- Cấp độ sạch yêu cầu cho từng phòng.
- Số lần trao đổi gió/giờ (ACH) theo tiêu chuẩn và theo đặc thù quy trình.
- Nhiệt độ, độ ẩm thiết kế trong phòng và điều kiện ngoài trời tại khu vực lắp đặt.
- Lưu lượng gió tươi tối thiểu (theo số người hoặc yêu cầu ngành).
- Mức chênh áp cần duy trì giữa phòng và hành lang/khu vực lân cận (ví dụ +10-30 Pa).
- Mức độ kín khí của phòng: cửa, khe hở, pass box… vì đây là yếu tố quyết định lượng gió rò rỉ.
Dữ liệu đầu vào càng rõ ràng, việc tính toán AHU càng chính xác và hạn chế tối đa rủi ro phải thay đổi thiết bị khi đã lắp đặt.
B2: Tính lưu lượng gió
Công thức
Lưu lượng gió sẽ được tính theo số lần trao đổi gió (ACH) với công thức:
Lưu lượng gió = ACH * thể tích phòng
Đây được xem là cơ sở đầu tiên khi thiết kế hệ thống AHU trong HVAC phòng sạch.
==> Tính lưu lượng gió cấp dễ dàng tại đây!
Một số lưu ý
- Lưu lượng gió cấp cần đủ để mang tải nhiệt ra khỏi phòng.
- Gió tươi thường chiếm khoảng 10-30% lưu lượng gió tổng, tùy tiêu chuẩn và tính chất khu vực.
- Lưu lượng gió cấp luôn phải lớn hơn lưu lượng gió hồi/xả để duy trì áp dương trong phòng sạch.
Sau bước này, ta xác định được lưu lượng gió AHU tổng (m³/h), tỷ lệ gió tươi – gió tuần hoàn và có nền tảng để xử lý tiếp bài toán chênh áp phòng sạch.
B3: Ước tính tải lại cho AHU
Tải lạnh tổng mà coil lạnh của AHU phải xử lý thường bao gồm:
- Tải từ bao che (tường, mái, trần, cửa kính,…)
- Tải từ thiết bị (máy móc, dây chuyền, tủ sấy, lò, tủ điện…)
- Tải từ con người (số lượng, thời gian làm việc và mức độ vận động)
- Tải chiếu sáng, thiết bị văn phòng (máy tính, màn hình, thiết bị đo).
- Tải từ gió tươi
- Tải do rò rỉ và chênh áp
Tổng các thành phần này tạo thành tải lạnh AHU, là cơ sở để chọn coil và tính công suất Chiller.
Vì AHU không tự sinh ra lạnh mà nhận nước lạnh từ Chiller, cho không khí đi qua coil để hạ nhiệt độ và giảm ẩm. Nên tải lạnh của từng thiết bị xử lý không khí sẽ quyết định kích thước coil (số hàng ống, diện tích trao đổi nhiệt). Đồng thời cộng dồn lại thành tải lạnh tổng mà hệ Chiller phải đáp ứng cho toàn bộ nhà máy/phòng sạch.
B4: Tính ESP AHU cho mạng ống gió phòng sạch
Áp suất tĩnh trong Air Handling Unit được tính với công thức như sau:
ESP_AHU = ΔP (ống thẳng) + ΔP (co/cút/tee) + ΔP (thiết bị cuối) + ΔP (dự phòng)
Trong đó:
- ΔP (ống thẳng): lấy theo Pa/m × chiều dài của tuyến ống bất lợi nhất (dài nhất, nhiều nhánh nhất).
- ΔP (co/cút/tee): cộng thêm tổn thất của các co, cút, thu-mở, chia nhánh trên tuyến đó.
- ΔP (thiết bị cuối): trở lực của HEPA box, FFU, damper… theo catalogue.
- ΔP (dự phòng): thường cộng thêm 10-15% để bù cho bẩn lọc, bẩn ống gió, thay đổi layout và sai số tính toán.
Hệ thống càng nhiều ống dài, nhiều co cút, nhiều nhánh và nhiều HEPA/FFU cuối tuyến thì ESP AHU phải càng cao.
B5: Tổng hợp bộ thông số để chọn AHU
Khi gửi yêu cầu cho nhà cung cấp AHU doanh nghiệp nên có tối thiểu:
- Lưu lượng gió tổng (m³/h)
- Lưu lượng gió tươi (m³/h)
- Điều kiện phòng: nhiệt độ, độ ẩm, cấp sạch, ACH
- Tải lạnh AHU (kW/TR)
- ESP AHU (Pa)
- Cấp lọc trong AHU (lọc thô, lọc tinh)
- Yêu cầu về vật liệu, panel, độ kín, khay xả nước ngưng,…
- Yêu cầu kết nối với hệ Chiller và BMS (nếu có)
Trên đây là quy trình thiết kế, tính toán AHU phòng sạch ở mức tổng quan, được các kỹ sư SUNTECH đúc kết từ thực tế dự án. Doanh nghiệp có thể dùng như một khung tham chiếu để kiểm tra lại các bước tính toán, cũng như chuẩn bị dữ liệu trước khi làm việc với đơn vị thiết kế – thi công
