HVAC là viết tắt của các thuật ngữ tiếng Anh Heating (Sưởi ấm) – Ventilation (Thông gió) – Air Conditioning (Điều hòa không khí). Hệ thống này được sử dụng phổ biến trong phòng sạch để kiểm soát các yếu tố của môi trường trong phạm vi cần thiết, đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn đúng quy định. Ngoài ra, HVAC còn được ứng dụng rộng rãi trong các công trình cao tầng, trung tâm mua sắm, nhà máy sản xuất công nghiệp và ngành hàng không…
Hệ thống HVAC là gì?
Hệ thống HVAC hay hệ thống điều hòa không khí trung tâm là viết tắt của từ Heating Ventilating and Air Conditioning (Hệ thống sưởi ấm thông gió và điều hòa không khí ) giúp kiểm soát các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, giới hạn tiểu phân, giới hạn nhiễm khuẩn và áp suất trong phòng sạch.
Hiện nay, hệ thống HVAC được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, điển hình như hệ thống điều hòa không khí thông gió trong tòa nhà, trung tâm thương mại, đặc biệt là hệ thống điều hòa không khí tại các nhà máy sản xuất dược phẩm, thực phẩm chức năng (hệ thống HVAC trong GMP).
Hệ thống HVAC gồm những thành phần nào?
Hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) bao gồm các thành phần quan trọng như sưởi, thông gió và điều hòa không khí. Đây là những yếu tố quan trọng để duy trì khả năng thông gió và áp suất tương đối trong các không gian của tòa nhà hoặc công trình, giảm thiểu sự xâm nhập của không khí không mong muốn.
Sưởi ấm và làm mát là những chức năng được sử dụng nhiều nhất và tiêu tốn nhiều năng lượng nhất trong hệ thống HVAC. Do đó, việc lựa chọn một hệ thống HVAC phù hợp và tiết kiệm năng lượng là rất quan trọng để tránh tăng chi phí sinh hoạt.
Hệ thống HVAC cũng có thể được sử dụng để kiểm soát độ ẩm, đồng thời có thể thêm cả máy tạo ẩm, máy hút ẩm làm tùy chọn cho hệ thống sưởi và làm mát (tương tự như tùy chọn trên máy điều hòa nhiệt độ ngày nay). Đối với những người sinh sống trong môi trường rất khô hoặc vùng nhiệt đới, việc bổ sung những chức năng này cho hệ thống HVAC là rất cần thiết. Một số người thích lắp đặt máy tạo ẩm hoặc máy hút ẩm riêng, để quản lý độ ẩm của môi trường mà không cần sử dụng hệ thống HVAC toàn bộ.
Hệ thống sưởi
Hệ thống sưởi được thiết kế để tạo ra nhiệt độ cao hơn so với nhiệt độ của môi trường, sau đó phân phối nhiệt lượng đó đến các tòa nhà hoặc trung tâm thương mại.
Hệ thống này bao gồm nhiều bộ phận riêng biệt như:
- Lò hơi và bơm nhiệt được sử dụng để đun nóng nước, hơi nước, hoặc không khí để tạo ra nhiệt dự phòng hoặc hệ thống sưởi cho các gia đình và các trung tâm cơ khí.
- Nhiệt được truyền đi thông qua các phương pháp như đối lưu, dẫn nhiệt hoặc bức xạ.
- Các nguồn nhiên liệu để vận hành lò sưởi có thể bao gồm nguyên liệu rắn như than hoặc củi, nguyên liệu lỏng như xăng hoặc dầu, khí hoặc điện.
Bất kể là hệ thống sưởi nào thì nhiệt truyền sang môi trường đều bao gồm nước, hơi nước và không khí.
- Nước và hơi nước có thể duy trì ở dạng lỏng và biến thành hơi nước khi nhiệt độ tăng. Để truyền tải nhiệt, chúng được vận chuyển thông qua bộ trao đổi nhiệt như bộ tản nhiệt hoặc cuộn dây nước nóng không khí. Nước nóng có thể được sử dụng để tắm hoặc giặt đồ.
- Trong khi đó, không khí được phân phối thông qua hệ thống ống dẫn và không khí ấm được mang đi để cung cấp cho các vùng cần được sưởi ấm, còn không khí lạnh được trả lại máy sưởi.
Lưu ý: Để tránh nguy cơ cháy do sự hình thành của các hợp chất dễ bay hơi như VOC, formaldehyde, carbon monoxide… thì cần đảm bảo cung cấp đầy đủ thông hơi.
Hệ thống thông gió
Hệ thống thông gió là quá trình đưa không khí từ bên ngoài vào không gian kín và lưu thông không khí trong không gian đó. Chức năng của hệ thống thông gió bao gồm cải thiện chất lượng không khí bên trong, loại bỏ mùi hôi và có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm. Ngoài ra, hệ thống thông gió còn giúp loại bỏ các tác nhân ảnh hưởng đến sức khỏe như:
- Chất ô nhiễm
- Bụi
- Khói, mùi thuốc lá
- Vi sinh vật, phấn hoa
- Carbon dioxide hoặc monoxit cũng các loại tương tự
Ngoài ra, hệ thống này còn giúp thoát mùi các chất khí thải.
Hệ thống thông gió bao gồm hai loại chính là thông gió nhân tạo và thông gió tự nhiên.
Thông gió nhân tạo
Thông gió nhân tạo còn được gọi là thông gió cơ học hoặc thông gió cưỡng bức, thường được sử dụng trong nhà bếp và phòng tắm để loại bỏ mùi hôi, hơi ẩm dư thừa. Bạn có thể dễ dàng tìm thấy hệ thống này trong bếp của nhà hàng hoặc phòng tắm của khách sạn. Khi lựa chọn quạt hút, bạn cần xem xét kích thước của phòng, tốc độ dòng chảy (để ngăn chặn sự lây lan của mùi) và mức độ tiếng ồn.
Để giảm thiểu chi phí bảo trì và tần suất thay thế, quạt truyền động trực tiếp là lựa chọn phổ biến nhất, có thể sử dụng trong các trường hợp khác nhau. Ngoài ra, các loại quạt như quạt trần, bàn, sàn và quạt treo tường cũng được ưu tiên sử dụng để lưu thông không khí trong phòng, đồng thời giúp giảm nhiệt độ cảm nhận của người sử dụng.
Thông gió tự nhiên
Không cần sử dụng máy quạt hay các thiết bị cơ khí khác, không khí vẫn có thể dễ dàng được tuần hoàn và thông gió. Thông gió tự nhiên có thể được đạt được thông qua sự kết hợp giữa các cửa sổ và cửa chớp. Tuy nhiên hiệu quả của chúng phụ thuộc vào việc thiết kế kiến trúc công trình.
Việc theo dõi tốc độ thay đổi không khí là rất quan trọng trong bất kỳ hệ thống thông gió tự nhiên nào. Nếu cần thiết, hệ thống thông gió nhân tạo có thể được sử dụng để bổ sung cho hệ thống thông gió tự nhiên.
Hệ thống điều hòa nhiệt độ trung tâm Chiller
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm – hay còn gọi là hệ thống chiller được sử dụng để điều chỉnh độ ẩm và giảm nhiệt độ của không khí lưu thông. Hầu hết không khí được tuần hoàn thông qua hệ thống này, ngoài ra, không khí từ bên ngoài được hút vào để tạo áp suất dương trong không gian. Tất cả không khí được truyền qua một bộ trao đổi nhiệt được làm mát bằng máy móc trước khi lưu thông đến các khu vực cần thiết.
Trong quá trình làm mát không khí, nhiệt được loại bỏ thông qua dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Chất làm lạnh được sử dụng để thực hiện việc làm mát nên được gọi là môi trường làm lạnh, được lưu thông qua một hệ thống làm lạnh hoặc làm mát tự nhiên.
Nguyên lý vận hành của hệ thống HVAC
Trong hệ thống HVAC thường bao gồm ba loại khí khác nhau, điển hình là khí tươi, khí hồi lưu và khí thải.
Trong các phòng sạch chuẩn GMP thông thường, có đến 80-90% khí là khí hồi lưu và khoảng 10-20% còn lại là khí tươi được lọc và cung cấp từ bên ngoài. Việc sử dụng loại khí này giúp đảm bảo đủ lượng oxy cung cấp cho những người vận hành trong nhà máy.
Tuy nhiên, đối với các phòng sạch sản xuất vắc xin và vi sinh vật có yêu cầu về độ sạch, giới hạn nhiễm khuẩn là rất cao. Vì vậy, không khí trong phòng sạch này phải được thay thế liên tục với 100% khí tươi, đảm bảo rằng không có khí tái sử dụng nào được sử dụng lại.
Hệ thống HVAC hoạt động dựa trên nguyên lý sau đây:
- Khí tươi được thu hồi từ không khí và đi qua cụm khí đầu vào trước khi được chuyển đến AHU để điều chỉnh độ ẩm, áp suất và lọc tiểu phân có kích thước lớn. Van chỉnh gió được sử dụng để kiểm soát lượng khí tươi được cung cấp.
- Sau khi đi qua AHU, khí tươi được điều chỉnh nhiệt độ bằng heater để đạt nhiệt độ khoảng 22 độ C.
- Khí tươi cuối cùng sẽ được lọc tinh qua màng lọc HEPA để loại bỏ các tiểu phân nhỏ và vi khuẩn.
- Trong phòng sạch, khoảng 90% khí được thu hồi và trở về AHU để được sử dụng lại (khí hồi lưu), còn lại 10% sẽ được thải ra môi trường. Tuy nhiên, đối với các phòng sản xuất thuốc độc hoặc thuốc chứa hoạt chất nguy hiểm, khí được thải ra môi trường phải được xử lý trước để tránh ô nhiễm môi trường.
Ưu điểm, nhược điểm của hệ thống HVAC
Những lợi ích mà hệ thống HVAC mang đến cho người sử dụng là:
- Kiểm soát và duy trì nồng độ bụi trong không gian, đồng thời tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa phòng và môi trường bên ngoài để giữ cho độ ẩm và nhiệt độ trong phạm vi cho phép.
- Tạo ra luồng khí sạch với độ ẩm và nhiệt độ thích hợp, tuần hoàn trong các phòng và có nhiều cấp độ sạch khác nhau.
- Hệ thống HVAC cũng có thể được sử dụng để kiểm soát độ ẩm, và tùy chọn bổ sung như máy tạo ẩm và máy hút ẩm có thể được tích hợp vào hệ thống sưởi và làm mát để quản lý độ ẩm của môi trường mà không cần bật điều hòa.
- Việc chọn một hệ thống HVAC phù hợp với nhu cầu sử dụng có thể giúp giảm thiểu chi phí sử dụng điện năng và tiết kiệm chi phí đầu tư cho doanh nghiệp.
Bên cạnh những lợi ích nổi bật thì người dùng cần lưu ý một số nhược điểm và rủi ro khi lắp đặt hệ thống HVAC như sau:
- Cần cấp đủ thông hơi để tránh nguy cơ cháy do sự hình thành của các hợp chất dễ bay hơi như VOC, carbon monoxide, formaldehyde cùng các chất nguy hiểm khác.
- Phần lớn năng lượng tiêu thụ của hệ thống HVAC được sử dụng để sưởi ấm và làm mát, vì thế nó có thể gây tốn nhiều năng lượng.
Hệ thống HVAC bao gồm những loại nào?
Hệ thống HVAC được chia thành hai loại chính: Hệ thống làm mát và hệ thống sưởi ấm.
- Hệ thống làm mát bao gồm các thiết bị như máy điều hòa và máy làm mát bằng hơi nước, phù hợp cho các vùng miền khô hạn. Khi không khí đi vào hệ thống sẽ được xử lý bằng cách đi qua đệm thấm nước để làm ẩm và làm mát trước khi được đưa vào không gian sống.
- Hệ thống sưởi ấm bao gồm các thiết bị như lò đốt, lò hơi, lò đun, sàn bức xạ,… Những thiết bị này sẽ giúp tạo ra không gian ấm áp và có thể được sử dụng để trang trí cho ngôi nhà của bạn.
Một số sự cố có thể xảy ra khi vận hành hệ thống HVAC
Dưới đây là một số sự cố có thể xảy ra khi sử dụng hệ thống HVAC:
- Van chỉnh gió bị kẹt hoặc đường ống bị xì, gây khó khăn trong việc điều chỉnh lưu lượng không khí.
- Máy nén chiller thiếu hoặc hết gas, dẫn đến hiệu suất làm lạnh giảm.
- Hệ thống thoát nước không hoạt động tốt, dẫn đến tắc nghẽn và rò rỉ, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm.
- Màng lọc bị thủng, không lọc được các chất tiểu phân.
- Nguồn điện không ổn định, có thể gây mất pha, cháy nổ và gây nguy hiểm cho hệ thống HVAC.
Hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) là một phần quan trọng trong các hệ thống xây dựng hiện đại. Hệ thống này có thể cung cấp không khí sạch cho các khu vực trong tòa nhà, điều chỉnh nhiệt độ để đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Các thiết bị HVAC tiên tiến cũng có thể tối ưu hóa hiệu suất năng lượng và giảm thiểu lượng khí thải độc hại vào môi trường. Tuy nhiên, để đảm bảo hệ thống hoạt động đúng cách, cần thường xuyên kiểm tra và bảo trì.
Trên đây là những thông tin cơ bản về hệ thống HVAC do Tuấn Hưng Phát thu thập tổng hợp. Đơn vị chúng tôi chuyên cung cấp các thiết bị van công nghiệp – thiết bị vật tư đường ống phục vụ hệ thống Chiller, hệ thống HAVC,… Các sản phẩm được đơn vị lưu kho sẵn hàng như: Van bướm điều khiển điện – điều khiển tay gạt – tay quay, van bi điện – khí nén, van 1 chiều lá lật – dạng cánh bướm…, khớp nối mềm cao su,… Liên hệ ngay để nhận báo giá ưu đãi.