HVAC là gì? Tìm hiểu về hệ thống điều hòa không khí HVAC

HVAC là gì?

HVAC là viết tắt của cụm từ Heating Ventilating and Air Conditioning. Trong đó: Heating – sưởi ấm, Ventilating – thông gió và Air Conditioning – điều hoà không khí. Vậy có thể gọi chung hệ thống HVAC là hệ thống điều hòa không khí.

Hệ thống HVAC (HVAC SYSTEM) là một hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong một không gian nhất định như trong phòng, nhà ở, chung cư, nhà máy, xưởng,.. thậm chí cả trong xe. Hệ thống HVAC được thiết kế và hoạt động dựa trên các nguyên tắc truyền nhiệt, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng. Mục đích của hệ thống HVAC là tạo nên một không gian – môi trường với mức độ được chấp nhận về chất lượng không khí, nhiệt độ, độ ẩm.

Cấu trúc của hệ thống HVAC

Hệ thống sưởi trong HVAC (Heating)

Hệ thống sưởi có chức năng tạo và phân phối nhiệt cho toàn bộ khu vực được bao phủ bởi hệ thống HVAC. Nhiệt có thể được tạo ra bằng nồi hơi, lò nung, hoặc bơm nhiệt lưu thông nước nóng, hơi nước, hoặc trực tiếp làm nóng không khí ở vị trí trung tâm, như phòng lò trong nhà hoặc phòng cơ khí trong các tòa nhà lớn hơn. Nhiệt được truyền qua bức xạ, dẫn truyền hoặc đối lưu.

Tạo nhiệt: Có một loạt các loại máy sưởi có sẵn, được cung cấp bởi nhiều loại nhiên liệu rắn, lỏng và khí. Một nguồn năng lượng phổ biến khác là điện, thường được sử dụng để làm nóng các dải dây điện trở cao trong ván chân tường và máy sưởi di động. Một trong những cách tạo nhiệt hiệu quả nhất là sử dụng bơm nhiệt. Chúng chiết xuất nhiệt thải từ ống xả, hoặc thậm chí là nhiệt miễn phí từ mặt đất hoặc môi trường, và lưu thông nó qua tòa nhà. Lò sưởi điện thường được cài đặt như một bản sao lưu cho máy bơm nhiệt hoặc để cung cấp bổ sung nhiệt. Với những cải tiến gần đây về hiệu quả và hoạt động ở nhiệt độ thấp, các hệ thống HVAC bơm nhiệt đang dần được triển khai phổ biến ở tất cả các vùng khí hậu.

Phân phối nhiệt: Bất kể loại hệ thống sưởi, nhiệt cần phải được phân phối trong toàn bộ khu vực hoạt động của hệ thống. Nhiệt được truyền ra môi trường thường là không khí, nước hoặc hơi nước:

Phân phối nhiệt lấy từ nước / hơi nước nóng: Nước có thể được đun và lưu thông ở dạng lỏng, hoặc nếu có đủ nhiệt chuyển thành hơi nước. Một máy bơm và hệ thống đường ống được sử dụng để vận chuyển môi trường được đun nóng và nhiệt được truyền đến không khí bằng cách sử dụng bộ trao đổi nhiệt như bộ tản nhiệt và cuộn dây nước nóng không khí. Dây có thể được gắn trên tường hoặc lắp đặt trong các tầng. Sử dụng nước để truyền nhiệt được gọi là hydronics. Một lợi thế nữa là nước nóng có thể được sử dụng để tắm và giặt.
Phân phối nhiệt lấy từ không khí nóng: Hệ thống không khí nóng sử dụng hệ thống ống dẫn để phân phối nhiệt. Không khí ấm hơn được cung cấp cho hệ thống phân phối nhiệt và không khí lạnh được trả lại cho hệ thống sưởi để làm nóng. Nhiều hệ thống cũng có thể sử dụng các ống dẫn tương tự để cung cấp không khí mát hơn từ một 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.
Nguy hiểm tiềm ẩn: Bất cứ nơi nào có nhiên liệu bị đốt cháy, luôn có nguy cơ cháy không hoàn toàn có thể dẫn đến sự hình thành hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC), formaldehyde, carbon monoxide và các chất nguy hiểm khác. Những mối nguy hiểm mà chúng gây ra cho dù ở nồng độ thậm chí thấp cũng phải được xử lý triệt để, do đó phải có hệ thống thông gió.

Hệ thống thông gió trong HVAC (Ventilating)

Hệ thống thông gió là quá trình thay thế không khí trong không gian kín với không khí trong lành từ bên ngoài, cũng như không khí lưu thông trong không gian. Nó cải thiện chất lượng không khí trong nhà, loại bỏ mùi hôi, và có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm. Ngoài ra, nó giúp ‘thông hơi’ và giảm: chất ô nhiễm, bụi bặm, khói bụi hay mùi thuốc lá, carbon dioxide hoặc monoxit và các loại tương tự, vi sinh vật và phấn hoa,..

Dựa trên các phương pháp được sử dụng để tạo thông gió, có thể phân thành hai loại:

Thông gió nhân tạo: Trong các nhà bếp và phòng tắm thường có ống xả cơ khí loại bỏ mùi hôi và đôi khi hơi ẩm dư thừa từ không khí. Một số yếu tố cần được xem xét để xác định kích thước và tốc độ của quạt như kích thước của phòng, tốc độ dòng chảy và mức độ tiếng ồn. Quạt truyền động trực tiếp có thể được sử dụng và giảm được chi phí và số lần bảo trì. Quạt trần, bàn, sàn và quạt treo tường được ưu tiên sử dụng để lưu thông không khí trong phòng nhằm giảm nhiệt độ tiếp xúc. Kể từ khi phương pháp tạo nhiệt tự nhiên được áp dụng, chạy quạt trần trong những tháng lạnh hơn có thể giữ cho phòng ấm hơn.

Thông gió tự nhiên: Không khí cũng 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 áp dụng bằng cách sử dụng kết hợp các cửa sổ và cửa chớp. Trong không gian nhỏ hơn, lỗ thông hơi có thể được thiết kế với kiến trúc cho phép lưu thông không khí một cách tự nhiên. Trong bất kỳ hệ thống thông gió tự nhiên nào, tốc độ thay đổi không khí cần được theo dõi và hệ thống thông gió nhân tạo có thể được sử dụng để bổ sung cho hệ thống thông gió tự nhiên khi cần thiết.

Điều hòa nhiệt độ trong HVAC (Air Conditioning)

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, nhưng không khí trong lành từ bên ngoài cũng được hút vào, tạo ra áp lực dương trong không gian. Tất cả các không khí được di chuyển truyền qua một bộ trao đổi nhiệt, được làm mát bằng máy, và sau đó lưu thông đến các khu vực cần thiết.

Điều hòa không khí và làm mát bằng cách loại bỏ nhiệt thông qua bức xạ, dẫn truyền, hoặc đối lưu. Môi trường được sử dụng để thực hiện giảm nhiệt được gọi là chất làm lạnh, được lưu thông qua một hệ thống làm lạnh hoặc một hệ thống làm mát miễn phí.

Các thành phần & yếu tố chính trong hệ thống HVAC

Quạt để lưu thông không khí và trả lại không khí.
Đường ống cung cấp khí trong đó là luồng không khí từ quạt cung cấp cho không gian điều hòa.
Thiết bị khí như các đầu vào cung cấp không khí và cửa hút không khí trở lại.
Quay lại đường dẫn khí hoặc ống dẫn trong đó không khí đổ về từ các không gian có điều kiện để buồng khí hỗn hợp.
Không khí bên ngoài thiết bị.
Buồng khí hỗn hợp để nhận khí trong phòng và trộn nó với không khí bên ngoài.
Phần bộ lọc để loại bỏ các hạt bụi bẩn từ không khí hỗn hợp.
Trao đổi nhiệt như cuộn dây nước nóng, cuộn dây hơi, chất làm lạnh bay hơi, hoặc cuộn nước lạnh để tăng nhiệt hoặc giảm nhiệt từ không khí lưu thông.
Thiết bị sưởi ấm phụ như lò khí đốt tự nhiên hoặc nhiệt điện.
Nén khí để nén hơi lạnh và bơm chất làm lạnh xung quanh hệ thống.
Ngưng để loại bỏ nhiệt từ hơi lạnh và ngưng tụ nó vào một chất lỏng.
Quạt để lưu thông không khí bên ngoài qua làm mát bằng gió.
Bơm để lưu thông nước qua bình ngưng làm mát bằng nước; máy bơm nước ngưng tụ; và cung cấp nước ngưng tụ và ngược lại.
Bơm để lưu thông nước nóng từ nồi hơi thông qua các cuộn dây nước nóng và quay trở lại hoặc lưu thông nước lạnh từ các máy làm lạnh thông qua các cuộn dây nước lạnh và làm lạnh.
Đối với hệ thống trung tâm, nước hoặc nồi hơi như là một nguồn sưởi ấm trung tâm.
Đối với hệ thống trung tâm, máy làm lạnh nước như là một nguồn làm mát trung tâm.
Đối với hệ thống trung tâm, tháp giải nhiệt với bình ngưng làm mát bằng nước.
Điều khiển để bắt đầu, dừng lại, hoặc điều chỉnh dòng chảy của không khí, nước, hơi nước, chất làm lạnh và điện.

Bảo trì hệ thống HVAC

Mỗi loại hệ thống HVAC lại có các hình thức bảo trì, bảo dưỡng đặc thù. Việc thường xuyên bảo trì, bảo dưỡng, làm sạch,… sẽ giúp kéo dài tuổi thọ của các bộ phận chính trong hệ thống, đảm bảo cho hệ thống luôn vận hành ổn định và năng suất.

Cần chú ý nhất là liên tục làm sạch hệ thống lọc không khí, vì đây là bộ phận đảm nhận chức năng lọc sạch các thành phần trong không khí và chúng liên tục hoạt động. Bộ phận này nếu quá lâu không được làm sạch sẽ rất dễ bị tắc nghẽn, làm giảm hiệu quả hoạt động của cả hệ thống, lâu dần còn ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng không khí trong khu vực sản xuất, gây ảnh hưởng tới tất cả các quy trình khác. Thậm chí có thể ảnh hưởng tới các bộ phận điện tử, các bảng mạch, chúng có thể bị nóng lên và gây ra hỏa hoạn. Ngoài việc thay thế các bộ lọc không khí, các cuộn dây ngưng tụ cũng nên được chú ý làm sạch định kỳ. Việc này sẽ phần nào giúp tiêu tán nhiệt lượng từ động cơ dẫn động máy nén.

Trên đây, chúng tôi đã chia sẻ cho các bạn một số kiến thức cơ bản về hệ thống HVAC. Hy vọng rằng, những thông tin phía trên sẽ giúp ích được cho các bạn trong quá trình nghiên cứu, học tập hay làm việc với HVAC. Xin cảm ơn!