AHU Là Gì? Cấu Tạo, Nguyên Lý Hoạt Động Và Vai Trò Trong Hệ Thống HVAC
AHU (Air Handling Unit) là thiết bị xử lý không khí được sử dụng phổ biến trong các hệ thống HVAC trung tâm. Không chỉ có nhiệm vụ cấp khí lạnh, AHU còn đảm nhận nhiều chức năng như lọc không khí, trao đổi nhiệt, xử lý độ ẩm, phối trộn gió tươi và gió hồi trước khi đưa không khí đến các khu vực sử dụng.
Trong các công trình như tòa nhà văn phòng, trung tâm thương mại, khách sạn, bệnh viện, nhà máy và phòng sạch, việc lựa chọn AHU phù hợp có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí và hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống HVAC.
AHU Có Vai Trò Gì Trong Hệ Thống HVAC?
AHU là thiết bị xử lý không khí trung tâm
AHU được thiết kế để tiếp nhận, lọc, làm lạnh hoặc gia nhiệt và phân phối không khí thông qua hệ thống ống gió. Tùy theo thiết kế, thiết bị có thể xử lý gió hồi, gió tươi hoặc hỗn hợp giữa hai nguồn khí này.
Một AHU cơ bản thường bao gồm quạt, bộ lọc, coil trao đổi nhiệt, damper, khay nước ngưng và hệ thống điều khiển. Các bộ phận phối hợp với nhau để đưa không khí sau xử lý đến đúng khu vực với lưu lượng và điều kiện yêu cầu.
AHU kết nối với nhiều thiết bị khác
Trong hệ thống HVAC trung tâm, AHU không hoạt động độc lập. Thiết bị có thể kết nối với Chiller, hệ thống bơm nước lạnh, van điều khiển, đường ống nước, hệ thống ống gió, cảm biến và BMS.
Với hệ thống sử dụng Chiller, nước lạnh được tạo ra từ Chiller và đưa đến coil của AHU. Không khí đi qua coil sẽ trao đổi nhiệt với nước lạnh trước khi được quạt đưa vào hệ thống ống gió.
Cấu Tạo AHU Gồm Những Bộ Phận Nào?
Vỏ và khung AHU
Vỏ và khung: Đây là phần kết cấu bên ngoài của AHU, có nhiệm vụ bảo vệ các bộ phận bên trong và hạn chế thất thoát nhiệt. Kết cấu vỏ cần phù hợp với điều kiện lắp đặt cũng như yêu cầu về cách nhiệt, độ kín và khả năng bảo trì.
Bộ lọc không khí
Bộ lọc: Không khí trước khi đi qua coil thường được lọc để loại bỏ bụi và các hạt có kích thước phù hợp với cấp lọc được thiết kế. Bộ lọc sạch giúp duy trì chất lượng không khí và hạn chế bụi bám lên coil.
Coil trao đổi nhiệt
Coil: Đây là bộ phận thực hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí và môi chất lạnh hoặc nước lạnh. Tùy thiết kế, coil có thể được sử dụng để làm lạnh, gia nhiệt hoặc hỗ trợ quá trình kiểm soát độ ẩm.
Quạt AHU
Quạt: Quạt tạo ra lưu lượng và áp suất cần thiết để đưa không khí qua các bộ phận xử lý rồi phân phối vào hệ thống ống gió. Việc lựa chọn quạt cần dựa trên lưu lượng gió và tổng trở lực của hệ thống.
Damper và hộp trộn gió
Damper và hộp trộn gió: Các bộ phận này giúp điều chỉnh lượng gió tươi, gió hồi và gió thải theo yêu cầu thiết kế. Việc điều chỉnh chính xác giúp hệ thống đáp ứng nhu cầu thông gió và chất lượng không khí trong công trình.
Khay nước ngưng và đường thoát nước
Khay nước ngưng: Trong quá trình làm lạnh và khử ẩm, nước ngưng có thể hình thành trên coil. Khay nước ngưng và đường thoát nước có nhiệm vụ thu gom và đưa lượng nước này ra khỏi AHU, hạn chế tình trạng đọng hoặc tràn nước.
Nguyên Lý Hoạt Động Của AHU Diễn Ra Như Thế Nào?
Không khí được đưa vào AHU
Tiếp nhận không khí: AHU có thể tiếp nhận gió hồi từ không gian sử dụng, gió tươi từ bên ngoài hoặc hỗn hợp hai nguồn khí này tùy theo thiết kế của hệ thống.
Không khí được lọc trước khi xử lý
Lọc không khí: Không khí đi qua các cấp lọc để loại bỏ bụi và tạp chất theo yêu cầu của hệ thống. Tình trạng bộ lọc ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng gió và tổn thất áp suất của AHU.
Không khí trao đổi nhiệt tại coil
Xử lý nhiệt: Khi đi qua coil, không khí trao đổi nhiệt với nước lạnh, môi chất lạnh hoặc nguồn nhiệt tùy cấu hình AHU. Quá trình này giúp đưa nhiệt độ không khí về mức yêu cầu.
Quạt đưa không khí đến hệ thống ống gió
Cấp khí: Sau khi được xử lý, không khí được quạt AHU đưa vào hệ thống ống gió và phân phối đến các khu vực trong công trình.
Hệ thống điều khiển liên tục điều chỉnh
Điều khiển: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và các thiết bị điều khiển có thể được sử dụng để điều chỉnh tốc độ quạt, damper hoặc van nước lạnh. Với những hệ thống hiện đại, AHU có thể được kết nối với BMS để giám sát và điều khiển tập trung.
Những Chức Năng Quan Trọng Của AHU
Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm
AHU giúp xử lý không khí trước khi cấp vào không gian sử dụng, qua đó hỗ trợ duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu thiết kế.
Đối với những công trình có yêu cầu kiểm soát môi trường nghiêm ngặt, khả năng kiểm soát độ ẩm của AHU có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận hành.
Cấp gió tươi và cải thiện chất lượng không khí
AHU có thể phối trộn gió tươi với gió hồi để đáp ứng yêu cầu thông gió. Lượng gió tươi cần được tính toán dựa trên công năng, mật độ người sử dụng và yêu cầu thiết kế của từng công trình.
Lọc không khí
Hệ thống lọc giúp hạn chế bụi và các hạt trong dòng không khí trước khi được đưa vào không gian sử dụng. Cấp lọc cụ thể cần được lựa chọn dựa trên yêu cầu chất lượng không khí của từng dự án.
Hỗ trợ tối ưu năng lượng HVAC
AHU là một trong những thiết bị có ảnh hưởng đến mức tiêu thụ năng lượng của hệ thống HVAC. Việc lựa chọn đúng lưu lượng, áp suất, coil, quạt và phương án điều khiển có thể giúp hệ thống vận hành phù hợp với nhu cầu thực tế.
Các Loại AHU Phổ Biến Hiện Nay
AHU sử dụng nước lạnh từ Chiller
Đây là cấu hình phổ biến trong các hệ thống HVAC trung tâm. Chiller tạo nước lạnh, sau đó nước lạnh được bơm đến coil AHU để thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với không khí.
AHU DX
AHU DX sử dụng môi chất lạnh trực tiếp để trao đổi nhiệt thay vì sử dụng nước lạnh từ Chiller. Cấu hình này có thể được lựa chọn trong những hệ thống phù hợp với phương án thiết kế và yêu cầu công trình.
AHU kết hợp gió tươi và gió hồi
Loại AHU này cho phép phối trộn gió tươi từ bên ngoài với gió hồi từ không gian sử dụng. Tỷ lệ phối trộn được xác định theo yêu cầu thông gió và điều kiện vận hành.
AHU cho phòng sạch
Trong bệnh viện, dược phẩm, điện tử, thực phẩm và các khu vực yêu cầu kiểm soát môi trường, AHU có thể được thiết kế với các cấp lọc, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và áp suất phù hợp.
AHU Khác Chiller Và FCU Như Thế Nào?
AHU và Chiller
Chiller: Chiller có nhiệm vụ tạo ra nguồn nước lạnh cho hệ thống. AHU sử dụng nguồn lạnh này để xử lý không khí và phân phối qua hệ thống ống gió.
Vì vậy, AHU và Chiller là hai thiết bị có chức năng khác nhau nhưng có thể phối hợp chặt chẽ trong một hệ thống HVAC trung tâm.
AHU và FCU
AHU: Thường phục vụ việc xử lý và phân phối lượng không khí lớn thông qua hệ thống ống gió.
FCU: Có cấu tạo và quy mô nhỏ hơn, thường được sử dụng để xử lý không khí cho từng khu vực hoặc phòng cụ thể.
Việc lựa chọn AHU hay FCU phụ thuộc vào quy mô công trình, phương án phân phối khí, tải lạnh và yêu cầu điều khiển.
AHU Được Ứng Dụng Ở Đâu?
Tòa nhà văn phòng
AHU được sử dụng để xử lý và phân phối không khí cho nhiều khu vực làm việc thông qua hệ thống ống gió.
Trung tâm thương mại
Các trung tâm thương mại có diện tích lớn và mật độ người sử dụng cao thường cần hệ thống HVAC có khả năng xử lý lưu lượng không khí lớn.
Nhà máy và khu công nghiệp
AHU có thể được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, thông gió và chất lượng không khí trong các khu vực sản xuất.
Bệnh viện và phòng sạch
Các môi trường đặc thù có thể yêu cầu AHU với khả năng lọc, kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và áp suất theo tiêu chuẩn thiết kế của từng khu vực.
Khách sạn và khu nghỉ dưỡng
AHU có thể được sử dụng trong các khu vực chung, sảnh, nhà hàng và những không gian có yêu cầu xử lý lượng không khí lớn.
Lựa Chọn AHU Cần Dựa Trên Những Tiêu Chí Nào?
Xác định tải lạnh và lưu lượng gió
Tải lạnh và lưu lượng gió là những thông số quan trọng khi lựa chọn AHU. Thiết bị cần đáp ứng được nhu cầu xử lý không khí thực tế của công trình thay vì chỉ lựa chọn dựa trên công suất danh nghĩa.
Xem xét yêu cầu về chất lượng không khí
Cấp lọc, tỷ lệ gió tươi và yêu cầu về chất lượng không khí cần được xác định trước khi lựa chọn cấu hình AHU.
Đánh giá yêu cầu kiểm soát độ ẩm
Đối với những công trình có yêu cầu kiểm soát độ ẩm, cần xem xét khả năng khử ẩm và các điều kiện vận hành liên quan đến coil, nhiệt độ nước lạnh và lưu lượng gió.
Tính toán không gian lắp đặt và bảo trì
AHU cần có đủ không gian để vận chuyển, lắp đặt, mở cửa bảo trì và thay thế bộ lọc hoặc các linh kiện bên trong.
Xem xét độ ồn và rung
Quạt, motor, tốc độ gió và kết nối cơ khí đều có thể ảnh hưởng đến độ ồn và rung của hệ thống. Đây là yếu tố cần được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế.
Những Lỗi Thường Gặp Khi Vận Hành AHU
Một hệ thống AHU được thiết kế tốt nhưng vận hành và bảo trì không đúng vẫn có thể phát sinh nhiều vấn đề.
AHU thiếu gió
Nguyên nhân có thể liên quan: Lọc gió bẩn, quạt hoạt động không đúng, tổn thất áp suất đường ống lớn, damper không mở đúng vị trí hoặc hệ thống cân bằng gió chưa phù hợp.
AHU lạnh yếu
Các hạng mục cần kiểm tra: Nguồn lạnh, coil, lưu lượng nước, van điều khiển, lưu lượng gió và tải lạnh thực tế của khu vực sử dụng.
AHU bị đọng hoặc tràn nước
Các hạng mục cần kiểm tra: Máng nước ngưng, đường thoát nước, độ dốc đường ống, tình trạng coil và điều kiện vận hành thực tế.
AHU có tiếng ồn lớn
Nguyên nhân có thể liên quan: Quạt, motor, rung động, cân bằng cánh quạt, nối mềm, tổn thất áp suất hoặc vận tốc gió quá cao.
Các vấn đề trên nên được đánh giá bằng dữ liệu vận hành kết hợp với khảo sát thực tế thay vì chỉ dựa vào cảm nhận tại khu vực sử dụng.
Bảo Trì AHU Cần Kiểm Tra Những Gì?
Kiểm tra bộ lọc và coil
Bộ lọc cần được kiểm tra định kỳ và vệ sinh hoặc thay thế khi cần thiết. Coil cũng cần được kiểm tra tình trạng bám bụi để đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt.
Kiểm tra quạt và motor
Cần kiểm tra tình trạng quạt, motor, dây đai nếu có, độ rung và các dấu hiệu bất thường trong quá trình vận hành.
Kiểm tra hệ thống thoát nước ngưng
Máng nước và đường thoát nước cần được kiểm tra để hạn chế tắc nghẽn, đọng nước hoặc tràn nước vào khu vực bên trong AHU.
Kiểm tra van, cảm biến và điều khiển
Van điều khiển, actuator, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và các tín hiệu liên quan đến BMS cần được kiểm tra để đảm bảo hệ thống phản hồi chính xác.
Đánh giá thông số vận hành
Ngoài kiểm tra thiết bị, nên theo dõi nhiệt độ gió cấp, gió hồi, lưu lượng gió, độ ẩm, áp suất, tình trạng nước ngưng và các cảnh báo của hệ thống.
Khi Nào Nên Kiểm Tra Hoặc Nâng Cấp AHU?
AHU nên được kiểm tra khi hệ thống xuất hiện những dấu hiệu như lưu lượng gió giảm, nhiệt độ không đạt yêu cầu, độ ẩm khó kiểm soát, tiêu thụ năng lượng tăng, tiếng ồn bất thường hoặc xuất hiện tình trạng đọng nước.
Đối với các hệ thống đã vận hành trong thời gian dài, việc đánh giá lại tải lạnh, lưu lượng gió, hiệu suất coil, quạt và hệ thống điều khiển cũng có thể giúp xác định liệu AHU hiện tại còn phù hợp với nhu cầu sử dụng hay không.
Giải Pháp AHU Từ HRT
HRT cung cấp các giải pháp HVAC bao gồm AHU, Chiller, VRV/VRF, FCU, điều hòa công nghiệp, thông gió và hệ thống điều khiển tự động.
Đối với hệ thống AHU, việc khảo sát thực tế nên được thực hiện trước khi lựa chọn thiết bị. Các yếu tố cần xem xét gồm tải lạnh, lưu lượng gió, nguồn lạnh, hệ thống bơm, van, đường ống gió, gió tươi, gió thải, điều khiển và BMS.
HRT có thể hỗ trợ từ khâu khảo sát, tư vấn, thiết kế, cung cấp, lắp đặt đến bảo trì và tối ưu hệ thống AHU theo điều kiện thực tế của từng công trình.
