Thiết kế hệ thống HVAC là bước quan trọng nhằm đảm bảo điều kiện nhiệt độ, độ ẩm, thông gió và chất lượng không khí phù hợp với công năng công trình. Một phương án thiết kế hiệu quả cần dựa trên dữ liệu khảo sát, tính toán tải nhiệt, lựa chọn thiết bị và phối hợp đồng bộ với các hệ thống kỹ thuật khác. Nếu bỏ qua những yếu tố này, hệ thống có thể không đáp ứng nhu cầu sử dụng hoặc phát sinh khó khăn trong quá trình vận hành, bảo trì. Hãy cùng HRT tìm hiểu các yếu tố cần lưu ý khi thiết kế hệ thống HVAC qua bài viết dưới đây.
Thiết kế hệ thống HVAC là gì?
HVAC là viết tắt của Heating, Ventilation and Air Conditioning, bao gồm hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí. Tùy theo đặc điểm công trình, phạm vi thiết kế có thể bao gồm thiết bị điều hòa, hệ thống cấp gió tươi, hút thải, đường ống, ống gió, thoát nước ngưng và hệ thống điều khiển.
Mục tiêu của thiết kế HVAC là đáp ứng nhu cầu sử dụng của từng khu vực, kiểm soát điều kiện nhiệt ẩm và đảm bảo thông gió phù hợp. Đồng thời, phương án cần tính đến khả năng thi công, mức tiêu thụ năng lượng và điều kiện bảo trì trong suốt quá trình sử dụng.
Không thể lựa chọn công suất thiết bị chỉ dựa trên diện tích sàn. Nhu cầu làm lạnh còn phụ thuộc vào hướng công trình, kết cấu bao che, diện tích kính, số người sử dụng, thiết bị phát nhiệt, lượng gió tươi và thời gian hoạt động.
Xem Thêm Đánh Giá Hiệu Quả Năng Lượng HVAC Bằng Chỉ Số Nào
Những yếu tố cần lưu ý khi thiết kế hệ thống HVAC
Khảo sát hiện trạng và xác định công năng công trình
Khảo sát là cơ sở để xác định yêu cầu thiết kế và hạn chế những sai lệch do thiếu dữ liệu đầu vào. Đơn vị thiết kế cần xem xét bản vẽ kiến trúc, diện tích, chiều cao, kết cấu mái và tường, hướng tiếp xúc với ánh nắng, mật độ sử dụng cùng điều kiện bố trí thiết bị.
Công năng từng khu vực cũng cần được xác định rõ. Văn phòng, phòng họp, khu thương mại và nhà xưởng có thể có mật độ người, nguồn nhiệt, lịch vận hành và yêu cầu thông gió khác nhau. Vì vậy, không nên áp dụng một phương án chung cho toàn bộ công trình khi nhu cầu sử dụng giữa các khu vực không giống nhau.
Đối với công trình cải tạo, cần khảo sát thêm hệ thống hiện hữu, không gian trần, tuyến ống, khả năng cấp điện và những giới hạn ảnh hưởng đến thi công. Kết quả khảo sát giúp xác định phương án phù hợp với điều kiện thực tế thay vì chỉ dựa trên bản vẽ ban đầu.
Tính toán tải lạnh, tải nhiệt và tải ẩm
Tính toán tải nhiệt là cơ sở để xác định nhu cầu công suất của hệ thống. Tải lạnh có thể chịu ảnh hưởng từ nhiệt truyền qua tường, mái và kính; bức xạ mặt trời; nhiệt do người, chiếu sáng và thiết bị tạo ra; cùng tải nhiệt và tải ẩm từ không khí bên ngoài.
Quá trình tính toán cần sử dụng dữ liệu thiết kế phù hợp với điều kiện khí hậu, công năng và lịch sử dụng của công trình. Với những khu vực có yêu cầu riêng về nhiệt độ hoặc độ ẩm, phương án còn phải xem xét khả năng kiểm soát các thông số này trong điều kiện vận hành dự kiến.
Nếu chọn công suất quá thấp, hệ thống có thể không đáp ứng được tải vào những thời điểm nhu cầu cao. Ngược lại, thiết bị có công suất lớn hơn đáng kể so với nhu cầu cũng có thể làm tăng chi phí đầu tư và ảnh hưởng đến hiệu quả vận hành, tùy đặc tính điều khiển của hệ thống.
Do đó, thiết kế HVAC cần dựa trên kết quả tính toán tải nhiệt, không nên sử dụng một hệ số công suất cố định theo diện tích để thay thế việc đánh giá điều kiện thực tế.
Xác định nhu cầu thông gió, cấp gió tươi và hút thải
Thông gió là một phần quan trọng trong thiết kế HVAC. Hệ thống cần được xem xét theo công năng, số người sử dụng, nguồn phát sinh chất ô nhiễm và yêu cầu chất lượng không khí trong nhà.
Khi thiết kế, cần phân biệt rõ gió tươi, gió hồi và gió thải. Gió tươi được đưa từ bên ngoài vào để đáp ứng nhu cầu thông gió; gió hồi được tuần hoàn theo cấu hình hệ thống; còn gió thải được đưa ra ngoài tại những khu vực cần loại bỏ mùi hoặc chất ô nhiễm.
Lưu lượng gió tươi phải được xác định theo tiêu chuẩn và yêu cầu áp dụng cho công trình. Đồng thời, cần tính đến tải nhiệt và tải ẩm do không khí bên ngoài mang vào, bởi lượng gió tươi tăng có thể làm tăng nhu cầu xử lý không khí.
Đối với khu vực có yêu cầu hút thải riêng, thiết kế cần xem xét lưu lượng hút, đường cấp bù và quan hệ áp suất giữa các không gian. Những yếu tố này cần được phối hợp ngay từ đầu để hạn chế tình trạng mùi lan sang khu vực khác hoặc hệ thống không đáp ứng yêu cầu sử dụng.
Xem Thêm Giải Pháp Tiết Kiệm Điện Điều Hòa Trung Tâm Hiệu Quả
Lựa chọn hệ thống HVAC phù hợp
Tùy quy mô, công năng và yêu cầu vận hành, công trình có thể sử dụng hệ thống VRV/VRF, hệ thống Chiller kết hợp AHU hoặc FCU, hệ thống điều hòa cục bộ hay phương án khác phù hợp với điều kiện thiết kế.
Hệ VRV/VRF thường được xem xét khi công trình cần điều hòa cho nhiều khu vực với nhu cầu điều khiển riêng. Hệ thống Chiller có thể phù hợp với các dự án sử dụng hệ thống nước lạnh phân phối đến nhiều khu vực. Tuy nhiên, không thể chỉ dựa vào quy mô công trình để kết luận phương án nào tối ưu.
Việc lựa chọn cần xem xét tải lạnh, số lượng khu vực, lịch hoạt động, không gian đặt thiết bị, khả năng bố trí đường ống, mức độ điều khiển, chi phí đầu tư và yêu cầu bảo trì. Ngoài ra, cần đánh giá điều kiện vận hành thực tế để tránh lựa chọn hệ thống có cấu hình không phù hợp với nhu cầu sử dụng.
Thông số thiết bị phải được đối chiếu với catalogue và tài liệu kỹ thuật của nhà sản xuất. Công suất danh định không phải lúc nào cũng phản ánh chính xác công suất đáp ứng trong điều kiện vận hành cụ thể.
Bố trí thiết bị và thiết kế tuyến ống, ống gió
Bố trí thiết bị cần đảm bảo khả năng phân phối không khí phù hợp và thuận tiện cho quá trình thi công. Vị trí dàn lạnh, dàn nóng, AHU, FCU, quạt và các thiết bị phụ trợ cần được xác định đồng bộ với mặt bằng kiến trúc và không gian kỹ thuật.
Đối với đường ống môi chất lạnh hoặc đường ống nước lạnh, thiết kế phải xem xét tuyến đi, khả năng lắp đặt, bảo ôn và điều kiện tiếp cận để kiểm tra. Hệ thống ống gió cần được bố trí phù hợp với lưu lượng thiết kế, không gian trần và vị trí miệng cấp, miệng hồi. Hệ thống thoát nước ngưng cũng cần được tính đến để hạn chế nguy cơ rò rỉ và đọng nước.
Một vấn đề quan trọng là phối hợp bản vẽ HVAC với kết cấu, điện, cấp thoát nước và phòng cháy chữa cháy. Nếu các bộ môn triển khai thiếu đồng bộ, tuyến ống hoặc ống gió có thể xung đột với dầm, trần và những hệ thống kỹ thuật khác, dẫn đến phải điều chỉnh trong quá trình thi công.
Kiểm soát tiện nghi nhiệt, tiếng ồn và chất lượng không khí
Một hệ thống HVAC đáp ứng công suất không đồng nghĩa với việc luôn tạo ra điều kiện tiện nghi phù hợp. Cảm nhận nhiệt của người sử dụng còn phụ thuộc vào độ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ bức xạ và mức độ hoạt động.
Vì vậy, thiết kế cần xem xét cách phân phối không khí trong không gian. Vị trí và hướng thổi của miệng gió nên được tính toán để hạn chế luồng gió trực tiếp gây khó chịu tại vị trí làm việc hoặc sinh hoạt. Đồng thời, cần quan tâm đến tiếng ồn của thiết bị, quạt và luồng khí, đặc biệt tại phòng họp, văn phòng hoặc những khu vực yêu cầu môi trường yên tĩnh.
Chất lượng không khí trong nhà cũng cần được xem xét thông qua giải pháp thông gió, lọc không khí và kiểm soát nguồn phát sinh ô nhiễm. Các yêu cầu cụ thể phải dựa trên công năng công trình, tiêu chuẩn áp dụng và điều kiện vận hành, thay vì sử dụng một mức nhiệt độ hoặc độ ẩm duy nhất cho mọi không gian.
Thiết kế điều khiển và đánh giá hiệu quả năng lượng
Hệ thống điều khiển giúp thiết bị vận hành theo nhu cầu sử dụng thực tế. Tùy cấu hình, thiết kế có thể bao gồm điều khiển nhiệt độ theo khu vực, lịch vận hành, cảm biến và khả năng giám sát tập trung thông qua hệ thống quản lý tòa nhà BMS.
Phân vùng điều khiển cần phù hợp với công năng và lịch sử dụng. Nếu các khu vực có nhu cầu khác nhau nhưng được điều khiển chưa hợp lý, hệ thống có thể hoạt động không phù hợp với tải thực tế.
Đánh giá hiệu quả năng lượng cần xem xét đặc tính thiết bị, tải vận hành, thời gian sử dụng và phương án điều khiển. Không nên khẳng định một hệ thống tiết kiệm hơn hệ thống khác chỉ dựa vào tên công nghệ hoặc công suất danh định. Việc so sánh cần dựa trên điều kiện tương đương và dữ liệu kỹ thuật có thể kiểm chứng.
Dự trù chi phí và khả năng bảo trì
Chi phí thiết kế HVAC không nên chỉ được đánh giá qua giá mua thiết bị. Tổng chi phí còn có thể bao gồm vật tư, thi công, điều khiển, các hạng mục phụ trợ, điện năng tiêu thụ, bảo dưỡng và thay thế thiết bị trong quá trình sử dụng.
Một phương án có chi phí đầu tư ban đầu thấp chưa chắc phù hợp nếu không đáp ứng yêu cầu vận hành hoặc gây khó khăn cho bảo trì. Vì vậy, ngay trong giai đoạn thiết kế, cần xác định vị trí tiếp cận bộ lọc, khay nước ngưng, van, cảm biến và các bộ phận cần kiểm tra định kỳ.
Khả năng tháo lắp thiết bị cũng cần được xem xét, đặc biệt tại khu vực trần kỹ thuật hoặc phòng máy có không gian hạn chế. Thiết kế thuận tiện cho bảo trì giúp giảm khó khăn khi kiểm tra, vệ sinh và xử lý sự cố sau này.
Xem Thêm Tối Ưu Điện Năng HVAC: Các Hạng Mục Cần Kiểm Tra
Quy trình thiết kế hệ thống HVAC
Khảo sát và thu thập dữ liệu
Đơn vị thiết kế thu thập hồ sơ kiến trúc, xác định công năng, khảo sát điều kiện hiện trạng và làm rõ yêu cầu của chủ đầu tư. Đây là cơ sở để xác định phạm vi công việc và dữ liệu đầu vào phục vụ tính toán.
Tính toán và lựa chọn phương án
Dựa trên dữ liệu khảo sát, đơn vị thiết kế xác định tải nhiệt, nhu cầu thông gió và các điều kiện vận hành cần đáp ứng. Sau đó, các phương án hệ thống được đánh giá theo yêu cầu kỹ thuật, không gian lắp đặt, chi phí và khả năng bảo trì.
Triển khai bản vẽ và phối hợp MEP
Hồ sơ thiết kế được triển khai theo phạm vi dự án, bao gồm bố trí thiết bị, tuyến ống, ống gió, thoát nước ngưng và các nội dung điều khiển liên quan. Các bản vẽ cần được phối hợp với kiến trúc, kết cấu và những bộ môn cơ điện khác trước khi thi công.
Rà soát hồ sơ trước khi triển khai
Trước khi sử dụng hồ sơ tại công trường, cần kiểm tra sự thống nhất giữa bản vẽ, thông số thiết bị, yêu cầu kỹ thuật và điều kiện thực tế. Thành phần hồ sơ cụ thể phụ thuộc vào phạm vi thiết kế, hợp đồng và yêu cầu của dự án.
Những sai sót cần tránh khi thiết kế HVAC
Một sai sót thường gặp là chọn công suất thiết bị theo diện tích mà chưa tính toán đầy đủ tải nhiệt. Cách làm này có thể dẫn đến phương án không phù hợp với số người sử dụng, thiết bị phát nhiệt hoặc nhu cầu thông gió thực tế.
Việc tách rời thiết kế điều hòa và thông gió cũng có thể khiến tải từ gió tươi chưa được tính đầy đủ hoặc phương án hút thải thiếu cân đối. Bên cạnh đó, thiếu phối hợp giữa các bộ môn có thể dẫn đến xung đột tuyến ống, ống gió với kết cấu và hệ thống kỹ thuật khác.
Một vấn đề khác là không dành đủ không gian cho việc kiểm tra và bảo trì thiết bị. Những hạn chế này có thể gây khó khăn khi vệ sinh, sửa chữa hoặc thay thế linh kiện. Do đó, hồ sơ thiết kế cần được rà soát cả về khả năng vận hành lâu dài, không chỉ về khả năng lắp đặt.
Xem Thêm Tiết Kiệm Năng Lượng HVAC Cho Công Trình Hiện Hữu
Hồ sơ thiết kế HVAC cần kiểm tra những gì?
Hồ sơ thiết kế cần thể hiện rõ cơ sở thiết kế, các dữ liệu đầu vào và kết quả tính toán liên quan. Những nội dung này cần thống nhất với công năng, điều kiện vận hành và yêu cầu kỹ thuật của công trình.
Bản vẽ cần thể hiện vị trí thiết bị, tuyến ống, ống gió, hệ thống thoát nước ngưng và các hạng mục liên quan trong phạm vi thiết kế. Thông số thiết bị phải phù hợp với phương án tính toán và tài liệu của nhà sản xuất. Đồng thời, cần kiểm tra khả năng phối hợp với kết cấu, điện, cấp thoát nước và phòng cháy chữa cháy.
Ngoài ra, phương án điều khiển, không gian bảo trì và điều kiện tiếp cận thiết bị cần được xem xét trước khi triển khai. Các tiêu chuẩn và quy định áp dụng phải được xác định theo loại công trình, phạm vi dự án và yêu cầu pháp lý hiện hành; không nên mặc định một bộ tiêu chuẩn áp dụng giống nhau cho mọi dự án.
Kết luận
Thiết kế hệ thống HVAC cần bắt đầu từ dữ liệu khảo sát và tính toán phù hợp với công năng công trình. Các yếu tố quan trọng gồm tải nhiệt, thông gió, lựa chọn thiết bị, bố trí tuyến kỹ thuật, điều khiển, hiệu quả năng lượng và khả năng bảo trì. Việc phối hợp đồng bộ giữa các bộ môn giúp hạn chế xung đột khi thi công và tạo cơ sở cho quá trình vận hành.
HRT cung cấp dịch vụ tư vấn, khảo sát, thiết kế, lựa chọn thiết bị, thi công, nghiệm thu, bảo hành và bảo trì hệ thống HVAC. Doanh nghiệp có thể liên hệ HRT để trao đổi nhu cầu và xem xét phương án phù hợp với điều kiện thực tế của công trình.
Thông tin liên hệ
Công Ty Điều Hòa Thông Gió HRT
Địa chỉ: Số 9TT7 Đường Foresa 7A, KĐT Sinh Thái Tasco, Phường Xuân Phương, TP Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0916 181 080
Email: CEO@hrt.vn
Câu hỏi thường gặp về thiết kế hệ thống HVAC
Thiết kế hệ thống HVAC gồm những hạng mục nào?
Tùy công trình, thiết kế HVAC có thể bao gồm điều hòa không khí, thông gió, cấp gió tươi, hút thải, thiết bị phân phối không khí, đường ống, ống gió, thoát nước ngưng và hệ thống điều khiển. Phạm vi cụ thể phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng và hồ sơ dự án.
Vì sao cần tính tải lạnh trước khi chọn thiết bị?
Tính tải lạnh giúp xác định nhu cầu công suất theo điều kiện thực tế. Nếu chỉ lựa chọn thiết bị theo diện tích, phương án có thể chưa phản ánh đầy đủ ảnh hưởng của kết cấu, số người, thiết bị phát nhiệt và lượng gió tươi.
Nên chọn hệ VRV/VRF hay Chiller?
Việc lựa chọn phụ thuộc vào quy mô, tải lạnh, cách phân vùng, không gian kỹ thuật, lịch vận hành, chi phí đầu tư và yêu cầu bảo trì. Không có một phương án phù hợp cho tất cả công trình; cần đánh giá trên dữ liệu cụ thể.
Thiết kế HVAC có cần tính hệ thống cấp gió tươi không?
Cần đánh giá nhu cầu thông gió theo công năng và tiêu chuẩn áp dụng. Hệ thống điều hòa tuần hoàn không mặc nhiên đáp ứng đầy đủ nhu cầu gió tươi cho mọi loại công trình.
Khi nào doanh nghiệp nên thuê đơn vị tư vấn thiết kế HVAC?
Doanh nghiệp nên xem xét tư vấn chuyên môn khi cần tính toán tải nhiệt, lựa chọn cấu hình hệ thống, triển khai hồ sơ kỹ thuật hoặc phối hợp HVAC với các bộ môn khác. Việc xác định phạm vi công việc ngay từ đầu giúp thống nhất yêu cầu và cơ sở triển khai dự án.