Hot search thấy khá nhiều câu trả lời về hệ thống HVAC được đưa ra, như HVAC là gì? Hệ thống HVAC là gì? HVAC system là gì? Để có câu trả lời chính xác nhất, hãy cùng Vạn An Group khám phá bài viết dưới đây. Bài viết sẽ cung cấp đầy đủ thông tin về hệ thống HVAC, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống này.
HVAC là gì?
HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí), được gọi chung là hệ thống điều hòa không khí.
Hệ thống điều khiển HVAC là một hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong các không gian trong nhà hoặc xe cộ. Để đảm bảo mức độ chất lượng không khí và sự thoải mái nhiệt, một hệ thống HVAC cần phải đạt được các tiêu chuẩn nhất định. Thiết kế hệ thống HVAC dựa trên các nguyên tắc truyền nhiệt, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng.
Mục tiêu chính của hệ thống HVAC là tạo ra một không gian với nhiệt độ, chất lượng không khí và độ ẩm ở mức tối ưu. Hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì môi trường khí hậu thoải mái và thay thế không khí cũ bằng không khí trong lành từ bên ngoài. HVAC được sử dụng trong cả các cơ sở thương mại và dân cư.
Tìm hiểu cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống HVAC
HVAC là hệ thống điều hòa không khí, một khái niệm mà ai cũng có thể hiểu. Để hiểu rõ hơn về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống HVAC, hãy theo dõi bài viết dưới đây để có thêm thông tin chi tiết.
Cấu tạo HVAC System
Một hệ thống HVAC thông thường sẽ bao gồm ba hệ thống chính: sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí. Các thành phần hoặc thiết bị cơ bản trong hệ thống này bao gồm:
– Quạt (Fan): Lưu thông và trả lại không khí.
– Đường ống cung cấp không khí: Dẫn khí đến các khu vực cần thiết.
– Các đầu vào và cửa hút không khí: Cung cấp và hút không khí trở lại.
– Buồng khí hỗn hợp: Nhận khí trong phòng và trộn với không khí bên ngoài.
– Bộ lọc: Loại bỏ các hạt bụi bẩn từ không khí hỗn hợp.
– Bộ phận trao đổi nhiệt: Gồm cuộn dây nóng, cuộn dây hơi, chất làm lạnh bay hơi, hoặc cuộn nước lạnh để thêm hoặc loại bỏ nhiệt từ không khí lưu thông.
– Thiết bị sưởi ấm phụ: Lò khí đốt tự nhiên hoặc yếu tố nhiệt điện.
– Nén khí: Nén hơi lạnh và bơm chất làm lạnh xung quanh hệ thống.
– Bộ phận ngưng tụ: Loại bỏ nhiệt từ hơi lạnh và ngưng tụ nó thành chất lỏng.
– Bơm nước ngưng tụ: Lưu thông nước qua bình ngưng làm mát bằng nước; máy bơm nước ngưng tụ (CWP); cung cấp nước ngưng tụ (CWS) và ngược lại (CWR).
– Bơm nước nóng/lạnh: Lưu thông nước nóng từ nồi hơi qua các cuộn dây nước nóng và quay trở lại, hoặc lưu thông nước lạnh từ máy làm lạnh qua các cuộn dây nước lạnh để làm mát.
– Nguồn sưởi ấm trung tâm: Nước hoặc nồi hơi cho hệ thống trung tâm.
– Tháp giải nhiệt: Với bình ngưng làm mát bằng nước cho hệ thống trung tâm.
– Hệ thống điều khiển: Bắt đầu, dừng lại, hoặc điều chỉnh dòng chảy của không khí, nước, hơi nước, chất làm lạnh và điện.
Những thành phần này hoạt động cùng nhau để đảm bảo hệ thống HVAC hoạt động hiệu quả, cung cấp không khí trong lành và duy trì nhiệt độ, độ ẩm phù hợp.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống HVAC
HVAC sẽ được vận hành theo nguyên lý như sau:
– Hệ thống sẽ tiếp nhận khí tươi từ không khí bên ngoài, sau đó dẫn vào cụm khí đầu vào và đi qua AHU. AHU sẽ đảm nhận nhiệm vụ kiểm soát chất lượng của khí từ bên ngoài, điều chỉnh độ ẩm, áp suất và thực hiện việc lọc sơ bộ các hạt bụi có kích thước lớn.
– Khí tươi được cung cấp vào Air Handling Unit sẽ được kiểm soát thông qua van điều chỉnh gió. Sau khi đi qua thiết bị này, khí tươi sẽ được điều chỉnh nhiệt độ đến mức khoảng 22 độ C bằng cách sử dụng Heater.
– Không khí sẽ được lọc qua màng lọc HEPA để loại bỏ hầu hết các vi sinh vật có kích thước nhỏ. Trong các môi trường đòi hỏi không khí sạch như phòng sạch, màng lọc HEPA đóng vai trò vô cùng quan trọng.
– Khoảng 90% lượng không khí trong phòng sẽ được hồi lưu về Air Handling Unit (khí tái sử dụng) và cung cấp trở lại cho môi trường bên trong, trong khi 10% còn lại sẽ được xả ra bên ngoài.
Hệ thống HVAC bao gồm những gì
Để hiểu rõ hơn về cấu tạo của hệ thống HVAC, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu chi tiết về ba hệ thống chính trong HVAC:
- Hệ thống sưởi ấm
- Hệ thống thông gió
- Hệ thống điều hòa không khí
Hệ thống sưởi
Hệ thống sưởi là trung tâm tạo ra và phân phối nhiệt cho toàn bộ khu vực mà hệ thống HVAC bao phủ. Nhiệt được tạo ra bởi hệ thống máy sưởi trung tâm và truyền đi qua các quy trình dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt.
Để tạo nên một hệ thống sưởi, cần có các thiết bị sau:
– Thiết bị dùng để đun nóng nước, hơi nước hoặc không khí ở vị trí trung tâm.
– Lò hơi và bơm nhiệt.
– Hệ thống truyền nhiệt qua đối lưu và dẫn truyền qua bức xạ.
– Lò sưởi hoạt động bằng các nguồn nhiên liệu như: nhiên liệu rắn (than, củi), nhiên liệu lỏng (xăng, dầu), khí (gas) và điện. Các lò sưởi bằng điện thường được sử dụng làm nhiệt dự phòng hoặc hệ thống bơm nhiệt.
Hệ thống thông gió
Hệ thống thông gió không chỉ lấy khí từ bên ngoài công trình mà còn cải thiện chất lượng không khí trong nhà và loại bỏ mùi hôi, cũng như có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. Giúp giảm chất ô nhiễm, bụi, khói, mùi, vi sinh vật và các hạt khác trong không khí lưu thông trong không gian. Hệ thống thông gió thường sử dụng hai phương pháp: nhân tạo và tự nhiên.
Thông gió nhân tạo
Thông gió nhân tạo, hay còn được gọi là thông gió cơ học hoặc thông gió cưỡng bức, thường được sử dụng trong các môi trường thông thường như nhà bếp và phòng tắm để loại bỏ mùi hôi và đôi khi hơi ẩm dư thừa từ không khí. Để xác định kích thước và tốc độ của quạt hút, cần phải đánh giá kích thước của phòng, tốc độ dòng chảy (sự truyền nhiễm của mùi) và mức độ tiếng ồn.
Quạt truyền động trực tiếp thường được sử dụng trong nhiều tình huống khác nhau, giúp giảm chi phí bảo trì và tần suất. Quạt trần, bàn, sàn và treo tường thường được ưu tiên sử dụng để lưu thông không khí trong phòng và làm giảm nhiệt độ mà người sử dụng cảm nhận.
Thông gió tự nhiên
Không khí có thể được lưu thông và thông gió mà không cần sử dụng quạt hoặc bất kỳ thiết bị cơ khí nào khác. Thông gió tự nhiên có thể được đạt bằng cách sử dụng kết hợp các cửa sổ và cửa chớp, phụ thuộc vào cách bố trí kiến trúc trong công trình để đạt hiệu suất thông gió tối ưu nhất.
Đối với bất kỳ hệ thống thông gió tự nhiên nào, để đạt hiệu quả, chúng ta cần theo dõi tốc độ thay đổi của không khí. Hệ thống thông gió nhân tạo có thể được sử dụng để bổ sung cho hệ thống thông gió tự nhiên khi cần thiết.
Hệ thống điều hòa không khí
Hệ thống điều hòa không khí được sử dụng để giảm nhiệt độ và kiểm soát độ ẩm của không khí lưu thông. Hầu hết không khí được tuần hoàn trong hệ thống, tuy nhiên, không khí trong lành từ bên ngoài cũng được hút vào, tạo ra áp suất dương trong không gian.
Tất cả không khí được di chuyển qua một bộ trao đổi nhiệt, được làm mát bằng các thiết bị phù hợp và sau đó lưu thông đến các khu vực cần thiết. Quá trình làm mát không khí thường bao gồm việc loại bỏ nhiệt thông qua các phương pháp như dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ nhiệt. Môi trường được sử dụng để thực hiện quá trình làm mát được gọi là chất làm lạnh, và được lưu thông qua một hệ thống làm lạnh hoặc một hệ thống làm mát tự nhiên.
Hệ thống phân phối không khí
Cuối cùng, để hoàn thiện công việc cho hệ thống HVAC, cần phải có hệ thống phân phối, mặc dù điều này có thể không được đề cập trong định nghĩa, nhưng đây cũng là một yếu tố quan trọng cho quá trình xử lý không khí.
Hệ thống phân phối nhiệt cần được triển khai trong toàn bộ khu vực hoạt động của hệ thống. Nhiệt có thể được truyền qua môi trường như không khí, nước hoặc hơi nước:
- Nước/hơi nước: Nước có thể được đun nóng và lưu thông ở dạng lỏng, hoặc nếu có đủ nhiệt, chuyển thành hơi nước. Máy bơm và hệ thống đường ống sử dụng để vận chuyển môi trường được đun nóng và nhiệt được truyền đến không khí thông qua bộ trao đổi nhiệt như bộ tản nhiệt và cuộn dây nước nóng không khí. Các thiết bị này có thể được gắn trên tường hoặc lắp đặt trong các tầng.
- Không khí: Hệ thống ống dẫn có nhiệm vụ phân phối nhiệt. Không khí ấm hơn được cung cấp và không khí lạnh được trả lại cho hệ thống sưởi. Nhiều hệ thống cũng sử dụng các ống dẫn tương tự để cung cấp không khí mát từ hệ thống điều hòa không khí. Thông thường, một hệ thống lọc hoặc làm sạch không khí được lắp đặt trong ống dẫn để loại bỏ các hạt bụi và phấn hoa.
Chu trình HVAC System
Hệ thống HVAC hoạt động theo 3 chu trình quan trọng sau đây:
- Chu trình Cung Cấp Không Khí (Supply Air): Đây là quá trình cung cấp không khí, bao gồm cả không khí lạnh và không khí nóng.
- Chu trình Không Khí Quay Về (Return Air): Là quá trình mang không khí đã được sử dụng trở lại hệ thống.
- Chu trình Thải Không Khí (Exhaust Air): Là quá trình thải luồng không khí không sạch ra bên ngoài, thường thực hiện trong các phòng vệ sinh.
Chức năng HVAC System
Như đã đề cập ở phần trước, hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí tạo ra một liên kết chặt chẽ. Đây là một cấu trúc không thể thiếu trong các dự án quy mô lớn. Chức năng quan trọng của hệ thống HVAC là cung cấp chất lượng không khí tốt nhất cho con người và môi trường sản xuất dưới mọi điều kiện.
Tầm quan trọng và giải pháp hệ thống HVAC trong thiết kế thi công khách sạn
Đối với các công trình khách sạn từ 3 đến 5 sao, hệ thống HVAC là “trái tim” vận hành, chiếm từ 40% đến 50% tổng điện năng tiêu thụ. Việc thiết kế hệ thống HVAC chuẩn xác không chỉ quyết định sự thoải mái của du khách mà còn tối ưu hóa chi phí vận hành cho chủ đầu tư.
Tiêu chuẩn HVAC theo từng không gian khách sạn
Mỗi khu vực chức năng trong khách sạn đòi hỏi tiêu chuẩn xử lý không khí riêng biệt:
- Phòng ngủ: Yêu cầu độ ồn cực thấp (NC 30 – 35 dB), cho phép điều chỉnh nhiệt độ độc lập và cấp khí tươi liên tục để tránh ẩm mốc.
- Sảnh và Nhà hàng: Nơi tập trung đông người, cần hệ thống điều hòa công suất lớn, tự động điều chỉnh lưu lượng gió và kiểm soát độ ẩm tốt.
- Khu vực Bếp và Vệ sinh: Bắt buộc duy trì áp suất âm và hệ thống hút mùi chuyên dụng để ngăn mùi lan sang không gian nghỉ dưỡng.
Các Giải pháp HVAC Trung tâm Phổ biến cho Khách sạn
Tùy theo quy mô công trình, 2 giải pháp chính thường được áp dụng:
- Hệ thống Chiller (Giải nhiệt nước): Phù hợp cho khách sạn quy mô lớn (trên 100 phòng hoặc chuẩn 4 – 5 sao). Ưu điểm là hiệu suất cao, vận hành bền bỉ và dễ tích hợp quản lý tòa nhà thông minh (BMS).
- Hệ thống VRV / VRF: Tối ưu cho khách sạn vừa và nhỏ. Hệ thống này tiết kiệm diện tích đặt dàn nóng, thi công linh hoạt và tiết kiệm điện năng nhờ công nghệ Inverter.
Bài viết trên đã trình bày những kiến thức quan trọng về hệ thống HVAC là gì, sơ đồ nguyên lý, thiết kế chuẩn của hệ thống và các tài liệu liên quan đến HVAC trong Vạn An Group hy vọng rằng bài viết này sẽ hữu ích cho độc giả trong việc hiểu và áp dụng kiến thức về HVAC.
Xem thêm:
Kinh nghiệm: 15 năm
ThS. KTS Phương Hữu Thơ là một kiến trúc sư được tôi luyện qua nhiều dự án lớn về thiết kế thi công khách sạn. Hiện tại anh là Thành viên Hội đồng quản trị kiêm Tổng giám đốc của Vạn An Group. Tận tụy, nhiệt huyết, tài năng và uy tín là những giá trị anh lan toả đến với Cán bộ công nhân viên cũng như khách hàng.
