EN
Bộ Xử Lý Không Khí Là Gì Và Nó Hoạt Động Như Thế Nào Trong Hệ Thống HVAC?
Hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) là yếu tố thiết yếu để duy trì môi trường bên trong thoải mái, lành mạnh trong nhà ở, văn phòng, bệnh viện và các cơ sở công nghiệp. Tại trung tâm của nhiều hệ thống HVAC là đơn vị xử lý không khí , một thiết bị mạnh mẽ quản lý dòng chảy, lọc và xử lý không khí. Dù là điều chỉnh nhiệt độ trong tòa nhà văn phòng hay đảm bảo không khí sạch sẽ trong bệnh viện, bộ phận đơn vị xử lý không khí đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho không gian trong nhà hoạt động hiệu quả và an toàn. Hướng dẫn này giải thích bộ xử lý không khí là gì, các thành phần chính của nó, cách thức hoạt động trong hệ thống HVAC và tầm quan trọng của nó trong các môi trường khác nhau.
Bộ Xử Lý Không Khí Là Gì?
Một đơn vị xử lý không khí (AHU) là thành phần trung tâm của hệ thống HVAC, được thiết kế để điều chỉnh và lưu thông không khí trong toàn bộ tòa nhà hoặc khu vực cụ thể. Nó hoạt động như một 'trung tâm xử lý không khí', hút không khí từ bên ngoài, trộn với không khí hồi từ bên trong phòng, lọc để loại bỏ các chất gây ô nhiễm, điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm, sau đó phân phối không khí đã xử lý đến các không gian sử dụng.
Không giống như các thành phần HVAC nhỏ hơn như lò sưởi hoặc máy điều hòa không khí, tập trung riêng biệt vào việc làm nóng hoặc làm lạnh, đơn vị xử lý không khí tích hợp nhiều chức năng vào một hệ thống duy nhất. AHU đảm bảo không khí được cung cấp vào các phòng không chỉ đạt nhiệt độ mong muốn mà còn sạch sẽ, được điều chỉnh độ ẩm phù hợp và tươi mới. Các đơn vị xử lý không khí có nhiều kích cỡ khác nhau - từ các thiết bị nhỏ gọn cho văn phòng nhỏ đến các hệ thống quy mô công nghiệp lớn cho bệnh viện hoặc nhà máy - và thường được đặt trong phòng kỹ thuật, tầng hầm hoặc trên mái nhà.
Các thành phần chính của đơn vị xử lý không khí
Một đơn vị xử lý không khí bao gồm nhiều bộ phận liên kết với nhau, hoạt động đồng bộ để xử lý và phân phối không khí. Mỗi bộ phận đóng một vai trò cụ thể nhằm đảm bảo chất lượng và độ thoải mái của không khí đạt tiêu chuẩn:
1. Quạt
Quạt là 'trái tim' của đơn vị xử lý không khí, có nhiệm vụ di chuyển không khí qua hệ thống. Hầu hết các đơn vị xử lý không khí đều có hai loại quạt chính:
- Quạt cấp : Đẩy không khí đã qua xử lý qua các ống dẫn đến các phòng trong tòa nhà.
- Quạt hồi : Hút không khí cũ từ các phòng trở lại đơn vị xử lý không khí để tái xử lý hoặc thải ra ngoài.
Kích thước quạt được lựa chọn dựa trên lượng không khí (được đo bằng mét khối mỗi giờ hoặc foot khối mỗi phút) mà đơn vị xử lý không khí cần lưu thông, lượng không khí này phụ thuộc vào kích thước và mật độ sử dụng của tòa nhà. Các bộ điều khiển tốc độ thay đổi (VSD) trên quạt hiện đại cho phép điều chỉnh lưu lượng không khí phù hợp với nhu cầu, từ đó nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng.
2. Bộ lọc
Lọc là một chức năng quan trọng của thiết bị xử lý không khí, giúp loại bỏ bụi, phấn hoa, vi khuẩn và các chất gây ô nhiễm khác khỏi không khí. Loại bộ lọc được sử dụng phụ thuộc vào nhu cầu của tòa nhà:
- Bộ lọc sơ cấp : Bắt giữ các hạt lớn (như bụi hoặc tóc) để bảo vệ các bộ phận khác khỏi bị hư hại và kéo dài tuổi thọ cho chúng.
- Bộ Lọc Trung Bình : Loại bỏ các hạt nhỏ hơn (ví dụ: phấn hoa, bào tử nấm mốc) nhằm cải thiện chất lượng không khí.
- Bộ Lọc Hiệu Suất Cao (HEPA) : Được sử dụng trong các môi trường như bệnh viện hoặc phòng thí nghiệm, các bộ lọc này có thể loại bỏ 99,97% các hạt có kích thước nhỏ tới 0,3 micrôn, bao gồm cả vi khuẩn và vi rút.
Các bộ lọc được đặt bên trong các ngăn chứa bộ lọc trong thiết bị xử lý không khí và cần được thay thế định kỳ để duy trì hiệu suất hoạt động.
3. Cuộn Dây Làm Nóng và Làm Mát
Những cuộn dây này điều chỉnh nhiệt độ không khí khi nó đi qua thiết bị xử lý không khí:
- Cuộn Dây Làm Nóng : Làm ấm không khí bằng nước nóng, hơi nước hoặc điện trở. Chúng rất cần thiết trong các khu vực khí hậu lạnh hoặc trong những tháng mùa đông.
- Cuộn làm mát : Làm mát không khí bằng cách lưu thông nước lạnh hoặc chất làm lạnh qua các cuộn ống. Khi không khí ấm đi qua các cuộn ống lạnh, độ ẩm ngưng tụ, đồng thời giúp giảm độ ẩm.
Các cuộn ống hoạt động cùng với bộ điều nhiệt trong tòa nhà để duy trì nhiệt độ mong muốn, bật hoặc tắt khi cần thiết.
4. Kiểm soát độ ẩm
Các đơn vị xử lý không khí thường bao gồm các bộ phận điều chỉnh mức độ ẩm, đảm bảo không khí trong nhà không quá khô cũng không quá ẩm ướt:
- Máy làm ẩm : Thêm độ ẩm vào không khí khô bằng hơi nước, sương mù siêu âm hoặc tấm bốc hơi. Điều này rất quan trọng vào mùa đông khi các hệ thống sưởi làm khô không khí.
- Máy khử ẩm : Loại bỏ độ ẩm dư thừa khỏi không khí ẩm, thường bằng cách làm lạnh không khí (gây ngưng tụ) hoặc sử dụng các vật liệu hút ẩm hấp thụ nước. Điều này ngăn ngừa sự phát triển của nấm mốc và cảm giác khó chịu trong các khu vực nóng, ẩm ướt.
5. Van điều tiết
Giảm xóc là các van điều chỉnh được kiểm soát lưu lượng không khí trong đơn vị xử lý không khí và hệ thống ống dẫn được kết nối:
- Van cấp khí tươi : Điều chỉnh lượng không khí bên ngoài đi vào thiết bị, cân bằng giữa việc lấy khí tươi và hiệu quả năng lượng.
- Van hồi gió : Kiểm soát dòng không khí ô uế từ trong tòa nhà quay trở lại đơn vị xử lý không khí.
- Van trộn gió : Trộn không khí tươi bên ngoài với không khí hồi để tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng - xử lý không khí hồi tiêu tốn ít năng lượng hơn so với làm lạnh hoặc sưởi 100% không khí bên ngoài.
- Van chống cháy : Tự động đóng lại trong trường hợp xảy ra hỏa hoạn để ngăn chặn khói và lửa lan truyền qua các ống dẫn.
6. Hệ thống điều khiển
Một bảng điều khiển trung tâm (thường được kết nối với Hệ thống Quản lý Tòa nhà, BMS) giám sát và điều chỉnh hoạt động của đơn vị xử lý không khí. Các cảm biến đặt ở khắp tòa nhà đo nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí, sau đó gửi dữ liệu đến hệ thống điều khiển. Hệ thống này sẽ điều chỉnh quạt, các bộ trao đổi nhiệt, van gió và thiết bị kiểm soát độ ẩm để duy trì các điều kiện đã cài đặt, đảm bảo hiệu suất và sự thoải mái.
Bộ xử lý không khí hoạt động như thế nào trong hệ thống HVAC?
Nguyên lý hoạt động của bộ xử lý không khí tuân theo một quy trình từng bước để điều hòa và lưu thông không khí, tích hợp với hệ thống HVAC tổng thể:
Bước 1: Hút và trộn không khí
Bộ xử lý không khí đầu tiên hút không khí từ hai nguồn:
- Không khí tươi từ bên ngoài : Được hút vào qua các cửa hút gió, cung cấp oxy và giảm chất ô nhiễm trong nhà.
- Không khí hồi : Không khí cũ từ các phòng trong tòa nhà, được thu thập thông qua các ống dẫn hồi.
Van trộn sẽ kết hợp hai luồng không khí này. Tỷ lệ trộn phụ thuộc vào các yếu tố như mật độ người sử dụng (nhiều người hơn cần nhiều không khí tươi hơn) và hiệu quả năng lượng (tái sử dụng không khí hồi tiết kiệm năng lượng).
Bước 2: Lọc không khí
Không khí hỗn hợp đi qua các bộ lọc của thiết bị xử lý không khí, nơi giữ lại các hạt và chất gây ô nhiễm. Điều này đảm bảo không khí được cung cấp vào tòa nhà sạch sẽ, giảm các tác nhân gây dị ứng, hen suyễn và sự lây lan của các bệnh truyền nhiễm qua đường hô hấp.
Bước 3: Điều chỉnh nhiệt độ
Sau khi được lọc, không khí đi qua các cuộn dây làm nóng hoặc làm lạnh. Nếu tòa nhà cần sưởi ấm, các cuộn dây sưởi sẽ tăng nhiệt độ không khí; nếu cần làm mát, các cuộn dây làm lạnh sẽ hạ nhiệt độ xuống. Hệ thống điều khiển sẽ điều chỉnh các cuộn dây dựa trên chỉ số nhiệt độ từ cảm biến trong tòa nhà.
Bước 4: Điều chỉnh độ ẩm
Tiếp theo, không khí đi qua các thiết bị tạo ẩm hoặc khử ẩm để đạt đến mức độ ẩm mong muốn (thường là từ 30–60% độ ẩm tương đối). Bước này ngăn chặn không khí quá khô (có thể gây kích ứng da và hệ hô hấp) hoặc quá ẩm (gây ra nấm mốc và mùi hôi).
Bước 5: Phân phối không khí
Không khí đã qua xử lý được quạt cấp đẩy qua hệ thống ống dẫn vào các phòng trong tòa nhà, sau đó thoát ra ngoài qua các cửa thông gió. Đồng thời, quạt hồi lưu hút không khí cũ trở lại qua các ống hồi về thiết bị xử lý không khí, lặp lại chu trình này. Một phần không khí cũ có thể được thải ra bên ngoài để loại bỏ chất gây ô nhiễm, và được thay thế bằng không khí tươi từ bên ngoài.
Bước 6: Giám sát và Điều chỉnh
Hệ thống điều khiển liên tục giám sát chất lượng không khí, nhiệt độ và độ ẩm bằng các cảm biến. Nếu các điều kiện lệch khỏi mức cài đặt (ví dụ: phòng quá nóng), hệ thống sẽ điều chỉnh các bộ phận của thiết bị xử lý không khí – tăng tốc độ quạt, kích hoạt các cuộn dây hoặc điều chỉnh van gió – để khôi phục lại sự thoải mái và hiệu quả.
Các loại Thiết bị xử lý không khí
Thiết bị xử lý không khí được thiết kế phù hợp với nhiều kích cỡ và nhu cầu tòa nhà khác nhau. Các loại phổ biến bao gồm:
1. Thiết bị xử lý không khí dạng khối
Những đơn vị nhỏ gọn, được lắp ráp sẵn này chứa tất cả các thành phần (quạt, bộ lọc, cuộn dây) trong cùng một tủ. Chúng dễ lắp đặt và lý tưởng cho các tòa nhà nhỏ và trung bình như văn phòng, trường học hoặc cửa hàng bán lẻ.
2. Thiết bị xử lý không khí dạng mô-đun
Các đơn vị dạng mô-đun được xây dựng từ những phần riêng biệt (ví dụ: phần bộ lọc, phần quạt, phần sưởi/làm mát) có thể kết hợp với nhau để đáp ứng nhu cầu cụ thể. Chúng có khả năng mở rộng, phù hợp với các tòa nhà lớn hơn hoặc các cơ sở có yêu cầu khác nhau.
3. Bộ xử lý không khí đặt trên mái
Được lắp đặt trên mái nhà, các đơn vị này giúp tiết kiệm không gian bên trong và thường thấy trong các tòa nhà thương mại. Chúng thực hiện cả chức năng điều hòa không khí và sưởi ấm, thường được kết nối với hệ thống ống dẫn không khí phân phối xuống các tầng bên dưới.
4. Bộ xử lý không khí công nghiệp
Những đơn vị lớn, bền bỉ được thiết kế cho nhà máy, kho hàng hoặc phòng thí nghiệm. Chúng xử lý lưu lượng không khí cao, chống bụi và hóa chất, và có thể bao gồm các bộ lọc chuyên dụng hoặc kiểm soát độ ẩm cho các quy trình công nghiệp.
5. Phòng sạch Bộ xử lý không khí
Được sử dụng trong bệnh viện, phòng thí nghiệm dược phẩm hoặc nhà máy sản xuất điện tử, các thiết bị này được trang bị bộ lọc hiệu suất cao (HEPA hoặc ULPA) và hệ thống kiểm soát nghiêm ngặt để duy trì môi trường vô trùng, không có hạt bụi.
Vai trò của thiết bị xử lý không khí trong hệ thống HVAC
Thiết bị xử lý không khí là "con ngựa thồ" của hệ thống HVAC, kết nối các bộ phận khác nhau để đảm bảo chất lượng không khí và sự thoải mái ổn định. Các vai trò chính bao gồm:
- Quản lý chất lượng không khí : Bằng cách lọc các chất gây ô nhiễm và điều chỉnh lượng không khí tươi, thiết bị xử lý không khí làm giảm ô nhiễm không khí trong nhà, bảo vệ sức khỏe người sử dụng.
- Hiệu quả năng lượng : Thiết bị xử lý không khí hiện đại với quạt biến tần (VSD), hệ thống thu hồi nhiệt và điều khiển thông minh giúp giảm mức tiêu thụ năng lượng, hạ thấp chi phí tiện ích.
- Kiểm soát khí hậu : Chúng duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định, điều này rất quan trọng để tạo sự thoải mái trong nhà/văn phòng cũng như bảo quản vật phẩm trong bảo tàng hoặc phòng thí nghiệm.
- An toàn : Trong môi trường công nghiệp hoặc bệnh viện, thiết bị xử lý không khí ngăn chặn sự lan truyền của khí độc hại, vi khuẩn hoặc virus bằng cách kiểm soát lưu lượng không khí và khả năng lọc bụi.
Ứng dụng thực tế của các đơn vị xử lý không khí
Tòa nhà văn phòng
Một văn phòng cỡ trung bình sử dụng một đơn vị xử lý không khí dạng gói để lưu thông không khí qua 50 phòng. Đơn vị này lọc bụi và phấn hoa, điều chỉnh nhiệt độ về 22°C (72°F), và duy trì độ ẩm ở mức 40%. Quạt VSD giảm lưu lượng không khí vào cuối tuần khi tòa nhà không có người, giảm tiêu thụ năng lượng đi 30%.
Bệnh viện
Đơn vị xử lý không khí trong bệnh viện bao gồm bộ lọc HEPA để loại bỏ vi khuẩn và virus, đảm bảo điều kiện vô trùng trong phòng phẫu thuật. Hệ thống duy trì áp suất dương trong phòng bệnh nhân (không khí chảy ra ngoài, ngăn không cho chất gây ô nhiễm từ bên ngoài xâm nhập) và áp suất âm trong phòng cách ly (không khí hút vào trong, ngăn chặn sự phát tán của mầm bệnh).
NHÀ MÁY
Một nhà máy chế biến thực phẩm sử dụng một đơn vị xử lý không khí công nghiệp với các cuộn dây và bộ lọc chống ăn mòn để loại bỏ bụi và chất gây dị ứng. Hệ thống kiểm soát độ ẩm nhằm ngăn ngừa sự phát triển của nấm mốc trên các sản phẩm thực phẩm và đảm bảo nhiệt độ ổn định cho các quy trình sản xuất.
Trường học
Một bộ xử lý không khí trên mái trường phục vụ 20 phòng học, trộn không khí tươi với không khí hồi về để giảm chi phí năng lượng. Hệ thống bao gồm các bộ lọc carbon để loại bỏ mùi từ các căn tin và điều chỉnh lưu lượng không khí trong giờ cao điểm (ví dụ: khi học sinh đang học trong lớp) nhằm mang lại sự thoải mái tốt hơn.
Câu hỏi thường gặp
Sự khác biệt giữa bộ xử lý không khí và lò sưởi là gì?
Lò sưởi chỉ có chức năng đun nóng không khí, trong khi bộ xử lý không khí kết hợp nhiều chức năng như sưởi, làm mát, lọc không khí và kiểm soát độ ẩm. Bộ xử lý không khí là hệ thống toàn diện hơn, có nhiệm vụ lưu thông không khí đã được điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong toàn bộ tòa nhà, thường hoạt động cùng với lò sưởi hoặc máy lạnh như một phần của hệ thống HVAC.
Bộ xử lý không khí nên được bảo trì định kỳ bao lâu một lần?
Bảo trì định kỳ là rất quan trọng. Bộ lọc nên được thay thế mỗi 1–3 tháng. Các bộ phận như giàn ống, quạt và van gió nên được kiểm tra và làm sạch mỗi 6–12 tháng để tránh tích tụ bụi và đảm bảo hiệu suất hoạt động. Việc kiểm tra chuyên nghiệp hàng năm có thể phát hiện các vấn đề như rò rỉ hoặc các bộ phận bị mài mòn.
Đơn vị xử lý không khí có thể hoạt động mà không cần ống dẫn không?
Hầu hết các đơn vị xử lý không khí sử dụng ống dẫn để phân phối không khí, nhưng một số đơn vị nhỏ (như những cái được dùng trong căn hộ) có thể kết nối trực tiếp với lỗ thông gió của phòng mà không cần hệ thống ống dẫn phức tạp. Tuy nhiên, hệ thống mini không dùng ống dẫn (ductless mini-split) không phải là đơn vị xử lý không khí - chúng sử dụng các thiết bị bên trong phòng thay thế.
Các đơn vị xử lý không khí cải thiện chất lượng không khí trong nhà như thế nào?
Chúng lọc bụi, phấn hoa và vi sinh vật; kiểm soát độ ẩm để ngăn ngừa nấm mốc; và đưa không khí tươi từ bên ngoài vào để pha loãng các chất gây ô nhiễm trong nhà như VOC (từ đồ nội thất hoặc sản phẩm làm sạch). Bộ lọc hiệu suất cao trong các đơn vị xử lý không khí đặc biệt hiệu quả trong việc giảm các bệnh lây truyền qua không khí.
Kích thước đơn vị xử lý không khí cần thiết cho một tòa nhà là bao nhiêu?
Kích thước phụ thuộc vào diện tích sàn của tòa nhà, chiều cao trần nhà, số lượng người sử dụng và khí hậu. Một kỹ sư HVAC chuyên nghiệp sẽ tính toán lưu lượng không khí cần thiết (ACH, hoặc số lần thay đổi không khí mỗi giờ) và chọn một thiết bị xử lý không khí có công suất tương ứng. Ví dụ, một văn phòng 500 m² có thể cần một thiết bị lưu thông 5.000–10.000 m³/giờ không khí.
Mục Lục
- Bộ Xử Lý Không Khí Là Gì Và Nó Hoạt Động Như Thế Nào Trong Hệ Thống HVAC?
- Bộ Xử Lý Không Khí Là Gì?
- Các thành phần chính của đơn vị xử lý không khí
- Bộ xử lý không khí hoạt động như thế nào trong hệ thống HVAC?
- Các loại Thiết bị xử lý không khí
- Vai trò của thiết bị xử lý không khí trong hệ thống HVAC
- Ứng dụng thực tế của các đơn vị xử lý không khí
-
Câu hỏi thường gặp
- Sự khác biệt giữa bộ xử lý không khí và lò sưởi là gì?
- Bộ xử lý không khí nên được bảo trì định kỳ bao lâu một lần?
- Đơn vị xử lý không khí có thể hoạt động mà không cần ống dẫn không?
- Các đơn vị xử lý không khí cải thiện chất lượng không khí trong nhà như thế nào?
- Kích thước đơn vị xử lý không khí cần thiết cho một tòa nhà là bao nhiêu?