HƯỚNG DẪN VẬN HÀNH HỆ THỐNG AHU CHUYÊN NGHIỆP

1. Hướng dẫn vận hành hệ thống AHU đúng quy trình, an toàn và đạt hiệu quả cao

Hệ thống AHU (Air Handling Unit) là thiết bị xử lý không khí trung tâm trong hệ thống điều hòa không khí và thông gió của nhiều công trình như văn phòng, trung tâm thương mại, bệnh viện, khách sạn, nhà máy sản xuất, phòng sạch và các khu vực yêu cầu kiểm soát môi trường nghiêm ngặt.

Thiết bị có nhiệm vụ tiếp nhận không khí từ bên ngoài kết hợp với không khí hồi từ trong phòng, sau đó thực hiện quá trình lọc bụi, điều chỉnh nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm và cấp lượng gió đạt yêu cầu đến từng khu vực sử dụng.

Hiện nay, hầu hết các AHU đều được điều khiển tự động thông qua bộ điều khiển PLC hoặc hệ thống BMS. Tuy nhiên, việc hiểu rõ nguyên lý hoạt động và quy trình vận hành vẫn là yêu cầu bắt buộc đối với kỹ thuật viên quản lý tòa nhà, nhân viên bảo trì và đơn vị vận hành. Khi nắm vững cách khởi động, dừng hệ thống, theo dõi các thông số cũng như xử lý các cảnh báo bất thường, người vận hành sẽ hạn chế được các sự cố ngoài ý muốn.

Bài viết dưới đây tổng hợp quy trình vận hành AHU dựa trên tài liệu hướng dẫn thực tế kết hợp với kinh nghiệm vận hành trong các công trình dân dụng và công nghiệp, giúp người đọc dễ dàng áp dụng trong quá trình khai thác và quản lý hệ thống.

1.1 AHU là gì?

AHU (Air Handling Unit) là thiết bị có chức năng xử lý và phân phối không khí trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm. Đây được xem là “trái tim” của hệ thống HVAC vì toàn bộ chất lượng không khí cấp vào các khu vực đều phải đi qua AHU trước khi được đưa đến người sử dụng.

Trong quá trình vận hành, AHU tiếp nhận đồng thời không khí tươi từ bên ngoài và không khí hồi từ trong phòng, sau đó đưa hai nguồn không khí này đi qua các cấp lọc bụi, dàn trao đổi nhiệt và các thiết bị điều khiển để tạo ra dòng không khí sạch có nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng phù hợp với yêu cầu của từng khu vực trước khi được quạt gió cấp phân phối đến hệ thống ống gió.

Nhờ khả năng xử lý đồng thời nhiều thông số môi trường, AHU được ứng dụng trong rất nhiều loại công trình khác nhau như văn phòng làm việc, khách sạn, bệnh viện, trung tâm thương mại, nhà máy thực phẩm, nhà máy điện tử, phòng sạch, phòng thí nghiệm, trung tâm dữ liệu (Data Center), kho bảo quản và nhiều dây chuyền sản xuất yêu cầu kiểm soát nhiệt độ cũng như chất lượng không khí.

So với các thiết bị điều hòa cục bộ, AHU có công suất lớn hơn, khả năng điều khiển chính xác hơn và dễ dàng tích hợp với hệ thống BMS để tự động giám sát, vận hành và quản lý toàn bộ hệ thống điều hòa của công trình.

1.2 Cấu tạo cơ bản của hệ thống AHU

Để vận hành AHU đúng quy trình, người sử dụng cần hiểu rõ chức năng của từng bộ phận bên trong thiết bị. Mỗi thành phần đều đảm nhận một nhiệm vụ riêng nhưng luôn phối hợp chặt chẽ với nhau để tạo nên một chu trình xử lý không khí hoàn chỉnh.

Quạt gió cấp (Supply Fan)

Quạt gió cấp là thiết bị tạo lưu lượng và áp suất để đưa không khí đã được xử lý từ AHU vào hệ thống ống gió và phân phối đến từng phòng hoặc từng khu vực sử dụng.

Trong quá trình vận hành, tốc độ quạt thường được điều khiển bằng biến tần nhằm duy trì lưu lượng gió theo đúng giá trị cài đặt, đồng thời tự động tăng hoặc giảm tốc độ khi tải lạnh của công trình thay đổi, từ đó vừa đảm bảo chất lượng không khí vừa giảm đáng kể lượng điện năng tiêu thụ so với phương pháp chạy cố định.

Quạt gió hồi (Return Fan)

Quạt gió hồi có nhiệm vụ thu hồi lượng không khí trong phòng và đưa trở lại AHU để tiếp tục xử lý hoặc thải ra môi trường theo tỷ lệ đã được thiết kế.

Việc duy trì sự cân bằng giữa lưu lượng quạt cấp và quạt hồi giúp ổn định áp suất trong khu vực điều hòa, hạn chế tình trạng chênh áp giữa các phòng, đồng thời góp phần giảm tải cho hệ thống làm lạnh nhờ tận dụng lượng không khí hồi có nhiệt độ thấp hơn không khí ngoài trời.

Dàn trao đổi nhiệt (Cooling Coil)

Cooling Coil là bộ phận sử dụng nước lạnh từ hệ thống Chiller hoặc hệ thống nước lạnh trung tâm để làm giảm nhiệt độ của dòng không khí đi qua.

Trong quá trình vận hành, van điều khiển nước lạnh sẽ liên tục thay đổi độ mở dựa trên tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nhằm giữ nhiệt độ không khí hồi hoặc nhiệt độ không khí cấp luôn ổn định theo giá trị cài đặt, giúp không gian bên trong công trình đạt điều kiện tiện nghi và tiết kiệm năng lượng.

Dàn gia nhiệt (Heating Coil)

Đối với những công trình yêu cầu kiểm soát nhiệt độ hoặc độ ẩm đặc biệt, AHU sẽ được trang bị thêm dàn gia nhiệt sử dụng nước nóng hoặc điện trở.

Thiết bị này không chỉ giúp nâng nhiệt độ không khí trong điều kiện thời tiết lạnh mà còn hỗ trợ kiểm soát độ ẩm, ổn định môi trường sản xuất và đáp ứng các yêu cầu công nghệ đặc biệt của phòng sạch hoặc dây chuyền sản xuất. Theo tài liệu vận hành, van nước nóng được điều khiển dựa trên giá trị độ ẩm hồi của hệ thống.

Bộ lọc không khí

Không khí trước khi đi qua dàn coil sẽ được đưa qua các cấp lọc nhằm loại bỏ bụi bẩn, vi khuẩn, phấn hoa và các hạt lơ lửng có trong không khí.

Tùy theo yêu cầu của từng công trình, AHU có thể được trang bị lọc thô, lọc tinh hoặc lọc HEPA. Việc vệ sinh và thay thế các bộ lọc đúng chu kỳ không chỉ giúp nâng cao chất lượng không khí mà còn giảm tổn thất áp suất, duy trì lưu lượng gió thiết kế và kéo dài tuổi thọ của quạt cũng như dàn trao đổi nhiệt.

Hệ thống van gió

AHU thường được trang bị nhiều loại van gió khác nhau nhằm điều chỉnh lượng không khí lưu thông trong hệ thống.

Các van này bao gồm van gió tươi để đưa không khí ngoài trời vào AHU, van gió hồi để thu hồi không khí từ phòng, van gió thải để xả một phần không khí ra môi trường và van gió trộn để phối hợp hai nguồn không khí theo đúng tỷ lệ thiết kế, qua đó vừa đảm bảo chất lượng không khí trong nhà vừa tối ưu hiệu quả sử dụng năng lượng của hệ thống.

Hệ thống cảm biến

Để AHU có thể vận hành hoàn toàn tự động, thiết bị được trang bị nhiều loại cảm biến khác nhau nhằm liên tục giám sát các thông số của hệ thống, bao gồm cảm biến nhiệt độ gió cấp, cảm biến nhiệt độ gió hồi, cảm biến độ ẩm, cảm biến lưu lượng gió, cảm biến chênh áp qua bộ lọc, công tắc báo trạng thái cửa AHU, cảm biến báo lưu lượng gió và nhiều tín hiệu bảo vệ khác.

Toàn bộ các tín hiệu này sẽ được truyền về bộ điều khiển PLC hoặc hệ thống BMS để xử lý, từ đó tự động điều chỉnh tốc độ quạt, độ mở van nước và vị trí các van gió theo đúng chương trình đã cài đặt.

1.3 Nguyên lý vận hành của hệ thống AHU

AHU hoạt động theo nguyên tắc xử lý liên tục một lượng không khí tuần hoàn kết hợp với lượng gió tươi từ bên ngoài.

Khi hệ thống được khởi động, không khí ngoài trời sẽ đi qua van gió tươi, trong khi không khí hồi từ các khu vực sử dụng sẽ được quạt hồi đưa trở lại AHU. Hai dòng không khí này sẽ được phối trộn theo tỷ lệ thiết kế trước khi đi qua bộ lọc để loại bỏ bụi và tạp chất.

Sau khi được làm sạch, dòng không khí tiếp tục đi qua dàn trao đổi nhiệt để được làm lạnh hoặc gia nhiệt tùy theo nhu cầu vận hành. Khi đạt được nhiệt độ và độ ẩm yêu cầu, quạt gió cấp sẽ đưa không khí vào hệ thống ống gió và phân phối đến từng khu vực sử dụng.

Trong suốt quá trình hoạt động, bộ điều khiển sẽ liên tục nhận dữ liệu từ các cảm biến về nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió, tốc độ quạt và trạng thái của các van điều khiển. Dựa trên các thông tin này, hệ thống sẽ tự động điều chỉnh độ mở van nước lạnh, van nước nóng, tốc độ quạt cấp, tốc độ quạt hồi cũng như vị trí các van gió nhằm duy trì các thông số luôn ổn định quanh giá trị cài đặt mà không cần người vận hành phải can thiệp thường xuyên.

Nhờ nguyên lý điều khiển tự động này, AHU vừa đáp ứng yêu cầu về chất lượng không khí, vừa hạn chế dao động nhiệt độ trong phòng, giảm điện năng tiêu thụ và nâng cao hiệu quả vận hành của toàn bộ hệ thống HVAC.

1.4 Quy trình khởi động hệ thống AHU

Để đảm bảo an toàn cho thiết bị và tránh hiện tượng sốc tải khi khởi động, AHU không vận hành đồng thời tất cả các thiết bị mà được điều khiển theo một trình tự đã được lập trình sẵn trong bộ điều khiển. Theo tài liệu hướng dẫn vận hành, hệ thống sẽ lần lượt kiểm tra các điều kiện an toàn, điều khiển các van gió, khởi động quạt và cuối cùng mới cho phép các van nước làm việc.

Kiểm tra điều kiện trước khi khởi động

Trước khi thực hiện lệnh chạy, bộ điều khiển sẽ kiểm tra toàn bộ tín hiệu liên động của hệ thống nhằm xác định AHU có đủ điều kiện vận hành hay không. Các tín hiệu này bao gồm trạng thái nguồn điện, tín hiệu báo cháy, tình trạng mất pha, trạng thái cửa AHU, tín hiệu lỗi từ quạt gió, tín hiệu phản hồi của biến tần và các điều kiện bảo vệ khác đã được lập trình trong hệ thống điều khiển.

Nếu một trong các điều kiện trên không đáp ứng yêu cầu, bộ điều khiển sẽ từ chối lệnh khởi động và phát cảnh báo để người vận hành kiểm tra trước khi đưa hệ thống trở lại hoạt động.

Điều khiển hệ thống van gió

Sau khi xác nhận đủ điều kiện vận hành, bộ điều khiển sẽ thực hiện điều khiển các van gió nhằm chuẩn bị lưu thông không khí bên trong AHU.

Theo chương trình điều khiển của hệ thống, van gió trộn được mở khoảng 70%, van gió thải được mở khoảng 30%, đồng thời van gió tươi sẽ tự động thay đổi độ mở để duy trì lưu lượng khoảng 37.000 m³/h theo giá trị cài đặt. Toàn bộ quá trình này được điều khiển tự động dựa trên tín hiệu từ cảm biến lưu lượng gió nhằm đảm bảo lượng không khí cấp luôn đáp ứng yêu cầu của công trình.

Khởi động quạt gió

Sau khi các van gió đạt vị trí yêu cầu, hệ thống sẽ cấp lệnh khởi động quạt gió cấp và quạt gió hồi theo thời gian trễ đã được cài đặt nhằm tránh thay đổi áp suất đột ngột trong hệ thống ống gió.

Trong quá trình hoạt động, biến tần sẽ liên tục điều chỉnh tốc độ của từng quạt để duy trì lưu lượng gió cấp khoảng 68.000 m³/h và lưu lượng gió hồi khoảng 31.000 m³/h, đồng thời tối ưu điện năng tiêu thụ khi tải lạnh của công trình thay đổi.

Điều khiển van nước lạnh và van nước nóng

Khi bộ điều khiển xác nhận quạt đã hoạt động ổn định và có tín hiệu phản hồi đầy đủ, hệ thống mới cho phép van nước lạnh và van nước nóng bắt đầu làm việc.

Van nước lạnh sẽ tự động điều chỉnh độ mở để duy trì nhiệt độ gió hồi khoảng 22°C, trong khi van nước nóng sẽ thay đổi độ mở nhằm giữ độ ẩm gió hồi quanh 60% theo chương trình điều khiển đã được cài đặt. Việc điều khiển tuần tự theo từng bước như vậy giúp AHU vận hành ổn định, hạn chế dao động nhiệt độ, bảo vệ dàn coil và nâng cao hiệu quả làm việc của toàn bộ hệ thống

2. Hướng dẫn vận hành hệ thống AHU trên bộ điều khiển