Hệ thống HVAC là gì? Chức năng, Cấu tạo và Ứng dụng

Hệ thống HVAC là gì - không chỉ thực hiện nhiệm vụ làm mát hay sưởi ấm, thiết bị còn điều phối toàn bộ vi khí bên trong công trình. Vì thế, đối với các tòa nhà, đây chính là nền tảng giúp không gian bên trong đạt chuẩn kỹ thuật, tối ưu hiệu quả sử dụng.

1. Tìm hiểu chung hệ thống HVAC là gì?

Hệ thống HVAC (Heating - Ventilation - Air Conditioning) là hệ thống thực hiện nhiệm vụ sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí. Chức năng chính của hệ thống là duy trì & kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí, tạo ra môi trường thoải mái, dễ chịu, bất chấp thời tiết khắc nghiệt bên ngoài.

Hiện nay HVAC được chia làm 2 loại phổ biến là:

• HVAC & R hoặc HVACR - ‘R’: hệ thống HVAC gồm cả làm lạnh
• HVACR: hệ thống xử lý không khí nhưng không có thông gió

Hệ thống này được ứng dụng nhiều để điều hoà không khí trong nhà xưởng, tòa chung cư, bệnh viện... giúp không khí luôn thông thoáng, tạo cảm giác thoải mái, an toàn.

2. Ưu điểm nổi bật của hệ thống HVAC

Hệ thống HVAC nổi bật với năng lực kiểm soát toàn diện từ nhiệt độ, độ ẩm đến áp suất và chất lượng không khí. Cụ thể:

• Điều hòa môi trường: Bên cạnh nhiệm vụ làm mát, hệ thống còn làm ấm, hỗ trợ lưu thông khí và điều chỉnh độ ẩm.
• Cải thiện chất lượng khí: HVAC loại bỏ bụi và các chất gây ô nhiễm, nấm mốc, đồng thời đưa không khí tươi từ ngoài vào.
• Linh hoạt: Hệ thống cho phép tùy chỉnh nhiệt độ theo từng khu vực.
• An toàn: Khối kỹ thuật dễ dàng tích hợp với hệ thống phòng cháy chữa cháy và kích hoạt tính năng tự động hóa.
• Vận hành êm: Do sử dụng nước nên HVAC hoạt động rất yên tĩnh và lâu có dấu hiệu hỏng hóc.

3. Nhược điểm của hệ thống HVAC cần lưu ý

Hoạt động rất hiệu quả, nhưng hệ thống HVAC chỉ được trang bị chủ yếu trong không gian lớn vì:

• Chi phí cao: Cả phí lắp đặt ban đầu và phí sửa chữa, bảo dưỡng mỗi lần đều tốn kém. Đặc biệt là với các hệ thống phức tạp, nhiều chi tiết nhỏ.
• Tổng chi phí điện cao: Do vận hành 100% công suất khi bật nên tổng tiêu hao điện mỗi ngày lớn.
• Bảo trì tốn kém: Cần vệ sinh, thay bộ lọc đúng thời hạn để giảm bụi bẩn phát tán, ngăn nấm mốc phát triển.
• Không gian thiết kế: Hệ thống HVAC gồm nhiều thiết bị, đường ống, cần diện tích lắp đặt đủ lớn để không phá vỡ kiến trúc tổng thể.

Ngoài ra, đôi khi luồng khí sẽ bị phân bố không đều, gây chênh lệch nhiệt độ giữa các vị trí. Nguyên nhân có thể do kẹt van gió, thiếu gas hoặc rò rỉ đường ống.

4. 3 thành phần cơ bản nhất của hệ thống HVAC

4.1. Hệ thống sưởi ấm (Heating)

Đây là nơi tạo và phân phối nhiệt cho toàn bộ khu vực. Chúng sử dụng điện, gas dầu hoặc bơm nhiệt để làm ấm không khí.

Trong hệ thống này thường có lò sưởi (đốt nóng không khí), lò hơi (đun nước/tạo hơi nước), máy bơm nhiệt và hệ thống sưởi dự phòng.

Chúng tạo ra nhiệt, sau đó truyền qua bộ phận dẫn nhiệt, bộ phận đối lưu và bức xạ nhiệt.

4.2. Hệ thống điều hòa khí

Là trung tâm xử lý không khí được cấp vào theo các tiêu chuẩn cài đặt: độ ẩm, độ sạch, nhiệt độ…

Nơi này thường gồm máy nén (CDU), bộ xử lý không khí (AHU), màng lọc (thường là HEPA), van và đường ống.

4.3. Hệ thống thông gió

Hệ thống này thực hiện nhiệm vụ đưa dòng khí tươi từ ngoài môi trường vào trong, loại bỏ tình trạng tù đọng khí, gây cảm giác ngột ngạt.

Bên cạnh đó, hệ thống thông gió còn giúp loại bỏ các khí thải, mùi hôi, khuẩn hại và bụi bẩn, tái tạo không gian trong lành hơn.

Hiện nay, có 2 kiểu thông gió thường được sử dụng nhất, đó là:

• Thông gió nhân tạo: Là phương pháp hỗ trợ lưu thông khí trong phòng một cách cưỡng bức, nhờ vào quạt hút cơ học. Phương pháp này mang lại hiệu quả cao, song phát sinh tiếng ồn khá lớn. Chúng ta thường gặp ở phòng bếp, nhà tắm hoặc các nơi có ống xả cơ khí khác.
• Thông gió tự nhiên: Kết hợp cửa sổ để lưu thông không khí. Cách này tiết kiệm chi phí nhưng hiệu quả lại không bằng phương pháp nhân tạo. Cần theo dõi những thay đổi của không khí để điều chỉnh phù hợp.

5. Giải mã chi tiết cấu tạo của hệ thống HVAC

Đi sâu hơn vào từng bộ phận của hệ thống HVAC, có thể kể đến các chi tiết chính sau đây:

• Bộ phận sưởi ấm: Thường gồm nồi hơi, lò sưởi và bơm nhiệt. Chúng làm nóng không khí để sẵn sàng đưa đến vị trí cần làm ấm.
• Bộ phận thông gió: Thực hiện nhiệm vụ hút gió từ ngoài môi trường vào bên trong.
• Bộ phận làm mát: Thường là chiller sản xuất nước lạnh, đóng vai trò hạ nhiệt tổng thể cho không gian.
• Bộ xử lý không khí: Là trung tâm hệ thống (AHU, MAU, PAU), nhận khí tươi và lọc thành khí sạch, hiệu chỉnh nhiệt, độ ẩm. Sau đó đưa đến bộ phận phân phối khí.
• Bộ phận phân phối không khí: Gồm các ống dẫn, van điều tiết, miệng gió và 1 số chi tiết khác; làm nhiệm vụ đưa khí đã qua xử lý đến các khu vực trong tòa nhà.
• Bộ phận thu hồi: Gom khí đã qua sử dụng trở về bộ xử lý để làm mới và tái sử dụng.
• Bộ phận bảo vệ: Thường bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến chống cháy và cảm biến chất lượng khí. Đây là những thành phần giữ an toàn cho hệ thống, ngăn ngừa sự cố đột ngột.

6. Đánh giá tầm quan trọng của hệ thống HVAC

Có thể nói, hệ thống HVAC cung cấp chất lượng không khí tốt nhất cho chúng ta trong mọi điều kiện môi trường.

Nhờ hệ thống này, môi trường làm việc trở nên dễ chịu, ít vi khuẩn, vi rút tấn công. Khí tươi được cấp liên tục từ ngoài vào và lọc sạch, tốt cho hô hấp.

HVAC còn tạo chênh áp nhất định để ngừa nhiễm khuẩn chéo, đảm bảo môi trường sản xuất.

Nhìn chung, đây là kết cấu đặc biệt cần thiết trong các công trình lớn. Dù là nơi sản xuất hay sinh hoạt, vui chơi, chúng đều tối quan trọng.

7. Phân tích cơ chế hoạt động của hệ thống HVAC

HVAC System cải thiện chất lượng không khí thông qua chu trình khép kín, tuần hoàn liên tục như sau:

Xử lý không khí:

• Bộ phận thông gió hút khí tươi từ môi trường, dẫn qua các bộ lọc để loại bỏ tạp chất. Theo cài đặt, khí sẽ được làm mát hoặc sưởi ấm.
• Bộ phận làm lạnh sẽ hấp thụ nhiệt để làm mát không khí. Trong khi bộ phận sưởi ấm dùng gas, điện hoặc nước nóng để tăng nhiệt độ khí lên.
• Sau đó, không khí được đưa về bộ phận xử lý không khí để điều chỉnh cả độ ẩm, lọc bụi siêu nhỏ, trở thành khí chất lượng cao.

Phân phối khí:

• Khí sạch được truyền qua các ống dẫn gió, đi đến từng phòng, phục vụ nhu cầu sử dụng.
• Thông qua bộ điều khiển nhiệt độ, người dùng giám sát, chỉnh nhiệt độ, áp suất theo mong muốn.

Thu hồi khí:

• Không khí đã sử dụng từ các phòng được thu hồi trở lại AHU để xử lý trước khi được phân phối trở lại.
• 90% không khí đã dùng được hoàn về bộ xử lý trung tâm để tối ưu lại, chỉ 10% được thải ra ngoài, thay bằng khí mới.
• Riêng các phòng thí nghiệm, phòng sạch, lượng khí tươi thay thế thường là 100%.

8. Ứng dụng của hệ thống HVAC trong thực thế

Trong hầu hết các không gian sống, sản xuất hiện đại đều có sự hiện diện của hệ thống HVAC. Cụ thể:

• Chung cư cao cấp: Duy trì nhiệt độ ổn định quanh năm, loại bỏ bụi mịn và tác nhân dị ứng, ngăn nấm mốc, mùi hôi.
• Văn phòng: Phân phối khí đều đến từng khu vực và kiểm soát nhiệt theo mật độ người dùng, giảm tiêu hao điện.
• Khu công nghiệp: Ổn định nhiệt độ, độ ẩm theo yêu cầu, bảo vệ máy móc, linh kiện điện tử và đảm bảo an toàn lao động cho công nhân.
• Bệnh viện: Hệ thống HVAC được thiết kế theo tiêu chuẩn nghiêm ngặt, nhằm lọc sạch vi sinh vật gây hại trong không khí, duy trì áp suất phòng. Hệ thống này đặc biệt quan trọng với các phòng mổ vô trùng, phòng hồi sức.
• Phòng sạch: Các nhà máy điện tử, công nghệ sinh học hay đơn vị sản xuất dược phẩm, HVAC kiểm soát chặt chẽ từng hạt bụi trong không gian, nhiệt độ, độ ẩm.

9. Phân loại hệ thống HVAC phổ biến hiện nay

Các hệ thống HVAC hiện nay khá đa dạng, được thiết kế dựa theo công suất, quy mô công trình và kiểu phân phối gió. Có thể kể đến:

• HVAC cục bộ: Gồm máy điều hòa treo tường phổ biến ở nhà dân, văn phòng nhỏ. Hoặc các điều hòa Multi (kết hợp 1 dàn nóng với nhiều dàn lạnh, thường dùng trong chung cư. 1 loại khác là máy điều hòa tủ đứng, lắp cho showroom, quán ẩm thực.
• HVAC trung tâm: Nhóm này cũng gồm nhiều loại nhỏ như hệ thống chiller nước/không khí (cho nhà cao tầng). Hệ thống VRV/VRF (trong trung tâm thương mại, dịch vụ cao cấp).
• Hệ thống HVAC không ống dẫn: Dùng dàn lạnh treo tường trực tiếp, không cần hệ thống ống gió phức tạp.

10. Hướng dẫn bảo trì hệ thống HVAC tối ưu hiệu quả dùng

Bảo trì hệ thống HVAC thường xuyên là cách tốt nhất để tiết kiệm điện tiêu thụ, giảm hỏng hóc và tăng hiệu quả, thời gian sử dụng.

• Đối với bộ lọc: Đây là nơi giữ các loại bụi, khuẩn lẫn trong không khí, ngăn chúng lưu thông ra tòa nhà. Cần thay thế đúng kỳ hạn để hệ thống chạy sạch, lưu thông gió tốt, chất lượng khí đảm bảo.
• Quạt: Do ảnh hưởng của các rung động, đầu nối điện, cơ cấu cơ khí của quạt dễ bị liên đới. Khi thay lọc, bạn nên đồng thời kiểm tra lại bộ phận này. Chú ý làm sạch cánh quạt thường xuyên để giữ quạt ở trạng thái cân bằng. Đồng thời thường xuyên bôi trơn cho động cơ quạt.
• Hệ thống điện: Xử lý sớm các hiện tượng lỏng giắc cắm, cầu đấu, vị trí nứt, vỡ, hở điện.

Ngoài ra, cần vệ sinh dàn nóng - lạnh thường xuyên để đảm bảo hiệu quả trao đổi nhiệt. Cấp gas đầy đủ, đúng tiêu chuẩn kỹ thuật cho hệ thống, khắc phục các vị trí rò rỉ (nếu có).

Trên đây là toàn bộ thông tin giải đáp chi tiết hệ thống HVAC là gì. Quý khách hàng cần tìm hiểu thêm hoặc mua thiết bị, lắp đặt hệ thống, vui lòng liên hệ với Đặng Gia để được phục vụ.