Cấu tạo máy cấp khí tươi gồm những bộ phận nào?

Máy cấp khí tươi có nhiệm vụ lấy không khí từ bên ngoài, xử lý rồi đưa vào không gian bên trong công trình. Tuy nhiên, không phải mọi thiết bị cấp khí tươi đều có cấu tạo giống nhau. Một hệ thống đơn giản có thể chỉ gồm quạt và bộ lọc, trong khi các máy cấp khí tươi chuyên dụng còn được trang bị coil làm lạnh, bộ trao đổi nhiệt, cảm biến và hệ thống điều khiển tự động.

Vậy cấu tạo máy cấp khí tươi gồm những bộ phận nào? Chức năng của từng thành phần ra sao? Nội dung dưới đây sẽ phân tích theo đúng dòng di chuyển của không khí để bạn dễ hình dung.

Cấu tạo máy cấp khí tươi cơ bản

Một máy cấp khí tươi thông thường có thể gồm các thành phần chính:

• Cửa lấy gió ngoài trời.

• Lưới chắn côn trùng và tạp chất.

• Van gió.

• Bộ lọc không khí.

• Quạt cấp khí.

• Bộ xử lý nhiệt hoặc coil nếu có.

• Bộ trao đổi nhiệt đối với máy thu hồi nhiệt.

• Khay nước ngưng.

• Hệ thống cảm biến.

• Bộ điều khiển.

• Vỏ máy và vật liệu cách nhiệt.

• Đường ống và miệng cấp khí.

Tùy thiết kế, một số bộ phận có thể được tích hợp ngay trong thân máy, trong khi một số thành phần khác được lắp bên ngoài trên hệ thống ống gió.

Có thể hình dung đường đi của không khí như sau:

Không khí ngoài trời → cửa lấy gió → van gió → bộ lọc → xử lý nhiệt/thu hồi nhiệt → quạt → đường ống → miệng cấp → phòng

Ở những hệ thống đơn giản, phần xử lý nhiệt hoặc trao đổi nhiệt có thể không có.

1. Cửa lấy gió ngoài trời

Cửa lấy gió là điểm đầu tiên mà không khí bên ngoài đi vào hệ thống.

Bộ phận này thường được bố trí tại:

• Mặt ngoài công trình.

• Tường kỹ thuật.

• Mái.

• Ban công kỹ thuật.

• Khu vực có khả năng tiếp xúc tốt với không khí bên ngoài.

Cửa lấy gió thường có các lá chắn nghiêng giúp hạn chế:

• Nước mưa.

• Lá cây.

• Rác lớn.

• Côn trùng.

• Một phần bụi thô.

Vị trí cửa lấy gió ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng không khí cấp vào công trình.

Không nên bố trí cửa lấy khí tươi quá gần:

• Miệng xả khí toilet.

• Hệ thống hút khói bếp.

• Khu vực đỗ xe.

• Ống xả máy phát điện.

• Nơi tập trung nhiều bụi.

• Nguồn phát sinh mùi hoặc khí thải.

Nếu đặt sai vị trí, hệ thống có thể hút chính khí bẩn bên ngoài rồi đưa vào phòng.

2. Van gió

Van gió, hay damper, được sử dụng để đóng mở hoặc điều chỉnh lượng không khí đi qua hệ thống.

Tùy thiết kế, máy cấp khí tươi có thể sử dụng:

Van gió chỉnh tay

Loại này được điều chỉnh khi cân chỉnh hệ thống và thường giữ nguyên vị trí trong quá trình vận hành.

Van gió điều khiển bằng motor

Motorized damper có thể đóng hoặc mở tự động dựa trên tín hiệu từ bộ điều khiển.

Ví dụ:

• Mở khi máy cấp khí hoạt động.

• Đóng khi hệ thống dừng.

• Điều chỉnh theo nồng độ CO₂.

• Điều chỉnh theo lưu lượng yêu cầu.

Van gió giúp hạn chế tình trạng không khí bên ngoài tự tràn vào khi hệ thống không hoạt động.

3. Bộ lọc không khí

Bộ lọc là một trong những thành phần quan trọng nhất trong cấu tạo máy cấp khí tươi.

Không khí ngoài trời không phải lúc nào cũng sạch. Nó có thể chứa:

• Bụi thô.

• Bụi mịn.

• Phấn hoa.

• Côn trùng nhỏ.

• Hạt lơ lửng.

• Các chất ô nhiễm từ môi trường xung quanh.

Do đó, không khí thường được lọc trước khi đưa vào khu vực sử dụng.

Lọc thô

Lọc thô thường được đặt ở cấp đầu tiên nhằm giữ lại:

• Bụi kích thước lớn.

• Sợi.

• Tạp chất.

• Côn trùng.

Ngoài việc làm sạch không khí, lọc thô còn giúp bảo vệ các bộ phận phía sau như coil và quạt.

Lọc tinh

Ở những công trình yêu cầu chất lượng không khí cao hơn, hệ thống có thể bố trí thêm cấp lọc tinh.

Khả năng lọc cụ thể phụ thuộc vào:

• Loại vật liệu.

• Cấp lọc.

• Diện tích lọc.

• Tốc độ không khí.

• Thiết kế của nhà sản xuất.

Không nên hiểu rằng cứ lắp bộ lọc càng dày hoặc cấp càng cao thì càng tốt.

Bộ lọc tạo ra tổn thất áp suất. Nếu quạt không đủ cột áp, sử dụng bộ lọc có trở lực quá lớn có thể khiến lưu lượng thực tế của hệ thống giảm đáng kể.

4. Quạt cấp khí

Quạt là thành phần tạo ra dòng không khí trong hệ thống.

Nó tạo áp suất để hút không khí bên ngoài và đẩy luồng khí qua:

• Bộ lọc.

• Coil.

• Bộ trao đổi nhiệt.

• Ống gió.

• Van gió.

• Co cút.

• Miệng cấp.

Một số loại quạt thường gặp gồm:

• Quạt ly tâm.

• Quạt hướng trục.

• Quạt EC.

• Quạt sử dụng motor AC kết hợp biến tần.

Trong các máy cấp khí tươi dạng hộp, quạt ly tâm hoặc quạt EC được sử dụng khá phổ biến nhờ khả năng làm việc với hệ thống có trở lực tương đối lớn.

Hai thông số quan trọng của quạt

Khi lựa chọn quạt cấp khí, cần quan tâm ít nhất hai thông số:

Lưu lượng gió

Cho biết lượng không khí quạt có thể cung cấp, thường tính bằng:

• m³/h.

• L/s.

• CFM.

Cột áp

Cho biết khả năng của quạt trong việc thắng trở lực của hệ thống.

Một quạt có lưu lượng danh định 1.000 m³/h chưa chắc cung cấp được 1.000 m³/h khi đấu vào một mạng ống gió có trở lực cao.

Đây là lý do thiết kế máy cấp khí tươi không thể chỉ dựa trên lưu lượng.

5. Coil xử lý nhiệt

Không phải máy cấp khí tươi nào cũng có coil.

Tuy nhiên, đối với máy cấp khí tươi sử dụng trong các hệ thống HVAC thương mại, coil là bộ phận rất quan trọng.

Không khí ngoài trời có thể nóng, lạnh hoặc chứa nhiều hơi ẩm hơn điều kiện trong phòng. Nếu cấp trực tiếp vào không gian điều hòa, hệ thống lạnh sẽ phải xử lý toàn bộ phần tải phát sinh này.

Coil giúp xử lý trạng thái không khí trước khi đưa vào phòng.

Coil lạnh

Coil lạnh có thể sử dụng:

• Nước lạnh từ hệ thống Chiller.

• Môi chất lạnh trực tiếp DX.

Khi không khí đi qua bề mặt coil có nhiệt độ thấp, nhiệt độ không khí giảm xuống.

Nếu nhiệt độ bề mặt coil thấp hơn điểm sương của không khí, hơi nước sẽ ngưng tụ và giúp giảm độ ẩm.

Do đó, coil lạnh của máy cấp khí tươi không chỉ có nhiệm vụ làm mát mà còn có thể đóng vai trò quan trọng trong quá trình khử ẩm khí tươi.

Coil sưởi

Trong những khu vực có mùa đông lạnh, hệ thống có thể được trang bị:

• Coil nước nóng.

• Điện trở sưởi.

• Một số dạng bộ gia nhiệt khác.

Bộ phận này giúp nâng nhiệt độ không khí trước khi cấp vào khu vực sử dụng.

6. Khay nước ngưng và đường thoát nước

Nếu máy cấp khí tươi có coil lạnh và thực hiện quá trình khử ẩm, nước sẽ ngưng tụ trên bề mặt coil.

Phần nước này được thu vào khay nước ngưng rồi thoát ra ngoài qua đường ống.

Hệ thống thoát nước cần được thiết kế đúng để tránh:

• Nước tràn ra bên ngoài máy.

• Nước đọng trong khay.

• Mùi khó chịu.

• Vi sinh phát triển.

• Nước chảy ngược vào thiết bị.

Ở những hệ thống có áp suất âm tại vị trí khay nước, đường thoát nước thường cần bố trí bẫy nước phù hợp.

7. Bộ trao đổi nhiệt

Máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt có thêm bộ trao đổi nhiệt giữa luồng khí ngoài trời và luồng khí thải.

Thay vì thải toàn bộ năng lượng của không khí trong phòng ra ngoài, thiết bị tận dụng một phần năng lượng này để xử lý sơ bộ không khí mới.

Ví dụ vào mùa hè:

• Không khí ngoài trời: nóng.

• Không khí thải từ phòng: mát hơn.

Hai luồng không khí đi qua bộ trao đổi nhiệt nhưng được thiết kế để hạn chế trộn trực tiếp với nhau.

Một phần nhiệt từ không khí ngoài trời sẽ được truyền sang luồng khí thải trước khi khí tươi đi vào phòng.

Kết quả là hệ thống điều hòa phải xử lý lượng nhiệt nhỏ hơn.

Hai loại thiết bị thường được nhắc đến là:

HRV

Heat Recovery Ventilator chủ yếu thu hồi nhiệt.

ERV

Energy Recovery Ventilator có thể trao đổi cả nhiệt và một phần hơi ẩm, tùy cấu tạo vật liệu trao đổi.

Vì vậy, cấu tạo của ERV hoặc HRV sẽ phức tạp hơn thiết bị cấp khí tươi đơn thuần.

8. Cảm biến

Các máy cấp khí tươi hiện đại có thể tích hợp nhiều loại cảm biến để điều khiển hệ thống chính xác hơn.

Cảm biến CO₂

Được sử dụng để theo dõi nồng độ CO₂ trong không gian.

Khi CO₂ tăng cao, hệ thống có thể:

• Tăng lưu lượng khí tươi.

• Tăng tốc độ quạt.

• Mở van gió lớn hơn.

Khi khu vực ít người, lượng khí tươi có thể được giảm xuống.

Cách điều khiển này thường được gọi là Demand Controlled Ventilation – DCV.

Cảm biến nhiệt độ

Dùng để đo:

• Nhiệt độ khí ngoài trời.

• Nhiệt độ khí cấp.

• Nhiệt độ trong phòng.

Các tín hiệu này có thể được sử dụng để điều khiển coil hoặc các thiết bị xử lý nhiệt.

Cảm biến độ ẩm

Đặc biệt quan trọng đối với các hệ thống cần kiểm soát tải ẩm.

Cảm biến độ ẩm có thể giúp điều chỉnh quá trình:

• Làm lạnh.

• Khử ẩm.

• Gia nhiệt lại.

Cảm biến chênh áp

Một số thiết bị sử dụng cảm biến chênh áp để theo dõi mức độ bẩn của bộ lọc.

Khi trở lực qua lọc tăng quá mức cho phép, hệ thống có thể phát cảnh báo để người vận hành vệ sinh hoặc thay thế bộ lọc.

9. Bộ điều khiển

Bộ điều khiển là nơi tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến và điều phối hoạt động của thiết bị.

Tùy hệ thống, bộ điều khiển có thể quản lý:

• Quạt.

• Van gió.

• Van nước lạnh.

• Máy nén.

• Heater.

• Bộ trao đổi nhiệt.

• Cảnh báo lọc bẩn.

• Nhiệt độ khí cấp.

• Độ ẩm.

• Lưu lượng khí.

Các hệ thống lớn còn có thể kết nối với BMS – Building Management System để quản lý tập trung cùng các thiết bị HVAC khác.

10. Vỏ máy

Vỏ máy có vẻ là bộ phận đơn giản nhưng ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng thiết bị.

Một vỏ máy tốt cần đảm bảo:

• Độ kín khí.

• Độ cứng.

• Khả năng chống ăn mòn.

• Khả năng cách nhiệt.

• Khả năng cách âm.

• Thuận tiện khi mở để bảo trì.

máy cấp khí tươi thương mại thường sử dụng panel nhiều lớp, giữa hai lớp kim loại có vật liệu cách nhiệt.

Điều này giúp hạn chế:

• Thất thoát nhiệt.

• Ngưng tụ nước trên bề mặt máy.

• Truyền tiếng ồn ra môi trường.

11. Vật liệu tiêu âm

Quạt và luồng không khí tốc độ cao có thể tạo ra tiếng ồn.

Do đó, một số máy hoặc hệ thống ống gió có thể bố trí thêm:

• Lớp tiêu âm.

• Hộp tiêu âm.

• Ống tiêu âm.

• Khớp nối mềm.

Đặc biệt với khách sạn, phòng ngủ, phòng họp hoặc văn phòng, yêu cầu tiếng ồn cần được tính ngay từ giai đoạn thiết kế.

12. Đường ống gió

Ống gió không nhất thiết nằm trong thân máy nhưng là thành phần không thể thiếu của nhiều hệ thống cấp khí tươi.

Nhiệm vụ của ống gió là phân phối không khí từ thiết bị đến các khu vực cần cấp.

Vật liệu thường gặp gồm:

• Tôn mạ kẽm.

• Ống mềm.

• Ống cách nhiệt.

• Một số loại ống chuyên dụng tùy công trình.

Kích thước đường ống cần được tính toán dựa trên:

• Lưu lượng.

• Vận tốc gió.

• Tổn thất áp suất.

• Yêu cầu tiếng ồn.

• Không gian lắp đặt.

Ống quá nhỏ có thể làm vận tốc tăng, gây tiếng ồn và tăng trở lực hệ thống.

13. Miệng cấp khí

Miệng gió là vị trí cuối cùng đưa khí tươi vào không gian.

Tùy thiết kế có thể sử dụng:

• Miệng gió nan.

• Diffuser.

• Miệng khe.

• Miệng tròn.

• Các loại đầu cấp chuyên dụng.

Miệng gió không chỉ có vai trò trang trí.

Việc lựa chọn và bố trí miệng gió ảnh hưởng đến:

• Hướng thổi.

• Tầm ném.

• Vận tốc khí.

• Khả năng hòa trộn không khí.

• Tiếng ồn.

• Cảm giác của người sử dụng.

Cấu tạo máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt

Máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt thường có hai đường khí riêng biệt:

Đường khí tươi:

Không khí ngoài trời → lọc → bộ trao đổi nhiệt → quạt cấp → phòng.

Đường khí thải:

Không khí trong phòng → lọc → bộ trao đổi nhiệt → quạt thải → ngoài trời.

Hai luồng khí đi qua bộ trao đổi nhiệt để truyền năng lượng nhưng về nguyên tắc được bố trí thành hai dòng riêng.

Nhờ đó, hệ thống vừa tạo ra quá trình trao đổi không khí, vừa giảm một phần tải xử lý khí tươi cho hệ thống điều hòa.

Kết luận

Cấu tạo máy cấp khí tươi có thể rất đơn giản hoặc khá phức tạp tùy yêu cầu của hệ thống HVAC. Những bộ phận cơ bản thường gồm cửa lấy gió, van gió, bộ lọc, quạt và hệ thống phân phối khí. Với các máy cấp khí tươi chuyên dụng, thiết bị còn có thể tích hợp coil lạnh, coil sưởi, khay nước ngưng, bộ thu hồi nhiệt, cảm biến và hệ thống điều khiển tự động.

Khi đánh giá một máy cấp khí tươi, không nên chỉ quan tâm đến lưu lượng danh định. Hiệu quả thực tế còn phụ thuộc vào cột áp quạt, cấp lọc, khả năng xử lý nhiệt và ẩm, tổn thất trên đường ống, cách bố trí cửa lấy gió cũng như sự cân bằng giữa lượng khí cấp và khí thải.

Hiểu đúng cấu tạo của thiết bị sẽ giúp việc lựa chọn, thiết kế và vận hành hệ thống cấp khí tươi phù hợp hơn với từng loại công trình.