HVAC là gì? Nguyên lý, cấu tạo, ứng dụng| Tải tài liệu hệ thống HVAC

HVAC là gì? Khái niệm này còn mơ hồ với nhiều người nhưng sự hiện diện của hệ thống HVAC lại có mặt ở khắp nơi. Từ văn phòng, trung tâm thương mại, đến phòng sạch y tế, điện tử,… Cùng Air Clean Tech tìm hiểu về chi tiết về HVAC system trong bài viết dưới đây. 

1. HVAC là gì? Dấu hiệu nhận biết hệ thống HVAC 

Khái niệm HVAC 

HVAC là gì, hệ thống HVAC là gì? 

HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilating, and Air Conditioning (Tạm dịch là Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí). Hay 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 một không gian cụ thể. Ngoài việc cung cấp không khí chất lượng cho một khu vực, HVAC còn giúp kiểm soát nhiệt độ độ ẩm cho những khu vực có yêu cầu đặc biệt như phòng sạch, phòng thí nghiệm hoặc nhà máy sản xuất. 

Dấu hiệu nhận biết HVAC là gì?

Một cách để dễ nhận biết công trình có sử dụng hệ thống HVAC là những đường ống, đường dẫn vuông hoặc tròn chạy dọc khắp tòa nhà.

Các dấu hiệu cụ thể hơn có thể thấy như:

• Có đường ống dẫn khí, miệng gió cấp, hồi bố trí âm trần.
• Có hệ thống điều hòa trung tâm hoặc thiết bị phòng sạch AHU, FCU.
• Có tủ điều khiển trung tâm, cảm biến nhiệt độ/áp suất trong không gian.

2. Hệ thống HVAC gồm những gì? 

Các thành phần trong hệ thống HVAC bao gồm 04 phần chính dưới đây: 

2.1 Hệ thống sưởi

Hệ thống sưởi là các thiết bị nhằm mục đích tạo ra nhiệt lượng cao hơn nhiệt độ môi trường. 

Hệ thống sưởi trung tâm thường bao gồm các thiết bị như: Lò hơi (boiler), lờ sưởi, bơm nhiệt, bộ trao đổi nhiệt, thiết bị sưởi điện… nhằm cung cấp nhiệt khi thời tiết lạnh hoặc yêu cầu đặc biệt từ môi trường sản xuất. 

2.2 Hệ thống thông gió HVAC

2.2 Hệ thống thông gió HVAC

Việc thông gió trong HVAC không chỉ đảm bảo sự lưu thông không khí giữa bên trong và bên ngoài tòa nhà. Đồng thời còn giúp cải thiện chất lượng không khí, loại bỏ mùi hôi, khói, nhiệt, bụi, vi khuẩn hoặc cũng có thể sử dụng để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm.  

Có 2 biện pháp để thông gió thường thấy là:

+ Thông gió tự nhiên:

Dựa vào chênh lệch áp suất và nhiệt độ giữa trong và ngoài công trình, không khí lưu thông qua cửa sổ, cửa chớp hoặc các khe hở tự nhiên. Phù hợp với nhà ở, công trình nhỏ hoặc khu vực ít yêu cầu kiểm soát.

Phương pháp này khó chủ động kiểm soát, nên đôi khi, chất lượng không khí có thể không được như mong đợi.

+ Thông gió nhân tạo:

Sử dụng quạt thông gió, quạt hút, quạt cấp khí tươi, hệ thống AHU hoặc các thiết bị xử lý không khí để kiểm soát lưu lượng và hướng gió.

Phương pháp này được dùng phổ biến trong các hệ thống HVAC hiện đại do hiệu quả và khả năng kiểm soát chính xác hơn.

2.3 Điều hòa không khí (Air Conditional) 

Hệ thống điều hòa không khí là thành phần giúp điều chỉnh nhiệt độ và kiểm soát độ ẩm trong không gian. Hệ thống này bao gồm nhiều thiết bị như: máy nén (compressor), dàn lạnh (indoor unit), dàn nóng (outdoor unit), hệ thống ống dẫn môi chất, và các bộ điều khiển.

Trong các hệ HVAC quy mô lớn, các hệ thống lạnh trung tâm như Chiller, VRV/VRF, hoặc AHU kết hợp FCU được sử dụng để làm mát đồng thời cho nhiều khu vực.

2.4 Hệ thống phân phối không khí

Hệ thống phân phối không khí cũng là một phần quan trọng của hệ thống xử lý không khí. Bao gồm hệ thống ống gió, miệng gió cấp – hồi, bộ khuếch tán… giúp dẫn không khí đi đến đúng nơi cần kiểm soát. Chúng cũng được sử dụng để phân phối nhiệt truyền sang môi trường, thường là nước hoặc không khí. 

Không khí:

Trong hệ thống HVAC, không khí được luân chuyển trong hệ thống ống gió. Hệ thống ống gió sẽ dẫn không khí nóng hoặc lạnh từ thiết bị xử lý trung tâm đến các phòng cần điều hòa nhiệt độ. Đồng thời, không khí trong phòng (khí hồi) cũng được thu lại qua các ống gió để đưa về xử lý và tái sử dụng. Các ống gió này có thể dùng chung cho cả hệ thống sưởi và hệ thống làm mát, giúp duy trì nhiệt độ ổn định và chất lượng không khí phù hợp trong không gian sử dụng. 

Nước

Máy bơm và đường ống nước  để dẫn nước nóng hoặc lạnh đến các bộ trao đổi nhiệt (như dàn coil, tản nhiệt). Nhiệt sau đó được truyền sang không khí để điều hòa không gian. Các thiết bị này có thể lắp trên tường, dưới sàn hoặc trần tùy thiết kế.

>> Xem thêm: Hệ thống BMS điều khiển hệ thống HVAC trong các tòa nhà

3. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và chức năng của HVAC 

3.1 Cấu tạo của HVAC 

Các thành phần cơ bản trong một hệ thống HVAC trung tâm phổ biến là:

1. Quạt dùng để lưu chuyển không khí 
2. Đường ống gió cấp sẽ lưu chuyển không khí từ quạt cấp khí đến các không gian điều hòa.
3. Cửa cấp  dùng để cấp không khí và cửa hút hay còn gọi là cừa hồi sẽ đưa không khí trở lại thiết bị làm lạnh trung tâm
4. Đường ống gió hồi khí sẽ hút không khí  từ các khu vực đã điều hòa về buồng trộn khí của thiết bị làm lạnh trung tâm.
5. Không khí môi trường nơi đặt thiết bị làm lạnh trung tâm
6. Buồng khí hỗn hợp để nhận khí trong phòng và trộn nó với không khí bên ngoài.
7. Phần bộ lọc để loại bỏ các hạt bụi bẩn từ không khí hỗn hợp.
8. Thiết bị trao đổi nhiệt như dàn coil nước nóng/lạnh,dàn coil chứa môi chất lạnh bay hơi.
9. Thiết bị gia nhiệt  phụ như lò khí đốt hoặc thanh điện trở .
10. Máy nén để nén hơi lạnh và lưu chuyển môi chất  lạnh xung quanh hệ thống.
11. Dàn ngưng tự dùng để loại bỏ nhiệt từ hơi lạnh và ngưng tụ môi chất.
12. Quạt để lưu thông không khí bên ngoài qua làm mát bằng gió
13. Bơm để lưu thông nước qua bình ngưng làm mát bằng nước; máy bơm nước ngưng tụ (CWP); và cung cấp nước ngưng tụ (CWS) và ngược lại (CWR).
14. Hệ thống bơm dùng để lưu chuyển lưu chất quanh hệ thống nếu môi chất làm lạnh là nước 
15. Đối với hệ thống trung tâm, nước hoặc nồi hơi như là một nguồn sưởi ấm trung tâm.
16. Đối với hệ thống trung tâm, máy làm lạnh nước như là một nguồn làm mát trung tâm.
17. Đối với hệ thống trung tâm, tháp giải nhiệt với bình ngưng làm mát bằng nước.
18. Điều khiển để bắt đầu, dừng lại, hoặc điều chỉnh dòng chảy của không khí, nước, hơi nước, chất làm lạnh và điện.

3.2 Nguyên lý hoạt động của HVAC 

Hệ thống HVAC hoạt động theo 3 chu trình cơ bản sau đây: 

• Supply Air (Không khí cấp): Đưa không khí sạch đã qua xử lý (làm lạnh, lọc bụi, điều chỉnh độ ẩm) vào phòng.
• Return Air (Không khí hồi): Hút không khí từ phòng về hệ thống để tái xử lý, giúp tuần hoàn và tiết kiệm năng lượng.
• Exhaust Air (Không khí thải): Thải bỏ phần không khí ô nhiễm hoặc dư thừa ra môi trường bên ngoài.

Về nguyên lý hoạt động, HVAC thường vận hành theo các nguyên lý sau: 

• Không khí được hút từ bên ngoài vào, đi qua bộ lọc sơ cấp, trung gian hoặc HEPA (nếu phòng sạch).
• Không khí sau đó được xử lý nhiệt (làm mát hoặc sưởi), điều chỉnh độ ẩm.
• Không khí sạch được phân phối qua ống gió đến các khu vực.
• Không khí cũ được hồi lại, tái sử dụng hoặc thải ra ngoài theo thiết kế.

4. Phân biệt HVAC với những hệ thống khác 

Trong thực tế, nhiều người thường nhầm lẫn giữa hệ thống HVAC và các thiết bị điều hòa như AC, VRV, hay FCU. Tuy nhiên, chúng không giống nhau về quy mô, chức năng và phạm vi ứng dụng. 

>> Xem thêm: HVAC and AHU: khác biệt và những điều cần lưu ý!

5. Ứng dụng của HVAC system 

Nhờ khả năng kiểm soát hiệu quả các yếu tố như: nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng khí và chất lượng không khí. Hệ thống điều hòa hvac được ứng dụng vô cùng rộng rãi. 

5.1 Trong công nghiệp, nhà máy, phòng sạch

Phòng sạch dược phẩm, điện tử, mỹ phẩm:
Hệ thống HVAC trong phòng sạch được tích hợp với lọc HEPA, giúp loại bỏ bụi mịn và vi sinh vật. Đồng thời, hệ thống còn duy trì áp suất dương, ngăn ngừa không khí bẩn xâm nhập. Đây là tiêu chuẩn bắt buộc trong các nhà máy sản xuất theo GMP – ISO.

Nhà máy thực phẩm, chế biến nông sản:
HVAC trong nhà máy, nhà xưởng giúp kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ ở mức ổn định, hạn chế sự phát triển của vi khuẩn, nấm mốc và đảm bảo vệ sinh an toàn thực phẩm.

Xưởng sản xuất cơ khí, linh kiện:
Kiểm soát nhiệt ẩm để bảo vệ thiết bị, vật tư và nâng cao tuổi thọ máy móc.

5.2 Trong dân dụng tòa nhà, công trình công cộng

Tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại:
HVAC trong tòa nhà đảm bảo sự thông thoáng, điều hòa nhiệt độ ổn định, giúp tiết kiệm năng lượng và tạo môi trường làm việc thoải mái.

Bệnh viện, trường học:
HVAC đặc biệt quan trọng trong các trường học và khu vực yêu cầu không khí vô trùng như phòng mổ, phòng hồi sức, nơi HVAC giúp kiểm soát chéo vi khuẩn, khí CO₂, duy trì môi trường an toàn cho bệnh nhân. 

6. Hệ thống HVAC phòng sạch 

Trong tiêu chuẩn GMP (Good Manufacturing Practices), hệ thống HVAC đóng vai trò quan trọng nhằm đảm bảo điều kiện sản xuất sạch và ổn định:

• Kiểm soát nồng độ hạt bụi: HVAC duy trì độ sạch không khí theo cấp độ yêu cầu.
• Tạo chênh áp giữa các phòng: Giữ khí sạch trong phòng không bị nhiễm chéo từ ngoài vào.
• Duy trì nhiệt độ, độ ẩm ổn định: Đáp ứng yêu cầu vi khí hậu cho sản xuất dược phẩm, thiết bị y tế, thực phẩm chức năng.
• Đáp ứng số lần trao đổi khí (ACH): Tạo lưu lượng khí phù hợp để làm sạch liên tục không khí trong phòng. 

Cấu trúc điển hình của hệ thống HVAC GMP:

• AHU (Air Handling Unit): Thiết bị xử lý khí trung tâm, hút khí tươi, trao đổi nhiệt và cấp khí sạch vào phòng sạch.
• CDU (Condensing Unit): Dàn nóng có máy nén và thiết bị trao đổi nhiệt, cấp lạnh cho AHU.
• Đường ống gió & phụ kiện: Bao gồm ống gió, van gió, tiêu âm, tất cả được bọc bảo ôn, cách nhiệt để đảm bảo hiệu quả và giảm ồn.
• Miệng cấp/hồi khí: Miệng cấp gió thường tích hợp lọc HEPA class 13, đảm bảo tiêu chuẩn sạch cho từng cấp độ phòng. Miệng hồi thường dùng lọc thô để thu hồi khí về AHU.

Hệ thống HVAC trong GMP vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng trực tiếp đến việc vận hành ổn định, hạn chế lây nhiễm chéo và đáp ứng kiểm định quốc tế. Chính vì vậy, việc thi công HVAC cần được kiểm soát chặt chẽ và nghiêm ngặt.

7. Tiêu chuẩn thiết kế hệ thống HVAC phòng sạch

Dưới đây là một số tiêu chuẩn quốc tế áp dụng khi sử dụng HVAC :

• ISO 14644: tiêu chuẩn phòng sạch chung
• GMP WHO, EU GMP: tiêu chuẩn sản xuất dược phẩm
• ASHRAE: tiêu chuẩn kỹ thuật HVAC quốc tế
• EN 779 / ISO 16890: tiêu chuẩn lọc khí
• IEST-RP-CC001: tiêu chuẩn vận hành phòng sạch

8. Tài liệu về hệ thống HVAC bằng tiếng anh  

Nếu bạn cần tài liệu chuyên sâu về thiết kế, vận hành HVAC, dưới đây là một số tài liệu mà bạn có thể tham khảo:

• ASHRAE Handbook (Heating, Ventilation, and Air-Conditioning)
• WHO Technical Report Series – HVAC for Cleanrooms
• EU GMP Annex 1 (Latest)
• Cleanroom HVAC Design Guide (IES)

Ngoài ra, bạn cũng có thể tham khảo về HVAC qua các trang web:

• www.ashrae.org
• www.ispe.org

Hy vọng bài viết trên đây đã giải đáp cho bạn HVAC là gì? Hệ thống HVAC là gì và những điều cần biết trước khi thiết kế, thi công HVAC.

Tùy theo nhu cầu sử dụng (văn phòng, nhà xưởng, bệnh viện, phòng sạch…), bạn có thể lựa chọn cấu hình hệ thống HVAC phù hợp để đảm bảo hiệu quả vận hành và tiết kiệm năng lượng. Nếu cần tư vấn, lựa chọn thiết bị phòng sạch và hệ thống điều hòa, hãy liên hệ ngay với Air-Cleantech.vn – Trang web phân phối sản phẩm chính thức của INTECH qua Hotline: 0976 404 895 để được hỗ trợ tận tình.

FAQ