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.
Thiết kế hệ thống HVAC là một chuyên ngành chính của kỹ thuật cơ khí, dựa trên các nguyên tắc của nhiệt động lực học, cơ học chất lỏng, truyền nhiệt và làm lạnh. Đôi khi nó được thêm vào chữ viết tắt của lĩnh vực như HVAC & R hoặc HVACR, hoặc thông gió được giảm xuống như trong HACR (chẳng hạn như việc chỉ định HACR-đánh giá bộ phận ngắt mạch). HVAC là quan trọng trong việc thiết kế các phương tiện truyền thông để các tòa nhà văn phòng và công nghiệp lớn như tòa nhà chọc trời và trong các môi trường biển, chẳng hạn như bể cá, nơi có điều kiện xây dựng an toàn và lành mạnh được quy định đối với nhiệt độ và độ ẩm, bằng cách sử dụng “không khí trong lành từ bên ngoài.
CẤU TẠO CỦA HVAC
Thiết bị sưởi ấm (heating): là các thiết bị được sử dụng nhằm mục đích là để tạo ra nhiệt (ấm) cho các tòa nhà. Điều này có thể được thực hiện thông qua hệ thống sưởi trung tâm. Một hệ thống sưởi ấm thường có chứa một nồi hơi, lò sưởi hay bơm nhiệt để đun nóng nước, hơi nước hoặc không khí ở một vị trí trung tâm như phòng lò trong một ngôi nhà hoặc một phòng cơ khí trong một tòa nhà lớn. Hơi nóng có thể được chuyển bằng đối lưu, dẫn nhiệt, hoặc bức xạ.
Hệ thống thông gió (Ventilation): Thông gió là quá trình thay đổi hoặc thay thế không khí trong không gian bất kỳ để kiểm soát nhiệt độ hoặc loại bỏ bất kỳ sự kết hợp của độ ẩm, mùi, khói, nhiệt, bụi, vi khuẩn trong không khí, hoặc carbon dioxide, và để bổ sung oxy. Thông gió bao gồm cả việc trao đổi không khí với bên ngoài cũng như lưu thông không khí trong tòa nhà. Nó là một trong những yếu tố quan trọng nhất để duy trì chất lượng không khí trong nhà có thể chấp nhận trong các tòa nhà. Các phương pháp thông gió một tòa nhà có thể được chia thành hai loại là thông gió bắt buộc như quạt thông gió và thông gió tự nhiên.
Điều hòa không khí (Air conditioning): Một hệ thống điều hòa không khí, hoặc một điều hòa không khí độc lập sẽ giúp cung cấp không khí theo yêu cầu và độ ẩm cho tất cả hoặc một phần của một tòa nhà. Khi lắp đặt điều hòa không khí, không khí trong lành thường được hút vào hệ thống bằng một lỗ thông hơi vào phần trao đổi nhiệt trong nhà, tạo ra áp suất không khí tích cực. Tỷ lệ không khí tạo thành khí tươi thường có thể được thao tác bằng cách điều chỉnh việc mở lỗ thông hơi đã được thiết kế. Lượng không khí trong lành điển hình là khoảng 10%.
Điều hòa không khí và làm lạnh được cung cấp thông qua việc loại bỏ nhiệt từ hệ thống. Nhiệt độ có thể được loại bỏ có thể được thông qua bức xạ, đối lưu, hoặc dẫn. Phương tiện truyền dẫn điện lạnh như nước, không khí, nước đá, và hóa chất được gọi là chất làm lạnh. Một chất làm lạnh được sử dụng, hoặc trong một hệ thống bơm nhiệt trong đó một máy nén được sử dụng để lái xe chu kỳ làm lạnh nhiệt động lực học, hoặc trong một hệ thống làm mát miễn phí trong đó sử dụng máy bơm để lưu hành một lạnh mát mẻ (thường là nước hoặc một hỗn hợp glycol).
PHÂN LOẠI CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ HIỆN NAY
1. Hệ thống điều hòa không khí cục bộ
Đây là hệ thống điều hòa không khí cục bộ tích hợp các loại máy điều hòa có công suất nhỏ từ 9000 BTU đến 24000 BTU. Máy điều hòa bao gồm dàn bay hơi làm lạnh không khí một cách trực tiếp. Dàn ngưng giải nhiệt gió được bố trí làm 2 kiểu:
- Kiểu thứ nhất : 1 dàn nóng kết nối với một dàn lạnh
- Kiểu thứ 2 : 1 dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh Multi S
Ưu điểm của hệ thống điều hòa không khí dạng cục bộ như sau:
- Hệ thống có thể lắp đặt nhanh và dễ dàng mà không cần yêu cầu có kỹ thuật cao.
- Máy có thể sử dụng một cách đơn giản và đạt hiệu quả ngay lập tức mà không làm ảnh hưởng đến các loại máy khác ở trong hệ thống.
- Đối với việc sửa chữa và bảo trì cũng được thực hiện vô cùng đơn giản và độc lập đối với từng loại máy.
Nhược điểm đối với hệ thống điều hòa không khí cục bộ:
- Hệ thống điều hòa này thường cung cấp nguồn không khí tươi trực tiếp bằng quạt gió. Vì vậy mà nguồn không khí cung cấp không được xử lý qua bụi bẩn và ẩm nên tạo ra sự chênh lệch giữa nhiệt độ giữa 2 luồng không khí cấp bổ sung và luồng không khí cấp lạnh gây ra cảm giác khó chịu cho người sử dụng hệ thống.
- Cách bố trí cục lạnh ở trong phòng làm hạn chế độ khuếch tán của nhiệt độ. Hiệu suất làm việc của máy phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ ở bên ngoài. Ví dụ như nhiệt độ bên ngoài cao sẽ dẫn đến hiệu suất làm việc của máy bị giảm đáng kể. Do nhiệt độ bên ngoài cao sẽ làm cho khả năng trao đổi nhiệt của dàn nóng thấp công suất làm lạnh cũng thấp và dẫn đến tình trạng máy bị quá tải.
- Máy tiêu thụ với lượng điện năng lớn và tuổi thọ chỉ trong khoảng từ 5 đến 6 năm. Vì vậy hệ thống máy này chỉ được sử dụng trong các công trình nhỏ với diện tích hạn chế.
2. Hệ thống máy lạnh trung tâm kiểu VRV / VRF biến tần (Variable Refrigeration Volume)
Hệ thống máy lạnh biến tần được cấu thành bởi một hoặc nhiều hệ thống nhỏ hơn, mỗi hệ thống nhỏ đó bao gồm 1 outdoor unit nối với nhiều indoor unit thông qua một tuyến đường ống gas và hệ thống điều khiển. Hệ thống điều hoà biến tần khác với hệ thống điều hoà một mẹ nhiều con ở chỗ: ở máy điều hoà một mẹ nhiều con, mỗi indoor unit nối với outdoor unit bằng một tuyến ống gas riêng biệt; ở máy điều hoà biến tần, các indoor unit nối với outdoor unit bằng một tuyến đường ống gas chung.
Sử dụng hệ thống điều hoà biến tần khi công trình có hệ số sử dụng không đồng thời lớn, hệ thống điều hoà biến tần sẽ tiết kiệm được điện năng tiêu thụ do có khả năng điều chỉnh dải công suất lớn.
Mức độ hiện đại hoá, tiện nghi, tính linh động cao. Có thể vừa điều khiển cục bộ tạo từng phòng vừa điều khiển trung tâm. Hệ thống có thể kết nối vào hệ thống điều khiển chung của toà nhà thông qua máy tính.
Thiết bị gọn nhẹ, chi phí vận hành không lớn. Lắp đặt đơn giản, ít làm ảnh hưởng đến các hệ thống thiết bị khác và ít ảnh hưởng đến tiến độ thi công công trình.
Tuy nhiên, hệ thống cũng có nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các hệ thống khác nhưng độ tin cậy, hiệu quả và tính tiện dụng lại tăng lên rất nhiều.
Máy điều hoà hệ VRV có 3 kiểu giàn nóng: loại 1 chiều, loại 2 chiều bơm nhiệt và loại 2 thu hồi nhiệt. Các dàn lạnh đa dạng với năng suất lạnh khác nhau: treo tường, đặt sàn, áp trần, âm trần 1 hướng thổi, âm trần 2 hướng thổi, âm trần 4 hướng thổi, âm trần đa hướng thổi, giấu trần nối ống gió...
Ưu điểm của hệ thống điều hòa không khí trung tâm:
- Hệ thống này sẽ tiến hành giải nhiệt bằng gió tiết kiệm hơn so với hệ thống giải nhiệt bằng nước
- Lượng điện năng tiêu thụ cũng thấp hơn đáng kể và giảm thiểu được tối đa chi phí điện trong suốt quá trình vận hành và sử dụng.
- Đối với hệ thống điều hòa không khí trung tâm sẽ có tuổi thọ và độ bền cao hơn so với các hệ thống khác và thường trên 15 năm.
- Với công suất linh hoạt phù hợp với các công trình thiết kế và đầu tư mở rộng hệ thống một cách dễ dàng.
3. Hệ thống điều hoà không khí trung tâm làm lạnh nước ( Water cooled water chiller)
Hệ thống này gồm một hay nhiều máy trung tâm phối hợp thành một hệ thống tổng thể phân phối lạnh cho toàn bộ các khu vực trong toà nhà. Hệ thống điều hoà trung tâm sử dụng nước làm tác nhân lạnh thông qua hệ thống đường ống dẫn nước vào các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh không khí.
Các thành phần hệ thống máy lạnh trung tâm chiller
- Máy lạnh trung tâm (CHILLER): Là thiết bị sản xuất ra nước lạnh qua hệ thống đường ống dẫn cung cấp cho các dàn trao đổi nhiệt lắp đặt trong các không gian điều hoà để làm lạnh không khí.
- Các dàn trao đổi nhiệt (FAN COIL UNITs – FCUs): Là các thiết bị đặt tại các khu vực cần điều hoà (công suất các dàn trao đổi nhiệt được chọn dựa vào công suất lạnh yêu cầu của phòng mà lắp các loại khác nhau), tại đây nước lạnh từ máy lạnh đi qua dàn lạnh để trao đổi nhiệt với không khí trong phòng và thực hiện chức năng làm lạnh.
- Tháp giải nhiệt và bơm nước: thực hiện chức năng giải phóng năng lượng nhiệt của bình ngưng (máy lạnh) sau khi máy lạnh thực hiện công làm lạnh nước trong bình bay hơi.
- Hệ thống đường ống và bơm nước cấp lạnh: Là hệ thống phân phối nước lạnh từ máy lạnh trung tâm đến các dàn trao đổi nhiệt FCU.
- Hệ thống đường ống phân phối không khí lạnh: Là hệ thống phân phối không khí lạnh từ các FCU qua các miệng thổi tới các khu vực cần điều hoà.
- Hệ thống điện điều khiển: Là hệ thống điều khiển khống chế liên động các thiết bị trong hệ thống (Máy lạnh, FCU, Bơm nước và tháp giải nhiệt)
Đặc điểm hệ thống máy lạnh chiller
- Máy lạnh trung tâm có thể đặt trên tầng mái hay trong phòng kỹ thuật tầng hầm, các dàn trao đổi nhiệt được đặt trong các phòng điều hoà (thông thường là các loại dàn đặt trong trần giả và được phân phối không khí lạnh thông qua đường ống gió và các cửa thổi đặt trong trần), hệ thống đường ống nước lạnh phân phối cho các dàn trao đổi nhiệt được đi trong hộp kỹ thuật và trên trần giả vì vậy việc lắp đặt hệ thống không làm ảnh hưởng đến kết cấu kiến trúc của công trình.
- Việc cấp lạnh được thống qua hệ thống ống gió và các miệng thổi từ trên trần xuống các khu vực của phòng điều hoà do đó việc bố trí các miệng thổi để đảm bảo khả năng khuyếch tán đều không khí lạnh trong phòng là hoàn toàn có thể thực hiện được.
- Đối với hệ thống trung tâm việc cấp bổ xung khí tươi rất đơn giản bằng cách thông qua hệ thống ống gió lắp các thiết bị hoà trộn không khí AHU cấp không khí tươi vào và hoà trộn với không khí hồi về của mỗi FCU, AHU. (điều này đối với các máy cục bộ khó có thể thực hiện được).
- Do hệ thống giải nhiệt bằng nước nên trong quá trình hoạt động máy lạnh chạy ổn định, ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài.
- Hệ số tiêu thụ điện năng thấp hơn nữa khả năng điều chỉnh công suất của hệ thống tốt do đó trong quá trình vận hành máy lạnh sẽ tự động điều chỉnh công suất máy nén để đảm bảo giảm tối thiểu chi phí điện năng trong quá trình vận hành hệ thống. Điều này giảm đáng kể chi phí vận hành cho toàn bộ hệ thống.
- Độ bền và tuổi thọ cao ( trên 15 năm )
- Có dải công suất để lựa chọn rộng, có thể chọn loại máy với công suất phù hợp với các loại công trình thiết kế và đầu tư mở rộng hệ thống dễ dàng.
Nếu bạn có thêm bất kỳ yêu cầu nào về thiết kế và thi công phần điều khiển trong các ứng dụng về HVAC nói riêng và hệ thống tự động hoá nói chung. Hãy liên hệ với chúng tôi để nhận được những tư vấn tận tâm, tận tình, nhanh chóng, hiệu quả và tối ưu nhất.
