Nguyên lý máy cấp khí tươi hoạt động như thế nào?

Máy cấp khí tươi có nhiệm vụ đưa không khí từ bên ngoài vào trong công trình để tạo sự trao đổi không khí, hạn chế cảm giác bí và hỗ trợ duy trì chất lượng không khí trong nhà. Tùy từng loại máy, không khí bên ngoài có thể chỉ được lọc trước khi cấp vào phòng hoặc được xử lý thêm về nhiệt độ, độ ẩm và thu hồi nhiệt.

Vậy nguyên lý máy cấp khí tươi diễn ra như thế nào? Không khí sẽ trải qua những bước nào trước khi được đưa vào không gian sử dụng? Nội dung dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về cách thiết bị này hoạt động.

Nguyên lý máy cấp khí tươi là gì?

Hiểu đơn giản, máy cấp khí tươi sẽ lấy không khí từ bên ngoài, lọc bụi và xử lý không khí nếu cần. Sau đó, quạt sẽ đưa luồng khí qua hệ thống đường ống và phân phối đến các khu vực bên trong công trình.

Nguyên lý hoạt động cơ bản có thể mô tả như sau:

Không khí ngoài trời → lọc → xử lý nếu cần → quạt cấp → đường ống gió → không gian sử dụng.

Khi không khí mới được đưa vào, một lượng không khí bên trong cũng cần có đường thoát ra ngoài thông qua quạt hút, miệng thải hoặc các hệ thống thông gió khác. Nhờ quá trình cấp và thải này, không khí trong phòng được trao đổi liên tục thay vì chỉ tuần hoàn trong một không gian kín.

Với những hệ thống đơn giản, máy cấp khí tươi chủ yếu sử dụng quạt và bộ lọc. Những thiết bị có khả năng xử lý không khí chuyên sâu hơn có thể được trang bị thêm chức năng làm lạnh, sưởi, khử ẩm hoặc thu hồi nhiệt.

Sơ đồ nguyên lý máy cấp khí tươi cơ bản

Đối với máy cấp khí tươi thông thường, luồng không khí có thể được hình dung theo sơ đồ:

Không khí ngoài trời → cửa lấy gió → van gió → bộ lọc → quạt → ống gió → miệng cấp → không gian sử dụng.

Nếu máy có chức năng xử lý nhiệt và độ ẩm, không khí sẽ đi qua bộ phận xử lý trước khi được cấp vào phòng:

Không khí ngoài trời → bộ lọc → bộ phận xử lý nhiệt/ẩm → quạt → ống gió → phòng.

Đối với máy cấp khí tươi có chức năng thu hồi nhiệt, thiết bị sẽ đồng thời xử lý hai luồng không khí:

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

Khí trong phòng → quạt hút → bộ trao đổi nhiệt → thải ra ngoài.

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

Nguyên lý cân bằng áp suất trong hệ thống cấp khí tươi

Khi thiết kế hệ thống cấp khí tươi, lượng không khí cấp vào và lượng không khí hút ra có thể được điều chỉnh để tạo ra áp suất dương, áp suất âm hoặc trạng thái cân bằng tương đối.

Áp suất dương

Trong không gian có áp suất dương, lượng khí cấp vào lớn hơn lượng khí hút ra. Khi đó, không khí có xu hướng di chuyển từ trong phòng ra khu vực xung quanh.

Áp suất dương thường được áp dụng tại những khu vực cần hạn chế bụi bẩn hoặc không khí từ bên ngoài xâm nhập vào.

Áp suất âm

Trong không gian có áp suất âm, lượng khí hút ra lớn hơn lượng khí cấp vào. Vì vậy, không khí từ khu vực xung quanh sẽ có xu hướng di chuyển vào phòng.

Áp suất âm thường được sử dụng tại những không gian cần hạn chế mùi hoặc các chất ô nhiễm phát tán ra bên ngoài.

Cân bằng tương đối

Ở trạng thái cân bằng tương đối, lượng khí cấp vào và lượng khí thải ra gần tương đương nhau. Đây là trạng thái được sử dụng phổ biến tại nhiều không gian thông thường.

Vì vậy, hệ thống cấp khí tươi cần được tính toán cùng với hệ thống hút thải để đảm bảo quá trình thông gió diễn ra phù hợp với công năng của từng khu vực.

Nguyên lý máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt

Máy cấp khí tươi thu hồi nhiệt hoạt động với hai luồng không khí riêng biệt. Một luồng đưa không khí ngoài trời vào phòng, trong khi luồng còn lại đưa không khí trong phòng ra bên ngoài.

Trước khi hai luồng khí đi ra khỏi thiết bị, chúng sẽ đi qua bộ trao đổi nhiệt để tận dụng một phần năng lượng của luồng khí thải.

Ví dụ vào mùa hè, không khí bên ngoài thường nóng hơn không khí trong phòng điều hòa. Khi hai luồng khí đi qua bộ trao đổi nhiệt, một phần nhiệt của không khí ngoài trời được truyền sang luồng khí thải. Nhờ đó, không khí tươi trước khi đi vào phòng sẽ dễ xử lý hơn và hệ thống điều hòa có thể giảm bớt một phần tải lạnh.

Vào mùa đông, quá trình trao đổi nhiệt diễn ra theo chiều ngược lại. Nhiệt từ không khí trong phòng được tận dụng để làm ấm sơ bộ luồng khí ngoài trời trước khi cấp vào không gian sử dụng.

Nguyên lý HRV và ERV khác nhau như thế nào?

HRV và ERV đều là những thiết bị được sử dụng để thu hồi năng lượng trong quá trình thông gió, nhưng nguyên lý trao đổi của hai loại có một số khác biệt.

HRV (Heat Recovery Ventilator) chủ yếu trao đổi nhiệt giữa luồng khí tươi và luồng khí thải. Thiết bị tận dụng nhiệt từ một luồng không khí để làm thay đổi nhiệt độ của luồng còn lại.

ERV (Energy Recovery Ventilator) ngoài khả năng trao đổi nhiệt còn có thể trao đổi một phần hơi ẩm giữa hai luồng khí, tùy thuộc vào cấu tạo của bộ trao đổi.

Vì vậy, việc lựa chọn HRV hay ERV sẽ phụ thuộc vào điều kiện khí hậu, nhu cầu kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và yêu cầu của từng công trình.

Nguyên lý điều khiển máy cấp khí tươi theo CO₂

Số lượng người trong một căn phòng thường thay đổi theo từng thời điểm. Chẳng hạn, một phòng họp có thể không có người vào buổi sáng nhưng lại có nhiều người sử dụng vào buổi chiều.

Nếu máy luôn cấp lượng khí tươi tối đa, hệ thống có thể tiêu thụ nhiều năng lượng hơn mức cần thiết khi phòng có ít người. Vì vậy, một số hệ thống sử dụng cảm biến CO₂ để điều chỉnh lượng khí tươi theo nhu cầu thực tế.

Khi nồng độ CO₂ trong phòng tăng, hệ thống sẽ tăng lượng không khí bên ngoài được đưa vào. Khi nồng độ CO₂ giảm, hệ thống có thể giảm lưu lượng khí tươi để tiết kiệm năng lượng.

Máy có thể thay đổi lưu lượng bằng cách điều chỉnh tốc độ quạt, độ mở của van gió hoặc kết hợp nhiều phương án điều khiển khác nhau.

Nguyên lý điều khiển theo nhiệt độ và độ ẩm

Những máy cấp khí tươi có chức năng xử lý không khí có thể sử dụng cảm biến nhiệt độ và độ ẩm để kiểm soát trạng thái của luồng khí cấp.

Cảm biến nhiệt độ sẽ theo dõi nhiệt độ không khí sau khi được xử lý. Nếu nhiệt độ chưa đạt mức yêu cầu, bộ điều khiển có thể điều chỉnh công suất làm lạnh hoặc các thiết bị liên quan.

Tương tự, cảm biến độ ẩm giúp hệ thống theo dõi và kiểm soát quá trình khử ẩm. Với các hệ thống lớn, những thông số này còn có thể được đưa về hệ thống quản lý tòa nhà để giám sát tập trung.

Một số yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của máy cấp khí tươi

Mặc dù nguyên lý hoạt động của máy cấp khí tươi tương đối đơn giản, hiệu quả vận hành thực tế vẫn có thể bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố.

Trở lực của hệ thống

Các bộ phận như bộ lọc, đường ống, van gió hay miệng gió đều tạo ra một mức cản nhất định đối với luồng không khí. Nếu trở lực của hệ thống quá lớn so với khả năng của quạt, lượng khí tươi cấp vào phòng có thể thấp hơn thiết kế.

Độ bẩn của bộ lọc

Khi bộ lọc bám nhiều bụi, không khí sẽ khó đi qua hơn. Nếu bộ lọc không được vệ sinh hoặc thay thế định kỳ, lưu lượng khí cấp có thể giảm dần trong quá trình sử dụng.

Độ kín của đường ống

Nếu hệ thống ống gió bị hở hoặc rò khí, một phần không khí sẽ thất thoát trước khi đến khu vực cần cấp. Vì vậy, lưu lượng thực tế tại miệng gió có thể thấp hơn lượng khí do máy tạo ra.

Điều kiện thời tiết

Nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời cũng ảnh hưởng đến quá trình xử lý khí tươi. Khi thời tiết quá nóng hoặc có độ ẩm cao, thiết bị sẽ cần nhiều năng lượng hơn để đưa không khí về trạng thái phù hợp trước khi cấp vào phòng.

Kết luận

Nguyên lý máy cấp khí tươi về cơ bản là lấy không khí từ bên ngoài, lọc và xử lý khi cần thiết, sau đó sử dụng quạt để đưa luồng khí qua hệ thống đường ống vào trong công trình. Đồng thời, không khí cũ trong phòng cần có đường thoát ra ngoài để tạo ra quá trình trao đổi không khí liên tục.

Tùy vào loại thiết bị, máy cấp khí tươi có thể chỉ thực hiện chức năng cấp và lọc không khí hoặc được tích hợp thêm khả năng xử lý nhiệt độ, độ ẩm và thu hồi nhiệt. Hiểu được nguyên lý hoạt động sẽ giúp người dùng dễ dàng lựa chọn và sử dụng thiết bị phù hợp hơn với nhu cầu thực tế.