Vị trí đặt AHU ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất phòng sạch?

Cùng Thiết bị phòng sạch VCR trả lời câu hỏi Vị trí đặt AHU ảnh hưởng thế nào đến hiệu suất phòng sạch? qua bài viết dưới đây.

Vì sao vị trí đặt AHU có thể quyết định hiệu suất phòng sạch?

AHU - Air Handling Unit hay thiết bị xử lý không khí, được xem là một trong những bộ phận trung tâm của hệ thống HVAC phòng sạch. Thiết bị này không chỉ đưa không khí vào khu vực sản xuất mà còn thực hiện nhiều chức năng như lọc sơ bộ, làm lạnh, khử ẩm, gia nhiệt, tạo ẩm và duy trì lưu lượng gió theo yêu cầu thiết kế.

Tuy nhiên, hiệu suất của một AHU không chỉ phụ thuộc vào công suất quạt, diện tích dàn lạnh hay cấp lọc được lắp bên trong thiết bị. Vị trí đặt AHU cũng ảnh hưởng đáng kể đến khả năng vận hành của toàn bộ hệ thống phòng sạch.

Cần hiểu chính xác rằng vị trí AHU không trực tiếp tạo ra độ sạch hoặc chênh áp. Những tác động này xuất hiện thông qua các yếu tố trung gian như chiều dài đường ống, số lượng cút và phụ kiện, sự cân đối giữa các nhánh gió, mức độ rò rỉ, nhiệt lượng truyền qua đường ống, vị trí cửa hút gió tươi, khả năng bảo trì và cách phân vùng hệ thống.

Hai AHU có cùng thông số kỹ thuật nhưng đặt tại hai vị trí khác nhau có thể cho hiệu suất vận hành khác nhau. Một thiết bị được đặt gần trung tâm khu vực phục vụ, có tuyến đường ống ngắn, cân đối và không bị cản trở tại cửa hút hoặc cửa đẩy thường dễ đạt lưu lượng thiết kế hơn. Ngược lại, AHU đặt quá xa, mạng ống có nhiều cút gấp, tiết diện thay đổi đột ngột hoặc không có đủ không gian cho dòng khí phát triển có thể bị suy giảm hiệu suất đáng kể.

Vị trí AHU còn ảnh hưởng đến cách tổ chức bảo trì. Nếu muốn thay bộ lọc, vệ sinh dàn lạnh hoặc sửa chữa động cơ mà kỹ thuật viên phải đi qua khu vực sản xuất, hoạt động bảo trì có thể làm tăng nguy cơ nhiễm bẩn và khiến dây chuyền phải dừng lâu hơn.

Trong các dự án dược phẩm, điện tử, thực phẩm, mỹ phẩm, thiết bị y tế và phòng thí nghiệm, quyết định vị trí AHU vì thế không nên được thực hiện sau khi mặt bằng kiến trúc đã hoàn thành. Đây phải là một phần của quá trình xác định yêu cầu, thiết kế, xây dựng và khởi động phòng sạch.

ISO 14644-4:2022 tiếp cận việc tạo lập phòng sạch theo toàn bộ quá trình từ yêu cầu đến thiết kế, xây dựng và đưa vào vận hành. Tiêu chuẩn cũng nhấn mạnh các yếu tố hiệu suất, năng lượng và khả năng duy trì hoạt động trong suốt vòng đời công trình, thay vì chỉ xem xét khả năng đạt điều kiện ban đầu khi nghiệm thu.

Do đó, câu hỏi đúng không phải là “AHU nên đặt càng gần phòng sạch càng tốt hay không?”. Câu hỏi cần đặt ra là: vị trí nào giúp hệ thống đạt được lưu lượng, áp suất, nhiệt độ, độ ẩm và mức độ sạch yêu cầu với tổn thất thấp, dễ bảo trì và ít nguy cơ nhiễm bẩn nhất?

AHU giữ vai trò nào trong hệ thống phòng sạch?

AHU - Air Handling Unit là thiết bị tiếp nhận không khí từ bên ngoài, không khí hồi từ phòng hoặc hỗn hợp của hai dòng khí để thực hiện quá trình xử lý trước khi cấp trở lại khu vực sử dụng.

Tùy theo thiết kế, bên trong AHU có thể bao gồm khoang hòa trộn, bộ lọc sơ cấp, bộ lọc trung gian, dàn lạnh, dàn gia nhiệt, bộ phận tạo ẩm, quạt cấp, bộ giảm âm, cảm biến và các van điều khiển. Một số AHU còn được tích hợp bộ lọc cuối hoặc các hệ thống thu hồi năng lượng.

Đối với phòng sạch, AHU thường thực hiện năm nhiệm vụ quan trọng:

Nhiệm vụ đầu tiên là cung cấp đủ lưu lượng gió để pha loãng và loại bỏ hạt, nhiệt, hơi ẩm cùng các chất ô nhiễm phát sinh trong quá trình vận hành. Lưu lượng gió này có thể được xác định thông qua số lần trao đổi không khí, tải nhiệt, yêu cầu phục hồi hoặc yêu cầu dòng khí của từng quy trình.

Nhiệm vụ thứ hai là duy trì nhiệt độ. AHU lấy nhiệt ra khỏi không khí thông qua dàn lạnh hoặc bổ sung nhiệt bằng dàn gia nhiệt. Khả năng duy trì nhiệt độ phụ thuộc vào tải nhiệt của con người, thiết bị, chiếu sáng, không khí tươi và kết cấu phòng.

Nhiệm vụ thứ ba là kiểm soát độ ẩm. Khi cần khử ẩm, không khí thường được làm lạnh xuống dưới điểm sương để hơi nước ngưng tụ tại dàn lạnh. Sau đó, không khí có thể được tái gia nhiệt trước khi cấp vào phòng. Khi độ ẩm quá thấp, một số hệ thống có thể bổ sung thiết bị tạo ẩm.

Nhiệm vụ thứ tư là hỗ trợ duy trì chênh áp. AHU không trực tiếp “tạo áp suất” theo cách một máy nén khí tạo áp, nhưng lượng gió cấp vào phòng khi được cân đối với gió hồi, gió thải và mức rò lọt sẽ hình thành trạng thái áp suất dương hoặc áp suất âm.

Nhiệm vụ thứ năm là hỗ trợ kiểm soát độ sạch. Không khí qua AHU được lọc trước khi đi vào mạng ống. Tại nhiều phòng sạch, bộ lọc HEPA cuối được đặt tại HEPA Box hoặc FFU - Fan Filter Unit trên trần phòng để kiểm soát nhiễm bẩn phát sinh từ đường ống sau AHU.

• AHU cần được phân biệt với FCU - Fan Coil Unit, tức thiết bị quạt dàn lạnh. FCU chủ yếu tuần hoàn và xử lý nhiệt độ cục bộ, thường không đảm nhiệm đầy đủ yêu cầu lọc, gió tươi và kiểm soát chênh áp của phòng sạch.
• AHU cũng khác với MAU - Make-up Air Unit, tức thiết bị xử lý không khí bổ sung. MAU thường xử lý lượng không khí ngoài trời dùng để bù cho gió thải hoặc duy trì áp suất, trong khi AHU có thể xử lý cả gió tươi và gió hồi.
• PAU - Primary Air Unit, tức thiết bị xử lý không khí sơ cấp, thường thực hiện quá trình xử lý ban đầu đối với không khí ngoài trời trước khi đưa đến AHU hoặc các thiết bị xử lý khu vực.
• FFU - Fan Filter Unit là thiết bị quạt lọc khí được bố trí tại trần hoặc khu vực cần dòng khí sạch cục bộ. FFU có thể hỗ trợ phân vùng và điều khiển linh hoạt hơn, nhưng không thay thế hoàn toàn các chức năng xử lý nhiệt độ, độ ẩm và gió tươi của AHU.

Xem thêm: AHU và FCU khác biệt nhau như thế nào?

Hệ thống HVAC ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm cần được thiết kế, kiểm soát và giám sát phù hợp. Hướng dẫn Q7A của FDA yêu cầu hệ thống thông gió, lọc và thải khí phải giảm nguy cơ nhiễm bẩn, nhiễm chéo, đồng thời kiểm soát áp suất, bụi, độ ẩm và nhiệt độ khi phù hợp với từng giai đoạn sản xuất.

Vì AHU liên quan đồng thời đến lưu lượng, nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và chênh áp nên vị trí của thiết bị cần được đánh giá trong mối quan hệ với toàn bộ mạng lưới đường ống và khu vực sản xuất, thay vì xem AHU như một thiết bị độc lập.

Những yếu tố quyết định vị trí đặt AHU

Vị trí AHU không nên được lựa chọn đơn thuần dựa trên khoảng trống còn lại của công trình. Một vị trí dễ bố trí về mặt kiến trúc chưa chắc đã phù hợp về mặt khí động học, kiểm soát nhiễm bẩn hoặc bảo trì.

Yếu tố đầu tiên cần xem xét là phạm vi phục vụ của AHU. Thiết bị sẽ cấp gió cho một phòng, một nhóm phòng hay toàn bộ phân khu sản xuất? Các phòng được phục vụ có cùng yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch và áp suất hay không?

Nếu các khu vực có yêu cầu tương đối giống nhau và nguy cơ nhiễm chéo thấp, một AHU chung có thể giúp tối ưu chi phí đầu tư. Nếu các phòng có yêu cầu rất khác nhau hoặc chứa những sản phẩm có nguy cơ cao, việc tách riêng AHU có thể cần thiết dù chi phí ban đầu tăng lên.

Yếu tố thứ hai là tổng lưu lượng và cột áp yêu cầu. AHU có lưu lượng lớn thường cần đường ống kích thước lớn, không gian phòng máy rộng và kết cấu chịu tải phù hợp. Vị trí thiết bị phải cho phép kết nối đường ống mà không tạo ra quá nhiều cút gấp hoặc thay đổi tiết diện đột ngột.

Yếu tố thứ ba là tỷ lệ gió tươi, gió hồi và gió thải. Một AHU sử dụng nhiều gió tươi cần được bố trí sao cho cửa hút không khí ngoài trời tránh xa các nguồn ô nhiễm. Một AHU tuần hoàn phần lớn gió hồi cần có tuyến hồi hợp lý để hạn chế tổn thất và nguy cơ nhiễm chéo.

Yếu tố thứ tư là tải nhiệt và tải ẩm. Nếu AHU đặt ngoài trời hoặc trên mái, bản thân thiết bị và đường ống phải chịu tác động mạnh hơn từ nắng, mưa, nhiệt độ và độ ẩm ngoài trời. Nếu cách nhiệt không tốt, năng lượng có thể bị thất thoát trước khi không khí đến phòng sạch.

Yếu tố thứ năm là khả năng bảo trì. Vị trí cần có đủ không gian để mở cửa kỹ thuật, rút bộ lọc, tháo quạt, vệ sinh dàn lạnh, sửa chữa động cơ và thay thế các bộ phận lớn. Việc bố trí AHU trong một hốc kỹ thuật quá chật có thể giúp tiết kiệm diện tích ban đầu nhưng làm tăng đáng kể chi phí vận hành về sau.

Yếu tố thứ sáu là tiếng ồn và độ rung. AHU đặt sát phòng cân, phòng kiểm nghiệm hoặc khu vực có thiết bị đo nhạy cảm có thể làm ảnh hưởng đến môi trường làm việc và độ ổn định của thiết bị.
Yếu tố thứ bảy là an toàn. AHU trên mái cần lối tiếp cận, lan can, chiếu sáng và mặt bằng thao tác an toàn. AHU có dàn lạnh và khay nước ngưng không nên đặt phía trên những khu vực có rủi ro cao nếu chưa có giải pháp chống rò nước phù hợp.

Yếu tố thứ tám là khả năng mở rộng. Một hệ thống chỉ đủ không gian cho hiện trạng có thể trở nên khó cải tạo khi nhà máy tăng công suất, bổ sung phòng hoặc thay đổi sản phẩm.
Vì vậy, vị trí AHU nên được xác định ngay từ giai đoạn xây dựng URS. URS cần mô tả rõ yêu cầu môi trường, phạm vi phục vụ, chế độ vận hành, khả năng dự phòng, bảo trì và mở rộng.

Khoảng cách từ AHU đến phòng sạch ảnh hưởng đến tổn thất áp suất như thế nào?

Không khí di chuyển qua đường ống luôn gặp sức cản. Sức cản xuất hiện do ma sát giữa không khí với thành ống và do các phụ kiện làm thay đổi hướng hoặc tốc độ dòng khí.

Đường ống càng dài, diện tích tiếp xúc giữa không khí và thành ống càng lớn, từ đó tổn thất ma sát tăng. Cút, van gió, bộ giảm âm, hộp chia gió, bộ lọc, đoạn thu, đoạn mở rộng và các vị trí chuyển hướng đều tạo ra tổn thất cục bộ.

Tổng của các tổn thất này được gọi là Pressure Drop - tổn thất áp suất. Quạt AHU phải tạo ra đủ cột áp để thắng tổng sức cản của hệ thống và vẫn đưa được lưu lượng yêu cầu đến vị trí sử dụng.

Khoảng cách AHU đến phòng sạch thường ảnh hưởng trực tiếp đến chiều dài đường ống. Khi thiết bị đặt quá xa, cả đường cấp và đường hồi có thể kéo dài. Nếu hệ thống có thêm nhiều nhánh, cút và thiết bị trên tuyến, tổng tổn thất có thể tăng đáng kể.

Tuy nhiên, khoảng cách ngắn không tự động có nghĩa tổn thất thấp. Một AHU đặt sát phòng nhưng cửa đẩy phải nối ngay với cút 90 độ, đoạn thu gấp hoặc hộp chia khí không hợp lý có thể hoạt động kém hơn AHU đặt xa hơn nhưng có tuyến ống thẳng và chuyển tiếp tốt.

Đây là hiện tượng liên quan đến System Effect - ảnh hưởng hệ thống. Quạt được thử nghiệm trong điều kiện tiêu chuẩn với dòng khí vào và ra tương đối ổn định. Khi lắp thực tế, vật cản hoặc cút đặt quá gần cửa hút và cửa đẩy có thể tạo ra dòng khí xoáy, phân bố vận tốc không đều và tổn thất bổ sung.

AMCA cho biết System Effect có thể làm giảm lưu lượng, tăng tiếng ồn, độ rung và mức tiêu thụ năng lượng. Tài liệu của AMCA cũng chỉ ra rằng tăng tốc độ quạt khoảng 10% để bù cho ảnh hưởng hệ thống có thể làm mức tiêu thụ năng lượng tăng khoảng 33%, phù hợp với đặc tính bậc ba của công suất quạt.

Do đó, phòng kỹ thuật AHU phải có đủ không gian không chỉ để đặt vỏ thiết bị mà còn để bố trí đoạn chuyển tiếp và đường ống gần quạt đúng yêu cầu khí động học.

Nếu tổng tổn thất áp suất thực tế cao hơn tính toán, điểm làm việc của quạt sẽ thay đổi. Với quạt có tốc độ cố định, lưu lượng thực tế có thể giảm xuống. Với quạt sử dụng biến tần, bộ điều khiển có thể tăng tốc độ để duy trì áp suất hoặc lưu lượng, nhưng điện năng tiêu thụ và mức độ mài mòn cũng tăng.

Khi lưu lượng giảm, số lần trao đổi không khí có thể không đạt yêu cầu. Khả năng pha loãng hạt và loại bỏ nhiệt, hơi ẩm suy giảm. Một số miệng cấp gió ở cuối tuyến có thể thiếu lưu lượng trong khi các khu vực gần AHU vẫn nhận đủ gió.

Tham khảo: Tiêu chuẩn quy định về số lần trao đổi không khí phòng sạch

Tổn thất trên đường hồi cũng quan trọng không kém đường cấp. Nếu đường hồi có sức cản quá lớn, quạt có thể gặp khó khăn trong việc tuần hoàn không khí. Áp suất phòng có thể thay đổi và lượng không khí rò qua cửa hoặc khe hở tăng lên.

Trong quá trình thiết kế, cột áp của quạt phải bao gồm tổn thất qua AHU, bộ lọc, dàn lạnh, bộ giảm âm, đường ống, van, hộp lọc cuối và các thiết bị liên quan. Không nên chỉ tính chiều dài ống thẳng mà bỏ qua tổn thất cục bộ và ảnh hưởng hệ thống gần quạt.

Vị trí AHU phù hợp sẽ giúp người thiết kế tạo ra một tuyến đường ống ngắn tương đối, ít chuyển hướng, có đủ đoạn thẳng và phân phối cân đối. Mục tiêu không phải là giảm khoảng cách bằng mọi giá mà là giảm tổng sức cản của toàn hệ thống.

Vị trí AHU ảnh hưởng đến sự phân phối và cân bằng lưu lượng gió

Trong một phòng sạch có nhiều phòng chức năng, lưu lượng từ AHU thường được chia thành nhiều nhánh. Mỗi nhánh có chiều dài, kích thước và số lượng phụ kiện khác nhau nên sức cản cũng khác nhau.

Nếu AHU đặt lệch hoàn toàn về một phía của khu vực sản xuất, các phòng gần thiết bị thường có tuyến ống ngắn và sức cản thấp. Các phòng ở cuối hệ thống có tuyến ống dài, nhiều cút và sức cản lớn hơn.

Không khí có xu hướng đi theo đường có sức cản thấp. Vì thế, nếu không có biện pháp cân bằng, các nhánh gần AHU có thể nhận nhiều gió hơn thiết kế trong khi nhánh xa bị thiếu gió.

Quá trình điều chỉnh để mỗi nhánh nhận đúng lưu lượng được gọi là Air Balancing - cân bằng lưu lượng gió. Nhà thầu thường sử dụng van cân bằng tại các nhánh để tăng sức cản ở tuyến gần và buộc không khí phân phối sang những tuyến xa hơn.

Cân bằng bằng van là giải pháp cần thiết trong hầu hết hệ thống. Tuy nhiên, nếu mạng lưới ban đầu quá mất cân đối, van tại các nhánh gần phải đóng rất nhiều. Khi đó, năng lượng của quạt bị tiêu hao tại các van thay vì được sử dụng hiệu quả để vận chuyển không khí.

Một thiết kế tốt nên tạo ra mức sức cản tương đối cân bằng giữa các nhánh ngay từ đầu. Vị trí AHU gần trung tâm tải gió hoặc gần điểm phân phối chính thường giúp giảm chênh lệch chiều dài giữa các nhánh.

Tuy vậy, khái niệm “trung tâm” không nhất thiết là trung tâm hình học của mặt bằng. Đây phải là trung tâm xét theo lưu lượng và sức cản. Một phòng lớn cần lưu lượng cao có thể làm điểm tối ưu dịch chuyển về phía đó.

Vị trí AHU cũng ảnh hưởng đến cách bố trí gió hồi. Nếu các cửa hồi tập trung quá gần một phía, dòng khí trong phòng có thể hình thành đường đi ngắn từ cửa cấp đến cửa hồi mà không quét hiệu quả khu vực thao tác.

Hiện tượng này đôi khi được gọi là dòng khí đi tắt. Không khí sạch vừa được cấp vào đã quay trở lại hệ thống mà chưa pha loãng hoặc mang chất ô nhiễm ra khỏi vùng cần kiểm soát.
Đối với phòng sạch có dòng khí không đơn hướng, vị trí miệng cấp và hồi cần tạo ra sự pha trộn có kiểm soát và hạn chế vùng chết. Đối với phòng sạch dòng khí đơn hướng, việc phân phối phải bảo đảm vận tốc và hướng dòng khí tương đối đồng đều trên vùng bảo vệ.

Khi AHU và tuyến ống được bố trí hợp lý, lưu lượng tại các miệng cấp dễ cân bằng hơn. Hệ thống cũng có khả năng phục hồi nhanh hơn sau khi cửa mở, nhân viên đi vào hoặc quy trình phát sinh hạt.

Ngược lại, hệ thống thiếu lưu lượng ở cuối tuyến có thể đạt điều kiện khi phòng không hoạt động nhưng phục hồi chậm trong trạng thái vận hành. Đây là lý do hiệu suất phòng sạch không nên chỉ đánh giá bằng số đo tức thời khi nghiệm thu.

Cần kiểm tra lưu lượng, số lần trao đổi không khí, hướng dòng khí, thời gian phục hồi và độ ổn định trong các trạng thái vận hành khác nhau.

Vị trí AHU ảnh hưởng đến khả năng duy trì chênh áp giữa các phòng

Chênh áp phòng sạch được tạo ra từ sự chênh lệch giữa lượng không khí đi vào và lượng không khí rời khỏi phòng.

Đối với phòng áp suất dương, lượng gió cấp thường lớn hơn tổng lượng gió hồi và gió thải có kiểm soát. Phần không khí dư thoát qua khe cửa hoặc các đường rò có chủ đích sang khu vực lân cận.

Đối với phòng áp suất âm, lượng gió thải hoặc gió hồi lớn hơn lượng gió cấp. Không khí từ khu vực bên ngoài sẽ đi vào phòng qua khe hở, giúp hạn chế chất ô nhiễm phát tán ra ngoài.

Chuỗi áp suất giữa các khu vực được gọi là Pressure Cascade - cấp độ chênh áp. Trong khu vực bảo vệ sản phẩm, phòng sạch hơn thường có áp suất cao hơn khu vực kém sạch. Trong khu vực chứa chất nguy hiểm, hướng chênh áp có thể được đảo lại nhằm ưu tiên bảo vệ con người và môi trường.

Vị trí AHU ảnh hưởng đến chênh áp thông qua sự ổn định của lưu lượng gió. Nếu đường cấp đến một phòng quá dài hoặc bị thiếu cột áp, lượng gió cấp thực tế có thể thấp hơn thiết kế. Chênh áp dương khi đó giảm hoặc thậm chí bị đảo chiều.

Nếu đường hồi hoặc đường thải có sức cản thay đổi, lượng không khí rời khỏi phòng cũng thay đổi. Một bộ lọc bẩn, van sai vị trí hoặc quạt hoạt động không ổn định có thể làm mất cân bằng giữa gió cấp và gió ra.

Ảnh hưởng càng rõ khi một AHU phục vụ nhiều phòng. Khi van tại một phòng đóng lại, áp suất trên đường ống thay đổi và lưu lượng có thể chuyển sang các nhánh khác. Nếu hệ thống không có van điều khiển lưu lượng hoặc chiến lược điều khiển phù hợp, chênh áp của nhiều phòng có thể dao động cùng lúc.

Vị trí AHU quá xa cũng có thể làm phản ứng điều khiển chậm hơn. Khi cảm biến phát hiện chênh áp giảm, bộ điều khiển điều chỉnh quạt hoặc van, nhưng hệ thống cần thời gian để dòng khí và áp suất ổn định trên toàn mạng lưới.

Trong thực tế, độ trễ này thường không chỉ phụ thuộc vào thời gian không khí di chuyển mà còn liên quan đến thể tích đường ống, đặc tính quạt, tốc độ phản hồi của van, độ kín phòng và thuật toán điều khiển. Vì vậy, chênh áp cần được giám sát liên tục tại các vị trí quan trọng bằng cảm biến hoặc đồng hồ chênh áp. Dữ liệu nên được truyền về BMS hoặc EMS.

Một thư cảnh báo FDA công bố ngày 27 tháng 5 năm 2026 cho thấy áp suất không phù hợp giữa phòng vô trùng và khu vực lân cận có thể tạo điều kiện cho chất ô nhiễm di chuyển từ vùng cấp sạch thấp vào vùng cấp sạch cao. FDA cũng nhấn mạnh sự cần thiết của hệ thống giám sát có cảnh báo và lưu trữ dữ liệu, thay vì chỉ hiển thị giá trị tức thời.

Hướng dẫn của WHO về HVAC cho sản phẩm dược không vô trùng cũng tiếp cận áp suất, hướng dòng khí và hệ thống xử lý không khí như các thành phần của chiến lược ngăn nhiễm bẩn và nhiễm chéo.

Do đó, vị trí AHU phải hỗ trợ một mạng lưới cấp, hồi và thải có sức cản hợp lý. Không thể duy trì chênh áp ổn định chỉ bằng cách lựa chọn một quạt lớn hơn nếu cấu trúc mạng ống và phương án điều khiển không phù hợp.

Ảnh hưởng đến khả năng kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm

Không khí sau khi rời AHU tiếp tục trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh trong quá trình di chuyển qua đường ống. Nếu đường ống đi qua không gian có nhiệt độ cao, không khí lạnh bên trong có thể nhận thêm nhiệt trước khi đến phòng sạch. Nếu đường ống đi qua khu vực lạnh hơn, không khí có thể mất nhiệt.

Mức trao đổi nhiệt phụ thuộc vào chênh lệch nhiệt độ, diện tích bề mặt, chiều dài đường ống, chất lượng lớp cách nhiệt và tốc độ gió. Khi AHU đặt quá xa phòng sạch, tổng diện tích đường ống tăng và nguy cơ thất thoát nhiệt cũng tăng. Hệ thống có thể phải xử lý không khí lạnh hơn hoặc nóng hơn tại AHU để bù cho phần nhiệt trao đổi trên đường đi.

Đường ống đặt ngoài trời hoặc trên mái chịu ảnh hưởng trực tiếp của bức xạ mặt trời. Nhiệt độ bề mặt mái có thể cao hơn nhiều so với nhiệt độ không khí. Nếu lớp cách nhiệt hoặc lớp bảo vệ bị suy giảm, tải nhiệt truyền vào đường ống sẽ tăng.

Đối với độ ẩm, vấn đề quan trọng nhất là điểm sương - Dew Point. Nếu nhiệt độ bề mặt ngoài của đường ống thấp hơn điểm sương của không khí xung quanh, nước ngưng có thể xuất hiện. Nước ngưng làm hỏng lớp cách nhiệt, ăn mòn kim loại, phát sinh nấm mốc và có thể nhỏ xuống khu vực bên dưới. Đây là rủi ro đáng chú ý khi ống gió lạnh đi qua không gian nóng ẩm, trần kỹ thuật không điều hòa hoặc khu vực ngoài trời.

Rò rỉ đường ống cũng ảnh hưởng đến kiểm soát nhiệt ẩm. Nếu đường cấp nằm trong không gian nóng ẩm và áp suất trong ống dương, không khí đã xử lý có thể rò ra ngoài. Nếu một đoạn ống hồi có áp suất âm, không khí nóng ẩm bên ngoài có thể bị hút vào hệ thống.

Không khí xâm nhập làm tăng tải lạnh và tải ẩm của AHU. Đồng thời, điều kiện thực tế của dòng gió hồi không còn giống như giá trị thiết kế, khiến bộ điều khiển khó duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định.

Vị trí AHU còn ảnh hưởng đến thời gian phản hồi. Khi cảm biến trong phòng phát hiện nhiệt độ tăng, van nước lạnh hoặc công suất dàn lạnh được điều chỉnh. Không khí sau xử lý phải đi qua mạng ống trước khi đến phòng và tạo ra thay đổi đo được.

Trong một mạng ống lớn, đáp ứng tổng thể có thể chậm hơn và dễ xuất hiện hiện tượng điều khiển dao động. Bộ điều khiển tiếp tục tăng công suất vì chưa thấy nhiệt độ phòng giảm, sau đó lại làm phòng lạnh quá mức khi tác động đến nơi.

Vấn đề này có thể được giảm bằng cách lựa chọn vị trí cảm biến phù hợp, điều chỉnh thuật toán điều khiển, phân vùng hệ thống và hạn chế độ dài mạng ống không cần thiết.

AHU đặt trong phòng kỹ thuật có điều kiện môi trường tương đối ổn định thường thuận lợi hơn cho cách nhiệt và bảo trì. AHU đặt ngoài trời giúp giải phóng diện tích trong nhà nhưng vỏ thiết bị, cửa kỹ thuật, mối nối và hệ thống thoát nước phải được thiết kế cho điều kiện thời tiết.

Không có phương án nào luôn tốt hơn trong mọi trường hợp. Hiệu suất phụ thuộc vào chất lượng thiết kế và thi công đi kèm với vị trí được lựa chọn.

Vị trí AHU ảnh hưởng đến nguy cơ nhiễm bẩn và nhiễm chéo

Một AHU có thể trở thành tuyến vận chuyển chất ô nhiễm nếu vị trí cửa hút, cửa xả, đường hồi hoặc khu vực bảo trì không được tổ chức phù hợp.

Đối với gió tươi, vị trí cửa hút không khí ngoài trời phải được xem xét ngay từ giai đoạn quy hoạch tổng mặt bằng. Cửa hút không nên đặt gần bãi xe, đường giao thông có nhiều bụi, khu tiếp nhận hàng, tháp giải nhiệt, ống xả khí, khu vực xử lý nước thải, bếp, máy phát điện, lò hơi hoặc nguồn phát sinh mùi và hóa chất.

Đặt AHU trên mái không tự động bảo đảm nguồn gió tươi sạch. Nếu cửa hút nằm gần miệng xả, không khí đã thải có thể bị hút ngược trở lại hệ thống. Hiện tượng này được gọi là tái cuốn khí thải.

Nguy cơ phụ thuộc vào khoảng cách, hướng gió, cao độ cửa hút và cửa xả, vận tốc xả, hình dạng công trình cùng các vật cản xung quanh. Vì vậy, vị trí cửa hút và cửa xả cần được đánh giá theo điều kiện thực tế, không chỉ dựa trên một khoảng cách cố định.

Đối với gió hồi, nguy cơ nhiễm chéo xuất hiện khi một AHU tuần hoàn không khí từ nhiều phòng có sản phẩm hoặc mức độ rủi ro khác nhau. Bụi, mùi, hơi hóa chất hoặc vi sinh có thể đi vào đường hồi và phân phối trở lại các khu vực khác nếu cấp lọc và phương án phân vùng không phù hợp.

Không phải mọi hệ thống phòng sạch đều cần sử dụng 100% gió tươi. Tuần hoàn gió hồi có thể giúp tiết kiệm đáng kể năng lượng vì không khí hồi đã có nhiệt độ và độ ẩm gần với điều kiện yêu cầu. Tuy nhiên, gió hồi chỉ nên được sử dụng khi kết quả đánh giá rủi ro cho thấy nguy cơ nhiễm chéo có thể được kiểm soát. Các khu vực có bụi độc, chất nhạy cảm cao, tác nhân sinh học, mùi mạnh hoặc dung môi có thể cần hệ thống thải riêng, lọc chuyên dụng hoặc AHU độc lập.

FDA yêu cầu những hệ thống HVAC ảnh hưởng đến sản xuất dược phẩm phải được thiết kế để giảm nguy cơ nhiễm bẩn và nhiễm chéo. Đối với một số nhóm sản phẩm có khả năng gây phản ứng nhạy cảm nghiêm trọng, quy định còn yêu cầu hệ thống xử lý không khí riêng biệt.
Trong khu vực sản xuất vô trùng, hệ thống không khí còn phải bảo vệ vùng thao tác quan trọng khỏi hạt và vi sinh. FDA nhấn mạnh việc đánh giá tổng thể bố trí cơ sở, hệ thống không khí, thiết bị và hoạt động của nhân viên nhằm hạn chế các đường nhiễm bẩn.

Vị trí AHU còn ảnh hưởng đến rủi ro trong bảo trì. Khi cửa AHU mở để thay bộ lọc hoặc vệ sinh dàn lạnh, bụi và chất bẩn có thể được giải phóng. Nếu AHU nằm trong hoặc sát khu vực sạch mà không có phòng kỹ thuật tách biệt, hoạt động bảo trì có thể ảnh hưởng trực tiếp đến sản xuất. Kỹ thuật viên, dụng cụ và bộ lọc bẩn có thể phải di chuyển qua các hành lang sạch.

Ngược lại, AHU đặt trong phòng máy riêng giúp tách hoạt động kỹ thuật khỏi khu vực sản xuất. Bộ lọc mới và bộ lọc đã sử dụng có thể vận chuyển theo tuyến kỹ thuật riêng. Tuy nhiên, phòng máy cũng cần được giữ vệ sinh. Một AHU có cửa hút bị rò trong phòng kỹ thuật nhiều bụi vẫn có thể đưa chất ô nhiễm vào hệ thống.

Đối với bộ lọc có chứa bụi nguy hiểm hoặc hoạt chất mạnh, cần xem xét hệ thống thay lọc an toàn BIBO - Bag-in Bag-out. Giải pháp này giúp hạn chế người bảo trì tiếp xúc với chất bẩn và ngăn phát tán ra môi trường.

Như vậy, vị trí AHU cần hỗ trợ ba lớp kiểm soát: lấy không khí từ nguồn phù hợp, phân tách các khu vực có nguy cơ khác nhau và cho phép bảo trì mà không làm ô nhiễm khu sản xuất.
Ảnh hưởng đến tiếng ồn, độ rung và môi trường làm việc

AHU phát sinh tiếng ồn từ động cơ, quạt, ổ bi, dòng khí và các bộ phận chuyển động. Độ rung cũng có thể truyền qua bệ máy, kết cấu công trình và đường ống. Nếu AHU đặt gần phòng sản xuất, tiếng ồn có thể truyền trực tiếp qua tường hoặc trần. Tiếng ồn cũng có thể truyền theo đường ống gió đến các miệng cấp và miệng hồi. Trong phòng cân hoặc phòng thí nghiệm, độ rung có thể ảnh hưởng đến cân phân tích, kính hiển vi, thiết bị quang học và các phép đo có độ nhạy cao.

Một AHU đặt trên tầng kỹ thuật ngay phía trên khu vực sản xuất có ưu điểm là tuyến đường ống ngắn. Tuy nhiên, nếu kết cấu đỡ và hệ thống chống rung không phù hợp, rung động có thể truyền xuống phòng bên dưới.

Giải pháp thường bao gồm bệ quán tính, lò xo hoặc đệm chống rung, khớp nối mềm giữa AHU với đường ống, cân bằng động quạt và bố trí bộ giảm âm. Vị trí đặt AHU xa hơn có thể giảm tiếng ồn truyền trực tiếp qua kết cấu, nhưng đường ống dài hơn lại tạo thêm tổn thất áp suất. Nếu phải tăng tốc độ quạt để bù tổn thất, tiếng ồn khí động học có thể tăng.

Bộ giảm âm cũng tạo ra sức cản. Nếu chỉ xử lý tiếng ồn bằng cách bổ sung nhiều bộ giảm âm mà không xem xét tổng cột áp, hệ thống có thể bị thiếu lưu lượng. Vì vậy, kiểm soát tiếng ồn cần được thực hiện đồng thời với thiết kế khí động học. Vị trí AHU, kết cấu phòng máy, tốc độ gió, lựa chọn quạt và đường truyền âm phải được đánh giá như một hệ thống thống nhất.

Vị trí AHU quyết định khả năng tiếp cận và bảo trì như thế nào?

AHU là thiết bị cần được kiểm tra và bảo trì thường xuyên. Những công việc phổ biến gồm thay bộ lọc, vệ sinh dàn lạnh, kiểm tra khay nước ngưng, căng hoặc thay dây đai, bôi trơn ổ bi, kiểm tra động cơ, hiệu chuẩn cảm biến và xử lý các vị trí rò khí.

Nếu AHU được đặt trong không gian quá hẹp, cửa kỹ thuật có thể không mở hết. Bộ lọc không có đủ khoảng trống để rút ra. Động cơ hoặc quạt không thể tháo khỏi thiết bị mà phải phá dỡ một phần phòng máy. Vấn đề này thường phát sinh khi kiến trúc chỉ dành diện tích vừa đủ bằng kích thước vỏ AHU mà không tính không gian thao tác.

Không gian bảo trì phải được xác định theo hướng mở cửa và hướng rút từng bộ phận. Với một dàn lạnh lớn, cần có khả năng kéo dàn ra để thay thế. Với quạt plug fan hoặc quạt ly tâm, cần có tuyến tháo động cơ và bánh công tác.

Phòng máy cũng cần có cửa đủ rộng để đưa thiết bị vào và ra. Nếu AHU chỉ có thể lắp trước khi xây tường nhưng không thể tháo ra sau khi công trình hoàn thiện, chi phí sửa chữa lớn trong tương lai sẽ tăng đáng kể.

Vị trí AHU cần có chiếu sáng, nguồn điện bảo trì, thoát nước và mặt bằng thao tác an toàn. Nếu thiết bị đặt trên mái, cần có lối đi, lan can và phương án nâng hạ bộ phận.

Khay nước ngưng và đường thoát phải dễ kiểm tra. Một đường thoát nằm khuất sau thiết bị hoặc không có cửa thăm dễ bị bỏ qua cho đến khi nước tràn ra ngoài.

Khả năng tiếp cận bộ lọc đặc biệt quan trọng. Khi bộ lọc bẩn, tổn thất áp suất tăng và lưu lượng giảm. Nếu việc thay lọc quá khó khăn, nhân viên có thể trì hoãn bảo trì, khiến hệ thống tiêu thụ nhiều năng lượng hơn và mất ổn định. Cần xem xét cả tuyến đưa bộ lọc sạch vào và đưa bộ lọc bẩn ra. Hai tuyến này không nên tạo ra nguy cơ bộ lọc cũ đi qua khu vực sản xuất đang hoạt động.

AHU phục vụ khu vực có hoạt chất mạnh, chất độc hoặc tác nhân sinh học có thể cần khu thay lọc được kiểm soát riêng. Trong trường hợp đó, vị trí AHU phải đủ không gian để lắp BIBO và thực hiện quy trình thay lọc an toàn.

ISO 14644-4:2022 coi khả năng duy trì hoạt động thỏa đáng trong suốt vòng đời, bao gồm những vấn đề liên quan đến bảo trì, là một phần quan trọng của quá trình thiết kế phòng sạch.
Một vị trí AHU được xem là tốt không chỉ khi thiết bị vừa với mặt bằng mà còn khi mọi hoạt động kiểm tra, vệ sinh và thay thế có thể thực hiện an toàn, đầy đủ và không ảnh hưởng đến vùng sạch.

Tác động của vị trí AHU đến năng lượng và chi phí vòng đời

Hệ thống HVAC thường là một trong những nhóm tiêu thụ năng lượng lớn nhất của phòng sạch. Nguyên nhân là phòng sạch cần vận chuyển lưu lượng không khí lớn, duy trì chênh áp, lọc qua nhiều cấp và kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm liên tục.

Vị trí AHU ảnh hưởng đến năng lượng trước hết thông qua tổn thất áp suất. Đường ống dài, nhiều cút, van đóng sâu và bộ giảm âm tạo ra sức cản mà quạt phải vượt qua.

Công suất quạt tăng mạnh khi tốc độ quạt tăng. Vì vậy, một mức tổn thất tưởng như nhỏ nhưng tồn tại 24 giờ mỗi ngày có thể tạo ra chi phí điện đáng kể trong suốt vòng đời nhà máy. Đặt AHU gần trung tâm tải gió có thể rút ngắn mạng ống và giảm sức cản. Tuy nhiên, điều đó không đồng nghĩa nên chia hệ thống thành thật nhiều AHU nhỏ.

Mỗi AHU bổ sung làm tăng số lượng quạt, dàn lạnh, van, cảm biến, bộ lọc và điểm cần bảo trì. Nhiều thiết bị nhỏ có thể hoạt động kém hiệu quả hơn ở tải thấp và làm hệ thống điều khiển phức tạp.

AHU trung tâm có thể tối ưu số lượng thiết bị và tận dụng quy mô, nhưng mạng ống dài hơn và một sự cố có thể ảnh hưởng đến phạm vi lớn hơn.

Do đó, lựa chọn cần dựa trên Life Cycle Cost - chi phí vòng đời, thay vì chỉ dựa trên chi phí đầu tư ban đầu. Chi phí vòng đời bao gồm điện năng, nước lạnh, gia nhiệt, thay bộ lọc, bảo trì, hiệu chuẩn, thời gian dừng sản xuất, phụ tùng và chi phí cải tạo khi thay đổi sản phẩm.

Đường ống dài còn làm tăng thất thoát nhiệt. Không khí đã được làm lạnh và khử ẩm có thể nhận thêm nhiệt trước khi đến phòng. AHU phải làm việc nhiều hơn để bù lượng nhiệt này. Nếu đường ống đi ngoài trời, doanh nghiệp còn phải đầu tư lớp cách nhiệt, chống thấm, lớp bảo vệ cơ học, kết cấu treo đỡ và bảo trì định kỳ.

Vị trí không thuận lợi cũng có thể khiến người vận hành phải dùng van tiết lưu để khắc phục mạng ống mất cân bằng. Quạt vẫn tạo áp suất cao nhưng một phần năng lượng bị tiêu hao qua van. Giải pháp hiệu quả hơn là giảm sức cản ngay từ thiết kế, bố trí nhánh cân đối, lựa chọn kích thước ống phù hợp và điều khiển áp suất theo nhu cầu. Biến tần có thể giúp quạt điều chỉnh tốc độ theo tải thực tế. Tuy nhiên, biến tần không thể biến một mạng ống kém thành một hệ thống hiệu quả. Nếu tổn thất cơ bản quá lớn, quạt vẫn phải chạy ở tốc độ cao.

ISO 14644-16:2019 cung cấp hướng dẫn tối ưu hóa năng lượng cho phòng sạch mới và hiện hữu trong khi vẫn duy trì mức hiệu suất theo yêu cầu của hệ thống phòng sạch. Tiêu chuẩn áp dụng cho quá trình thiết kế, xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu quả năng lượng. Vì vậy, vị trí AHU cần được quyết định bằng cách so sánh nhiều phương án. Phương án có chi phí xây dựng thấp nhất chưa chắc có chi phí vòng đời thấp nhất.

So sánh các phương án bố trí AHU phổ biến

AHU có thể được bố trí trên mái, trong phòng kỹ thuật cùng tầng, tại tầng kỹ thuật phía trên phòng sạch, ngoài nhà hoặc tại một trung tâm kỹ thuật chung. Mỗi phương án đều có ưu và hạn chế. Không có một vị trí tiêu chuẩn phù hợp cho mọi công trình.

Đặt AHU trên mái giúp giải phóng diện tích sàn bên trong nhà máy. Không khí tươi có thể được lấy tại cao độ lớn hơn và hoạt động bảo trì được tách khỏi khu sản xuất. Tuy nhiên, AHU trên mái phải chịu nắng, mưa, gió, bụi và biến động nhiệt độ. Vỏ thiết bị, cửa kỹ thuật, mối nối và lớp cách nhiệt phải phù hợp với điều kiện ngoài trời.

Đường ống xuyên mái cũng làm tăng yêu cầu chống thấm. Nếu khay nước ngưng hoặc đường nước lạnh bị rò, nước có thể ảnh hưởng đến khu vực sản xuất phía dưới. Hoạt động bảo trì trên mái cần lối đi an toàn, lan can, chiếu sáng và phương án làm việc trong thời tiết bất lợi. Việc nâng động cơ, quạt hoặc dàn lạnh lên mái cũng phức tạp hơn.

Đặt AHU trong phòng kỹ thuật cùng tầng giúp kỹ thuật viên tiếp cận thuận tiện. Đường cấp và hồi có thể được bố trí tương đối ngắn nếu phòng máy nằm gần khu vực phục vụ. Nhược điểm là phòng máy chiếm diện tích có thể được sử dụng cho sản xuất hoặc kho. Tiếng ồn, độ rung và khả năng rò nước cần được xử lý để không ảnh hưởng đến khu vực bên cạnh.

Đặt AHU tại tầng kỹ thuật phía trên phòng sạch tạo điều kiện phân phối gió từ trên xuống. Đường ống đến các HEPA Box hoặc miệng cấp có thể ngắn và tương đối đồng đều. Tầng kỹ thuật còn cho phép bảo trì nhiều thành phần mà không cần đi vào phòng sạch. Tuy nhiên, kết cấu phải chịu được tải của AHU, đường ống, nước và nhân viên bảo trì. Nguy cơ rò nước từ dàn lạnh hoặc đường ống phía trên khu sản xuất phải được kiểm soát bằng khay hứng, cảm biến rò rỉ, chống thấm và phương án thoát nước.

Đặt AHU ngoài nhà giúp tách tiếng ồn và hoạt động kỹ thuật khỏi công trình chính. Phương án này có thể thuận lợi khi cải tạo một nhà máy hiện hữu không còn diện tích bên trong. Đổi lại, đường ống ngoài trời có thể dài hơn và chịu tải nhiệt lớn. Thiết bị cần được bảo vệ khỏi thời tiết và nguy cơ ăn mòn.

Phòng AHU trung tâm có thể phục vụ nhiều phân khu, giúp giảm số lượng thiết bị và tập trung hoạt động bảo trì. Đây là phương án phù hợp khi các khu vực có yêu cầu tương đồng và có thể chia mạng ống hợp lý. Nhược điểm là phạm vi ảnh hưởng khi AHU dừng lớn hơn. Đường ống có thể dài và việc kiểm soát riêng từng phòng trở nên phức tạp.

Đối với khu vực quan trọng, có thể xem xét AHU dự phòng hoặc chia thành nhiều hệ thống độc lập. Mức dự phòng phải dựa trên hậu quả khi hệ thống dừng, không chỉ dựa trên mong muốn tăng độ an toàn.

Một nhà máy sản xuất liên tục có thể cần cấu hình quạt dự phòng, dàn lạnh dự phòng hoặc hai AHU hoạt động song song. Một khu vực cho phép dừng để bảo trì có thể không cần mức đầu tư tương tự.

Phương án phù hợp thường là kết quả của sự cân bằng giữa khí động học, kiểm soát nhiễm bẩn, kiến trúc, kết cấu, năng lượng và vận hành.

Những sai lầm thường gặp khi lựa chọn vị trí AHU

Sai lầm phổ biến nhất là chỉ bố trí AHU sau khi mặt bằng kiến trúc đã được chốt. Khi đó, phòng máy thường được đặt tại khoảng trống còn lại và đường ống phải uốn theo kết cấu sẵn có.

Kết quả là mạng ống có nhiều cút, thiếu đoạn thẳng tại cửa quạt và khó phân phối đều đến các phòng. Quạt có thể được tăng công suất để bù cho một bố trí không hiệu quả, nhưng giải pháp này làm tăng điện năng và tiếng ồn.

Sai lầm tiếp theo là chỉ tính đường cấp mà không tính đầy đủ đường hồi và đường thải. Một hệ thống có đường cấp ngắn nhưng đường hồi rất dài vẫn có thể có tổng sức cản lớn.

Một số dự án lựa chọn vị trí gần phòng sạch nhưng không dành không gian cho đoạn chuyển tiếp sau quạt. Cút hoặc hộp chia gió được gắn ngay tại cửa đẩy, tạo ra System Effect và làm quạt không đạt thông số thực tế.

Một sai lầm khác là đặt cửa hút gió tươi gần nguồn ô nhiễm. Vị trí trên cao không bảo đảm an toàn nếu gần miệng xả, tháp giải nhiệt hoặc hướng gió mang khói từ máy phát điện đến.
AHU đặt ngoài trời nhưng sử dụng cấu tạo giống thiết bị trong nhà cũng là vấn đề thường gặp. Nước mưa có thể xâm nhập qua mối nối, cửa kỹ thuật hoặc cửa hút. Lớp cách nhiệt có thể bị ẩm và suy giảm hiệu quả.

Một số dự án dùng một AHU cho quá nhiều phòng có yêu cầu khác nhau nhằm tiết kiệm đầu tư. Khi đi vào vận hành, hệ thống không thể đồng thời duy trì độ ẩm thấp cho một phòng, độ ẩm cao hơn cho phòng khác và nhiều cấp chênh áp khác nhau.

Việc dùng chung AHU cho các khu vực có nguy cơ nhiễm chéo cao cũng có thể tạo ra vấn đề nghiêm trọng. Tiết kiệm chi phí thiết bị ban đầu không bù được chi phí xử lý khi sản phẩm bị nhiễm.

Không dành không gian thay bộ lọc và tháo quạt là sai lầm thường chỉ được phát hiện sau khi hệ thống đã vận hành. Mỗi lần bảo trì phải tháo đường ống hoặc phá kết cấu, khiến thời gian dừng kéo dài.

Một lỗi khác là lựa chọn quạt có cột áp dư quá lớn rồi dùng van để tiết lưu. Hệ thống có thể đạt lưu lượng nhưng tiêu thụ năng lượng cao và tạo tiếng ồn tại các van.

Trình tự thiết kế phù hợp nên bắt đầu từ yêu cầu sản phẩm và quy trình. Sau đó mới phân vùng phòng, xác định lưu lượng, phương án gió hồi, gió thải và vị trí thiết bị.

Các phương án vị trí AHU cần được phát triển song song với sơ đồ đường ống. Tổng tổn thất áp suất, khả năng cân bằng, tiếng ồn, bảo trì, nguy cơ nhiễm bẩn và chi phí vòng đời phải được so sánh trước khi lựa chọn.

Sau khi thi công, hệ thống cần được thực hiện TAB - Testing, Adjusting and Balancing, tức kiểm tra, điều chỉnh và cân bằng. Kết quả thực tế cần được đối chiếu với thiết kế.
Việc thẩm định không nên chỉ xác nhận AHU đã chạy. Cần kiểm tra lưu lượng, chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm, độ kín, thời gian phục hồi, báo động và khả năng vận hành trong các trạng thái tải khác nhau.

Xem thêm: 5 bước bảo trì hệ thống AHU mà bạn cần phải biết

FAQ - Câu hỏi thường gặp về vị trí đặt AHU

• AHU nên đặt cách phòng sạch bao xa?

Không có khoảng cách cố định áp dụng cho tất cả dự án. Khoảng cách phù hợp phụ thuộc vào lưu lượng, tổng tổn thất áp suất, kích thước đường ống, số lượng phụ kiện, điều kiện cách nhiệt và khả năng bảo trì. Thay vì chỉ đo khoảng cách theo mét, nhà thiết kế cần đánh giá toàn bộ tuyến cấp, hồi và thải để xác định điểm làm việc thực tế của quạt.

• Đặt AHU càng gần phòng sạch có phải càng tốt không?

Không phải lúc nào cũng tốt. Đặt gần có thể giảm chiều dài đường ống nhưng cũng có thể làm tăng tiếng ồn, rung động và nguy cơ bảo trì ảnh hưởng đến khu sản xuất. Nếu đường ống ngay sau quạt có cút gấp hoặc hộp chia khí không phù hợp, hệ thống vẫn có thể tổn thất lớn dù khoảng cách rất ngắn.

• Vị trí AHU có ảnh hưởng đến cấp độ sạch ISO không?

Vị trí AHU không trực tiếp xác định cấp độ sạch. Tuy nhiên, vị trí ảnh hưởng đến lưu lượng gió, khả năng phân phối, độ kín đường ống và hiệu suất lọc. Nếu hệ thống không cung cấp đủ lưu lượng hoặc phân phối không đồng đều, phòng có thể khó đạt hoặc duy trì giới hạn hạt của cấp sạch yêu cầu.

• Có nên đặt AHU trên mái nhà máy không?

Có thể đặt AHU trên mái nếu thiết bị được thiết kế cho điều kiện ngoài trời và kết cấu mái chịu được tải. Cần kiểm soát chống thấm, cách nhiệt, thoát nước, ăn mòn và an toàn bảo trì. Cũng phải đánh giá vị trí cửa hút gió tươi để tránh tái hút khí thải hoặc không khí nhiễm bẩn.

• AHU có thể đặt ngay phía trên trần phòng sạch không?

AHU có thể được bố trí tại tầng kỹ thuật phía trên phòng sạch. Phương án này giúp rút ngắn đường ống và thuận lợi cho phân phối gió. Tuy nhiên, cần xử lý tải kết cấu, độ rung, tiếng ồn và nguy cơ rò nước. Hệ thống phải có không gian bảo trì đủ lớn và tuyến tháo thiết bị phù hợp.

• Vị trí AHU có ảnh hưởng đến chênh áp phòng sạch không?

Có. Vị trí AHU ảnh hưởng đến sức cản đường ống và lưu lượng gió đến từng phòng. Khi lượng gió cấp, hồi hoặc thải thay đổi, chênh áp cũng thay đổi. Một mạng ống quá dài hoặc mất cân bằng có thể làm áp suất của các phòng cuối tuyến không ổn định.

• Một AHU có thể phục vụ nhiều cấp sạch khác nhau không?

Có thể, nếu hệ thống được thiết kế và đánh giá rủi ro phù hợp. Tuy nhiên, các phòng cần có khả năng điều chỉnh lưu lượng riêng, bộ lọc cuối phù hợp và phương án hạn chế nhiễm chéo. Nếu yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm, áp suất hoặc sản phẩm quá khác nhau, nên xem xét tách hệ thống.

• Khi nào cần sử dụng AHU riêng?

AHU riêng thường được xem xét khi khu vực có nguy cơ nhiễm chéo cao, sử dụng hoạt chất mạnh, phát sinh bụi độc, mùi hoặc dung môi. Hệ thống riêng cũng phù hợp khi các phòng có yêu cầu nhiệt độ, độ ẩm hoặc chế độ vận hành khác biệt lớn. Quyết định cuối cùng cần dựa trên đánh giá rủi ro sản phẩm và quy trình.

• Đường ống dài có làm giảm lưu lượng gió không?

Đường ống dài làm tăng tổn thất ma sát. Nếu quạt không có đủ cột áp, lưu lượng thực tế sẽ giảm. Nếu quạt sử dụng biến tần và được điều khiển duy trì áp suất, hệ thống có thể tăng tốc độ để giữ lưu lượng nhưng điện năng tiêu thụ sẽ cao hơn.

• Tại sao AHU đủ công suất nhưng phòng sạch vẫn thiếu gió?

Nguyên nhân có thể là tổng tổn thất thực tế cao hơn tính toán, bộ lọc bẩn, van sai vị trí, đường ống rò, cút đặt quá gần quạt hoặc mạng ống chưa được cân bằng. Thông số công suất danh định của AHU không bảo đảm lưu lượng tại phòng nếu điều kiện lắp đặt khác điều kiện lựa chọn thiết bị.

• Vị trí AHU có ảnh hưởng đến độ ẩm phòng sạch không?

Có. Đường ống dài hoặc đi qua khu vực nóng ẩm có thể làm tăng tải nhiệt, tải ẩm và nguy cơ ngưng tụ. Rò rỉ trên đường hồi có thể hút không khí ẩm vào hệ thống. Vị trí quá xa còn có thể làm phản ứng điều khiển chậm hơn khi độ ẩm trong phòng thay đổi.

• Vị trí AHU có ảnh hưởng đến thời gian phục hồi của phòng sạch không?

Có thể ảnh hưởng thông qua lưu lượng và khả năng phân phối gió. Khi một số khu vực thiếu gió hoặc xuất hiện vùng chết, hạt phát sinh sau khi cửa mở hoặc có người thao tác sẽ được loại bỏ chậm hơn. Tuy nhiên, thời gian phục hồi còn phụ thuộc vào cấp lọc, hình thức dòng khí, thể tích phòng và nguồn phát sinh hạt.

• Cửa hút gió tươi của AHU nên đặt ở đâu?

Cửa hút gió tươi cần đặt tại vị trí có chất lượng không khí phù hợp, tránh gần ống xả, tháp giải nhiệt, bãi xe, khu nhận hàng, máy phát điện, bếp và khu xử lý nước thải. Cần xem xét hướng gió, cao độ, kết cấu công trình và khả năng tái hút khí thải.

• AHU đặt ngoài trời cần lưu ý điều gì?

Thiết bị cần có vỏ chống thời tiết, lớp cách nhiệt liên tục, mối nối kín và giải pháp thoát nước phù hợp. Vật liệu phải chịu được ăn mòn của môi trường. Khu vực lắp đặt cần có lối tiếp cận, chiếu sáng, lan can và mặt bằng an toàn cho hoạt động bảo trì.

• Có cần phòng kỹ thuật riêng cho AHU không?

Không phải mọi AHU đều bắt buộc có phòng riêng, nhưng phòng kỹ thuật mang lại nhiều lợi ích về bảo trì, kiểm soát tiếng ồn và phân tách hoạt động kỹ thuật khỏi sản xuất. Đối với nhà máy có yêu cầu GMP hoặc nguy cơ nhiễm bẩn cao, phòng kỹ thuật độc lập thường là lựa chọn phù hợp hơn.

• Vị trí AHU có ảnh hưởng đến điện năng tiêu thụ không?

Có. Một vị trí làm đường ống dài, nhiều cút hoặc mất cân bằng sẽ tăng cột áp quạt. Quạt phải tiêu thụ nhiều điện hơn để duy trì lưu lượng. Tổn thất nhiệt qua đường ống cũng làm tăng năng lượng làm lạnh, khử ẩm hoặc gia nhiệt.

• Làm thế nào đánh giá vị trí AHU đã phù hợp hay chưa?

Cần đánh giá tổng tổn thất áp suất, lưu lượng tại từng nhánh, độ ổn định chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm, tiếng ồn, độ rung và điện năng. Ngoài ra, phải kiểm tra không gian bảo trì, tuyến thay bộ lọc, vị trí cửa hút-xả và khả năng mở rộng hệ thống trong tương lai.

• Có thể thay đổi vị trí AHU sau khi nhà máy đã vận hành không?

Có thể nhưng thường tốn kém vì phải thay đổi đường ống, điện, nước lạnh, điều khiển và kết cấu. Trước khi di chuyển thiết bị, nên khảo sát để xác định vấn đề có thực sự đến từ vị trí hay do cân bằng gió, bộ lọc, van, rò khí hoặc thuật toán điều khiển. Nhiều trường hợp có thể cải thiện hệ thống mà không cần di chuyển toàn bộ AHU.

Kết luận

Vị trí đặt AHU không phải là một quyết định kiến trúc đơn thuần. Đây là yếu tố ảnh hưởng đến cấu trúc và hiệu suất của toàn bộ hệ thống HVAC phòng sạch.

Một vị trí phù hợp giúp rút ngắn và cân đối tuyến đường ống, giảm tổn thất áp suất, hạn chế ảnh hưởng hệ thống tại quạt và tạo điều kiện phân phối lưu lượng đồng đều đến các khu vực.
Khi lưu lượng ổn định, phòng sạch có khả năng duy trì tốt hơn nhiệt độ, độ ẩm, cấp độ chênh áp và thời gian phục hồi. Hệ thống cũng tiêu thụ ít năng lượng hơn và dễ cân bằng trong quá trình nghiệm thu.

Vị trí AHU còn quyết định cách lấy gió tươi, hồi gió và thải khí. Nếu được lựa chọn không phù hợp, hệ thống có thể hút không khí từ nguồn ô nhiễm hoặc tạo đường lan truyền nhiễm bẩn giữa các phòng.

Bên cạnh hiệu suất vận hành, khả năng tiếp cận và bảo trì cần được xem xét ngay từ đầu. Một AHU không có đủ không gian thay bộ lọc, vệ sinh dàn lạnh hoặc tháo quạt sẽ làm tăng thời gian dừng máy và chi phí vòng đời.

Không có một vị trí AHU duy nhất phù hợp cho mọi nhà máy. AHU có thể được đặt trên mái, ngoài nhà, trong phòng kỹ thuật cùng tầng hoặc tại tầng kỹ thuật phía trên phòng sạch. Mỗi phương án cần được đánh giá dựa trên yêu cầu sản phẩm, mặt bằng, tổng tổn thất áp suất, nguy cơ nhiễm chéo, tiếng ồn, bảo trì và năng lượng.

Thiết bị phòng sạch VCR là đơn vị cung cấp thiết bị phòng sạch cho các nhà thầu thi công phòng sạch trong lĩnh vực dược phẩm, điện tử, thực phẩm, mỹ phẩm, y tế và phòng thí nghiệm.

Thiết bị phòng sạch VCR hỗ trợ nhà thầu lựa chọn thiết bị phù hợp với cấu hình HVAC, hướng dòng khí, chênh áp và điều kiện vận hành của từng dự án.

Các nhóm thiết bị được cung cấp gồm Pass Box, Air Shower, FFU, HEPA Box, BIBO - Bag-in Bag-out, Clean Booth, cửa phòng sạch, đèn phòng sạch, đồng hồ chênh áp và các thiết bị kiểm soát ô nhiễm liên quan.

Liên hệ Thiết bị phòng sạch VCR để trao đổi về yêu cầu thiết bị, thông số kỹ thuật và phương án bố trí phù hợp cho từng khu vực phòng sạch.