Tổng quan về điều hòa không khí

1.4.1. Khái niệm

Điều hòa không khí là quá trình kiểm soát và điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm, luồng không khí và chất lượng không khí trong một không gian nhất định để tạo ra một môi trường thoải mái và lành mạnh cho con người và các hoạt động khác.

1.4.2. Quá trình phát triển

Lịch sử phát triển điều hòa không khí bắt đầu từ những nổ lực đầu tiên để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường sống và làm việc.

- Thời kỳ tiền công nghệ (từ thế kỷ 2 TCN đến thế kỷ 19): Trong suốt hàng ngàn năm, con người đã phát triển các phương pháp đơn giản để điều chỉnh nhiệt độ, bao gồm sử dụng quạt và hệ thống dẫn gió. Tuy nhiên, các công nghệ này chưa thể điều khiển độ ẩm và không được sử dụng phổ biến.

- Các giai đoạn sơ khai (thế kỷ 19): Người ta ghi nhận rằng sự tăng nhiệt độ do công nghệ công nghiệp và sự phát triển đô thị đã tạo nên nhu cầu ngày càng lớn về hệ thống làm lạnh. Các máy làm lạnh đầu tiên được phát triển sử dụng các nguyên tắc hơi nước và hấp thụ nhiệt.

- Cách mạng điện (thế kỷ 20): Sự phát triển của điện năng và công nghệ điện đã tạo điều kiện cho sự phát triển mạnh mẽ của điều hòa không khí. Đầu những năm 1900, các máy làm lạnh sử dụng khí amoniac, khí lỏng, hoặc nước làm chất làm lạnh và

được sử dụng chủ yếu trong các nhà máy công nghiệp và các tòa nhà lớn.

- Các loại máy điều hòa không khí hiện đại (từ những năm 1920 đến nay): Các máy điều hòa không khí hiện đại, sử dụng hệ thống nén khí, được phát triển vào những

năm 1920. Công nghệ này cho phép sự điều khiển chính xác hơn nhiệt độ và độ ẩm trong các không gian nhỏ và lớn hơn. Trong thập kỷ 1950, máy điều hòa không khí

trở nên phổ biến trong các gia đình và các tòa nhà thương mại.

- Công nghệ tiên tiến hiện đại: Trong những năm gần đây, công nghệ đã tiến bộ đáng kể. Các máy điều hòa không khí hiện đại sử dụng công nghệ inverter để tiết kiệm năng lượng và làm giảm tiếng ồn. Các tính năng thông minh như điều khiển từ xa và kết nối mạng thông qua Internet cũng đã được tích hợp vào các hệ thống điều hòa không khí.

Như vậy, điều hòa không khí đã trải qua một quá trình phát triển lâu dài, từ những phương pháp đơn giản ban đầu cho đến công nghệ tiến tiến hiện đại, mang lại sự thoải mái và tiện nghi trong việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong môi trường sống và làm việc.

1.4.3. Ứng dụng

- Gia đình và cư dân: Điều hòa không khí được sử dụng trong các ngôi nhà và căn hộ để tạo môi trường sống thoải mái cho gia đình. Nó giúp kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và

cung cấp không khí tươi.

- Văn phòng và công nghiệp: Trong môi trường làm việc, điều hòa không khí được sử dụng để tạo ra một môi trường làm việc thoải mái cho nhân viên. Nó giúp tăng hiệu suất làm việc và sự tập trung. Trong các nhà máy và cơ sở sản xuất, điều hòa không khí giúp kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm để bảo vệ các quy trình sản xuất và thiết bị.

- Khách sạn và nhà hàng: Các khách sạn và nhà hàng sử dụng điều hòa không khí để

tạo môi trường thoải mái và dễ chịu cho khách hàng. Điều hòa không khí cũng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm và đồ uống.

- Bệnh viện và cơ sở y tế: Trong lĩnh vực y tế, điều hòa không khí đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì một môi trường sạch, thoáng đãng và thoải mái cho bệnh nhân và nhân viên y tế. Nó giúp kiểm soát vi khuẩn, độ ẩm và tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình chăm sóc y tế.

- Công nghiệp điện tử: Trong ngành công nghiệp điện tử, điều hòa không khí được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm, tạo điều kiện lý tưởng cho sản xuất và bảo quản các thiết bị điện tử nhạy cảm.

- Hàng không và vận chuyển: Trong ngành hàng không, điều hòa không khí được sử dụng để duy trì môi trường thoải mái trong máy bay. Trong lĩnh vực vận chuyển, điều

hòa không khí giúp bảo quản hàng hóa nhạy cảm và đảm bảo chất lượng sản phẩm trong quá trình vận chuyển.

- Công nghiệp thực phẩm: Trong ngành công nghiệp thực phẩm, điều hòa không khí

được sử dụng để kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm trong quá trình sản xuất, bảo quản và

lưu trữ thực phẩm để đảm bảo chất lượng và an toàn thực phẩm.

1.4.4. Hệ thống điều hòa không khí

a. Hệ thống điều hòa cục bộ

Hệ thống điều hòa cục bộ là hệ thống gồm dàn nóng và dàn lạnh riêng lẻ và được kết nối thông qua đường ống gas dẫn môi chất lạnh tạo thành một vòng tuần hoàn kín.

Ưu điểm của hệ cục bộ là dễ dàng lắp đặt, sửa chữa thích hợp cho các công trình quy mô nhỏ như: nhà dân, cửa hàng…

Dàn lạnh của hệ thống điều hòa cục bộ có nhiều dạng như: treo tường, âm trần, giấu trần nối miệng gió…

Hình 1.1: Hệ thống điều hòa cục bộ (Split unit) b. Hệ thống điều hòa multi

Hệ thống điều hòa multi là hệ thống bao gồm chỉ có 1 dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh cùng một lúc. Thông thường số dàn lạnh từ 2-6 dàn và tối thiểu phải là 2 dàn lạnh.

Ưu điểm của hệ thống điều hòa multi so với hệ cục bộ là không tốn không gian để

lắp đặt dàn nóng, thích hợp cho các công trình hạn chế không gian lắp đặt dàn nóng như chung cư. Nhược điểm của hệ multi là khó khăn trong việc sửa chữa, bảo trì…

Hình 1.2: Hệ thống điều hòa Multi c. Hệ thống điều hòa VRV/VRF

Hệ thống điều hòa trung tâm VRV (Variable Refrigerant Volume) hay VRF (Variable Refrigerant Flow) là kiểu hệ thống gồm 1 dàn nóng cấp cho nhiều dàn lạnh nhưng không giới hạn số dàn lạnh vì các dàn lạnh được kết nối với dàn nóng thông qua 1 cặp ống đồng có kích thước lớn và phân chia thành nhiều nhánh.

Hình 1.3: Hệ thống điều hòa VRV/VRF

d. Hệ thống Water Chiller

Hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water chiller là hệ thống sử dụng nước lạnh có nhiệt độ khoảng 7℃ được làm lạnh gián tiếp đi qua các thiết bị trao đổi nhiệt như FCU, AHU…

Hệ thống chiller bao gồm hệ chiller giải nhiệt gió và hệ chiller giải nhiệt nước:

- Nguyên lý hệ chiller giải nhiệt gió:

+ Nước được bơm đẩy tới bình bay hơi và được làm lạnh nhờ quá trình trao đổi nhiệt với môi chất gas có trong bình. Nước lạnh (khoảng 7℃) sau đó được cấp đi đến các dàn lạnh như FCU, AHU… trao đổi nhiệt với không khí trong phòng, quá trình này làm nước mất nhiệt (khoảng 12℃) và tiếp tục được bơm hút vào và đưa đến bình bay hơi, chu trình cứ thế tiếp diễn.

+ Môi chất gas trong bình bay hơi sau khi nhận nhiệt từ nước sẽ có nhiệt độ cao hơn và được đưa đến thiết bị ngưng tụ và được giải nhiệt nhờ gió thổi từ quạt trong thiết bị ngưng tụ. Môi chất gas sau khi được giải nhiệt có nhiệt độ thấp tiếp tục đi vào bình bay hơi để trao đổi nhiệt với nước có trong bình, chu trình cứ thế tiếp diễn.

Hình 1.4: Hệ thống Water chiller giải nhiệt gió

- Nguyên lý hệ chiller giải nhiệt nước: Hệ chiller giải nhiệt nước bao gồm 3 vòng tuần hoàn

+ Vòng tuần hoàn nước lạnh + Vòng tuần hoàn nước giải nhiệt + Vòng tuần hoàn trong cụm chiller

Nguyên lí hoạt động mỗi vòng tuần hoàn của hệ chiller giải nhiệt nước

+ Môi chất gas trong bình bay hơi sau khi nhận nhiệt từ nước sẽ có nhiệt độ cao hơn và được đưa đến thiết bị ngưng tụ và được giải nhiệt nhờ nước. Môi chất gas sau khi

được giải nhiệt có nhiệt độ thấp tiếp tục đi vào bình bay hơi để trao đổi nhiệt với nước có trong bình, chu trình cứ thế tiếp diễn.

Hình 1.5: Hệ thống Water chiller giải nhiệt nước

Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22

Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23