HVAC điều hòa môi trường không khí trong nhưng nơi làm việc, sản xuất hay kho lưu trữ mà yêu cầu cao về nhiệt độ, độ ẩm, áp suất mà môi trường bên ngoài không đáp ứng được. Hệ thống HVAC đã phát triển từ rất lâu và được ứng dụng rất nhiều trong đời sống và trong công nghiệp.

Do yêu cầu của sản phẩm công nghệ cao như sản xuất máy tính,sản xuất chíp, các bo mạch, công nghệ chất bán dẫn… hay những loại thuốc trong dược phẩm, các thiết bị y tế, phòng mổ trong bệnh viện, tất cả những phòng này đòi hỏi phải kiểm soát nồng độ hạt bụi, các loại chất ô nhiễm ở một mức cho phép, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất. Vì vậy hệ thống HVAC cho phòng sạch yêu cầu cao hơn và chính xác hơn về các thông số môi trường. Sau đây là tiêu chuẩn về phòng sạch trên thế giới:

Đối với phòng sạch, cần phải giải quyết các vấn đề chính là nhiệt độ (temperature), độ ẩm (humidity), áp suất phòng (Room Pressurization), độ sạch (Cleanliness).Trong thiết kế điều hòa không khí bình thường chỉ giải quyết hai vấn đề chính là nhiệt độ và độ ẩm, thực tế thì vấn đề độ ẩm thường không đạt theo như yêu cầu thiết kế. Nhưng trong phòng sạch thì ngoài nhiệt độ thì độ ẩm trong phòng yêu cầu khắt khe hơn rất nhiều.

Áp suất phòng(Room Pressurization):

Nhiệm vụ chủ yếu là ngăn ngừa không cho không khí, hạt bụi, chất nhiễm trùng… từ phòng, khu vực dơ hơn sang phòng, khu vực sạch hơn. Nguyên tắc di chuyển căn bản của không khí là từ nơi có áp suất cao tới nơi có áp suất thấp. Như vậy phòng có cấp độ sạch hơn thì có áp cao hơn và ngược lại. 

Độ sạch (Cleanliness)

Độ sạch của phòng quyết định bởi hai yếu tố là số lần trao đổi gió. Thông thường đối với điều hòa không khí cho cao ốc văn phòng có thể từ 2 tới 10 lần. Nhưng trong phòng sạch thì số lần trao đổi gió lên tới 20 lần,đặc biệt trong phòng sạch cho sản xuất chíp lên tới 100 lần. Tăng số lần trao đổi gió để làm giảm nồng độ hạt bụi, chất ô nhiễm sinh ra trong phòng, do vậy kết cấu phòng sạch khác với những cao ốc văn phòng. Với các phòng có yêu cầu cấp độ sạch khác nhau thì số lần trao đổi gió cũng khác nhau.

Các thành phần trong hệ thống HVAC cho phòng sạch

Chiller

Chiller là thiết bị làm lạnh nước để cấp nước tải lạnh cho hệ thống HVAC. Chiller là thiết bị rất quan trọng trong hệ thống và không thể thiếu, nó là thiết bị tiêu tốn điện năng nhất và các nhà sản xuất cũng tích hợp trong nó các mạch điều khiển và bảo vệ như bảo vệ quá tải, áp suất cửa hút, cửa đẩy, mức dầu, nước làm mát, nhiệt độ dầu…thành phần chính của chiller gồm có máy nén lạnh, bình ngưng và giàn bay hơi và tháp giải nhiệt, ngoài ra để biến tần hoạt động ổn định và tiết kiệm thì việc sử dụng các biến tần vào để điều khiển các máy nén lạnh là 1 lựa chọn rất quan trọng.

AHU, PAU

AHU( Air Handling Unit), PAU( Primary Air Unit) là thiết bị xử lý không khí dùng trong hệ thống ĐHKK được thiết kế và chế tạo đáp ứng một yêu cầu nhất định về nhiệt độ và độ ẩm cấu tạo của nó khá phức tạp bao gồm: dàn trao đổi nhiệt (thường dùng trao đổi nhiệt giữa nước lạnh đi qua các ống đồng và không khí thổi qua nó) và quạt cao áp( quạt hướng kính) hệ thống điều khiển gồm cảm biến nhiệt, van ba ngã actuator... khi nhiệt độ phòng lớn hơn nhiệt độ đặt thì van 3 ngã mở cho nước lạnh chảy qua dàn trao đổi nhiệt đến khi nhiệt độ tụt xuống nhiệt độ đặt thì van 3 ngã đóng lại nước lạnh chảy qua đường bypass về thiết bị làm lạnh nước(chiller). không khí trước khi đưa vào AHU thường được lọc qua bộ phận tiền lọc và lọc túi. Khi cần độ sạch cao thì sử dụng cả lọc HEPA.Trong AHU, PAU thường bao gồm cả bộ điều chỉnh độ ẩm, bộ sấy để thỏa mãn các yêu cầu của hệ thống. Các nhà sản xuất thường tích hợp sẵn các mạch điều khiển bên trong và khách hàng có thể yên tâm khi đưa vào sử dụng.

Bộ điều khiển lưu lượng khí( VAV, CAV)

Các bộ điều khiển này điều khiển lưu lượng khí cấp vào phòng sạch thông qua điều chỉnh các van khí. Các bộ điều khiển này lấy tín hiểu điều khiển từ bộ điều khiển phòng và điều khiển lưu lượng khí từ AHU,PAU đưa vào phòng thỏa mãn yêu cầu của người sử dụng

Bộ lọc

Các bộ lọc dùng để lọc khí vào AHU( khí tươi) và đưa khí sạch vào phòng. Trong hệ thống HVAC cho phòng sạch sử dụng các loại bộ lọc có khả năng lọc hầu hết các loại bụi bẩn, côn trùng, chất độc hại để đảm bảo môi trường luôn trong sạch. Các bộ lọc thường dùng như: lọc HEPA, lọc ULPA

Sensor, bộ điều khiển phòng

Các sensor sẽ cảm nhận tín hiệu nhiệt độ, độ ẩm, áp suất phòng và nhận tín hiệu điều khiển của con người qua các thermostat hay bộ điều khiển phòng để điều khiển các cơ cấu chấp hành như van, VAV theo yêu cầu của người dùng

3. Điều khiển tự động và giám sát hệ thống HVAC cho phòng sạch