Tính toán HVAC – Công cụ, phần mềm và những thông số quan trọng khi thiết kế

Tính toán HVAC chính xác giúp lựa chọn đúng công suất, tối ưu lưu lượng gió, đảm bảo nhiệt độ – độ ẩm phù hợp, từ đó tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả vận hành và đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường khắt khe. Bài viết dưới đây Air-cleantech.vn sẽ chia sẻ các công cụ phần mềm và hướng dẫn tính tải HVAC cho doanh nghiệp. 

1. Tầm quan trọng của việc tính toán HVAC trước khi thiết kế và lắp đặt hệ thống

Trong các công trình hiện đại từ nhà ở dân dụng đến hệ thống phòng sạch, công nghiệp, HVAC (Heating – Ventilation – Air Conditioning) giữ vai trò quan trọng trong việc đảm bảo môi trường trong nhà. Tính toán HVAC là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong thiết kế, nhằm xác định tải nhiệt, lưu lượng gió, áp suất, độ ẩm, từ đó lựa chọn thiết bị phù hợp.

Nếu bỏ qua hoặc tính toán sai hệ thống HVAC có thể gặp hàng loạt vấn đề:

• Công suất thiếu không đáp ứng nhu cầu làm mát/sưởi, gây ảnh hưởng đến chất lượng công việc, sản xuất.

• Công suất dư thừa lãng phí chi phí đầu tư, tiêu tốn năng lượng, giảm tuổi thọ thiết bị.

• Không đạt tiêu chuẩn kỹ thuật (GMP, ISO 14644, ASHRAE), đặc biệt nghiêm trọng với phòng sạch, bệnh viện, nhà máy dược phẩm.

Do đó, tính toán HVAC chính xác không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn đảm bảo tính ổn định, an toàn và bền vững cho công trình.

2. Các thông số quan trọng cần biết khi tính toán HVAC

Khi tiến hành tính toán HVAC, kỹ sư cần xác định nhiều thông số môi trường và kỹ thuật để hệ thống hoạt động ổn định, tiết kiệm năng lượng và đạt chuẩn. Dưới đây là những yếu tố quan trọng nhất:

2.1 Nhiệt độ và độ ẩm 

Nhiệt độ và độ ẩm là hai yếu tố quan trọng trong tính toán HVAC, ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ thoải mái của con người cũng như điều kiện vận hành của thiết bị và sản xuất.

• Nhiệt độ: hệ thống HVAC cần duy trì mức nhiệt phù hợp theo mục đích sử dụng. Ví dụ: văn phòng thường duy trì 22–26°C để tạo sự thoải mái cho nhân viên; trong khi phòng sạch dược phẩm hoặc điện tử cần mức nhiệt ổn định hơn để bảo vệ quy trình sản xuất. Nếu không kiểm soát tốt, nhiệt độ quá cao gây nóng bức, giảm năng suất, còn quá thấp lại tốn năng lượng và gây ảnh hưởng sức khỏe.

• Độ ẩm: thường được kiểm soát trong khoảng 40–60% RH (Relative Humidity) ở các không gian làm việc thông thường. Quá ẩm sẽ gây ẩm mốc, hư hỏng thiết bị, mất an toàn sản phẩm; còn quá khô dễ dẫn đến tích điện tĩnh, khô da, ảnh hưởng hô hấp. Với các môi trường đặc thù như phòng thí nghiệm, sản xuất dược phẩm, độ ẩm càng cần được tính toán chính xác để đảm bảo đạt chuẩn.

2.2 Tải nhiệt bên trong công trình 

Tải nhiệt bên trong bao gồm toàn bộ nguồn sinh nhiệt từ hoạt động trong không gian:

• Con người: Số lượng nhân viên hoạt động trong ca làm việc sẽ phát sinh ra một lượng nhiệt đáng kể.

• Thiết bị, máy móc: các máy sản xuất, máy tính, server đều phát nhiệt liên tục.

• Chiếu sáng: đèn huỳnh quang, LED, halogen… tạo ra lượng nhiệt đáng kể trong không gian.

Dó đó, nếu không tính toán chính xác, hệ thống HVAC sẽ không đủ tải hoặc phải hoạt động quá công suất.

2.3 Tải nhiệt bên ngoài 

Đây là yếu tố ảnh hưởng lớn đến công suất lạnh của HVAC, bao gồm:

• Bức xạ mặt trời: chiếu qua cửa kính, tường, mái, đặc biệt quan trọng ở công trình hướng Tây.

• Truyền nhiệt qua kết cấu: nhiệt truyền qua tường, mái, sàn. Vật liệu xây dựng càng cách nhiệt tốt thì tải nhiệt càng thấp.

• Không khí xâm nhập: qua khe cửa, cửa ra vào, cửa sổ, tạo ra “tải lạnh ẩn” cần được kiểm soát.

>> Xem thêm: Cách tính ACU theo diện tích và mục đích sử dụng

2.4 Lưu lượng gió và số lần trao đổi không khí 

Lưu lượng gió là thể tích không khí được hệ thống HVAC cấp vào hoặc hút ra trong một khoảng thời gian. Số lần trao đổi không khí (ACH) cho biết không khí trong phòng được thay thế bao nhiêu lần trong một giờ. Đây là thông số quan trọng để đảm bảo chất lượng không khí trong nhà (IAQ – Indoor Air Quality).

Nếu lưu lượng gió không đủ, phòng sẽ bí bách, nồng độ CO₂ cao, gây mệt mỏi, buồn ngủ. Nếu lưu lượng quá lớn mà không được tính toán hợp lý, hệ thống sẽ tiêu tốn năng lượng và tạo tiếng ồn khó chịu. Số lần trao đổi không khí cũng ảnh hưởng đến mức độ sạch và an toàn. Do đó cần tính toán các thông số này khi thiết kế HVAC.

2.5 Áp suất phòng 

• Áp suất dương: dùng cho phòng sạch, dược phẩm, sản xuất điện tử, nhằm ngăn không khí bẩn từ ngoài xâm nhập.

• Áp suất âm: áp dụng trong phòng thí nghiệm vi sinh, phòng cách ly bệnh nhân, để ngăn ngừa phát tán mầm bệnh ra môi trường.

Kiểm soát áp suất phòng giúp hạn chế ô nhiễm chéo và đảm bảo an toàn sản xuất.

2.6 Mức độ lọc không khí

Đây là tiêu chuẩn quan trọng trong các môi trường yêu cầu chất lượng không khí cao:

• HEPA (High Efficiency Particulate Air): hiệu suất ≥ 99,97% với hạt bụi ≥ 0,3 µm.

• ULPA (Ultra Low Penetration Air): hiệu suất ≥ 99,999% với hạt bụi ≥ 0,12 µm.

Trong phòng sạch ISO Class 5 – 7, lọc HEPA/ULPA là bắt buộc để bảo đảm cấp độ sạch cho không gian.

3. Công cụ và phần mềm hỗ trợ tính toán HVAC 

Một số công cụ phần mềm tính toán HVAC thường được sử dụng như:

• Carrier HAP: mô phỏng tải lạnh, tính toán năng lượng, tối ưu thiết kế.

• Revit MEP: hỗ trợ BIM, trực quan 3D, kết hợp kiến trúc – kết cấu – MEP.

• Trace 700 (Trane): phần mềm mạnh về phân tích năng lượng.

• Excel HVAC Calculator: dễ dùng, phù hợp với tính toán nhanh, quy mô nhỏ.

4. Hướng dẫn chi tiết tính tải HVAC

Để tính toán tải HVAC chính xác, cần thực hiện các bước sau:

1. Chuẩn bị công cụ: Nhiệt kế, công tơ điện, thiết bị đo ống gió, máy tính chuyên dụng.

2. Đo cách nhiệt công trình: Sử dụng công cụ và thiết bị đo tổng mức độ cách nhiệt của tòa nhà trên tường, cửa sổ và mái. Thông số này sẽ được sử dụng trong bước 4 khi tính toán tỷ lệ truyền nhiệt bên trong so với bên ngoài.

3. Xác định diện tích cửa sổ: Xác định diện tích cửa sổ chiếm bao nhiêu trong mỗi phòng của ngôi nhà hoặc văn phòng. Loại bỏ bất kỳ đồ nội thất nào che khuất khu vực cửa sổ để có được diện tích chính xác.

4. Tính toán tốc độ truyền nhiệt bên trong và bên ngoài: Sử dụng công thức chuyên dụng để tính toán tốc độ truyền nhiệt bên trong so với bên ngoài dựa trên phép đo cách nhiệt mà bạn đã thực hiện ở bước 2.

5. Xem xét điều kiện khí hậu: Tính toán nhiệt độ, độ ẩm và gió của khu vực có thể ảnh hưởng đến hiệu quả năng lượng tổng thể của bạn như nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió.

6. Nhập dữ liệu vào phần mềm: Đưa tất cả thông số vào máy tính chuyên dụng để xác định công suất hệ thống tối ưu. Điều này sẽ giúp bạn tính toán chính xác về lượng thiết bị sưởi ấm hoặc làm mát cần thiết cho ngôi nhà hoặc doanh nghiệp.

Lưu ý khi tính toán hệ thống HVAC, cần được sự hỗ trợ và tham vấn từ đội ngũ kỹ thuật giàu kinh nghiệm và có chuyên môn. Bởi bất kỳ sự sai sót nào có thể dẫn đến hệ thống làm việc kém hiệu quả, gây tốn kém chi phí.

>> Xem thêm: Tổng hợp các tiêu chuẩn HVAC quan trọng mà kỹ sư cần nắm vững

5. Lưu ý khi tính toán hệ thống HVAC

1. Tối ưu tiết kiệm năng lượng
Các giải pháp hiện đại như hệ thống VRV/VRF (Variable Refrigerant Volume/Flow) hay công nghệ thu hồi nhiệt (heat recovery) giúp tận dụng nguồn nhiệt thừa, giảm lãng phí điện năng. Điều này không chỉ giúp doanh nghiệp tiết kiệm chi phí vận hành lâu dài mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

2. Tính toán tải nhiệt chính xác
Một sai lầm thường gặp là lựa chọn công suất điều hòa quá dư hoặc quá thiếu so với nhu cầu thực tế. Nếu công suất quá dư, hệ thống sẽ tốn điện, chi phí đầu tư ban đầu cao và dễ gây tình trạng ẩm thấp. Nếu công suất thiếu, thiết bị phải hoạt động liên tục, nhanh hỏng và không đảm bảo điều kiện nhiệt ẩm. Vì vậy, việc tính toán tải nhiệt chính xác là yếu tố sống còn.

3. Phân phối gió hợp lý
Hệ thống phân phối gió cần được thiết kế khoa học để không gian được làm mát hoặc sưởi ấm đồng đều. Nếu không, sẽ xuất hiện “điểm nóng” hoặc “điểm lạnh” gây khó chịu cho người sử dụng. Với các phòng sạch hoặc khu vực sản xuất nhạy cảm, việc bố trí luồng gió còn phải đảm bảo nguyên tắc một chiều, tránh tái phát tán bụi và vi sinh.

4. Đảm bảo tuân thủ tiêu chuẩn môi trường
Mỗi loại công trình đều có những tiêu chuẩn riêng. Ví dụ: ISO 14644 cho phòng sạch, GMP cho sản xuất dược phẩm, ASHRAE cho thiết kế hệ thống HVAC quốc tế, hay WHO cho cơ sở y tế. Tuân thủ đúng các tiêu chuẩn này không chỉ đảm bảo chất lượng môi trường trong lành mà còn giúp doanh nghiệp đáp ứng yêu cầu pháp lý và chứng nhận quốc tế.

Việc tính toán HVAC, xác định tải nhiệt, lưu lượng gió, độ ẩm và áp suất không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn kéo dài tuổi thọ thiết bị, tối ưu chi phí đầu tư. Nếu bạn đang cần thiết kế đầu tư hệ thống HVAC, thì INTECH chính là đơn

Với kinh nghiệm hơn 10 năm trong tư vấn – thiết kế – thi công hệ thống HVAC và phòng sạch, INTECH Group cam kết mang đến giải pháp tổng thể, tối ưu kỹ thuật và chi phí cho mọi công trình công nghiệp. Bên cạnh đó, Air-Cleantech.vn – đơn vị thành viên của INTECH chuyên cung cấp các loại thiết bị phòng sạch và phụ kiện HVAC đạt chuẩn ISO, GMP, đáp ứng đa dạng nhu cầu ứng dụng. Do đó, hãy liên hệ Hotline: 0976 404 895 để được tư vấn hỗ trợ tận tình.

FAQ