Cách Lựa Chọn Công Suất AHU Theo Diện Tích Và Yêu Cầu Phòng Sạch
Lựa chọn công suất AHU là bước quan trọng khi thiết kế hệ thống HVAC cho phòng sạch, vì nếu công suất quá nhỏ, thiết bị có thể không đáp ứng đủ lưu lượng gió và khả năng xử lý nhiệt, ẩm theo yêu cầu; ngược lại, công suất quá lớn sẽ làm tăng chi phí đầu tư và điện năng vận hành.
Do đó, doanh nghiệp cần xác định diện tích, chiều cao phòng, thể tích không gian và yêu cầu trao đổi gió trước khi tính toán lưu lượng gió, đồng thời đánh giá tải nhiệt thực tế để lựa chọn công suất lạnh phù hợp.
Một phòng có diện tích lớn nhưng chiều cao thấp sẽ có thể tích không khí khác với phòng có cùng diện tích nhưng trần cao. Bên cạnh đó, cấp độ sạch và yêu cầu trao đổi gió cũng ảnh hưởng trực tiếp đến lưu lượng không khí cần xử lý.
Trước tiên, cần xác định chính xác chiều dài, chiều rộng và chiều cao thông thủy của khu vực phòng sạch. Từ các thông số này, kỹ sư có thể tính thể tích không khí cần xử lý theo công thức:
V = S × H
Trong đó:
V: Thể tích phòng sạch (m³).
S: Diện tích sàn phòng sạch (m²).
H: Chiều cao phòng (m).
Ví dụ, một phòng sạch có diện tích 100 m² và chiều cao 3 m sẽ có thể tích 300 m³. Nếu chỉ căn cứ vào diện tích 100 m² mà bỏ qua chiều cao, kết quả tính toán lưu lượng gió có thể không phản ánh đúng quy mô không gian cần xử lý.
Với phòng có nhiều khu vực, vách ngăn hoặc chiều cao trần khác nhau, cần xác định thể tích theo từng khu vực thay vì gộp toàn bộ thành một không gian đồng nhất. Cách tính này giúp việc phân bổ lưu lượng gió và lựa chọn AHU sát với điều kiện sử dụng thực tế hơn.
Sau khi xác định thể tích, bước tiếp theo là tính lưu lượng gió dựa trên số lần trao đổi không khí yêu cầu. Công thức thường dùng để ước tính là:
Q = V × N
Trong đó:
Q: Lưu lượng gió cấp cần thiết (m³/h).
V: Thể tích phòng sạch (m³).
N: Số lần trao đổi không khí trong một giờ (lần/h).
Chẳng hạn, nếu phòng sạch có thể tích 300 m³ và phương án thiết kế yêu cầu 20 lần trao đổi không khí mỗi giờ, lưu lượng gió tính toán theo công thức sẽ là 6.000 m³/h.
Đây chỉ là ví dụ minh họa cách áp dụng công thức, không phải định mức trao đổi gió áp dụng cho mọi phòng sạch.
Giá trị N cần được xác định theo cấp độ sạch, quy trình sản xuất, mật độ nhân sự, nguồn phát sinh bụi và yêu cầu kiểm soát môi trường. Ngoài ra, kỹ sư còn phải kiểm tra khả năng phân phối gió, lượng gió hồi, khí tươi và tổn thất áp suất của hệ thống để xác định lưu lượng thiết kế cuối cùng.
Hai phòng sạch có cùng diện tích và chiều cao vẫn có thể cần lưu lượng gió khác nhau nếu cấp độ sạch và hoạt động bên trong không giống nhau.
Khu vực sản xuất có nhiều thiết bị phát sinh bụi hoặc yêu cầu kiểm soát hạt nghiêm ngặt thường cần phương án cấp và tuần hoàn không khí được tính toán kỹ hơn khu vực phụ trợ.
Vì vậy, không nên lấy một mức số lần trao đổi gió cố định để áp dụng cho toàn bộ nhà máy. Với công trình có nhiều cấp sạch, cần xem xét yêu cầu của từng phòng, hướng di chuyển không khí và chênh áp giữa các khu vực để xác định lưu lượng phù hợp.
Thiết bị cần có khả năng xử lý lượng nhiệt và hơi ẩm phát sinh trong phòng, đồng thời đáp ứng yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm của quy trình sản xuất.
Diện tích và thể tích phòng có ảnh hưởng đến tải lạnh, nhưng không quyết định hoàn toàn công suất lạnh cần thiết. Hai phòng có cùng diện tích vẫn có thể cần thiết bị khác nhau do mật độ máy móc, số lượng nhân sự, lượng khí tươi và điều kiện bao che không giống nhau.
Phòng có diện tích và chiều cao lớn thường chứa lượng không khí cần điều hòa nhiều hơn, khi lưu lượng gió tăng, AHU phải xử lý lượng không khí lớn hơn để duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo yêu cầu.
Tuy nhiên, công suất lạnh không thể được xác định đơn giản bằng cách nhân diện tích phòng với một định mức cố định.
Khi tính tải lạnh, cần phân tích cả nhiệt hiện và nhiệt ẩn, nhiệt hiện liên quan đến việc làm thay đổi nhiệt độ không khí, trong khi nhiệt ẩn gắn với lượng hơi ẩm cần được xử lý.
Nếu phòng sạch có yêu cầu kiểm soát độ ẩm chặt chẽ, phần tải ẩm cũng cần được tính toán đầy đủ để tránh tình trạng nhiệt độ đạt yêu cầu nhưng độ ẩm vẫn không ổn định.
Ngoài quy mô không gian, các nguồn phát sinh nhiệt bên trong phòng sạch có thể làm thay đổi đáng kể công suất lạnh cần thiết.
Máy móc sản xuất, hệ thống chiếu sáng, số lượng nhân sự và hoạt động vận hành đều tạo ra tải nhiệt cần được đưa vào tính toán.
Lượng khí tươi cấp từ bên ngoài cũng ảnh hưởng đến tải lạnh của AHU. Không khí ngoài trời thường có nhiệt độ và độ ẩm khác với điều kiện yêu cầu bên trong phòng sạch, do đó hệ thống phải tiêu tốn năng lượng để xử lý lượng khí này trước khi cấp vào không gian sử dụng.
Nếu chỉ tính theo diện tích mà bỏ qua tải nhiệt từ thiết bị và khí tươi, công suất lạnh lựa chọn có thể thấp hơn nhu cầu thực tế.
Ngược lại, việc cộng thêm hệ số dự phòng thiếu căn cứ có thể khiến thiết bị bị chọn quá lớn, làm tăng chi phí đầu tư và gây khó khăn khi điều chỉnh vận hành ở tải thấp.
Hãy xét hai phòng sạch có cùng diện tích 100 m². Phòng thứ nhất chủ yếu phục vụ thao tác kiểm tra, có ít máy móc và mật độ nhân sự thấp.
Phòng thứ hai sử dụng nhiều thiết bị sản xuất hoạt động liên tục, đồng thời cần cấp lượng khí tươi lớn hơn.
Dù diện tích sàn giống nhau, tổng tải nhiệt và tải ẩm của hai phòng sẽ khác nhau, vì vậy công suất lạnh AHU cần được tính theo điều kiện vận hành của từng phòng thay vì áp dụng cùng một mức công suất.
Điều này cũng cho thấy việc lựa chọn AHU cần kết hợp hai nhóm thông số: lưu lượng gió để đáp ứng yêu cầu trao đổi và phân phối không khí, công suất lạnh để xử lý tải nhiệt và độ ẩm. Hai thông số có liên quan nhưng không thể thay thế cho nhau.
Sau khi có diện tích, chiều cao và yêu cầu sử dụng phòng sạch, kỹ sư có thể tiến hành tính toán sơ bộ lưu lượng gió. Từ kết quả này, hệ thống tiếp tục được kiểm tra với tải lạnh và điều kiện làm việc thực tế để lựa chọn cấu hình AHU phù hợp.
Thể tích phòng được xác định bằng diện tích sàn nhân với chiều cao thông thủy:
V = S × H
Ví dụ, phòng sạch có diện tích 120 m², chiều cao 3 m:
V = 120 × 3 = 360 m³.
Kết quả 360 m³ là thể tích không gian được sử dụng làm cơ sở tính lưu lượng gió. Nếu phòng có nhiều khu vực với chiều cao hoặc yêu cầu vận hành khác nhau, cần tính riêng từng khu vực để tránh sai lệch khi lựa chọn thiết bị.
Sau khi có thể tích, lưu lượng gió được ước tính theo công thức:
Q = V × N
Với phòng sạch có thể tích 360 m³, giả sử phương án thiết kế xác định số lần trao đổi khí là 20 lần/h:
Q = 360 × 20 = 7.200 m³/h.
Kết quả này là lưu lượng gió tính theo số lần trao đổi khí giả định. Khi thiết kế thực tế, cần kiểm tra thêm yêu cầu cấp khí tươi, tỷ lệ gió hồi, khả năng lọc, tổn thất áp suất và cách phân phối gió trong phòng. Không nên xem kết quả từ công thức là thông số đặt hàng AHU ngay lập tức.
Khác với lưu lượng gió, công suất lạnh AHU phải được xác định thông qua tính toán tải lạnh của phòng sạch. Các thành phần cần xem xét gồm:
Nhiệt truyền qua tường, trần, sàn và cửa.
Nhiệt phát sinh từ máy móc, thiết bị sản xuất và hệ thống chiếu sáng.
Nhiệt do nhân sự và hoạt động bên trong phòng.
Tải nhiệt và tải ẩm từ lượng khí tươi đưa vào.
Yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm cần duy trì trong quá trình vận hành.
Tổng hợp các thành phần này giúp xác định mức tải lạnh mà dàn coil của AHU cần đáp ứng. Công suất lựa chọn còn phải xét đến điều kiện nước lạnh hoặc môi chất làm lạnh, nhiệt độ không khí vào và ra coil, lưu lượng gió qua coil cùng các điều kiện thiết kế liên quan.
Do đó, không nên dùng một công thức quy đổi đơn giản từ m² sang kW để lựa chọn công suất lạnh cho mọi phòng sạch.
Cùng một diện tích nhưng khác quy trình sản xuất, mức phát nhiệt và yêu cầu độ ẩm sẽ dẫn đến kết quả tính toán khác nhau.
Sau khi xác định lưu lượng gió và tải lạnh, cần đối chiếu hai thông số để lựa chọn AHU có cấu hình phù hợp. Thiết bị không chỉ cần đáp ứng lưu lượng gió mà còn phải có khả năng xử lý nhiệt, ẩm trong điều kiện vận hành dự kiến.
Ngoài ra, cần kiểm tra cột áp quạt để bảo đảm lưu lượng gió vẫn đạt yêu cầu sau khi không khí đi qua bộ lọc, dàn coil, đường ống và các phụ kiện.
Nếu sức cản hệ thống tăng nhưng quạt không đáp ứng đủ cột áp, lưu lượng gió thực tế có thể thấp hơn kết quả tính toán.
Việc kiểm tra đồng bộ giữa quạt, dàn coil, bộ lọc và hệ thống ống gió giúp hạn chế tình trạng chọn AHU có công suất lạnh phù hợp nhưng lưu lượng cấp không đạt, hoặc lưu lượng gió đủ nhưng khả năng xử lý nhiệt và ẩm chưa đáp ứng yêu cầu phòng sạch.
Việc lựa chọn công suất AHU không nên dừng lại ở việc xác định diện tích phòng và tra theo một mức công suất tham khảo.
Để thiết bị đáp ứng đúng nhu cầu, cần khảo sát mặt bằng, chiều cao, cấp độ sạch, yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm và điều kiện vận hành của từng khu vực.
Tấn Nghĩa hỗ trợ trao đổi về nhu cầu xử lý không khí, lưu lượng gió và phương án lựa chọn thiết bị dựa trên đặc điểm công trình.
Quá trình tư vấn cần làm rõ các thông số đầu vào để hạn chế tình trạng chọn AHU thiếu công suất hoặc đầu tư thiết bị vượt quá nhu cầu sử dụng.
Doanh nghiệp có thể tham khảo thêm giải pháp thi công và lắp đặt AHU cho phòng sạch để hiểu rõ hơn về các hạng mục triển khai thiết bị trong hệ thống phòng sạch. Với những công trình cần xem xét đồng bộ đường gió và điều kiện vận hành, nội dung lắp đặt hệ thống HVAC cho phòng sạch cũng là tài liệu tham khảo liên quan.
_________________________
Nếu doanh nghiệp đang chuẩn bị thiết kế hoặc cải tạo hệ thống AHU cho phòng sạch, Tấn Nghĩa có thể hỗ trợ trao đổi về nhu cầu xử lý không khí và phương án lựa chọn thiết bị phù hợp với đặc điểm công trình.
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI - XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Hotline/Zalo: 0899 209 779
Địa chỉ: 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, TP. Hồ Chí Minh.
Email: tannghiaconstruct@gmail.com
Website: https://tannghiaconstruct.com/
CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI - XÂY DỰNG TẤN NGHĨA
Địa chỉ : 82/24A Huỳnh Văn Nghệ, Phường 15, Quận Tân Bình, Thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam
Hotline : 0899 209 779
Email : hdtannghia@gmail.com
Website : www.tannghiaconstruct.com
TẤN NGHĨA CONSTRUCT
Email: hdtannghia@gmail.com
