Tìm hiểu một số thông tin về AHU (Air Handling Unit)

     AHU (Air Handling Unit) giữ vai trò là thiết bị xử lý không khí trung tâm, thực hiện quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh (thường là nước lạnh hoặc trực tiếp môi chất lạnh) hoặc môi chất nóng (nước nóng hoặc hơi nước) với dòng không khí cần được điều hòa.

     Mặc dù cấu trúc chi tiết có thể khác nhau tùy theo nhà sản xuất và yêu cầu ứng dụng, AHU vẫn đóng vai trò then chốt trong việc tạo ra môi trường không khí tiện nghi.

Đặc điểm nổi bật của AHU

Tính cá nhân hóa cao

     Một trong những đặc điểm nổi bật của AHU là khả năng tùy biến gần như tuyệt đối. Mỗi thiết bị thường được thiết kế và sản xuất theo các thông số kỹ thuật riêng biệt của từng dự án. Điều này đảm bảo rằng AHU có thể đáp ứng một cách chính xác các yêu cầu khắt khe về lưu lượng gió, nhiệt độ và độ ẩm của không khí trước và sau quá trình xử lý.

     Hệ thống tủ điều khiển và các kết nối liên quan cũng được chế tạo "đo ni đóng giày" cho từng ứng dụng cụ thể, tối ưu hóa tính tương thích và hiệu quả vận hành tổng thể.

Công cụ hỗ trợ lựa chọn mạnh mẽ

     Để hỗ trợ kỹ sư và nhà thầu trong quá trình lựa chọn AHU phù hợp, các nhà sản xuất thường cung cấp phần mềm tính chọn chuyên dụng. Người dùng chỉ cần nhập các thông số kỹ thuật yêu cầu của dự án (ví dụ: lưu lượng gió, nhiệt độ đầu vào/đầu ra, độ ẩm...), phần mềm sẽ tự động phân tích và đề xuất các mẫu AHU tối ưu nhất.

     Bên cạnh đó, phần mềm còn cung cấp các giải pháp điều khiển và tích hợp AHU vào hệ thống quản lý tòa nhà (BMS), giúp quá trình thiết kế và vận hành trở nên thuận tiện hơn.

Phương pháp điều khiển lưu lượng nước lạnh vào AHU và tối ưu hóa hiệu suất non tải

     Do các dàn coil trong AHU không phải lúc nào cũng vận hành ở mức tải thiết kế tối đa (thường được tính toán dư công suất để đáp ứng các điều kiện khắc nghiệt nhất), phần lớn thời gian hệ thống hoạt động ở chế độ non tải. Điều này đặt ra yêu cầu về các phương pháp điều khiển lưu lượng nước lạnh hiệu quả để tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng. Dưới đây là một số giải pháp thường được áp dụng:

• Van 2 ngả (Two-way valve control): Phương pháp này sử dụng van hai ngả để điều chỉnh trực tiếp lưu lượng nước lạnh chảy qua dàn coil AHU dựa trên tín hiệu từ bộ điều khiển nhiệt độ. Khi tải lạnh giảm, van sẽ đóng bớt lại, giảm lưu lượng nước lạnh.

• Van 3 ngả (Three-way valve control): Van ba ngả có thể điều hướng một phần nước lạnh hồi về mà không chảy qua dàn coil, duy trì lưu lượng nước qua bơm nhưng giảm lượng nhiệt trao đổi tại AHU. Tuy nhiên, phương pháp này có nhược điểm là lưu lượng nước qua hệ thống bơm luôn không đổi, dẫn đến tổn thất áp lực lớn hơn và tiêu thụ điện năng của bơm cao hơn. Thêm vào đó, việc hòa trộn nước hồi và nước lạnh cấp có thể không đạt được hiệu quả kiểm soát nhiệt độ như mong muốn.

• Face and bypass damper control (Điều khiển cửa gió mặt và bypass): Hệ thống này sử dụng các cửa gió điều chỉnh để cho phép một lượng gió nhất định đi qua đường bypass mà không trao đổi nhiệt trực tiếp với dàn coil khi tải lạnh thấp. Mặc dù có tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho bơm nước do sụt áp thấp hơn, chi phí đầu tư và hệ thống điều khiển cho loại này thường cao hơn so với van 2 ngả và 3 ngả.

• Primary-Secondary (Hệ thống hai vòng nước): Hệ thống này tách biệt vòng tuần hoàn nước lạnh thành hai vòng độc lập:

  • Vòng sơ cấp (Primary): Cung cấp nước lạnh từ Chiller, thường chỉ cần bơm có cột áp thấp và hoạt động ở tốc độ cố định để đảm bảo lưu lượng ổn định qua Chiller.

  • Vòng thứ cấp (Secondary): Phân phối nước lạnh đến các AHU và các tải tiêu thụ khác, sử dụng bơm biến tần để điều chỉnh lưu lượng theo nhu cầu tải, giúp tiết kiệm năng lượng cho bơm. Hệ thống này bắt buộc phải có đường bypass để duy trì lưu lượng qua Chiller. Ưu điểm chính là tiết kiệm năng lượng cho bơm thứ cấp, nhưng nhược điểm là chi phí đầu tư ban đầu cao hơn do cần thêm bơm và phụ kiện.

• Variable Primary Flow (VPF) (Hệ thống lưu lượng thay đổi vòng sơ cấp với đường ống bypass): Đây là hệ thống chỉ sử dụng một vòng bơm duy nhất có biến tần, tuần hoàn trực tiếp qua thiết bị bay hơi của Chiller và các AHU. Khi tải lạnh giảm, cả Chiller và bơm nước đều có khả năng giảm tải. Một đường ống bypass với van điều khiển được sử dụng để đảm bảo lưu lượng nước qua Chiller không xuống dưới giá trị tối thiểu cho phép. Các dàn coil AHU trong hệ thống VPF thường sử dụng van hai ngả, kết hợp với cảm biến hiệu áp suất (Delta P) để điều khiển bơm.

Nghiên cứu của ASHRAE cho thấy hệ thống VPF có tiềm năng

• Giảm năng lượng tiêu thụ toàn hệ thống đến 3% mỗi năm.

• Giảm chi phí đầu tư khoảng 4-8% do giảm số lượng bơm và các phụ kiện đi kèm.

• Giảm chi phí vòng đời và bảo trì khoảng 3-5%.

• Giảm năng lượng tiêu thụ của bơm nước lạnh từ 25-50%.

• Giảm năng lượng tiêu thụ của Chiller đến 13%.

     Những lợi ích này xuất phát từ khả năng kéo giãn dải công suất hoạt động của Chiller, giúp nó thường xuyên vận hành ở chế độ gần đầy tải với hiệu suất cao nhất, giảm số lần đóng/mở Chiller, từ đó tăng tuổi thọ và độ tin cậy của hệ thống.