HVAC cho nhà máy và cleanroom: Tổng quan, quy trình, chi phí và định hướng giải pháp

HVAC cho nhà máy và cleanroom tập trung kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng/chiều gió và độ sạch không khí nhằm đáp ứng yêu cầu sản xuất nhạy cảm. Bài viết hệ thống hóa thành phần chính, quy trình triển khai, khung tiêu chuẩn tham khảo, cấu hình BOM và yếu tố chi phí. Định hướng nhấn mạnh phân vùng sạch, chênh áp, luồng gió và tối ưu năng lượng theo điều kiện dự án. Khi thiết kế và nghiệm thu, nên tham khảo bộ tiêu chuẩn quốc tế và quy định Việt Nam hiện hành.

Tổng quan HVAC trong nhà máy và cleanroom

Giới thiệu khái niệm và vai trò kiểm soát môi trường trong sản xuất nhạy cảm, nhấn mạnh kiểm soát nhiệt/ẩm, chênh áp và luồng gió. Là nền tảng để lựa chọn cấu hình phù hợp từng phân xưởng.

Chương này tập trung vào tổng quan HVAC trong nhà máy và cleanroom, làm rõ các biến môi trường cần kiểm soát và các lựa chọn cấu hình luồng gió theo mức độ sạch. HVAC là hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí. Trong phòng sạch, HVAC kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và lưu lượng gió để duy trì môi trường ổn định. Phòng sạch là khu vực kiểm soát môi trường với không khí chất lượng cao từ HVAC, và hệ thống này đặc biệt quan trọng trong sản xuất nhạy cảm để kiểm soát hạt bụi và vi sinh vật.
Về cấu phần và xử lý không khí: AHU là khối xử lý không khí chính trong hệ thống HVAC. Hệ thống HVAC bao gồm quạt gió, dàn gia nhiệt, dàn lạnh và bộ lọc khí. Bộ lọc HEPA được sử dụng để loại bỏ hạt bụi nhỏ trong không khí sạch. Để duy trì chất lượng không khí, HVAC xử lý không khí mới và tái tuần hoàn; đồng thời điều chỉnh lượng khí tươi và khí hồi lưu để tạo chênh áp phù hợp giữa các khu vực.
Về kiểm soát áp suất: hệ thống HVAC duy trì chênh áp dương nhằm ngăn ô nhiễm từ bên ngoài xâm nhập vào khu vực sạch. Chênh áp được xác định bằng đồng hồ đo và được duy trì giữa các khu vực phòng sạch theo mục tiêu thiết kế.
Về tổ chức luồng gió trong phòng sạch: dòng khí một chiều (laminar flow) thường dùng cho khu vực sạch cao cấp, trong khi dòng khí hỗn hợp được áp dụng cho khu vực có yêu cầu ít nghiêm ngặt hơn. Sự lựa chọn này gắn với mục tiêu kiểm soát hạt và mức độ sạch cần đạt.
Thiết kế HVAC phụ thuộc vào tiêu chuẩn phòng sạch và các yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm của quá trình. Ứng dụng phổ biến của các cấu hình trên xuất hiện trong dược phẩm và điện tử nhằm đảm bảo môi trường sạch. Tổng quan này là nền tảng để lựa chọn cấu hình phù hợp cho từng phân xưởng dựa trên mức độ sạch, mục tiêu nhiệt ẩm, chênh áp và phương thức tổ chức luồng gió.

Xem thêm: Lắp Đặt Hệ Thống Điện Nhà Xưởng: Quy Trình, Lưu Ý và Kiểm Tra.

Hỏi đáp về Tổng quan HVAC trong nhà máy và cleanroom

• HVAC là gì và đóng vai trò gì trong cleanroom?
  HVAC là hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí. Trong cleanroom, hệ thống này kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, áp suất và lưu lượng gió.
• Vì sao cần duy trì chênh áp dương giữa các khu vực sạch?
  Chênh áp dương giúp ngăn ô nhiễm từ bên ngoài xâm nhập. Mức chênh áp được xác định bằng đồng hồ đo giữa các khu vực.
• Bộ lọc HEPA có chức năng gì trong hệ HVAC của phòng sạch?
  Bộ lọc HEPA loại bỏ hạt bụi nhỏ trong không khí sạch, góp phần duy trì chất lượng không khí.
• Khi nào dùng laminar flow và khi nào dùng dòng khí hỗn hợp?
  Dòng khí một chiều dùng cho khu vực sạch cao cấp, còn dòng khí hỗn hợp phù hợp khu vực ít nghiêm ngặt hơn.
• AHU là gì trong hệ thống HVAC?
  AHU là khối xử lý không khí chính trong hệ thống HVAC.

Hạng mục hệ thống chính và cấu hình thiết bị

Trình bày thành phần chiller plant, AHU, FCU/VRV/VRF, lọc HEPA/ULPA và nguyên lý phối hợp. Định hướng cấu hình theo tải, phân vùng sạch và chiến lược điều khiển.

Chương này tập trung vào các hạng mục hệ thống chính trong HVAC trung tâm cho nhà xưởng và phòng sạch, đồng thời định hướng cấu hình thiết bị theo tải, phân vùng sạch và chiến lược điều khiển dựa trên mối liên kết giữa chiller, AHU và FCU. 1) Chiller plant và liên kết hệ thống: Hệ thống chiller bao gồm cụm máy nén, dàn ngưng trung tâm, hệ thống đường ống, tháp giải nhiệt và hệ thống van lọc. Chiller kết nối với AHU qua đường ống nước lạnh, bơm và tháp giải nhiệt, tạo thành mạng tuần hoàn nước lạnh phục vụ trao đổi nhiệt. Trên nền tảng đó, AHU phối hợp với chiller trong hệ thống HVAC trung tâm cho nhà xưởng và phòng sạch để đảm bảo nhiệt ẩm theo yêu cầu khu vực. 2) AHU – cấu tạo, chức năng và module: AHU là thiết bị xử lý không khí, trao đổi nhiệt giữa nước lạnh/nóng với không khí. Cấu tạo chính của AHU gồm quạt gió, dàn trao đổi nhiệt (coil nóng/lạnh), bộ lọc khí và vỏ bảo vệ. AHU thường lắp ghép từ các module: buồng hòa trộn, bộ lọc khí, dàn trao đổi nhiệt và hộp quạt. Buồng hòa trộn trong AHU có van điều chỉnh lấy gió tươi và hồi gió nhằm cân bằng nhu cầu không khí tươi với tải lạnh. Bộ lọc khí trong AHU loại bỏ bụi bẩn, tạp chất để đảm bảo không khí sạch; riêng trong cleanroom, AHU sử dụng thêm lọc HEPA để đạt độ sạch cao. Về phân loại theo môi chất, có hai hướng chính: loại dùng nước (Water AHU) hoặc gas lạnh trực tiếp. 3) Nguyên lý trao đổi nhiệt và điều khiển: Nguyên lý hoạt động AHU dựa trên việc nước lạnh từ chiller chảy qua dàn coil để làm lạnh không khí. Để giữ nhiệt độ phòng theo điểm đặt, van 3 ngã trong AHU mở khi nhiệt độ phòng cao hơn mức đặt, và khi đạt mức đặt, van đóng đường qua coil và chuyển bypass. Hệ thống điều khiển AHU bao gồm cảm biến nhiệt độ, độ ẩm và van actuator để tác động tới van 3 ngã và điều chỉnh lưu lượng qua coil. Cách thức này cung cấp nền tảng cho chiến lược điều khiển theo tải và phân vùng: khu vực có yêu cầu sạch hoặc tải biến thiên sẽ được hiệu chỉnh lưu lượng qua coil và tỷ lệ gió tươi/hồi gió tại buồng hòa trộn để đáp ứng nhiệt ẩm và mức độ sạch. 4) Tính toán và cấu hình theo khu vực: AHU yêu cầu tính toán riêng về nhiệt độ, lưu lượng gió và độ ẩm, từ đó xác định kích thước coil, lưu lượng nước lạnh và cấu hình lọc khí. Với các khu vực sạch, việc kết hợp bộ lọc khí trong AHU và bổ sung HEPA là chìa khóa đạt độ sạch mục tiêu; đồng thời, điều chỉnh van hòa trộn để kiểm soát gió tươi hỗ trợ duy trì chất lượng không khí. Trong mạng nước lạnh, cấu hình chiller–bơm–tháp giải nhiệt và hệ thống van lọc đảm bảo dòng chảy, chất lượng nước và hiệu quả trao đổi nhiệt nhất quán cho các AHU. 5) FCU trong tổng thể hệ thống: FCU là dàn lạnh sử dụng trực tiếp với chiller, tương tự AHU nhưng quy mô nhỏ hơn. Trong cấu hình chung, FCU phục vụ các không gian nhỏ lẻ trong khi AHU xử lý khối lượng không khí lớn hơn và tích hợp đầy đủ các module như hòa trộn, lọc và quạt. Sự phân vai này giúp tối ưu hóa theo tải: AHU phục vụ khu vực lớn và/hoặc yêu cầu sạch; FCU xử lý các phòng hoặc vùng có tải cục bộ. Tóm lại, cấu hình hệ thống xoay quanh: chiller plant làm nguồn lạnh; AHU là thiết bị xử lý trung tâm với các module chức năng và lọc, đặc biệt HEPA cho khu sạch; FCU cho tải nhỏ. Việc điều khiển nhiệt ẩm dựa trên cảm biến và van 3 ngã, kết hợp điều chỉnh gió tươi/hồi gió, là nền tảng đáp ứng tải và chất lượng không khí cho từng phân vùng.

Xem thêm: Sửa chữa máy biến áp tại khu công nghiệp: Quy trình và Đánh giá chi tiết.

Hỏi đáp về Hạng mục hệ thống chính và cấu hình thiết bị

• Hệ thống chiller plant gồm những thành phần chính nào?
  Gồm cụm máy nén, dàn ngưng trung tâm, hệ thống đường ống, tháp giải nhiệt và hệ thống van lọc.
• AHU hoạt động theo nguyên lý gì?
  Nước lạnh từ chiller chảy qua dàn coil trong AHU để làm lạnh không khí.
• Buồng hòa trộn trong AHU có chức năng gì?
  Buồng này có van điều chỉnh lượng gió tươi và hồi gió để đáp ứng yêu cầu xử lý không khí.
• Khi nào van 3 ngã của AHU mở và khi nào chuyển bypass?
  Van 3 ngã mở khi nhiệt độ phòng cao hơn mức đặt; khi đạt mức đặt, van đóng và chuyển bypass.
• Cleanroom cần bổ sung loại lọc nào trong AHU?
  Cần bổ sung lọc HEPA để đạt độ sạch cao.

Quy trình khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu

Mô tả các bước từ khảo sát, thiết kế cơ điện–kiến trúc phụ trợ, lắp đặt và kiểm định đến nghiệm thu chạy thử. Khuyến nghị lập kế hoạch đo kiểm và xác nhận phòng sạch.

Chương này tập trung vào quy trình end-to-end cho hệ HVAC phòng sạch: từ khảo sát, thiết kế và phối hợp kiến trúc–cơ điện, đến lắp đặt, kiểm định và nghiệm thu chạy thử. Nền tảng khởi đầu là phân loại phòng sạch theo ISO, sau đó diễn giải thành yêu cầu kỹ thuật cho luồng khí, chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm và số lần trao đổi không khí. Khảo sát và xác định yêu cầu: Bước đầu xác định phân loại ISO phù hợp làm cơ sở quy định yêu cầu hệ thống. Từ phân loại này, nhóm thiết kế xác lập tiêu chí kiểm soát luồng khí, chênh áp giữa các vùng, duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo mục tiêu vận hành, đồng thời tính số lần trao đổi không khí tương ứng với cấp sạch. Việc này đặt khung kỹ thuật cho toàn bộ phương án HVAC và là điểm tham chiếu trong suốt vòng đời dự án. Thiết kế cơ điện–HVAC và kiến trúc phụ trợ: Thiết kế cần kết hợp hướng dẫn tiêu chuẩn ISO cho phân loại sạch với các nguyên tắc thiết kế HVAC phòng sạch, trong đó ưu tiên kiểm soát hướng luồng khí, tạo chênh áp dương giữa các vùng để ngăn ô nhiễm chéo, và duy trì điều kiện nhiệt ẩm ổn định. Vị trí và bố trí thiết bị được xem xét kỹ để tối ưu luồng khí và tránh vùng ứ đọng, đồng thời bảo đảm số lần trao đổi không khí đáp ứng cấp ISO đã chọn. Hệ thống HVAC phòng sạch khác biệt so với hệ thống thông thường về độ tin cậy và quy mô, do yêu cầu lọc, áp suất và chất lượng môi trường nghiêm ngặt hơn. Lựa chọn và cấu hình thiết bị: AHU được lắp với lọc HEPA để đảm bảo lọc hiệu quả không khí cấp và không khí tuần hoàn. Lắp đặt HEPA filter ở cuối đường ống cấp gió giúp tối đa hóa khả năng loại bỏ hạt bụi ngay trước khi không khí vào không gian sạch, hỗ trợ duy trì cấp sạch theo thiết kế. Thi công và phối hợp liên ngành: Thi công yêu cầu phối hợp chặt chẽ giữa kiến trúc phòng sạch và hệ thống HVAC nhằm tránh phát sinh nguồn ô nhiễm và đảm bảo tính liên tục của màng sạch. Việc tổ chức thi công cần tuân theo trình tự phù hợp để bảo đảm tính toàn vẹn của các bề mặt và bố trí dòng khí sau khi lắp đặt. Kiểm định, đo kiểm và xác nhận: Kế hoạch đo kiểm phải bao gồm kiểm tra HEPA, xác minh luồng khí và áp suất. Quá trình kiểm định tập trung vào đo lưu lượng gió, chênh áp và nồng độ hạt để xác nhận hiệu suất hệ thống so với tiêu chí thiết kế và phân loại ISO. Xác nhận phòng sạch không chỉ dừng ở thử nghiệm ban đầu mà yêu cầu đo đạc liên tục các thông số môi trường nhằm duy trì hiệu năng trong vận hành. Nghiệm thu và chạy thử: Nghiệm thu gồm hai giai đoạn. FAT được thực hiện tại nhà sản xuất để kiểm tra thiết bị HVAC trước khi lắp đặt. Sau khi lắp đặt tại công trường, SAT xác nhận hệ thống hoạt động đúng theo thiết kế trong điều kiện thực tế. Hai mốc này tạo thành chuỗi kiểm soát chất lượng từ nguồn cung thiết bị đến triển khai vận hành. Tổng kết: Quy trình từ khảo sát đến nghiệm thu phải bám sát phân loại ISO và các yêu cầu kiểm soát môi trường của phòng sạch. Việc lập kế hoạch đo kiểm đầy đủ, cấu hình HEPA hợp lý, duy trì chênh áp dương, tối ưu luồng khí và tránh vùng ứ đọng là trọng tâm. Sự phối hợp giữa kiến trúc phòng sạch và HVAC trong thi công, cùng kiểm định định lượng các tham số (lưu lượng, chênh áp, hạt bụi), giúp đảm bảo hệ thống đạt và giữ vững hiệu suất theo mục tiêu.

Xem thêm: Sửa chữa máy biến áp tại Đồng Nai: Đảm bảo hiệu quả và an toàn vận hành.

Hỏi đáp về Quy trình khảo sát, thiết kế, thi công, nghiệm thu

• Vì sao phải xác định phân loại ISO ngay từ đầu khi thiết kế HVAC phòng sạch?
  Vì phân loại ISO quy định các yêu cầu hệ thống như luồng khí, chênh áp, nhiệt độ, độ ẩm và số lần trao đổi không khí, làm cơ sở cho toàn bộ phương án thiết kế.
• HVAC phòng sạch khác gì so với hệ thống HVAC thông thường?
  Hệ thống phòng sạch khác biệt về độ tin cậy và quy mô, do yêu cầu kiểm soát luồng khí, chênh áp và lọc hạt nghiêm ngặt hơn.
• HEPA nên lắp ở vị trí nào trong hệ thống cung cấp gió cho phòng sạch?
  HEPA được lắp ở cuối đường ống cấp gió để lọc tối đa hạt bụi ngay trước khi không khí vào không gian sạch.
• Các phép đo kiểm nào cần thực hiện khi kiểm định hệ thống phòng sạch?
  Cần đo lưu lượng gió, chênh áp và nồng độ hạt; đồng thời kiểm tra HEPA, luồng khí và áp suất theo kế hoạch đo kiểm.
• FAT và SAT trong nghiệm thu hệ HVAC phòng sạch là gì?
  FAT kiểm tra thiết bị HVAC tại nhà sản xuất trước khi lắp đặt; SAT xác nhận hệ thống hoạt động đúng sau khi lắp đặt tại công trường.

Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

Định hướng tham khảo các bộ tiêu chuẩn quốc tế và quy định Việt Nam hiện hành về thông gió, phòng sạch và thực hành sản xuất tốt. Khuyến nghị đối chiếu mục tiêu chất lượng nội bộ với yêu cầu tài liệu tham khảo.

Ví dụ như chương này tập trung vào khung tiêu chuẩn khi thiết kế và vận hành hệ thống thông gió – điều hòa không khí (HVAC) và phòng sạch. Trọng tâm là đối chiếu yêu cầu nội bộ với các chuẩn quốc tế do ASHRAE ban hành và các tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam hiện hành, nhằm đảm bảo hiệu suất thiết bị, chất lượng không khí trong nhà và tính tuân thủ. ASHRAE phát triển hệ thống tiêu chuẩn cho thiết kế, lắp đặt và bảo trì nhằm bảo đảm hiệu suất hệ thống HVAC đồng thời duy trì chất lượng không khí. Trong đó, ASHRAE 62.1 được sử dụng rộng rãi để xác định mức cấp gió tươi cho các không gian; ASHRAE 55 hướng dẫn điều kiện nhiệt tiện nghi với các tham số như nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió; còn ASHRAE 52 và đặc biệt ASHRAE 52.2 quy định phương pháp thử hiệu suất lọc không khí trong HVAC, với kết quả phân loại theo MERV để phù hợp mục tiêu chất lượng không khí trong nhà.
Ở cấp độ quốc gia, TCVN 5687-2010 là tiêu chuẩn dùng cho thiết kế hệ thống thông gió và điều hòa không khí trong cả công trình dân dụng lẫn công nghiệp. Tiêu chuẩn này đặt ra yêu cầu về các thông số vi khí hậu và mức độ sạch của không khí ngay từ giai đoạn thiết kế, đồng thời bao quát kiểm soát độ ồn, rung động và định hướng tiết kiệm năng lượng trong khai thác hệ thống. Phạm vi áp dụng của TCVN 5687-2010 bao gồm cấp khí tươi, hút khí thải cũng như các hạng mục thông gió đặc thù như tầng hầm và khu vệ sinh, giúp chuẩn hóa giải pháp theo từng khu chức năng. Bổ sung cho tiêu chuẩn, QCVN 09:2013/BXD đưa ra các mức hiệu quả sử dụng năng lượng áp dụng đối với thiết bị và hệ thống HVAC, qua đó định hướng lựa chọn giải pháp và thiết bị đáp ứng mục tiêu hiệu suất năng lượng của công trình.
Với môi trường kiểm soát cao như phòng sạch, tài liệu chuyên ngành của ASHRAE đề cập các nguyên tắc thiết kế để kiểm soát nồng độ hạt theo phân loại của ISO 14644-1. Theo chuẩn này, mức độ sạch không khí được phân loại dựa trên nồng độ hạt, và việc thiết kế HVAC cần bảo đảm đáp ứng lớp ISO mục tiêu. Đồng thời, ISO 14644-8 cung cấp cách phân loại độ sạch theo nồng độ hóa chất, bổ sung góc nhìn về tạp chất bay hơi trong không khí. Khi cấu hình hệ thống HVAC cho phòng sạch, cần cân nhắc luồng không khí một chiều và dòng chảy tầng để kiểm soát sự phân bố hạt, kết hợp với việc lựa chọn tỷ lệ thay đổi không khí và các yếu tố khí động học phù hợp nhằm duy trì vùng sạch theo yêu cầu.
Cách tiếp cận khuyến nghị là chuẩn hóa tiêu chí nội bộ theo các tham số do ASHRAE 55 và ASHRAE 62.1 hướng dẫn, lựa chọn và kiểm định lọc theo ASHRAE 52/52.2 tương thích mục tiêu IAQ, đồng thời thẩm tra thiết kế so với TCVN 5687-2010 về vi khí hậu, độ sạch, tiếng ồn và rung. Với phòng sạch, đối chiếu mục tiêu phân hạng ISO 14644-1/8, xem xét cấu hình luồng không khí và tỷ lệ thay đổi không khí theo hướng dẫn chuyên ngành. Sau cùng, đánh giá hiệu quả năng lượng hệ thống theo QCVN 09:2013/BXD. Thiết kế HVAC cần đối chiếu đồng thời chuẩn quốc tế và quy định Việt Nam để cân bằng chất lượng không khí, tính tuân thủ và hiệu suất năng lượng.

Xem thêm: Sửa chữa máy biến áp tại Tây Ninh: Dịch vụ và Quy trình.

Hỏi đáp về Tiêu chuẩn kỹ thuật áp dụng

• TCVN 5687-2010 áp dụng cho những hệ thống nào trong công trình?
  Tiêu chuẩn này dùng cho thiết kế hệ thống thông gió và điều hòa không khí trong công trình dân dụng và công nghiệp, bao gồm cả cấp gió tươi và hút khí thải.
• TCVN 5687-2010 yêu cầu những tiêu chí chất lượng không khí nào?
  Tiêu chuẩn đặt ra các yêu cầu về vi khí hậu và độ sạch không khí, đồng thời chú ý đến độ ồn, rung và tiết kiệm năng lượng.
• QCVN 09:2013/BXD quy định gì liên quan đến HVAC?
  Quy chuẩn này quy định mức sử dụng năng lượng hiệu quả cho thiết bị và hệ thống HVAC.
• Vai trò của ASHRAE 62.1, ASHRAE 55 và ASHRAE 52.2 trong thiết kế HVAC là gì?
  ASHRAE 62.1 nêu yêu cầu cấp gió tươi, ASHRAE 55 hướng dẫn điều kiện nhiệt tiện nghi, còn ASHRAE 52.2 quy định phương pháp thử bộ lọc theo phân loại MERV.
• Thiết kế phòng sạch cần tham chiếu chuẩn nào và chú ý điểm gì?
  Cần tham chiếu ISO 14644-1 về phân loại theo nồng độ hạt và ISO 14644-8 về nồng độ hóa chất, đồng thời xem xét luồng một chiều, dòng chảy tầng và tỷ lệ thay đổi không khí.

Yếu tố chi phí đầu tư vận hành và lỗi thường gặp

Nêu các yếu tố ảnh hưởng CAPEX/OPEX (kiến trúc hệ, hiệu suất, điều khiển, bảo trì) và lỗi thi công–vận hành thường gặp. Định hướng khắc phục dựa trên kiểm tra lưu lượng, rò lọt, độ kín và hiệu chỉnh điều khiển.

Ví dụ như chương này tập trung vào cân bằng CAPEX/OPEX trong hệ HVAC và cách giảm lỗi thi công–vận hành bằng các kiểm tra cơ bản. Về định nghĩa, CAPEX bao gồm chi phí mua sắm thiết bị, lắp đặt và triển khai hệ thống HVAC ban đầu, trong khi OPEX bao gồm chi phí vận hành năng lượng, bảo trì và sửa chữa định kỳ cho hệ thống HVAC. Lựa chọn kỹ thuật cần nhìn theo vòng đời: hệ thống chất lượng cao thường có CAPEX cao hơn nhưng OPEX thấp hơn do ít hỏng hóc và nhu cầu bảo trì ít; ngược lại, chọn CAPEX thấp nhất dễ dẫn tới OPEX cao vì sửa chữa thường xuyên và hiệu suất kém. Hiệu quả năng lượng tác động trực tiếp đến OPEX dài hạn. Do đó, nâng cấp thiết bị có hiệu suất năng lượng tốt là đòn bẩy giảm OPEX trong vận hành HVAC. Ở góc độ kiến trúc, các cấu hình hệ thống khác nhau tạo ra đường chi phí khác nhau: ví dụ chiller nước lạnh có hiệu quả cao hơn về OPEX so với DX, dù CAPEX ban đầu cao. Vì vậy, cách tiếp cận tối ưu là cân bằng CAPEX và OPEX dựa trên vòng đời hệ thống để tối ưu chi phí tổng thể, thay vì tối thiểu hoá chi phí đầu tư ban đầu. Vận hành ổn định phụ thuộc mạnh vào bảo trì: bảo trì định kỳ là yếu tố chính giúp OPEX ổn định. Với môi trường yêu cầu nghiêm ngặt như cleanroom, áp dụng quy trình bảo trì dự phòng giúp giảm lỗi thường gặp của hệ thống HVAC. Mặt khác, thiết kế dự phòng phù hợp giúp tránh chi phí OPEX tăng do gián đoạn vận hành, vì sự gián đoạn kéo theo tổn thất năng lượng và can thiệp sửa chữa. Ở khâu thi công và vận hành, các lỗi thường thấy bắt nguồn từ lắp đặt không đúng dẫn đến rò rỉ và mất hiệu suất. Định hướng khắc phục nên bắt đầu từ những phép thử cơ bản nhưng hiệu quả: kiểm tra lưu lượng gió để phát hiện mất cân bằng hoặc tắc nghẽn; kiểm tra độ kín hệ thống để giảm rò lọt không khí và tối ưu năng lượng; và hiệu chỉnh điều khiển chính xác nhằm giảm lỗi vận hành và hạ chi phí OPEX. Chuỗi hành động này kết nối trực tiếp với mục tiêu tối ưu chi phí vòng đời: giảm tổn thất, nâng hiệu suất và hạn chế can thiệp sửa chữa ngoài kế hoạch. Tóm lại, chiến lược chi phí hiệu quả cho hệ HVAC không tách rời giữa đầu tư và vận hành. Kết hợp lựa chọn kiến trúc phù hợp, thiết bị hiệu quả năng lượng, bảo trì định kỳ, kiểm tra độ kín – lưu lượng và hiệu chỉnh điều khiển sẽ giúp kiểm soát OPEX, đồng thời đảm bảo hiệu năng dài hạn của hệ thống.

Hỏi đáp về Yếu tố chi phí đầu tư vận hành và lỗi thường gặp

• CAPEX và OPEX của hệ HVAC bao gồm những hạng mục gì?
  CAPEX gồm mua sắm thiết bị, lắp đặt và triển khai ban đầu; OPEX gồm chi phí năng lượng, bảo trì và sửa chữa định kỳ.
• Vì sao không nên chọn phương án có CAPEX thấp nhất?
  Vì có thể dẫn đến OPEX cao do sửa chữa thường xuyên và hiệu suất kém.
• Kiến trúc chiller nước lạnh so với DX ảnh hưởng chi phí thế nào?
  Chiller nước lạnh có OPEX hiệu quả hơn dù CAPEX ban đầu cao hơn so với DX.
• Những biện pháp cơ bản để khắc phục lỗi vận hành HVAC là gì?
  Kiểm tra lưu lượng gió, kiểm tra độ kín hệ thống và hiệu chỉnh điều khiển chính xác.
• Yếu tố nào giúp ổn định OPEX lâu dài?
  Bảo trì định kỳ, thiết bị hiệu quả năng lượng và thiết kế dự phòng phù hợp.

Định hướng lựa chọn giải pháp HVAC

So sánh định hướng giữa chiller plant và VRV/VRF theo quy mô tải, mở rộng, phân vùng sạch và quản lý năng lượng. Gợi ý tích hợp điều khiển trung tâm và giám sát số liệu.

Chương này tập trung vào định hướng lựa chọn giữa chiller plant và VRV/VRF dưới góc nhìn kỹ sư: quy mô tải lạnh, cấu hình hệ thống, mức độ kiểm soát môi trường, khả năng mở rộng – bảo trì và quản lý năng lượng. Mục tiêu là đưa ra tiêu chí thực dụng để sớm khóa phương án phù hợp với mục tiêu vận hành và kiến trúc công trình. Về quy mô tải và kiến trúc hệ thống: chiller plant phù hợp cho các dự án có tải lạnh lớn, vượt quá ngưỡng mà VRV/VRF khó đáp ứng hiệu quả. Chiller sử dụng nước làm môi chất trung gian truyền lạnh, đem lại độ ổn định cho hệ thống lớn, nhưng đòi hỏi không gian trung tâm đáng kể dành cho máy lạnh và hệ thống nước. Ngược lại, VRV/VRF ưu tiên cho tải lạnh trung bình, tổ chức theo cấu hình phân tán với các dàn nóng bố trí theo khu vực, từ đó giảm áp lực bố trí phòng máy trung tâm. Về hiệu suất và năng lượng: ở điều kiện tải toàn phần lớn, hệ chiller thường đạt hiệu suất cao hơn, tạo lợi ích tiết kiệm năng lượng trong dài hạn. Trong khi đó, VRV/VRF cho hiệu quả vượt trội khi vận hành ở chế độ tải phần, nhờ khả năng điều chỉnh theo nhu cầu từng vùng; bản chất điều khiển bằng biến tần giúp điều chỉnh lưu lượng lạnh linh hoạt và góp phần giảm hao mòn thiết bị. Về điều khiển vùng và yêu cầu môi trường: VRV/VRF cho phép điều khiển độc lập theo từng không gian, phù hợp các công trình có nhiều khu chức năng khác nhau và biến thiên tải theo thời gian. Với các môi trường yêu cầu độ chính xác cao về nhiệt độ, độ ẩm như khu sạch, chiller mang lại sự ổn định kiểm soát tốt hơn. Về khả năng mở rộng: chiller có thể nâng công suất bằng cách bổ sung thêm máy lạnh trung tâm, thuận lợi khi quy mô tăng nhanh. VRV/VRF hỗ trợ mở rộng theo mô-đun, phù hợp lộ trình đầu tư từng giai đoạn và tăng trưởng dần của nhu cầu. Về bảo trì và tổ chức vận hành: ở quy mô lớn, chiller đơn giản hóa bảo trì nhờ tập trung thiết bị chủ chốt tại phòng máy. Với VRV/VRF, thành phần phân tán nhiều điểm; bảo trì từng đơn vị thường trực quan và cục bộ, nhưng đòi hỏi kế hoạch điều phối khu vực rõ ràng. Về điều khiển trung tâm và giám sát số liệu: bất kể lựa chọn chiller hay VRV/VRF, tích hợp điều khiển trung tâm giúp giám sát năng lượng HVAC hiệu quả. Cách tiếp cận này hỗ trợ theo dõi mức tải, tối ưu chiến lược vận hành ở tải phần hoặc toàn phần, đồng thời tạo nền tảng quản trị dữ liệu cho cải tiến liên tục. Định hướng tổng quan: ưu tiên chiller khi tải lạnh lớn, yêu cầu kiểm soát môi trường ổn định và có đủ không gian trung tâm; cân nhắc VRV/VRF cho tải trung bình, nhu cầu phân vùng linh hoạt và mở rộng theo mô-đun; ưu tiên VRV/VRF nếu đặc thù vận hành chủ yếu ở tải phần; ưu tiên chiller khi công suất lớn thường xuyên gần mức toàn phần. Luôn xem xét bổ sung điều khiển trung tâm để củng cố quản lý năng lượng và tính minh bạch dữ liệu.

Hỏi đáp về Định hướng lựa chọn giải pháp HVAC

• Khi nào nên chọn chiller plant thay vì VRV/VRF?
  Khi tải lạnh lớn và cần kiểm soát môi trường ổn định, chiller là định hướng phù hợp. Ở tải toàn phần lớn, chiller cũng cho hiệu suất cao hơn.
• Ưu điểm năng lượng của VRV/VRF là gì?
  VRV/VRF hiệu quả ở chế độ tải phần và điều chỉnh theo nhu cầu từng vùng. Hệ sử dụng biến tần điều chỉnh lưu lượng lạnh, giúp giảm hao mòn thiết bị.
• Hai giải pháp khác nhau thế nào về không gian lắp đặt?
  Chiller yêu cầu không gian trung tâm lớn cho máy và hệ thống nước. VRV/VRF phân bố dàn nóng theo khu vực và tiết kiệm không gian phòng máy trung tâm.
• Chiến lược mở rộng và bảo trì giữa chiller và VRV/VRF có gì khác?
  Chiller mở rộng bằng cách thêm máy lạnh trung tâm và thuận lợi cho bảo trì tập trung. VRV/VRF mở rộng mô-đun và bảo trì từng đơn vị phân tán đơn giản.
• Vì sao nên tích hợp điều khiển trung tâm cho HVAC?
  Tích hợp điều khiển trung tâm giúp giám sát năng lượng HVAC hiệu quả, hỗ trợ tối ưu vận hành theo điều kiện tải.

Quy trình báo giá và phạm vi dịch vụ

Phác thảo phạm vi dịch vụ từ khảo sát, thiết kế, cung ứng–thi công đến bảo trì; mô tả quy trình báo giá và yêu cầu dữ liệu đầu vào. Khuyến nghị chuẩn bị hồ sơ kỹ thuật và tiêu chí nghiệm thu.

Chương này tập trung vào phạm vi dịch vụ và quy trình báo giá cho hệ thống HVAC cleanroom, từ khảo sát, thiết kế, thi công – thẩm định đến nghiệm thu và bảo trì, định hướng theo yêu cầu thiết kế của TCVN 5687:2024. 1) Phạm vi và dữ liệu đầu vào
– Bước khởi đầu là khảo sát hiện trạng và thu thập dữ liệu đầu vào từ công trình. Khảo sát thực tế trước thi công giúp xác định vị trí lắp đặt tối ưu, đồng thời kiểm tra chức năng thiết bị cơ bản để chuẩn bị cho kế hoạch triển khai.
– Quy trình báo giá dự án yêu cầu dữ liệu đầu vào từ khảo sát và yêu cầu của khách hàng. Trên cơ sở đó, báo giá sẽ gắn với báo cáo thiết kế chi tiết hệ thống. 2) Thiết kế kỹ thuật
– Thiết kế hệ thống HVAC yêu cầu tính toán tải lạnh và tải nóng dựa trên nhu cầu công trình; kết quả tính toán là cơ sở cho lựa chọn thiết bị phù hợp với yêu cầu kỹ thuật.
– Hồ sơ kỹ thuật cần bao gồm bản vẽ thiết kế, thuyết minh tính toán tải và danh mục lựa chọn thiết bị. Giai đoạn này tuân thủ TCVN 5687:2024 – Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu thiết kế. 3) Kế hoạch và thi công lắp đặt
– Kế hoạch thi công cần thống nhất với ban quản lý dự án và chuẩn bị đầy đủ vật tư, nhân lực. Nội dung thi công bao gồm định vị ống gió, ống dẫn và cấp nguồn điện cho thiết bị.
– Thẩm định lắp đặt nhằm xác nhận thiết bị và thi công phù hợp với bản vẽ thiết kế trước khi chuyển sang vận hành thử. 4) Thẩm định và hiệu năng
– Thẩm định hệ thống HVAC diễn ra xuyên suốt các giai đoạn: thiết kế, lắp đặt, vận hành và hiệu năng. Hồ sơ thẩm định đánh giá các tiêu chí đặc thù cleanroom như tiểu phân, vi sinh vật, chênh áp và mức trao đổi gió.
– Ở bước hiệu năng, hệ thống được kiểm tra vận hành trong khoảng làm việc dự kiến để xác nhận đáp ứng yêu cầu thiết kế. 5) Nghiệm thu và bàn giao
– Tiêu chí nghiệm thu bao gồm kiểm tra lưu lượng gió nằm trong phạm vi thiết kế và khả năng duy trì nhiệt độ, độ ẩm thiết kế một cách liên tục. Đây là cơ sở bàn giao hệ thống cho khai thác ổn định. 6) Bảo trì định kỳ
– Bảo trì định kỳ hướng tới đảm bảo các thông số vận hành chính như nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng gió theo thiết kế. Đồng thời, quá trình bảo trì cần kiểm tra các tham số quá trình quan trọng liên quan đến chất lượng môi trường sạch. 7) Quy trình báo giá – đầu mục hồ sơ
– Quy trình báo giá gồm: thu thập dữ liệu khảo sát và yêu cầu khách hàng; tính toán tải; lựa chọn thiết bị; lập báo cáo thiết kế chi tiết hệ thống; kế hoạch thi công và thẩm định. Hồ sơ đi kèm gồm bản vẽ thiết kế, tính toán tải và danh mục thiết bị. Cách tiếp cận trên giúp kiểm soát rủi ro kỹ thuật, chuẩn hóa tiêu chí nghiệm thu, và đảm bảo hệ thống HVAC cleanroom vận hành trong giới hạn thiết kế, bám sát TCVN 5687:2024.

Hỏi đáp về Quy trình báo giá và phạm vi dịch vụ

• Để lập báo giá hệ HVAC cleanroom cần những dữ liệu đầu vào nào?
  Cần dữ liệu từ khảo sát hiện trạng và yêu cầu của khách hàng. Báo giá gắn với báo cáo thiết kế chi tiết hệ thống.
• Hồ sơ kỹ thuật ở giai đoạn thiết kế gồm những gì?
  Gồm bản vẽ thiết kế, tính toán tải và lựa chọn thiết bị.
• Tiêu chí nghiệm thu chính của hệ thống HVAC cleanroom là gì?
  Kiểm tra lưu lượng gió trong phạm vi thiết kế và khả năng duy trì nhiệt độ, độ ẩm thiết kế liên tục.
• Thẩm định hệ thống diễn ra ở các giai đoạn nào và đánh giá gì?
  Diễn ra ở thiết kế, lắp đặt, vận hành và hiệu năng; đánh giá tiểu phân, vi sinh vật, áp suất và trao đổi gió.
• Bảo trì định kỳ tập trung kiểm soát những tham số nào?
  Tập trung nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió và các tham số quá trình quan trọng về chất lượng.

Một kế hoạch HVAC cleanroom hiệu quả đòi hỏi phối hợp đa bộ phận, xác định rõ mục tiêu môi trường và kiểm soát vòng đời thiết bị. Thực hiện lộ trình khảo sát–thiết kế–thi công–nghiệm thu–vận hành giúp giảm rủi ro và nâng cao độ tin cậy, hiệu suất năng lượng. Mỗi dự án cần xác nhận theo mục tiêu chất lượng nội bộ.

Tài liệu tham khảo

Tiêu chuẩn/quy chuẩn & văn bản kỹ thuật

• ISO 14644-1
• ISO 14644-4
• TCVN 5687-2010
• QCVN 09:2013/BXD
• ISO 14644-8
• ASHRAE 62.1
• ASHRAE 55
• ASHRAE 52.2
• ASHRAE 52
• ASHRAE Handbook
• TCVN 5687 – Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu thiết kế – 2024

Nguồn/tài liệu

• Tiêu chuẩn quốc tế | ISO 14644-1 | |
• Tiêu chuẩn quốc tế | ISO 14644-4 | |
• Website kỹ thuật | Tiêu chuẩn thiết kế điện phòng sạch | |
• Tài liệu kỹ thuật | Tiêu chuẩn ASHRAE | ASHRAE 52.2 |
• Tài liệu kỹ thuật | Tiêu chuẩn ASHRAE | ASHRAE 55 |
• Tiêu chuẩn Việt Nam | TCVN 5687-2010 | TCVN 5687-2010 | 2010
• Tài liệu kỹ thuật | Tiêu chuẩn ASHRAE | ASHRAE 62.1 | 2010
• Quy chuẩn Việt Nam | QCVN 09:2013/BXD | QCVN 09:2013/BXD | 2013
• Tiêu chuẩn quốc gia | TCVN 5687:2024 Thông gió và điều hòa không khí – Yêu cầu thiết kế | TCVN 5687 | 2024

Liên hệ để nhận tư vấn sơ bộ và lộ trình triển khai phù hợp với điều kiện nhà máy của bạn.