HVAC là gì? Thiết kế thi công hệ thống HVAC

Là một phần quan trọng trong các công trình xây dựng hiện đại, hệ thống HVAC dần phổ biến và quen thuộc hơn với đời sống con người. Từ những tòa nhà chọc trời đến các khu dân cư thấp bé, từ các nơi công cộng đến các phương tiện giao thông, HVAC luôn xuất hiện và có vai trò không thể thiếu trong việc điều hòa, lưu thông không khí. Trong bối cảnh biến đổi khí hậu và nhu cầu tiết kiệm năng lượng ngày càng cao, việc thiết kế và vận hành hệ thống hiệu quả trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Cùng KYODO tìm hiểu về HVAC là gì và các thông tin cơ bản qua nội dung sau.

I. HVAC là gì?

HVAC được viết tắt bởi cụm các từ: Heating – Sưởi ấm, Ventilation – Thông gió, Air Conditioning – Điều hòa không khí. Là thuật ngữ đề cập đến hệ thống gồm các thành phần có nhiệm vụ kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và chất lượng không khí. Hoạt động của hệ HVAC cung cấp một môi trường có chất lượng không khí và nhiệt độ – độ ẩm đáp ứng mức độ nào đó, phục vụ các công tác sinh hoạt hoặc sản xuất.

Ngày nay, HVAC xuất hiện rất nhiều trong cuộc sống hằng ngày, được ứng dụng để điều hòa và thông gió ở các nơi như: Tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, trong các nhà máy – nhà xưởng sản xuất công nghiệp, phòng sạch sản xuất, phòng thí nghiệm nghiên cứu hoặc có thể ở trong xe cộ, máy bay.

1. Phân loại hệ thống

Hiện nay, có nhiều kiểu hệ thống HVAC được sử dụng phổ biến trong các công trình, tùy thuộc vào quy mô, mục đích và yêu cầu sử dụng. Một số kiểu HVAC phổ biến như:

• Hệ HVAC trung tâm: Sử dụng AHU làm bộ xử lý trung tâm.
• Hệ HVAC cục bộ (VRV/VRF): Sử dụng nhiều dàn lạnh cục bộ kết nối dàn nóng trung tâm.
• Hệ thống HVAC tách biệt (Split HVAC)
• Hệ thống HVAC kết hợp (Hybrid HVAC): Kết hợp hệ trung tâm và hệ cục bộ.

2. Thành phần và nguyên lý chung

HVAC được thiết kế dựa trên các nguyên tắc về truyền nhiệt, cách nhiệt, nhiệt động lực học, cơ học chất lỏng và sự lưu thông của áp suất không khí. Một hệ thống HVAC thông thường bao gồm 6 thành phần chính sau.

2.1 Hệ thống sưởi (Heating System)

Chịu trách nhiệm tạo ra nhiệt để phân phối đến toàn bộ khu vực được bao phủ bởi hệ HVAC. Nhiệt được truyền đi bằng các phương pháp đối lưu, hoặc bức xạ thông qua các môi chất hoặc không khí. Các thiết bị chủ chốt bao gồm: lò hơi, bơm nhiệt. 

2.2 Hệ thống thông gió (Ventilation System)

Bao gồm các thành phần như đường ống, quạt, bộ lọc không khí và các bộ điều khiển để điều chỉnh lưu lượng không khí và áp suất. Chức năng chính của hệ thống thông gió là lấy không khí từ bên ngoài, xử lý lọc, điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trước khi đưa vào các khu vực bên trong tòa nhà.

Cấu trúc ống gió, dẫn gió, dẫn khí: Dẫn khí tự nhiên: dựa trên thiết kế tòa nhà, công trình; Dẫn khí nhân tạo: Quạt, ống gió, bộ điều khiển,…

Xem thêm: Hệ thống thông gió nhà xưởng

2.3 Hệ thống điều hòa không khí (Air Conditioner)

• Thiết bị xử lý không khí (AHU) – Xử lý và kiểm soát chất lượng không khí từ bên ngoài vào.
• Làm lạnh: Không khí sẽ được làm lạnh bởi các máy lạnh, hệ chất làm lạnh như: Nước, không khí, hóa chất, …Dựa trên các nguyên lý bức xạ, đối lưu hoặc dẫn truyền.
• Sưởi ấm: Sử dụng van đổi chiều, đảo ngược dòng chảy của chất làm lạnh. Từ đó đảo ngược quá trình làm lạnh sang cấp nhiệt.

Tuần hoàn khí trong hệ thống HVAC:

• Gió cấp (Supply Air): Cung cấp, thổi không khí vào
• Gió hồi (Return Air): Dẫn không khí quay về – Hồi lưu khí.
• Gió thải (Exhaust): Thải luồng không khí không đảm bảo ra bên ngoài (thông qua các hệ thống xử lý khác)

Trong một số hệ thống mới, một phần của gió thải (hồi lưu) được tái sử dụng, giúp tiết kiệm nguồn năng lượng. Tỷ lệ % khí hồi lưu:

• Đối với phòng sạch sản xuất thông thường: khí hồi lưu chiếm 70 – 80%.
• Đối với phòng sạch sản xuất vaccine, thuốc vi sinh: 100% là khí tươi, không dùng khí hồi lưu.

2.4 Hệ thống điều khiển (Control System)

Bao gồm các bộ điều khiển, cảm biến, bộ điều khiển tự động, phần mềm hệ thống để giám sát và điều khiển hoạt động của hệ thống HVAC.

Tham khảo về các thiết bị điều khiển kết hợp: Thiết bị PLC; DDC trong điều khiển tự động

2.5 Hệ thống đường ống và bơm (Piping and Pumping System)

Hệ thống đường ống và bơm đóng vai trò quan trọng trong việc vận chuyển, phân phối các chất lỏng (như nước, chất làm lạnh) và khí (như không khí) đến các bộ phận khác.

2.6 Hệ thống điện (Electrical System)

Bao gồm các thiết bị điện như máy biến áp, bảng điều khiển điện, thiết bị chống sét và hệ thống dây điện để cung cấp nguồn điện cho các thiết bị khác trong hệ thống.

Tất cả những thành phần trên đều tương tác với nhau để tạo nên một hệ thống HVAC hoạt động hiệu quả, đáp ứng được các yêu cầu và tiết kiệm năng lượng. Hệ thống HVAC ngày nay là một thành phần không thể thiếu trong đa phần các công trình xây dựng phòng sạch. Là hệ thống đảm bảo các tiêu chuẩn đầu vào và đầu ra cần thiết cho không khí trong – Môi trường cần các yêu cầu chặt chẽ về chất lượng không khí.

II. Hệ thống HVAC trong xây dựng phòng sạch

HVAC là hệ thống quan trọng trong xây dựng phòng sạch, gồm các thiết bị chuyên dụng có mục đích duy trì và kiểm soát môi trường không khí trong các khu vực/căn phòng. Hệ HVAC phòng sạch có thể kiểm soát chất lượng không khí tương tự như khi ứng dụng trong các công trình khác, nhưng ở mức độ cao hơn. Khác với HVAC thông thường, ở một số phòng sạch có yêu cầu cao, hệ có thể điểu khiển và kiểm soát các chỉ số đến mức chi tiết (nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng không khí).

Các tác dụng chính của hệ thống này trong phòng sạch bao gồm:

• Lọc và lưu thông không khí.
• Điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và lưu lượng không khí.
• Loại bỏ các hạt bụi, vi khuẩn và virus.
• Giảm thiểu sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm, vi sinh, nhiễm chéo.
• Tạo ra môi trường sạch và an toàn cho các hoạt động y tế, sản xuất và nghiên cứu khoa học.

Ứng dụng của hệ thống HVAC trong phòng sạch là rất đa dạng, có thể được sử dụng để kiểm soát môi trường trong: phòng mổ, phòng chứa thuốc, phòng sản xuất dược phẩm, phòng thí nghiệm, phòng gia công sản xuất linh kiện điện tử và nhiều ứng dụng khác.

Hệ thống HVAC phòng sạch

Trong phòng sạch, hệ thống HVAC phải đảm bảo các yếu tố quan trọng như áp suất, lưu lượng khí, lọc không khí và kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ. Các yếu tố này được điều khiển bởi các bộ điều khiển tự động để đảm bảo tính ổn định và độ chính xác của hệ thống. đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng phòng sạch cũng như các sản phẩm được sản xuất trong môi trường đó.

Xem thêm: Tiêu chuẩn nhiệt độ, độ ẩm phòng sạch

Các tiêu chuẩn hệ thống HVAC phòng sạch

Một số tiêu chuẩn quốc tế và quy định về hệ thống HVAC cho phòng sạch bao gồm:

• Tiêu chuẩn ISO 14644: Đây là tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng để đánh giá chất lượng không khí trong các môi trường phòng sạch.
• Tiêu chuẩn ASTM E2500: Xác định đáp ứng các tiêu chuẩn hiện hành.
• Tiêu chuẩn ASHRAE 170: Đây là tiêu chuẩn quốc tế được sử dụng để đánh giá hiệu quả trong các môi trường chăm sóc sức khỏe.
• Các quy định liên quan đến an toàn và bảo vệ môi trường theo chính sách địa phương.

Ở Việt Nam, các đơn vị xây dựng và nhà thầu HVAC thường căn cứ vào các tiêu chuẩn như ISO 14644, FED STD 209E để làm thước đo tại các môi trường yêu cầu cấp sạch.

Xem thêm: Thành phần cấu tạo HVAC & nguyên lý vận hành

Sự khác biệt giữa HVAC phòng sạch và hệ thống HVAC thông thường

• Kiểm soát chất lượng không khí: Phòng sạch cần phải kiểm soát chất lượng không khí ở mức chuyên sâu hơn.
• Yêu cầu cao về độ sạch của không khí: Trong hệ thống HVAC thông thường, không khí chỉ cần đáp ứng tiêu chuẩn về độ sạch và độ ẩm để đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng. Tuy nhiên, trong phòng sạch, không khí phải đáp ứng về các tiêu chuẩn như: cấp sạch – độ sạch của không khí, nồng độ bụi, vô trùng, vi sinh, áp suất phù hợp, …
• Cấu trúc HVAC ở phòng sạch thường phức tạp hơn, bao gồm hệ thống lọc (Hepa/Ulpa), hệ thống tuần hoàn khí, hệ thống kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, thiết bị điều khiển. Các bộ phận này phải được thiết kế và lắp đặt để đảm bảo tính chính xác và tương thích.
• Chi phí: Do tính chất phức tạp và yêu cầu kiểm soát cao, hệ thống HVAC phòng sạch thường có chi phí đầu tư và vận hành cao hơn so với hệ thống thông thường.

III. Các biện pháp tăng cường hiệu quả hoạt động của hệ HVAC

• Sử dụng hoặc nâng cấp công nghệ tiên tiến
• Sử dụng hệ thống điều khiển thông minh.
• Sử dụng nguồn năng lượng tái tạo.
• Tái sử dụng nước.
• Sử dụng các vật liệu cách âm, cách nhiệt.
• Tối ưu hóa vị trí đặt hệ thống.
• Bảo trì và kiểm tra định kỳ.
• Tối ưu hóa hệ thống kiểm soát.
• Tăng cường giáo dục và huấn luyện.

VI. Những lưu ý khi thiết kế hệ thống HVAC là gì?

Để đảm bảo chất lượng không khí và môi trường thích hợp cho các hoạt động trong phòng sạch, các yếu tố sau đây cần được quan tâm và lưu ý trong quá trình thiết kế hệ thống HVAC cho phòng sạch:

• Lựa chọn phù hợp theo công năng, mục đích sử dụng.
• Điều chỉnh áp suất không khí.
• Điều chỉnh độ ẩm và nhiệt độ.
• Tính toán lưu lượng khí.
• Sử dụng loại bộ lọc hiệu quả.
• Chọn vật liệu xây dựng phù hợp.
• Xác định các khu vực và cấp độ sạch.
• Đảm bảo an toàn và tiện nghi cho nhân viên.
• Các tiêu chuẩn quy định.
• Xác định vị trí của các thiết bị, phù hợp mặt bằng và không gây ảnh hưởng các hệ khác.

Xem thêm: Những quy định về việc sử dụng HVAC trong phòng sạch

V. Sử dụng và bảo trì hệ thống

Dưới đây là một số vấn đề cần lưu ý khi sử dụng HVAC system:

• Làm sạch các bộ lọc định kỳ.
• Kiểm tra và theo dõi áp suất định kỳ.
• Thường xuyên kiểm tra lưu lượng không khí.
• Kiểm tra và theo dõi nhiệt độ và độ ẩm thường xuyên.
• Kiểm tra các thiết bị phụ trợ thường xuyên (máy nén, tủ điện, các bộ điều khiển tự động, …).
• Cần có kế hoạch bảo trì tổng thể định kỳ.
• Lưu trữ và quản lý tài liệu hệ thống giúp phát hiện bất thường, để đánh giá, hoặc nâng cấp.
• Tuyển dụng nhân viên có chuyên môn cao.
• Nâng cao nhận thức của nhân viên về hệ thống HVAC.
• Kiểm tra và tuân thủ các tiêu chuẩn được quy định, chính sách môi trường địa phương.

Xem thêm: Sửa chữa và bảo trì HVAC

Thiết kế, báo giá, thi công lắp đặt hệ thống HVAC

KYODO là đơn vị chuyên nghiệp trong các công trình phòng sạch nói chung và thiết kế hệ thống HVAC nói riêng. Quý vị sẽ đến với cách làm việc chuyên nghiệp của chúng tôi:

• Thiết kế theo yêu cầu.
• Tối ưu theo hiện trạng cơ sở vật chất hoặc nâng cao – mở rộng.
• Nhiều tùy chọn thiết kế thi công và loại thiết bị với các mức ngân sách khác nhau.
• Đảm bảo chất lượng và kỹ thuật thi công.
• Đảm bảo quy trình và các mốc tiến độ cam kết.
• Bảo trì bảo dưỡng máy móc, hoặc khắc phục vấn đề nhanh chóng.

Kyodo thi công lắp đặt hệ thống HVAC cho phòng sạch chế biến sản xuất, nhà máy, nhà xưởng, kho, …

Liên hệ: Gọi 0777.386.683 hoặc Điền vào biểu mẫu yêu cầu tư vấn

Thông qua nội dung này, hi vọng quý vị đã giải đáp được những thắc mắc về “hệ thống HVAC là gì“, “các thành phần và nguyên lý vận hành hệ thống”, đặc biệt là tư vấn thiết kế hệ thống HVAC phục vụ sản xuất. Hãy liên hệ với KYODO – Nhà thầu HVAC phòng sạch để được tư vấn tốt nhất. Chúng tôi chuyên cung cấp các thiết bị HVAC từ nhiều thương hiệu lớn như Trane, DAIKIN, AHU,…

Thông tin liên quan: Tháp giải nhiệt hệ HVAC