Trong các công trình hiện đại, từ trung tâm thương mại, tòa nhà văn phòng đến nhà máy sản xuất hay bệnh viện, HVAC gần như là một hệ thống “xương sống” vận hành phía sau. Đây là giải pháp kiểm soát không khí toàn diện, đảm bảo nhiệt độ ổn định, độ ẩm phù hợp, lưu thông khí hiệu quả và duy trì chất lượng không khí đạt chuẩn. Nhờ đó, không gian sống, học tập, làm việc và sản xuất luôn ở trạng thái an toàn và thoải mái. Vậy hệ thống HVAC thực chất là gì và hoạt động ra sao? Hãy cùng Sensors Việt Nam tìm hiểu chi tiết ngay dưới đây.

HVAC là gì?

HVAC là viết tắt của cụm từ Heating, Ventilation and Air Conditioning - tức hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí. Chức năng cốt lõi của HVAC là kiểm soát môi trường không khí trong không gian kín bằng cách điều chỉnh: nhiệt độ, độ ẩm, và chất lượng không khí trong không gian kín. Hệ thống này vận hành dựa trên các nguyên lý cơ học chất lỏng, nhiệt động lực học và truyền nhiệt để tạo ra môi trường tối ưu cho con người cũng như cho quá trình sản xuất.

Ba thành phần chính của HVAC bao gồm sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí, được thiết kế với những chức năng cụ thể như:

1. Heating (Sưởi ấm - H)
Cung cấp nhiệt năng theo nhu cầu thực tế, giúp làm mát vào mùa nóng và giữ ấm vào mùa lạnh. Chức năng này thường được thực hiện thông qua lò sưởi, nồi hơi hoặc bơm nhiệt.

2. Ventilation (Thông gió - V)
Đưa không khí tươi từ bên ngoài vào không gian kín một cách liên tục, đồng thời loại bỏ mùi, vi khuẩn, khói bụi và duy trì nồng độ CO2 ở mức cân bằng. Đây là yếu tố quan trọng giúp đảm bảo sự tỉnh táo và thoải mái cho con người.

3. Air Conditioning (Điều hòa không khí - A)
Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với điều kiện thực tế, đảm bảo môi trường bên trong luôn dễ chịu và ổn định.

Đáng chú ý, các hệ thống HVAC hiện đại còn tích hợp tự động hóa để tối ưu hoạt động của quạt gió, chiller, máy bơm nước và thiết bị điều hòa, từ đó tiết kiệm đáng kể điện năng tiêu thụ.

Cấu tạo cơ bản của hệ thống HVAC

Một hệ thống HVAC hoàn chỉnh thường bao gồm các thành phần sau:

1. Bộ xử lý không khí (AHU)

Được xem là “trái tim” của hệ thống, AHU chịu trách nhiệm xử lý không khí trước khi phân phối đến các khu vực sử dụng. Các bộ phận chính gồm: bộ lọc không khí. quạt cấp, dàn trao đổi nhiệt, bộ điều chỉnh độ ẩm và van điều tiết.

2. Bộ quạt lạnh (FCU)

FCU có chức năng tương tự AHU nhưng quy mô nhỏ hơn, thường lắp đặt tại từng phòng và kết nối trực tiếp với Chiller để cung cấp khí mát hoặc khí ấm. Cấu tạo phổ biến của FCU gồm: quạt nhỏ, dàn coil trao đổi nhiệt, van điều khiển nước để điều chỉnh nhiệt độ theo từng phòng.

3. Hệ thống ống gió

Đây là bộ phận đảm nhận việc phân phối không khí từ AHU đến các khu vực sử dụng và thu hồi khí trở lại. Thành phần gồm: ống gió chính, ống gió nhánh, miệng gió cấp, miệng gió hồi và miệng gió xả. 

4. Van gió

Thiết bị này kiểm soát lưu lượng khí trong hệ thống, giúp cân bằng nhiệt độ, độ ẩm và áp suất giữa các khu vực. Van gió thường được lắp tại ống cấp - hồi - xả hoặc tại miệng gió.

5. Cụm sản sinh lạnh (Chiller)

Chiller cung cấp nước lạnh cho toàn bộ hệ thống HVAC. Đây là thành phần đặc biệt quan trọng trong các công trình quy mô lớn như trung tâm thương mại, tòa nhà văn phòng hay tòa nhà thông minh.

6. Hệ thống sưởi

Phần “H” trong HVAC đảm nhận cung cấp nhiệt lượng theo nhu cầu người dùng. Hệ thống này có thể bao gồm lò sưởi, đường ống dẫn nhiệt, radiator, converter, sàn sưởi và van điều khiển.

7. Bộ điều khiển và cảm biến

Để hệ thống HVAC vận hành chính xác và tiết kiệm năng lượng, không thể thiếu các thiết bị điều khiển và cảm biến. Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, khí (CO, CO2…) thu thập dữ liệu và gửi tín hiệu về trung tâm. Bộ điều khiển trung tâm (BMS) tiếp nhận - phân tích - xử lý tín hiệu, sau đó điều khiển quạt, van xả, máy nén và các thiết bị liên quan để tối ưu chất lượng không khí.

Nguyên lý hoạt động cơ bản của HVAC

Quy trình vận hành của hệ thống HVAC thường diễn ra theo 4 bước:

Bước 1: Thu hồi và hút không khí

AHU thu hồi không khí cũ từ các phòng, đồng thời lấy thêm không khí tươi từ bên ngoài. Hai luồng khí được trộn theo tỷ lệ cố định rồi đẩy qua bộ phận xử lý bằng quạt ly tâm.

Bước 2: Xử lý không khí

Không khí hỗn hợp sẽ được:

- Lọc bụi và loại bỏ vi khuẩn, tác nhân gây hại

- Điều chỉnh nhiệt độ theo nhu cầu

- Cân bằng lại độ ẩm

Bước 3: Phân phối khí

Sau khi xử lý, không khí đạt độ sạch, nhiệt độ và độ ẩm phù hợp sẽ được đưa qua ống gió chính → ống gió phụ → miệng gió → phân phối đến từng khu vực.

Trong suốt quá trình này, lưu lượng khí được điều tiết bằng hệ thống van gió để đảm bảo cân bằng áp suất và nhiệt độ giữa các không gian.

Bước 4: Hồi lưu khí

Song song với việc cấp khí tươi, hệ thống cũng thu hồi khí cũ qua miệng gió hồi.

- Luồng khí này được chia làm hai:

- Một phần quay trở lại AHU để tiếp tục chu trình

- Một phần được thải ra môi trường nhằm loại bỏ tạp chất và khí độc

Chu trình này diễn ra liên tục, tạo thành một vòng lặp khép kín.

Ứng dụng thực tế của hệ thống HVAC

Trên thực tế, HVAC xuất hiện ở hầu hết các công trình dân dụng và công nghiệp:

- Căn hộ, nhà ở hiện đại, văn phòng, trung tâm thương mại, siêu thị, tòa nhà thông minh

- Phòng sạch, khu bảo quản vaccine, dược phẩm, máu, thực phẩm, bệnh viện (đặc biệt là phòng mổ), trường học, phòng thí nghiệm

- Nhà máy sản xuất dược phẩm, linh kiện điện tử, bán dẫn, chế biến thực phẩm, đồ uống, nhà máy hóa chất, trang trại chăn nuôi thông minh và nhà kính nông nghiệp

Có thể nói, HVAC là yếu tố tiên quyết để đảm bảo chất lượng không khí không chỉ cho con người mà còn cho cả quá trình bảo quản và sản xuất. Tùy vào từng nhu cầu sử dụng thực tế, phương án thiết kế hệ thống HVAC sẽ có sự khác biệt đáng kể. Nếu bạn cần tư vấn giải pháp phù hợp cho công trình của mình, hãy liên hệ Sensors Việt Nam để được hỗ trợ chi tiết và chuyên sâu.