Hệ thống HVAC là hệ thống xử lý không khí không thể thiếu trong các tòa nhà, nhà xưởng và đặc biệt là trong phòng sạch. Nó đóng vai trò vô cùng quan trọng để vận hành cũng như kiểm soát các yếu tố khác nhau trong phòng sạch. Vậy hệ thống HVAC là gì? Việc thiết kế hệ thống HVAC sẽ được triển khai như thế nào? Chúng ta cùng đi tìm hiểu ngay bây giờ nhé!
Nội dung bài viết
Hệ thống HVAC là gì?
HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí) gọi chung là hệ thống điều hòa không khí.
Đây là hệ thống giúp kiểm soát các yếu tố: Nhiệt độ, độ ẩm, giới hạn tiểu phân, giới hạn nhiễm khuẩn và áp suất trong phòng sạch
Hiện nay hệ thống HVAC được nhiều người biết đến hơn và ứng dụng của nó ngày càng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta.
Hệ thống HVAC gồm những gì?
Sơ đồ hệ thống HVAC
Cấu tạo hệ thống HVAC
Hệ thống sưởi ( Heating )
Được dùng tạo ra nhiệt độ cao hơn nhiệt độ của môi trường, phân phối cho các tòa nhà, trung tâm thương mại, gia đình,.. bao gồm:
– Lò hơi, bơm nhiệt: là thiết bị đun nóng nước, hơi nước, không khí dùng làm nhiệt dự phòng hoặc hệ thống bơm nhiệt
Nhiệt được truyền đi bằng cách đối lưu, dẫn nhiệt hoặc bức xạ.
– Lò sưởi được hoạt động thông qua các nguồn nguyên liệu như: Nguyên liệu rắn (than, củi), nguyên liệu lỏng (xăng, dầu), khí ( gas), điện. Bất kể là loại hệ thống sưởi nào thì nhiệt được truyền sang môi trường đều là nước/hơi nước hoặc không khí
- Nước/hơi nước: Có thể đun và lưu thông ở dạng lỏng, khi nhiệt độ cao thì biến thành hơi nước. Được vận chuyển bằng cách sử dụng bộ trao đổi nhiệt: bộ tản nhiệt, cuộn dây nước nóng không khí.
- Không khí: Đối với không khí sẽ sử dụng hệ thống ống dẫn để phân phối. Không khí ấm sẽ được mang đi cung cấp, không khí lạnh sẽ được trả lại bộ phận máy sưởi.
Lưu ý: Phải cấp đầy đủ thông hơi tránh dẫn đến nguy cơ cháy do sự hình thành của các hợp chất dễ bay hơi như VOC, formaldehyde, carbon monoxide,…
Hệ thống thông gió ( Ventilating )
Hệ thống thông gió là quy trình thay thế không khí trong không gian kín và không gian mở từ bên ngoài. Hệ thống này giúp cải thiện không khí, loại bỏ mùi, kiểm soát tốt nhiệt độ và độ ẩm. Bên cạnh đó hệ thống còn giúp làm giảm chất ô nhiễm, bụi, khói,…
Có hai phương pháp thông gió là nhân tạo và tự nhiên:
- Thông gió nhân tạo: Còn gọi là thông gió cơ động, thông gió cưỡng bức. Sử dụng các loại quạt thông gió, ống thông gió và bộ điều khiển chất lượng không khí.
- Thông gió tự nhiên: Phương pháp này không cần sử dụng đến quạt thông gió hay bất kỳ thiết bị nào khác. Không khí sẽ đi theo đường các ô cửa sổ, lỗ thông gió. Phương pháp này tự nhiên nên lượng gió sẽ không đạt hiệu quả quá cao.
Hệ thống điều hòa không khí ( Air Conditioning )
Hệ thống không khí trong phòng sạch có chức năng nhiệm vụ chính sẽ là giảm nồng độ hạt bụi, giảm chất ô nhiễm sinh ra trong phòng. Số lần trao đổi gió phụ thuộc và các phòng có yêu cầu cấp độ sạch khác nhau.
Nó gồm có hệ thống điều hòa không khí trung tâm được sử dụng nước lạnh để làm mát không khí và tách ẩm không khí. Loại khác chính là hệ thống điều hòa cục bộ có 1 dàn nóng và 1 dàn lạnh, sử dụng gas để làm mát không khí và tách ẩm không khí.
Ý nghĩa: Điều chỉnh chất lượng không khí từ nhiệt độ cho đến độ ẩm, độ sạch, áp suất để phù hợp với không gian phòng.
Xem thêm: Hệ thống HVAC trong GMP cần những yêu cầu gì?
Chu trình hoạt động của hệ thống HVAC
Hệ thống HVAC gồm có ba chu trình chính:
- Supply Air: chu trình này giúp cung cấp không khí vào trong phòng, không khí ở đây bao gồm không khí lạnh và không khí nóng.
- Return Air: đưa không khí mới quay trở về.
- Exhaust Air: luồng không khí không sạch, không chất lượng sẽ được thải ra bên ngoài, thường sẽ được thải trong các phòng vệ sinh.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống HVAC
Trong hệ thống HVAC có 3 loại khí: khí tươi, khí hồi lưu và khí thải.
Trong phòng sạch GMP thông thường, có 80 – 90% lượng khí hồi lưu, 10 – 20 % lượng khí còn lại là khí tươi được lọc và cấp từ môi trường bên ngoài, điều này giúp đảm bảo lượng oxi cung cấp cho những người vận hành trong nhà máy.
Riêng đối với các phòng sạch sản xuất vac-xin, vi sinh đòi hỏi yêu cầu cao về độ sạch và giới hạn nhiễm khuẩn thì không khí trong phòng sạch được thay liên tục với 100% lượng khí trong phòng là khí tươi.
Hệ thống HVAC được vận hành theo nguyên lý sau:
- Khí tươi được lấy từ không khí, đi qua cụm khí đầu vào, sau đó đi qua AHU để được điều chỉnh độ ẩm áp suất cũng như lọc sơ bộ lượng tiểu phân có kích thước lớn trong khí tươi. Lượng khí tươi cấp vào được kiểm soát bằng van chỉnh gió.
- Khí tươi sau khi đi qua AHU được điều chỉnh nhiệt độ về khoảng 22 độ bằng heater.
- Cuối cùng khí tươi được lọc tinh qua màng lọc HEPA để loại bỏ các tiểu phân có kích thước nhỏ và vi khuẩn.
- 90% khí trong phòng được hồi lưu về AHU (khí hồi lưu) và cấp về phòng sạch, 10% còn loại thải ra môi trường. Đối với các phòng sản xuất thuốc độc, thuốc chứa hoạt chất nguy hiểm, trước khi không khí thải ra môi trường phải được xử lý để tránh gây ô nhiễm môi trường.
Thiết kế hệ thống HVAC
Để thiết kế một hệ thống HVAC một cách chính xác thì cần phải tiến hành theo các bước như sau:
Bước 1: Khảo sát thiết kế, thu thập và tìm kiếm các số liệu thiết kế: phải nắm rõ được các bản vẽ có thể bố trí các thiết bị phòng sạch.
Bước 2: Phân tích đặc điểm công trình:
- Địa điểm xây dựng công trình
- Phân tích công năng công trình
- Phân tích đặc điểm công trình
Bước 3: Sử dụng các tiêu chuẩn thiết kế HVAC
- TCVN 5687-2010 : đây là tiêu chuẩn phổ biến nhất khi thiết kế hệ thống điều hòa không khí.
- Tiêu chuẩn ASHRAE 62.1 – 2010 – Ventilation for Acceptable IAQ.
- Tiêu chuẩn BS EN 12101-6: 2005 Smoke and heat control systems – tiêu chuẩn về tăng áp cầu thang.
- QCVN 08 : 2009.BXD quy chuẩn kỹ thuật quốc gia công trình ngầm đô thị
- Tiêu chuẩn SINGAPORE SS553:2009
- Và một số các tiêu chuẩn khác tùy vào từng loại công trình cũng như yêu cầu của chủ đầu tư.
Bước 4: Tính toán tải lạnh và chọn thiết bị HVAC
Tính tải lạnh được chia làm 2 bước tính toán. Bước 1 trong giai đoạn thiết kế cơ sở, chỉ cần tính toán sơ bộ tổng tải lạnh cho công trình. Sau đó mới tới bước 2 là dùng các phần mềm tính toán chính xác để tính toán tổng tải lạnh, và cuối cùng sẽ nhân với 1 hệ số an toàn (thường là từ 1-1.1 ) để đưa ra tổng tải lạnh cuối cùng.
Lưu ý : Trong bước này chúng ta cần hiệu chỉnh năng suất lạnh của máy, công thức hiệu chỉnh :
Q1 = k1*k2*k3*k4*Q2
Trong đó :
- Q2 là năng suất lạnh tiêu chuẩn mà chúng ta chọn máy, tức là năng suất mà chúng ta tính và chọn trọng catalogue của nhà sản xuất ( tức là năng suất đó là năng suất mà thiết bị chạy trong điều kiện tiêu chuẩn như nhiệt độ trong nhà là 27 độ C, nhiệt độ ngoài nhà là 35 độ C, chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh… , còn đối với công trình thực tế của chúng ta, các thông số đó thường không được như trong tiêu chuẩn do đó ta phải có thêm phần hiệu chỉnh năng suất lạnh của thiết bị trong các bước thiết kế hệ thống điều hòa nữa.
- K1 : là hệ số khi nhiệt độ ngoài trời thay đổi
- K2 : là hệ số khi nhiệt độ trong nhà thay đổi
- K3 : là hệ số khi chiều dài đường ống gas thay đổi
- K4 : là hệ số khi chênh lệch chiều cao giữa dàn nóng và dàn lạnh trong nhà thay đổi ( theo tiêu chuẩn chênh lệch là 0 m )
Bước 5: Tính toán phần điều hòa
Tính toán đường ống gas, ống nước ngưng đối với hệ thống VRV. Tính toán đường cấp nước, đường hồi đối với hệ Chiller. Bố trí thiết bị trên mặt bằng, thực hiện vẽ các đường ống gió, ống nước…Tính toán tổn thất trên đường ống gió, tính toán thủy lực đường ống thủy lực ( van, tê, cút trở lực, lưu lượng … )
Bước 6: Tính toán phần thông gió:
Đây là bước cuối cùng trong các bước thiết kế hệ thống điều hòa thông gió. Tính toán thông gió bao gồm các hệ thống như tăng áp cầu thang, hút khói hành lang, hút mùi vệ sinh, hút khói bếp, thông gió tầng hầm, hệ thống cấp gió tươi , phân phối gió lạnh.
6. Thiết kế hệ thống HVAC
Tường Vân là đơn vị chuyên thi công hệ thống HVAC cho các nhà máy, phòng sạch linh kiện điện tử, GMP, Dược phẩm, thực phẩm …. Với nhiều năm kinh nghiệm về tư vấn, thiết kế, thi công. Tường Vân thiết kế hệ thống HVAC chuyên nghiệp, đáp ứng những yêu cầu khắt khe nhất. Mọi thiết kế sẽ được khách hàng kiểm duyệt và chốt đến khi thực sự hài lòng.
Các kỹ sư thiết kế hệ thống HVAC được đào tạo bài bản, dày dặn kinh nghiệm được nhiều nhà thầu, chủ đầu tư tin tưởng và đánh giá hệ thống HVAC của Tường Vân rất tốt.
Liên hệ ngay với Tường Vân Việt Nam để được tư vấn và báo giá các hệ thống HVAC.
UZI
