AHU là gì? Nguyên lý hoạt động của AHU trong phòng sạch

1. AHU là gì?

AHU là một tổ hợp được sản xuất tại nhà máy bao gồm 1 hoặc  nhiều quạt và các thiết bị cần thiết khác để thực hiện một hoặc nhiều chức năng lưu thông, làm sạch, sưởi ấm, làm mát, làm ẩm, hút ẩm và trộn không khí ...
AHU được sử dụng để kiểm soát các tham số sau: Nhiệt độ, độ ẩm, Luồng không khí, Mức độ sạch của không khí.

2. Vị trí lắp đặt AHU

Các thiết bị xử lý không khí, thường có từ viết tắt của AHU được tìm thấy trong các tòa nhà thương mại và công nghiệp từ trung bình đến lớn.
Chúng thường được đặt ở tầng hầm, trên mái nhà hoặc trên các tầng của tòa nhà. AHU sẽ phục vụ một khu vực hoặc khu vực được chỉ định trong một tòa nhà như phía đông, hoặc các tầng 1 - 10 hoặc có lẽ chỉ một mục đích như Nhà vệ sinh của các tòa nhà. Rất phổ biến để tìm thấy nhiều AHU xung quanh một tòa nhà.
Một số tòa nhà, đặc biệt là tòa nhà cao tầng cũ, sẽ chỉ có một AHU lớn, thường nằm trên mái. Chúng sẽ cung cấp cho toàn bộ tòa nhà. Chúng có thể không có ống dẫn trở lại, một số thiết kế cũ dựa vào không khí bị rò rỉ ra khỏi tòa nhà. Thiết kế kiểu này không còn phổ biến trong các tòa nhà mới bởi vì nó rất kém hiệu quả. Hiện tại phổ biến nhất là có nhiều khe kín khí nhỏ hơn, vì vậy chúng ta cần phải có ống dẫn trở lại để điều chỉnh áp suất bên trong tòa nhà.

3. Chức năng của AHU

Vì vậy, mục đích của một thiết bị xử lý không khí là gì?
AHU sẽ điều hòa và phân phối không khí trong chính tòa nhà được lắp đặt. Chúng lấy không khí xung quanh trong lành từ bên ngoài, làm sạch, làm nóng hoặc làm mát nó, thậm chí là làm ẩm và sau đó dẫn khí qua một số ống thông gió lắp xung quanh các khu vực được thiết kế trong tòa nhà. Hầu hết các AHU đều có một ống dẫn bổ sung để dẫn không khí đã sử dụng ra khỏi phòng, trở lại AHU, nơi một chiếc quạt sẽ xả nó trở lại môi trường bên ngoài. Một ít không khí đã tuần hoàn này có thể được tuần hoàn trở lại một lần nữa vào nguồn cung cấp không khí trong lành để tiết kiệm năng lượng , chúng ta sẽ xem xét điều này kỹ hơn ở phần tiếp theo trong bài viết. Ngược lại, nếu không thể, nhiệt lượng có thể được phân tách và đưa vào luồng khí tươi. Chúng ta sẽ xem xét chi tiết hơn về điều đó ở phần sau của bài viết.

4. Cấu tạo AHU 

Hút gió: là bộ phận xử lý không khí thu gom không khí từ bên ngoài, được xử lý và phân phối khắp các phòng; và / hoặc không khí trong nhà được “tái chế”.

Bộ lọc: tùy thuộc vào yêu cầu về độ tinh khiết của không khí, bộ lọc được áp dụng sẽ có khả năng lưu giữ lại vi rút, vi khuẩn, mùi hôi và các chất ô nhiễm không khí khác cao hơn hoặc thấp hơn.

Quạt ly tâm: đây là một hệ thống cơ điện cung cấp năng lượng để đẩy không khí từ AHU đến các ống dẫn phân phối không khí khắp các phòng.

Bộ trao đổi nhiệt: thiết bị truyền nhiệt độ giữa hai chất lỏng, trong trường hợp này là chất làm mát và không khí, được ngăn cách bởi một lớp chắn rắn.

Cuộn dây làm mát: không khí đi qua mô-đun này được làm mát. Trong quá trình này, các giọt nước có thể được tạo ra, các giọt nước này được gom lại trong khay ngưng tụ nhờ bộ tách giọt tích hợp sẵn.

Bộ giảm thanh: lớp phủ làm giảm đáng kể mức âm thanh của việc lắp đặt.

Van điều tiết: Ở đầu vào của AHU gió tươi và đầu xả của AHU gió thải, chúng tôi có lắp đặt 1 số van điều tiết. Các van điều tiết gồm nhiều tấm kim loại có thể xoay. Chúng có thể đóng để ngăn không khí vào hoặc thoát ra, chúng có thể mở để cho phép không khí vào hoặc ra hoàn toàn, và nó cũng có thể thay đổi vị trí của chúng ở một nơi nào đó ở giữa để hạn chế lượng không khí có thể vào hoặc thoát ra.

3. Nguyên lý hoạt động của AHU trong phòng sạch

Xử lý nhiệt độ trong phòng sạch

Khi nhiệt độ ở bên trong phòng mà lớn hơn so với nhiệt độ được cài đặt thì ngay lập tức van 3 ngã sẽ thực hiện mở để nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt. Tới khi nhiệt độ mà thấp hơn nhiệt độ cài đặt thì lúc này van 3 ngã sẽ đóng lại, tạo điều kiện cho nước lạnh chảy sẽ qua đường bypass để về đến chiller.

Không khí trước khi đưa vào hệ thống AHU đều được lọc qua một bộ phận tiền lọc cùng lọc túi, nếu cần đảm bảo độ sạch sao thì cần dùng thêm cả lọc HEPA. Không khí môi trường khi đi qua bộ lọc sẽ được tiếp xúc với dàn trao đổi nhiệt ở bên trong AHU, giúp tạo ra nguồn không khí lạnh, tiếp tục vào buồng tuần hoàn để khuếch tán không khí lạnh thông qua đường ống gió rồi mới tới phòng dùng điều hoà.

Nhiệt độ không khí ở đầu ra sẽ được điều khiển qua tốc độ quạt gió cùng với valve nước lạnh. Nhưng hầu hết AHU thường có độ chính xác không cao nên nhiệm vụ của AHU chủ yếu là xử lý sơ bộ luồng không khí. Để có được độ ẩm chính xác thì phải lắp các FCU ở từng khu vực, qua đó đạt được hiệu quả đúng mong muốn.

Xử lý độ ẩm trong phòng sạch

Nếu độ ẩm của không khí thấp hơn giá trị này thì chúng ta cần đưa độ ẩm vào không khí bằng máy tạo độ ẩm, đây thường là một trong những bộ phận cuối cùng trong A.H.U gió tươi. Thiết bị này thường sẽ thêm hơi nước hoặc phun sương vào không khí. Nhiều tòa nhà văn phòng tiêu chuẩn ở Bắc Âu và Bắc Mỹ đã tắt thiết bị tạo độ ẩm hoặc gỡ bỏ chúng để tiết kiệm năng lượng. Mặc dù vậy chúng vẫn rất quan trọng đối với những nơi như phòng lưu trữ tài liệu và phòng máy tính.
Nếu không khí quá ẩm thì chúng ta có thể giảm thiểu chúng qua cuộn làm mát. Khi không khí chạm vào cuộn làm mát, bề mặt lạnh sẽ làm cho hơi ẩm trong không khí ngưng tụ và chảy đi, bạn sẽ tìm được một cái đĩa dưới cuộn làm mát để hứng nước và thải nước này ra.
Cuộn làm mát có thể được sử dụng để tiếp tục giảm độ ẩm bằng cách loại bỏ nhiều nhiệt hơn, nhưng tất nhiên điều này sẽ làm giảm nhiệt độ không khí dưới điểm đặt cấp, nếu điều này xảy ra thì cuộn sưởi cũng có thể được bật để đưa nhiệt độ trở lại. Quá trình này sẽ hiệu quả cho dù nó rất tốn năng lượng.

6. Hệ thống hồi nhiệt

a. Bơm tuần hoàn

Nếu A.H.U gió tươi và A.H.U gió thải nằm ở các khu vực khác nhau thì một cách phổ biến để phục hồi một phần năng lượng nhiệt là sử dụng cuộn tuần hoàn. Cách này yêu cầu 1 cuộn tuần hoàn ở trong cả A.H.U gió tươi và gió thải, được kết nối thông qua hệ thống đường ống. Một máy bơm sẽ tuần hoàn nước giữa 2 A.H.U qua đường ống. Thiết này sẽ thu nhiệt từ A.H.U gió thải và bổ sung nhiệt này vào AHU gió tươi. Điều này sẽ làm giảm nhu cầu sưởi của cuộn sưởi khi nhiệt độ không khí bên ngoài thấp hơn nhiệt độ điểm đặt cung cấp và nhiệt độ không khí trở lại cao hơn điểm đặt, nhiệt sẽ bị loại bỏ khỏi khí quyển.
Do đó, chúng ta cũng sẽ cần một cảm biến nhiệt trong A.H.U gió thải ở lối vào và chúng ta cũng có thể cần cảm biến nhiệt sau cuộn hồi lưu cũng như trước khi luồng khí vào. Chúng sẽ được sử dụng để kiểm soát máy bơm cũng như đo lường hiệu quả. Vì máy bơm sẽ tiêu thụ điện, nên hệ thống bổ sung này chỉ có hiệu quả về chi phí nếu năng lượng tiết kiệm được nhiều hơn so với lượng máy bơm sẽ tiêu thụ.

b. Ống tuần hoàn

Là có một ống gió nằm giữa A.H.U gió tươi và A.H.U gió thải. Điều này cho phép một phần gió thải được tuần hoàn trở lại vào lượng gió tươi, để bù đắp cho nhu cầu sưởi hoặc làm mát. Việc này hoàn toàn đảm bảo kỹ thuật và rất an toàn nhưng bạn sẽ cần đảm bảo gió thải có lượng CO2 thấp, chính vì vậy chúng ta cần một số cảm biến CO2 để theo dõi điều đó. Nếu mức CO2 quá cao thì không khí thải sẽ không được sử dụng lại, van điều tiết ở ống gió chung sẽ đóng lại và tất cả không khí quay trở lại sẽ bị loại khỏi tòa nhà.
Khi ở chế độ tuần hoàn, van điều tiết đầu vào và đầu ra sẽ không đóng hoàn toàn vì chúng ta vẫn cần một lượng không khí trong lành tối thiểu vào tòa nhà trong mỗi đợt tuần hoàn. Chúng ta có thể sử dụng cơ chế này vào mùa đông, không khí tuần hoàn ấm hơn không khí bên ngoài. Và vào mùa hè khi không khí tuần hoàn trở lại mát hơn không khí bên ngoài, tương ứng với nhiệt độ điểm đặt. Vì vậy chúng ta cũng cần lắp đặt cảm biến nhiệt độ ở đầu vào, đầu trở lại và ngay sau ống gió liên kết 2 A.H.U. Cơ chế này sẽ không được sử dụng ở tất cả các tòa nhà do một số đòi hỏi khí tươi 100%.

c. Bánh xe hồi nhiệt

Cơ chế này rất phổ biến trong các AHU nhỏ gọn đời mới. AHU dạng này sử dụng một bánh xe quay lớn, một nửa nằm trong ống gió thải và một nửa nằm trong ống gió tươi. Bánh xe sẽ quay, được điều khiển bởi một động cơ cảm ứng nhỏ. Khi quay, bánh xe lấy nhiệt không dùng đến từ dòng gió thải và hấp thụ vào vật liệu bánh xe. Bánh xe sau đó tiếp quay vào dòng gió tươi, dòng gió tươi ở nhiệt độ thấp hơn dòng gió thải nên nhiệt sẽ truyền từ bánh xe vào dòng gió tươi. Điều này rõ ràng làm nóng dòng gió tươi và do đó làm giảm nhu cầu các cuộn sưởi.
Cơ chế này rất hiệu quả nhưng một số khí sẽ rò rỉ từ dòng gió thải vào dòng khí tươi nên cơ chế này không được áp dụng trong tất cả các tòa nhà.

d. Tấm trao đổi nhiệt

Một phiên bản khác mà chúng ta có thể tìm hiểu thêm là các tấm trao đổi nhiệt. Điều này sử dụng các tấm kim loại mỏng để tách hai luồng không khí để chúng không tiếp xúc hoặc trộn lẫn với nhau, sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai luồng không khí sẽ khiến nhiệt truyền qua luồng khí nóng qua các bức tường kim loại của trao đổi nhiệt và vào dòng lạnh.