Hvac là gì?

Hệ thống HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning) đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống hiện đại. Từ việc giữ cho chúng ta ấm áp vào mùa đông đến việc tạo ra không gian mát mẻ vào mùa hè, hệ thống này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong các tòa nhà và công trình xây dựng. Nhưng HVAC là gì? Trên thực tế, nó không chỉ là việc cung cấp máy lạnh và máy sưởi. Hãy cùng khám phá sâu hơn về hệ thống HVAC, các thành phần, chức năng và lợi ích của nó trong bài viết sau đây.

Tổng quan về hệ thống HVAC

Định nghĩa HVAC là gì?

HVAC là viết tắt của “Heating, Ventilation, and Air Conditioning” trong tiếng Anh, dịch sang tiếng Việt có nghĩa là “Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí”. Nó là một hệ thống kỹ thuật được thiết kế để kiểm soát và duy trì nhiệt độ, độ ẩm, luồng không khí và chất lượng không khí trong một không gian nhất định.

“Heating” (sưởi ấm) trong HVAC đảm bảo rằng không gian được cung cấp nhiệt độ thoải mái trong mùa đông hoặc khi nhiệt độ xung quanh thấp.

“Ventilation” (thông gió) trong HVAC đảm bảo sự lưu thông không khí tươi và loại bỏ không khí ô nhiễm từ trong nhà ra ngoài, đồng thời cung cấp luồng không khí mới và oxy vào trong không gian.

“Air Conditioning” (điều hòa không khí) trong HVAC có nhiệm vụ làm mát không gian trong mùa hè hoặc khi nhiệt độ xung quanh cao. Nó giúp điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm để tạo ra một môi trường thoải mái cho con người.

Tổng hợp lại, HVAC là một hệ thống kỹ thuật phức tạp gồm sự kết hợp của các công nghệ và thiết bị, nhằm kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí để tạo ra một môi trường sống và làm việc thoải mái, an toàn và lành mạnh cho con người.

Tầm quan trọng của hệ thống HVAC

• Đảm bảo thoải mái: HVAC giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm trong không gian để tạo ra môi trường sống và làm việc thoải mái cho con người. Nó cung cấp sự ấm áp vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè, giúp điều chỉnh nhiệt độ theo yêu cầu cá nhân và thời tiết.
• Cải thiện chất lượng không khí: HVAC không chỉ cung cấp không khí tươi thông qua hệ thống thông gió, mà còn sử dụng bộ lọc khí(Air Filter) để loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn, phấn hoa và các chất ô nhiễm khác. Điều này giúp cải thiện chất lượng không khí bên trong và bảo vệ sức khỏe của con người.
• Bảo vệ thiết bị và vật liệu: HVAC giúp kiểm soát độ ẩm và nhiệt độ, ngăn chặn sự hư hỏng, mục nát và đồng thời giảm thiểu tác động của môi trường không thích hợp đến thiết bị, vật liệu và công trình xây dựng.
• Tiết kiệm năng lượng: Các công nghệ và thiết bị tiên tiến trong HVAC giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Ví dụ như hệ thống tái sử dụng nhiệt, hệ thống điều khiển thông minh và cách nhiệt tốt hơn giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ và đồng thời giảm chi phí vận hành.
• Ứng dụng đa dạng: HVAC không chỉ có ứng dụng trong các tòa nhà dân dụng và văn phòng, mà còn trong các công trình như nhà máy, khách sạn, bệnh viện, trung tâm mua sắm và cả phương tiện vận chuyển như máy bay, tàu hỏa, ô tô.

>>>Có thể bạn quan tâm: Air Filter là gì?

Lịch sử hình thành và phát triển của HVAC

• Thời kỳ cổ đại: Trong thời kỳ cổ đại, con người đã sử dụng lò sưởi và máy làm mát bằng nước để cung cấp sự ấm áp và mát mẻ. Các kỹ thuật này được sử dụng từ các nền văn minh cổ đại như Ai Cập, Hy Lạp và La Mã.
• Thế kỷ 19: Các kỹ sư bắt đầu phát triển các hệ thống đóng vai trò quan trọng trong các nhà máy và xưởng sản xuất. Họ sử dụng các thiết bị như quạt, ống gió và hệ thống nước để cung cấp không khí tươi và kiểm soát nhiệt độ.
• Thế kỷ 20: Trong thế kỷ 20, các kỹ sư tiếp tục phát triển và cải tiến hệ thống HVAC, giúp chúng trở nên phổ biến trong các tòa nhà dân dụng, văn phòng và các công trình khác. Các thiết bị điều khiển tự động và hệ thống thông gió được phát triển để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Năm 1902, nhà khoa học Willis Carrier đã phát minh ra máy lạnh hiện đại đầu tiên. Công nghệ này đã thay đổi cách chúng ta sống và làm việc, mở ra thời đại của hệ thống HVAC hiện đại.
• Ngày nay, các công nghệ mới và tiên tiến đang được áp dụng để cải thiện hiệu suất và tiết kiệm năng lượng của hệ thống HVAC. Các hệ thống điều khiển thông minh, hệ thống điều khiển tự động, hệ thống tái sử dụng nhiệt và các thiết bị điện tử tiên tiến đã được phát triển để tăng cường hiệu suất và giảm thiểu tác động đến môi trường bằng việc sử dụng các công nghệ xanh, giảm tiêu thụ năng lượng và các yếu tố tiêu cực ra môi trường

Hệ thống HVAC bao gồm những gì?

Hệ thống sưởi – Heating

Hệ thống sưởi (Heating) là một thành phần quan trọng trong hệ thống HVAC và được sử dụng để tạo nhiệt trong không gian khi nhiệt độ xung quanh thấp. Máy sưởi có vai trò cung cấp sự ấm áp và thoải mái cho người dùng trong mùa đông hoặc khi nhiệt độ môi trường thấp.

Hiện nay có nhiều loại máy sưởi được sử dụng cho hệ thống này gồm có các loại như sau:

• Máy sưởi điện (Electric Furnace): Máy sưởi điện sử dụng điện năng để tạo nhiệt. Điện năng được chuyển đổi thành nhiệt trong các thành phần điện của máy sưởi, sau đó không khí được thông qua các cuộn nhiệt để làm nóng trước khi được phân phối đến không gian.
• Máy sưởi dầu (Oil Furnace): Máy sưởi dầu sử dụng dầu nhiên liệu để tạo nhiệt. Dầu được đốt trong buồng đốt và sinh nhiệt, sau đó không khí được thông qua các cuộn nhiệt để làm nóng trước khi được cung cấp đến không gian.
• Máy sưởi khí (Gas Furnace): Máy sưởi khí sử dụng khí tự nhiên hoặc khí propan để tạo nhiệt. Khí được đốt trong buồng đốt và sinh nhiệt, sau đó không khí được thông qua các cuộn nhiệt để làm nóng trước khi được phân phối đến không gian.
• Máy sưởi nước nóng (Hot Water Boiler): Máy sưởi nước nóng sử dụng nhiệt từ nước nóng để cung cấp nhiệt cho không gian. Nước nóng được sản xuất bởi một nồi hơi hoặc nhiệt đổi nhiệt, sau đó được cung cấp qua ống nước nóng đến các đơn vị sưởi nhiệt trong không gian. Đây là dạng được sử dụng nhiều trong hệ thống HVAC hiện nay

Hệ thống lạnh – Air Conditioning

Máy lạnh là thành phần quan trọng trong hệ thống HVAC và được sử dụng để làm mát không gian. Có nhiều loại máy lạnh như máy lạnh trung tâm, máy điều hòa không khí cá nhân (split AC), và máy lạnh cửa sổ. Máy lạnh thu hút không khí trong không gian và làm lạnh nó thông qua quá trình làm lạnh hơi lạnh. Nhiệm vụ giảm đi nhiệt độ và kiểm soát độ ẩm của không khí. Hệ thống này thường sử dụng các dòng van điều chỉnh tỷ lệ(van điều khiển khí nén tuyến tính, van điều khiển điện tuyến tính), các loại van cân bằng và các cảm biến áp suất và nhiệt độ trên hệ thống này. Các loại máy lạnh sử dụng hiện nay gồm có

• Máy lạnh cửa sổ (Window Air Conditioner): Máy lạnh cửa sổ được lắp đặt vào cửa sổ hoặc tường. Máy này có hai phần chính, một phần lắp ngoài nhà và một phần lắp trong nhà. Máy lạnh cửa sổ được sử dụng để làm mát phòng nhỏ hoặc văn phòng.
• Máy lạnh tường (Wall Air Conditioner): Máy lạnh tường cũng được lắp đặt trên tường và được sử dụng để làm mát phòng nhỏ hoặc văn phòng. Nó được thiết kế để lắp đặt vào tường hoặc các vách ngăn.
• Máy lạnh trung tâm (Central Air Conditioner): Máy lạnh trung tâm được sử dụng để làm mát một tòa nhà hoặc một khu vực lớn. Nó bao gồm một bộ phận ngoài trời và một bộ phận trong nhà, và được kết nối với các đường ống gió để phân phối không khí lạnh đến các phòng trong tòa nhà.
• Máy lạnh đa dạng (Ductless Air Conditioner): Máy lạnh đa dạng là một loại máy lạnh không cần các đường ống gió. Nó được thiết kế để lắp đặt trực tiếp vào tường hoặc trần và được sử dụng để làm mát phòng nhỏ hoặc văn phòng.

Nhìn chung các hệ thống máy lạnh hiện nay đều có thêm các bộ lọc khí Air Filter(các bạn có thể tham khảo lại bài viết Air Filter là gì). Chính vì thế, nó có thể làm sạch không khí và đưa nguồn khí tươi sạch vào phòng. Với các bộ lọc này, chúng ta cũng phải thường xuyên bảo dưỡng bảo trì, thay màng lọc không khí. Việc không thay thế các bộ lọc này khi cần thiết sẽ góp phần làm giảm tỷ lệ trao đổi nhiệt, dẫn đến lãng phí năng lượng, tuổi thọ thiết bị bị rút ngắn và hóa đơn năng lượng cao hơn; lưu lượng không khí thấp có thể dẫn đến các cuộn dây bay hơi bị đóng băng, có thể ngăn chặn hoàn toàn luồng không khí. Ngoài ra, các bộ lọc quá bẩn hoặc bị cắm có thể gây ra hiện tượng quá nhiệt trong chu kỳ làm nóng, điều này có thể dẫn đến hư hỏng hệ thống hoặc thậm chí là hỏa hoạn.

Hệ thống thông gió

Quạt(fan) và ống gió(hệ thống đường ống) đảm nhận vai trò quan trọng trong việc lưu thông không khí trong toàn bộ hệ thống HVAC. Quạt tạo ra luồng không khí và đẩy nó thông qua ống gió đến các vị trí khác nhau trong tòa nhà. Ống gió được sử dụng để phân phối và điều chỉnh luồng không khí đến các khu vực khác nhau trong không gian.

HIện nay có hai dạng thông gió trong hệ thống này gồm:

⊕ Thông gió nhân tạo hay còn gọi là thông gió cưỡng bức: Sử dụng các dạng quạt hút gió giúp luân chuẩn gió trong phòng. Chúng ta còn gọi nó chính là hệ thống AHU.

⊕ Thông gió dạng tự nhiên: Sử dụng nguồn gió tự nhiên thông qua cửa sổ, cửa ra vào, hệ thống lưới tản nhiệt của tòa nhà. Thông gió tự nhiên  là yếu tố chính trong việc giảm sự lây lan của các bệnh trong không khí như bệnh lao, cảm lạnh thông thường, cúm, viêm màng não hoặc COVID-19. Mở cửa ra vào và cửa sổ là những cách tốt để tối đa hóa thông gió tự nhiên, điều này sẽ làm giảm nguy cơ lây nhiễm qua đường không khí hơn nhiều so với các hệ thống cơ khí tốn kém và cần bảo trì. Các khu vực phòng khám kiểu cũ với trần nhà cao và cửa sổ lớn mang lại sự bảo vệ tốt nhất. Hệ thống thông gió tự nhiên tốn ít chi phí và không cần bảo trì, đồng thời đặc biệt phù hợp với các môi trường có nguồn lực hạn chế và khí hậu nhiệt đới, nơi mà gánh nặng bệnh lao và lây truyền bệnh lao trong cơ sở là cao nhất. Ở những nơi khó cách ly hô hấp và khí hậu cho phép, nên mở cửa sổ và cửa ra vào để giảm nguy cơ lây nhiễm trong không khí. Thông gió tự nhiên đòi hỏi ít bảo trì và không tốn kém hơn so với dạng thông gió cưỡng bức

Hệ thống điều khiển HVAC

Hệ thống điều khiển được sử dụng để điều khiển hoạt động của hệ thống HVAC. Nó được thiết kế để giám sát các thông số như nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, lưu lượng khí và ánh sáng trong không gian và điều chỉnh các thiết bị HVAC để đáp ứng các yêu cầu của không gian đó một cách tự động

⊕ Hệ thống điều khiển bao gồm một bộ điều khiển trung tâm và các thiết bị cảm biến được đặt trong không gian. Các thiết bị cảm biến này sẽ đo các thông số môi trường và gửi dữ liệu về bộ điều khiển trung tâm để xử lý và điều khiển các thiết bị HVAC.

⊕ Hệ thống điều khiển thường được sử dụng để điều khiển các thiết bị HVAC như bơm nước, quạt gió, van điều khiển tỷ lệ tuyến tính(Van bi điều khiển điện tuyến tính, van bướm điều khiển điện tuyến tính), máy lạnh và máy sưởi. Nó sẽ điều chỉnh hoạt động của các thiết bị này để đáp ứng các yêu cầu của không gian và giữ cho môi trường bên trong luôn ở mức độ thoải mái và an toàn.

⊕ Hệ thống điều khiển HVAC có thể được lập trình để tự động điều khiển hoạt động trong hệ thống này hoặc để cho phép người dùng thủ công điều khiển. Với sự tiến bộ của công nghệ, các hệ thống điều khiển ngày càng thông minh hơn, có khả năng học và thích nghi với môi trường để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Sử dụng hệ thống điều khiển tự động hóa bằng việc thu thập các tín hiệu, tính toán chính xác và điều khiển tự động từ phòng điều hành trung tâm hoặc hệ thống máy tính chính.

Ứng dụng của hệ thống HVAC

⊕ Nhà ở: Hệ thống HVAC được sử dụng rộng rãi trong các ngôi nhà và căn hộ để tạo ra một môi trường sống thoải mái. Nó cung cấp không gian ấm áp vào mùa đông và mát mẻ vào mùa hè, đồng thời điều chỉnh độ ẩm và thông gió.

⊕ Công nghiệp: Trong các môi trường công nghiệp, hệ thống HVAC chịu trách nhiệm điều khiển nhiệt độ và độ ẩm để đảm bảo điều kiện làm việc an toàn và thoải mái cho nhân viên. Nó cũng được sử dụng để kiểm soát quá trình sản xuất và bảo quản hàng hóa(Kho hàng, kho lạnh, nhà xưởng…)

⊕ Văn phòng: Hệ thống HVAC đóng vai trò quan trọng trong các tòa nhà văn phòng để tạo ra một môi trường làm việc thoải mái và nâng cao hiệu suất làm việc. Nó giúp điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và luồng không khí để đáp ứng nhu cầu của nhân viên.

⊕ Khách sạn và nhà hàng: Trong ngành khách sạn và nhà hàng, hệ thống HVAC được sử dụng để tạo ra một môi trường thoải mái cho khách hàng. Nó giúp duy trì nhiệt độ ổn định trong các phòng nghỉ, nhà hàng và khu vực công cộng, tạo sự thoải mái và hài lòng cho khách hàng.

⊕ Bệnh viện và cơ sở y tế: Trong lĩnh vực y tế, nó làm nhiệm vụ quan trọng trong việc duy trì điều kiện môi trường sạch và an toàn cho bệnh nhân và nhân viên. Nó giúp kiểm soát vi khuẩn, lưu thông không khí trong các phòng mổ và phòng chăm sóc bệnh nhân, và cung cấp không gian thoải mái để tăng tốc quá trình phục hồi.

⊕ Trung tâm mua sắm và trung tâm thương mại: Hệ thống này được sử dụng trong các trung tâm mua sắm và trung tâm thương mại để đảm bảo môi trường mát mẻ và thoải mái cho khách hàng trong suốt quá trình mua sắm

⊕ Phương tiện vận chuyển: Trong ô tô, máy bay và tàu hỏa, hệ thống HVAC được sử dụng để tạo ra một môi trường thoải mái cho hành khách và nhân viên. Nó giúp duy trì nhiệt độ và luồng không khí lý tưởng trong phương tiện vận chuyển, tạo sự thoải mái và sự hài lòng cho hành khách.

Bảo trì hệ thống HVAC

⊕ Thay thế bộ lọc: Bộ lọc giúp loại bỏ bụi và các hạt nhỏ khác từ không khí trước khi nó được đưa vào hệ thống HVAC. Bộ lọc cần được thay thế định kỳ để đảm bảo hiệu quả hoạt động của hệ thống và sức khỏe của người sử dụng.

⊕ Vệ sinh định kỳ: Vệ sinh hệ thống HVAC như các ống dẫn, tản nhiệt và các bộ phận khác giúp loại bỏ bụi và các chất cặn bẩn khác, đảm bảo sức khỏe và an toàn cho người sử dụng.

⊕ Kiểm tra các thiết bị điện tử và cơ khí: Kiểm tra hệ thống điện và cơ khí của hệ thống HVAC như động cơ quạt và các bộ phận khác, để đảm bảo hoạt động ổn định và tránh các sự cố không mong muốn.

⊕ Kiểm tra hệ thống điều khiển: Kiểm tra các bộ phận điều khiển của hệ thống HVAC như bộ điều khiển nhiệt độ và cảm biến, đảm bảo hoạt động chính xác của hệ thống.

⊕ Kiểm tra hệ thống tản nhiệt: Kiểm tra hệ thống tản nhiệt để đảm bảo hoạt động và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc.

⊕ Kiểm tra hệ thống sưởi: Kiểm tra hệ thống sưởi để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống và giảm thiểu nguy cơ hỏng hóc.

⊕ Kiểm tra áp suất và lưu lượng không khí: Kiểm tra áp suất và lưu lượng không khí của hệ thống để đảm bảo hoạt động hiệu quả của hệ thống.

Như vậy là chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu về hệ thống HVAC là gì? Các thành phần cấu tạo nên hệ thống này cùng với cách vận hành của nó. Có thể nói rằng đây là một hệ thống rất quan trọng và được sử dụng nhiều trong các hệ thống tòa nhà, trung tâm thương mại, văn phòng, nhà xưởng….

Đây là hệ thống phức tạp, cần nghiên cứu kỹ trước khi thiết kế và đưa vào vận hành. Ngoài ra, người vận hành cũng cần có kinh nghiệm để thao tác và kiểm tra hệ thống hoạt động tốt nhất

Cảm ơn các bạn đã quan tâm và theo dõi bài viết, hẹn gặp lại ở các bài viết về thiết bị công nghiệp và các lĩnh vực công nghiệp, tự động hóa ở các nội dung tiếp theo