AHU là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng trong hệ thống HVAC

AHU là gì? Khám phá cấu tạo, nguyên lý hoạt động, chức năng xử lý không khí và vai trò của AHU trong nhà máy, bệnh viện, trung tâm thương mại và công trình công nghiệp.

AHU là gì?

AHU (viết tắt của cụm từ tiếng Anh Air Handling Unit) là thiết bị xử lý không khí trung tâm được sử dụng để xử lý và điều hòa không khí trước khi phân phối đến các khu vực bên trong một tòa nhà. AHU thường được lắp đặt trong các tòa nhà thương mại và công nghiệp quy mô trung bình đến lớn như văn phòng, bệnh viện, sân bay hoặc nhà máy.

Các vị trí lắp đặt AHU phổ biến như:

• Tầng hầm: AHU thường được đặt tại đây để phục vụ cho các khu vực ở tầng thấp hoặc làm trung tâm xử lý cho một phần tòa nhà.
• Trên mái: Đây là vị trí rất phổ biến, đặc biệt là với các loại AHU giải nhiệt bằng gió hoặc các hệ thống AHU lớn phục vụ cho toàn bộ tòa nhà. Đối với các tòa nhà cao tầng kiểu cũ, thường chỉ có một AHU lớn duy nhất đặt trên mái để cung cấp khí cho toàn công trình.
• Tại các tầng của tòa nhà: Nhiều tòa nhà hiện đại sử dụng giải pháp lắp đặt nhiều AHU nhỏ hơn tại từng tầng hoặc từng khu vực riêng biệt. Cách bố trí này giúp kiểm soát nhiệt độ và chất lượng không khí tốt hơn cho từng vùng cụ thể.
• Khu vực kỹ thuật chuyên dụng: AHU cũng có thể được lắp đặt trong các phòng máy, nơi chứa các thiết bị khác như quạt, bộ lọc, bộ sưởi hoặc làm mát không khí.

Cấu tạo của AHU

Một AHU điển hình bao gồm các thành phần chính sau:

• Khung và vỏ: Bảo vệ các thiết bị bên trong AHU khỏi các tác động bên ngoài và ngăn chặn vật thể vật xâm nhập vào các bộ phận cơ khí bên trong.
• Cụm quạt: Có nhiệm vụ hút khí vào và đẩy khí đã qua xử lý qua hệ thống ống dẫn để phân phối khắp tòa nhà.
• Cụm Phin Lọc: Loại bỏ bụi bẩn, chất gây dị ứng và các hạt ô nhiễm khỏi luồng không khí. Thường có nhiều cấp lọc khác nhau như phin lọc thô, phin lọc tinh, phin lọc chuyên dụng (HEPA, ULPA)
• Cụm Coil: Dùng môi chất (nước lạnh từ Chiller, nước nóng, hoặc gas lạnh trực tiếp) để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí đạt đến nhiệt độ yêu cầu.
• Các thiết bị khác: bộ tiêu âm, thu hồi nhiệt, gia nhiệt, hệ thống điều khiển, phụ kiện…

Nguyên lý hoạt động

AHU hoạt động theo một quy trình tuần hoàn để đảm bảo chất lượng không khí:

• Thu gom khí: Quạt hút không khí tươi từ môi trường bên ngoài hoặc không khí cũ từ trong phòng quay trở lại đơn vị qua ống hồi.
• Lọc không khí: Luồng khí đi qua các tầng bộ lọc để làm sạch bụi bẩn và các tác nhân gây hại.
• Xử lý nhiệt ẩm: Không khí đi qua các cuộn dây để được làm mát hoặc sưởi ấm. Nếu cần thiết, thiết bị tạo ẩm sẽ thêm hơi nước vào khí hoặc cuộn lạnh sẽ làm ngưng tụ bớt hơi ẩm để khử ẩm.
• Phân phối: Quạt đẩy luồng không khí đã được xử lý vào buồng cấp (supply plenum) và đi vào mạng lưới ống dẫn đến các khu vực chỉ định trong công trình.
• Thu hồi năng lượng: Trong các AHU hiện đại, một phần nhiệt lượng từ khí thải có thể được thu hồi (qua bánh xe nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt tấm) để làm nóng hoặc làm mát khí tươi đầu vào nhằm tiết kiệm điện năng.

Vai trò trong hệ thống HVAC

AHU đóng vai trò là “trái tim” của hệ thống HVAC bởi các chức năng như:

• Điều hòa không khí: Đảm bảo không khí được đưa vào phòng luôn đạt các chỉ số tiêu chuẩn về nhiệt độ và độ ẩm để duy trì sự thoải mái cho con người.
• Đảm bảo chất lượng không khí: Loại bỏ các hạt bụi và mầm bệnh thông qua hệ thống lọc tinh, đồng thời cung cấp oxy tươi bằng cách lấy khí ngoài trời.
• Vận chuyển và Phân phối: Tạo ra áp suất cần thiết để đẩy luồng khí qua mạng lưới ống dẫn phức tạp đến các khu vực xa nhất của tòa nhà.
• Tối ưu hóa năng lượng: Kiểm soát việc tái lưu thông khí và thu hồi nhiệt giúp giảm đáng kể chi phí vận hành cho hệ thống sưởi và làm mát.

Sự kết hợp giữa AHU và hệ thống ống dẫn không khí

Sự kết hợp giữa Bộ xử lý không khí và hệ thống ống dẫn không khí tạo nên một quy trình tuần hoàn không khí khép kín, trong đó AHU đóng vai trò là “trái tim” cung cấp động lực, còn hệ thống ống dẫn là “hệ tuần hoàn” để vận chuyển không khí khắp tòa nhà.

Sự kết hợp này diễn ra qua ba giai đoạn chính trong hệ thống HVAC:

• Thu gom không khí: Không khí từ các phòng trong tòa nhà được hút qua các cửa hồi, đi vào hệ thống ống hồi để dẫn ngược về AHU.
• Xử lý tại AHU: Tại đây, luồng khí được lọc sạch bụi bẩn, điều chỉnh nhiệt độ (làm nóng hoặc lạnh) và độ ẩm tùy theo cài đặt của bộ điều nhiệt.
• Phân phối: Sau khi được xử lý, quạt thổi bên trong AHU sẽ tạo áp suất đẩy luồng khí này vào hệ thống ống cung cấp để đưa đến các phòng thông qua các cửa gió.

AHU là một trong những thiết bị quan trọng nhất trong hệ thống HVAC, đảm nhiệm chức năng xử lý và điều hòa không khí trước khi phân phối đến các khu vực sử dụng. Tuy nhiên, để hệ thống vận hành hiệu quả, AHU cần kết hợp đồng bộ với hệ thống ống dẫn không khí được thiết kế, sản xuất và lắp đặt đúng tiêu chuẩn. Sự phối hợp giữa hai thành phần này không chỉ đảm bảo nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong nhà (IAQ), mà còn góp phần tối ưu hiệu suất năng lượng, giảm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của toàn bộ hệ thống.

Đối với các công trình như nhà máy, bệnh viện, trung tâm thương mại, sân bay hay tòa nhà văn phòng, việc lựa chọn AHU phù hợp và đầu tư vào hệ thống ống dẫn không khí chất lượng là yếu tố quan trọng để đáp ứng các yêu cầu về vận hành, an toàn và hiệu quả lâu dài. Bên cạnh đó, quá trình thiết kế, thi công và bảo trì cần tuân thủ các tiêu chuẩn kỹ thuật hiện hành nhằm đảm bảo hệ thống HVAC hoạt động ổn định trong suốt vòng đời công trình.