Máy cấp khí tươi là gì? Lợi ích và ứng dụng thực tế của máy cấp khí tươi

Trong các công trình sử dụng điều hòa thường xuyên, đặc biệt là văn phòng, chung cư, khách sạn, trường học hay các không gian kín, việc duy trì nhiệt độ dễ chịu thôi là chưa đủ. Không gian còn cần được bổ sung một lượng không khí bên ngoài phù hợp để hạn chế cảm giác bí bách và duy trì chất lượng không khí trong nhà.

Đây chính là lý do máy cấp khí tươi được sử dụng ngày càng phổ biến trong các hệ thống thông gió và HVAC.

Vậy máy cấp khí tươi là gì, thiết bị này hoạt động như thế nào và có gì khác so với quạt thông gió hay máy lọc không khí? Hãy cùng tìm hiểu chi tiết dưới đây.

Máy cấp khí tươi là gì?

Máy cấp khí tươi là thiết bị dùng để lấy không khí từ bên ngoài công trình, xử lý ở một mức độ nhất định rồi đưa lượng không khí này vào bên trong phòng hoặc khu vực cần thông gió.

Trong tiếng Anh, thiết bị này thường được gọi là Fresh Air Unit – FAU. Tuy nhiên, tùy cấu hình hệ thống, khái niệm máy cấp khí tươi có thể bao gồm từ những thiết bị tương đối đơn giản gồm quạt và bộ lọc cho đến các tổ máy có khả năng lọc, làm lạnh, sưởi hoặc khử ẩm không khí ngoài trời trước khi cấp vào phòng.

Một Fresh Air Unit hoàn chỉnh có thể thực hiện các chức năng như:

• Hút không khí ngoài trời.

• Lọc bụi và một phần tạp chất.

• Điều chỉnh lưu lượng khí.

• Làm lạnh hoặc sưởi không khí.

• Giảm độ ẩm trong một số hệ thống.

• Đưa khí tươi qua đường ống đến các khu vực sử dụng.

Theo tài liệu kỹ thuật của Trane, FAU dạng packaged có thể xử lý không khí ngoài trời bằng các công đoạn như lọc, làm lạnh, khử ẩm hoặc sưởi trước khi cấp vào hệ thống thông gió.

Nói đơn giản hơn:

Điều hòa chủ yếu xử lý nhiệt độ của không khí trong phòng, còn máy cấp khí tươi đảm nhiệm việc đưa thêm không khí ngoài trời vào không gian sử dụng.

Tại sao các công trình cần cấp khí tươi?

Trong những không gian mở, việc mở cửa sổ có thể tạo ra quá trình trao đổi không khí tự nhiên. Tuy nhiên, nhiều công trình hiện đại được thiết kế tương đối kín để tiết kiệm năng lượng và duy trì hiệu quả điều hòa.

Khi đó, lượng không khí ngoài trời đi vào phòng một cách tự nhiên có thể không đủ.

EPA phân loại ba con đường chính mà không khí ngoài trời có thể đi vào công trình gồm rò lọt không khí, thông gió tự nhiên và thông gió cơ khí. Các hệ thống HVAC có cửa lấy gió ngoài là một trong những phương pháp đưa không khí vào công trình bằng cơ khí.

Nếu một căn phòng kín có nhiều người nhưng không được thông gió phù hợp, người sử dụng có thể cảm thấy:

• Không khí bí và ngột ngạt.

• Mùi tích tụ lâu.

• Nồng độ CO₂ tăng.

• Độ ẩm khó kiểm soát.

• Cảm giác mệt mỏi hoặc khó chịu khi ở lâu trong phòng.

Bổ sung không khí ngoài trời là một trong những biện pháp giúp pha loãng các chất ô nhiễm phát sinh trong nhà và cải thiện chất lượng không khí trong nhà.

Máy cấp khí tươi có tác dụng gì?

Tùy theo thiết kế và loại thiết bị, máy cấp khí tươi có thể đảm nhiệm một hoặc nhiều chức năng khác nhau.

Bổ sung không khí ngoài trời

Đây là nhiệm vụ cơ bản nhất.

Thiết bị lấy một lượng không khí ngoài trời theo thiết kế và đưa vào khu vực sử dụng, từ đó tạo ra quá trình trao đổi không khí thay vì để không khí trong phòng tuần hoàn liên tục.

Điều này đặc biệt quan trọng với:

• Phòng họp.

• Văn phòng đông người.

• Lớp học.

• Phòng ngủ kín.

• Khách sạn.

• Trung tâm thương mại.

• Nhà hàng.

• Các khu vực ít hoặc không có cửa sổ.

Giảm cảm giác bí trong phòng

Một căn phòng có điều hòa vẫn có thể mát nhưng lại tạo cảm giác bí.

Nguyên nhân là điều hòa không đồng nghĩa với thông gió.

Phần lớn điều hòa cục bộ chủ yếu hút không khí trong phòng, xử lý nhiệt rồi đưa trở lại phòng. Quá trình này diễn ra tuần hoàn và không nhất thiết bổ sung đủ lượng không khí ngoài trời.

Khi hệ thống cấp khí tươi hoạt động phù hợp, không gian sẽ có sự trao đổi không khí tốt hơn.

Hỗ trợ kiểm soát CO₂

Con người thải CO₂ thông qua quá trình hô hấp. Trong các khu vực đông người và thông gió kém, nồng độ CO₂ có xu hướng tăng.

Cấp lượng không khí ngoài trời phù hợp giúp pha loãng CO₂ và các chất ô nhiễm phát sinh bên trong công trình.

Tuy nhiên, cần lưu ý rằng máy cấp khí tươi không phải máy loại bỏ CO₂ theo cơ chế lọc. Việc giảm nồng độ CO₂ chủ yếu đến từ quá trình thay thế hoặc pha loãng không khí trong phòng bằng không khí ngoài trời.

Lọc không khí trước khi đưa vào phòng

Không nên hiểu “khí tươi” là không khí ngoài trời được đưa thẳng vào phòng mà không qua xử lý.

Không khí bên ngoài vẫn có thể chứa:

• Bụi.

• Phấn hoa.

• Hạt lơ lửng.

• Mùi.

• Một số chất ô nhiễm từ giao thông hoặc môi trường xung quanh.

Vì vậy, hệ thống cấp khí tươi thường được bố trí bộ lọc trước khi đưa không khí vào khu vực sử dụng.

Mức độ lọc phụ thuộc vào loại thiết bị và yêu cầu của công trình.

Xử lý nhiệt độ và độ ẩm

Ở những hệ thống đơn giản, máy chỉ thực hiện nhiệm vụ hút và lọc không khí.

Nhưng ở các Fresh Air Unit chuyên dụng, không khí ngoài trời còn có thể được:

• Làm lạnh.

• Sưởi.

• Khử ẩm.

• Gia nhiệt lại.

Việc xử lý trước đặc biệt quan trọng tại những khu vực có khí hậu nóng ẩm.

Nếu đưa một lượng lớn không khí nóng và ẩm từ bên ngoài trực tiếp vào phòng điều hòa, tải lạnh và tải ẩm của hệ thống sẽ tăng đáng kể.

Các loại máy cấp khí tươi phổ biến

Trên thực tế, tên gọi “máy cấp khí tươi” được sử dụng khá rộng. Có thể chia hệ thống thành một số nhóm phổ biến.

Bộ cấp khí tươi đơn giản

Đây là dạng cơ bản gồm:

cửa lấy gió + bộ lọc + quạt + đường ống.

Không khí ngoài trời được lọc rồi đưa trực tiếp vào phòng.

Ưu điểm là:

• Cấu tạo đơn giản.

• Chi phí đầu tư thấp.

• Dễ thi công.

• Dễ bảo trì.

Nhược điểm là không xử lý nhiệt và độ ẩm của không khí ngoài trời.

Do đó, lượng khí tươi đưa vào sẽ trở thành một phần tải mà hệ thống điều hòa phải xử lý.

Fresh Air Unit có xử lý nhiệt

Đây là FAU đúng nghĩa trong nhiều hệ thống HVAC thương mại.

Thiết bị ngoài quạt và lọc còn có coil để xử lý trạng thái không khí.

FAU có thể đảm nhận:

• Làm lạnh.

• Khử ẩm.

• Sưởi.

• Lọc không khí.

Loại này thường xuất hiện trong:

• Khách sạn.

• Cao ốc văn phòng.

• Trung tâm thương mại.

• Bệnh viện.

• Nhà máy.

• Các hệ thống điều hòa trung tâm.

Máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt

Máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt  tận dụng năng lượng của luồng không khí thải để trao đổi với không khí ngoài trời trước khi đưa vào phòng.

Hai khái niệm thường gặp là:

• HRV – Heat Recovery Ventilator.

• ERV – Energy Recovery Ventilator.

Tùy thiết kế, thiết bị có thể thu hồi nhiệt hoặc trao đổi cả nhiệt và một phần ẩm giữa hai luồng không khí.

Mục đích chính là giảm phần năng lượng cần thiết để xử lý không khí ngoài trời.

Máy cấp khí tươi khác quạt cấp khí tươi như thế nào?

Hai khái niệm này dễ bị sử dụng lẫn nhau.

Tuy nhiên, trên thị trường cách đặt tên sản phẩm không hoàn toàn thống nhất. Vì vậy, khi lựa chọn không nên chỉ nhìn vào tên gọi mà cần kiểm tra cấu hình và chức năng thực tế của thiết bị.

Máy cấp khí tươi có giống máy lọc không khí không?

Không. Hai thiết bị giải quyết hai vấn đề khác nhau.

Máy lọc không khí chủ yếu hút không khí có sẵn trong phòng, đưa qua hệ thống lọc rồi trả lại phòng.

Máy cấp khí tươi đưa thêm không khí từ bên ngoài vào.

Có thể hình dung:

• Máy lọc không khí: lọc không khí tuần hoàn trong phòng.

• Máy cấp khí tươi: tạo sự trao đổi không khí với môi trường bên ngoài.

Một số hệ thống cấp khí tươi hiện đại cũng được trang bị bộ lọc hiệu suất cao, do đó có thể đồng thời hỗ trợ lọc bụi. Tuy nhiên, chức năng thông gió và chức năng lọc không nên được xem là hoàn toàn tương đương.

Máy cấp khí tươi có thay thế điều hòa được không?

Thông thường là không. Máy cấp khí tươi và điều hòa đảm nhận những vai trò khác nhau.

Điều hòa chủ yếu:

• Làm lạnh hoặc sưởi.

• Kiểm soát nhiệt độ.

• Khử ẩm ở một mức độ nhất định.

• Tuần hoàn không khí trong phòng.

Hệ thống cấp khí tươi chủ yếu:

• Đưa không khí ngoài trời vào.

• Tạo quá trình thông gió.

• Hỗ trợ cải thiện chất lượng không khí.

• Lọc và xử lý khí ngoài trời nếu thiết bị có chức năng này.

Trong nhiều công trình, hai hệ thống hoạt động bổ trợ cho nhau.

Những công trình nào nên lắp máy cấp khí tươi?

Hệ thống cấp khí tươi đặc biệt cần được xem xét tại những không gian kín hoặc có mật độ người cao.

Nhà ở và căn hộ

Các căn hộ hiện đại thường đóng cửa phần lớn thời gian để sử dụng điều hòa.

Hệ thống thông gió cơ khí có thể giúp bổ sung không khí bên ngoài mà không cần mở cửa liên tục.

Văn phòng

Văn phòng thường có:

• Số lượng người sử dụng lớn.

• Thời gian làm việc dài.

• Cửa kính đóng kín.

• Điều hòa hoạt động liên tục.

Do đó, thông gió là một phần quan trọng của thiết kế HVAC văn phòng.

Phòng họp

Phòng họp có mật độ người thay đổi rất lớn.

Một phòng có thể trống phần lớn thời gian nhưng nhanh chóng trở nên đông người khi có cuộc họp. Vì vậy, đây là một trong những khu vực thường cần kiểm soát thông gió tốt.

Khách sạn

Các khu vực như:

• Phòng ngủ.

• Hành lang.

• Sảnh.

• Phòng hội nghị.

đều có thể có những yêu cầu thông gió khác nhau.

Trường học

Lớp học thường tập trung nhiều học sinh trong một không gian tương đối nhỏ trong thời gian dài, nên lượng khí ngoài trời cần được tính toán phù hợp.

Trung tâm thương mại

Trung tâm thương mại thường sử dụng hệ thống HVAC trung tâm với hệ thống thông gió được thiết kế đồng bộ.

FAU hoặc AHU có cửa lấy gió ngoài thường là một phần của giải pháp này.

Nhà máy và công trình công nghiệp

Tùy đặc thù sản xuất, hệ thống cấp khí có thể được thiết kế để:

• Bổ sung không khí bù.

• Duy trì áp suất phòng.

• Hỗ trợ kiểm soát nhiệt.

• Hỗ trợ kiểm soát độ ẩm.

• Cân bằng lượng khí hút thải.

Câu hỏi thường gặp về máy cấp khí tươi

Máy cấp khí tươi có làm mát phòng không?

Tùy loại.

Máy cấp khí tươi đơn giản chỉ đưa không khí bên ngoài vào và không có chức năng làm lạnh.

FAU có coil lạnh có thể xử lý nhiệt độ và độ ẩm của không khí trước khi cấp vào phòng. Tuy nhiên, điều này không đồng nghĩa mọi FAU đều được thiết kế để thay thế hoàn toàn hệ thống điều hòa.

Phòng có điều hòa có cần cấp khí tươi không?

Có thể cần.

Điều hòa và thông gió là hai chức năng khác nhau. Một căn phòng có thể đạt nhiệt độ 24–26°C nhưng vẫn thiếu trao đổi không khí nếu chỉ tuần hoàn không khí bên trong.

Nhu cầu cụ thể phải được xác định dựa trên công năng, mật độ người và thiết kế của công trình.

Có thể mở cửa sổ thay cho máy cấp khí tươi không?

Trong một số điều kiện, thông gió tự nhiên qua cửa sổ có thể giúp bổ sung không khí ngoài trời.

Tuy nhiên, phương án này phụ thuộc nhiều vào:

• Thời tiết.

• Hướng gió.

• Chất lượng không khí ngoài trời.

• Tiếng ồn.

• Kiến trúc công trình.

Với các công trình kín hoặc cần kiểm soát môi trường ổn định, thông gió cơ khí thường dễ kiểm soát hơn.

Máy cấp khí tươi có lọc được bụi mịn PM2.5 không?

Điều này phụ thuộc vào bộ lọc được trang bị.

Không thể mặc định mọi máy cấp khí tươi đều có khả năng lọc bụi mịn PM2.5 ở cùng một mức độ. Cần kiểm tra cấp lọc, hiệu suất thực tế và cấu hình của từng thiết bị.

Máy cấp khí tươi có cần đường ống gió không?

Phần lớn hệ thống cấp khí tươi trung tâm sử dụng đường ống để phân phối không khí đến nhiều khu vực.

Tuy nhiên, một số thiết bị dân dụng hoặc dạng lắp tường có thể cấp khí trực tiếp và không cần hệ thống ống gió phức tạp.

Kết luận

Máy cấp khí tươi là thiết bị đưa không khí ngoài trời vào bên trong công trình thông qua hệ thống thông gió cơ khí. Tùy cấu hình, thiết bị có thể chỉ gồm quạt và bộ lọc hoặc được tích hợp thêm các chức năng xử lý nhiệt, khử ẩm, thu hồi nhiệt và điều khiển lưu lượng.

Trong một hệ thống HVAC hoàn chỉnh, cấp khí tươi đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự trao đổi không khí và hỗ trợ kiểm soát chất lượng không khí trong nhà. Tuy nhiên, để hệ thống hoạt động hiệu quả, cần tính toán đúng lưu lượng, cột áp, tải nhiệt, độ ẩm, khả năng lọc cũng như sự cân bằng giữa khí cấp và khí thải.

Vì vậy, với các công trình có quy mô lớn hoặc yêu cầu kiểm soát môi trường nghiêm ngặt, hệ thống cấp khí tươi nên được tính toán đồng bộ ngay từ giai đoạn thiết kế HVAC thay vì chỉ lựa chọn thiết bị dựa trên diện tích hoặc lưu lượng danh định.