Giải thích cơ bản về HVAC của siêu thị

Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về các hệ thống HVAC khác nhau mà chúng tôi tìm thấy bên trong các siêu thị và nhà bán lẻ thực phẩm điển hình.

Tìm hiểu những kiến thức cơ bản về các hệ thống HVAC khác nhau mà chúng tôi tìm thấy bên trong các siêu thị và nhà bán lẻ thực phẩm điển hình, hiểu những kiến thức cơ bản về cách chúng hoạt động và cách chúng được tích hợp để giúp tòa nhà hoạt động.

Hệ thống HVAC rèm khí

Điều đầu tiên chúng ta thường chú ý khi bước vào cửa hàng là rèm gió. Đó là luồng không khí bạn cảm thấy khi bước vào tòa nhà. Nếu đó là một cửa hàng lớn, chúng tôi cũng có thể tìm thấy chúng ở khu vực chất hàng.

Màn chắn gió được treo phía trên ô cửa hoặc có thể được lắp vào trần nhà. Bên trong thiết bị là một quạt thổi được điều khiển bởi một động cơ điện nhỏ, lực này đẩy không khí vào một phễu để tạo ra một luồng không khí mạnh mẽ. Bạn cũng có thể mua các phiên bản cung cấp không khí nóng và/hoặc làm mát.

Đối với không khí được làm nóng, việc sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng ống có vây là khá phổ biến nhưng ngoài ra, nó có thể sử dụng bộ phận làm nóng bằng điện.
Để sưởi ấm hoặc làm mát, chúng ta có thể sử dụng máy bơm nhiệt sử dụng chất làm lạnh để làm nóng hoặc làm mát không khí tùy theo mùa. Ngoài ra, chúng tôi có thể tích hợp hệ thống này vào hệ thống thu hồi nhiệt VRF để cung cấp hệ thống sưởi và làm mát cho các khu vực khác nhau của cửa hàng. Chúng ta sẽ xem xét vấn đề này chi tiết hơn một chút ở phần sau của bài viết.

Air Curtain example

Bức màn không khí này tạo ra một rào cản giữa không khí trong nhà và ngoài trời, cả hai sẽ có nhiệt độ và độ ẩm khác nhau. Cửa hàng đã phải trả rất nhiều tiền để có được không khí trong nhà ở nhiệt độ và độ ẩm nhất định nên chúng tôi không muốn nó rời khỏi cửa hàng và chúng tôi cũng không muốn không khí quá nóng hoặc quá lạnh từ bên ngoài lọt vào lưu trữ, vì vậy những tấm rèm không khí này sẽ làm giảm đáng kể sự trộn lẫn của cả hai. Chúng còn ngăn chặn bụi bẩn, côn trùng bay vào cửa hàng.

Air Curtain Purpose

Hệ thống thông gió chính trong siêu thị

Điều tiếp theo chúng tôi nhận thấy là hệ thống thông gió cưỡng bức xung quanh cửa hàng. Ở nhiều siêu thị lớn, bạn sẽ thấy hệ thống ống dẫn này treo lơ lửng trên trần nhà. Các ống dẫn đến từ thiết bị xử lý không khí hoặc thiết bị hvac trên tầng thượng. Cả hai đều có vai trò rất giống nhau mặc dù các dàn nóng trên tầng thượng phổ biến hơn trong các siêu thị đơn giản vì chúng là giải pháp HVAC tất cả trong một. 

Hệ thống trên tầng thượng

Đúng như tên gọi, các hệ thống trên tầng thượng nằm trên nóc của siêu thị và bạn thường sẽ tìm thấy nhiều hệ thống tùy thuộc vào quy mô của cửa hàng. Bên trong máy có một chiếc quạt lớn có tác dụng hút không khí trong lành vào trong máy và cũng đẩy vào trong tòa nhà, một số hệ thống còn dùng lực đẩy này để đẩy không khí bẩn đã qua sử dụng ra ngoài tòa nhà. Không khí đi qua một bộ lọc để loại bỏ bụi bẩn, sau đó đi qua bộ trao đổi nhiệt, nơi nó sẽ được làm nóng hoặc làm mát để đáp ứng các điều kiện cần thiết.

Rooftop Unit Example

Để sưởi ấm, dàn nóng sử dụng bộ phận làm nóng bằng điện, đầu đốt gas hoặc bơm nhiệt.

Để làm mát thiết bị sẽ sử dụng bộ điều hòa không khí tách rời hoặc bơm nhiệt.

Các hệ thống/thiết bị xử lý không khí

Các thiết bị xử lý không khí hoạt động theo cách rất giống nhau mặc dù chúng thường lớn hơn nhiều và thường được đặt trong nhà. Các thiết bị này cũng sẽ lọc, làm nóng, làm mát và làm ẩm không khí mặc dù hệ thống sưởi và làm mát được cung cấp bởi máy làm lạnh và nồi hơi được kết nối từ xa. Cũng sẽ có một AHU xả để duy trì áp suất trong tòa nhà và hút không khí đã qua sử dụng. Nếu không khí quay trở lại nằm trong giới hạn nhất định về C02, độ ẩm và nhiệt độ thì một phần không khí có thể được tuần hoàn để giảm tải sưởi ấm hoặc làm mát.

Hệ thống Fan Coil (FCU)

Nếu bạn nhìn lên trần nhà của các cửa hàng lớn, bạn có thể thấy một chiếc hộp lớn được nối với một đoạn ống dẫn ngắn. Hộp này là một đơn vị cuộn dây quạt. Bên trong bộ phận cuộn dây quạt là một chiếc quạt có động cơ nhỏ, bộ lọc và một hoặc hai bộ trao đổi nhiệt. Cuộn dây quạt chỉ lưu thông không khí cục bộ trong tòa nhà và cung cấp hệ thống sưởi hoặc làm mát cho khu vực cục bộ này khi cần thiết. Chúng cũng giúp phân phối không khí trong lành trong tòa nhà.

Các bộ phận cuộn dây quạt có thể cung cấp hệ thống sưởi hoặc làm mát và các bộ trao đổi nhiệt sẽ được kết nối với bơm nhiệt, VRF, AC chia đôi, máy làm lạnh hoặc nồi hơi.

Fan Coil Unit explained

Hút thông gió

Chúng ta sẽ có một số mùi hôi phát sinh trong tòa nhà từ những nơi như nhà vệ sinh, khu vực chuẩn bị thức ăn cũng như bãi đậu xe. Không khí này cần được hút ra khỏi tòa nhà nên chúng sẽ được kết nối với hệ thống xả chuyên dụng. Chúng tôi có thể tìm thấy một số khu vực này được kết nối thành một hệ thống hoặc một phần trích xuất riêng cho từng khu vực. Có nhiều loại quạt khác nhau được sử dụng nhưng một trong những thiết kế phổ biến và đơn giản nhất là sử dụng loại quạt ly tâm như thế này. Quạt sử dụng động cơ truyền động bằng dây đai để quay các cánh quạt và tạo ra sự chênh lệch áp suất, điều này sẽ hút không khí vào một bên và đẩy không khí ra bên kia.

Đối với khu vực dành cho nhân viên hoặc các cửa hàng nhỏ hơn, chúng tôi có thể tìm thấy hệ thống nồi hơi gas cung cấp hệ thống sưởi thông qua bộ tản nhiệt và máy sưởi rãnh. Trong hệ thống cơ bản nhất, chúng tôi thấy một máy bơm tuần hoàn đẩy nước xung quanh hệ thống khép kín, lấy nhiệt từ nồi hơi đốt gas và đưa nhiệt này đến bộ tản nhiệt. Bất chấp cái tên như vậy, bộ tản nhiệt thực sự tản nhiệt thông qua đối lưu tự nhiên chứ không phải bức xạ. 

Một số cửa hàng cũng sẽ sử dụng hệ thống làm lạnh để cung cấp hệ thống sưởi và làm mát không gian, những cửa hàng này sẽ sử dụng các hệ thống như VRF, AC chia đôi cũng như bơm nhiệt.

Điều hòa không khí 2 cục

Loại 2 cục AC là loại đơn giản nhất; nó chỉ là một hệ thống nén hơi sử dụng máy nén, bình ngưng, van giãn nở và thiết bị bay hơi. Máy nén đẩy chất làm lạnh xung quanh hệ thống để thu nhiệt không mong muốn từ thiết bị bay hơi và đưa nhiệt này đến thiết bị ngưng tụ. Chất làm lạnh có nhiệt độ sôi rất thấp nên khi đi vào thiết bị bay hơi, sức nóng của căn phòng sẽ quá đủ để khiến nó sôi và bay hơi. Khi chất làm lạnh bay hơi, nó sẽ thu nhiệt không mong muốn và mang trở lại máy nén. Khi nhiệt không mong muốn được thu vào thiết bị bay hơi, nó sẽ được trao đổi để có tác dụng làm mát. Loại hệ thống này sẽ chỉ cung cấp khả năng làm mát.

Split AC explained

Hệ thống dòng môi chất lạnh thay đổi

Hệ thống tiếp theo mà chúng ta có thể sẽ tìm thấy là VRF hoặc hệ thống dòng chất làm lạnh biến đổi. Điều này sử dụng một máy nén có tốc độ thay đổi cũng như một số bộ điều khiển và cảm biến điện tử để thay đổi lượng chất làm lạnh chảy quanh hệ thống nhằm phù hợp với tải làm mát. Điều này cho phép thiết bị cung cấp khả năng làm mát đồng thời cho nhiều vị trí mặc dù phiên bản này chỉ cung cấp khả năng làm mát. 

Variable Refrigerant Flow System

Máy bơm nhiệt

Biến thể tiếp theo là bơm nhiệt, điều này cho phép thiết bị cung cấp khả năng làm mát hoặc sưởi ấm, nó có thể chuyển đổi giữa làm mát và sưởi ấm nhưng nó chỉ có thể cung cấp một trong số đó tại một thời điểm. Nó thực hiện điều này bằng cách sử dụng van đảo chiều. Điều này chuyển hướng chất làm lạnh xả nóng từ máy nén sang dàn nóng hoặc dàn lạnh tùy thuộc vào việc thiết bị đang ở chế độ sưởi hay làm mát. Có thể sẽ có nhiều van giãn nở cũng như van một chiều để đảm bảo chất làm lạnh chảy dọc theo các đường ống chính xác.

Ở chế độ làm mát, nó hoạt động giống như một hệ thống làm mát thông thường, thu nhiệt từ dàn lạnh và tản nhiệt này ra không khí thông qua dàn nóng.

Ở chế độ sưởi ấm, hệ thống hoạt động ngược lại, thu nhiệt từ bên ngoài và tiêu tán nhiệt này trong nhà. Điểm sôi của chất làm lạnh cực kỳ thấp nên ngay cả không khí bên ngoài vào mùa đông cũng có thể khiến nó sôi và bay hơi. Ngay cả khi bên ngoài trời lạnh, trong hầu hết các trường hợp, không khí vẫn chứa đủ năng lượng nhiệt để làm sôi chất làm lạnh và do đó cung cấp nhiệt.

Hệ thống thu hồi nhiệt VRF

Một hệ thống rất phổ biến khác mà chúng tôi tìm thấy là hệ thống thu hồi nhiệt VRF. Điều này sử dụng máy nén tốc độ thay đổi cũng như nhiều cảm biến điện tử, van và bộ điều khiển để cung cấp cả hệ thống sưởi và làm mát cùng một lúc cho các bộ phận khác nhau của tòa nhà.

Ở chế độ làm mát, thiết bị VRF hoạt động giống như bất kỳ thiết bị AC phân chia nào, hấp thụ nhiệt từ trong nhà và tản nhiệt này thông qua bộ trao đổi nhiệt ngoài trời bên ngoài.

VRF Heat Recovery System

Ở chế độ sưởi ấm, nó hoạt động giống như một máy bơm nhiệt, lấy năng lượng nhiệt từ không khí xung quanh bên ngoài và truyền năng lượng này vào bộ trao đổi nhiệt trong nhà.

Ở chế độ hỗn hợp, hệ thống có thể cung cấp khả năng làm mát trong chu trình làm lạnh thông thường, nhưng nó cũng có thể gửi nhiệt từ quá trình xả của máy nén và truyền nhiệt này vào trong nhà để cung cấp nhiệt. Sau khi chất làm lạnh cung cấp hệ thống sưởi, nó cũng có thể chảy vào bộ phận khác để làm mát.

Còn việc bảo quản thực phẩm thì sao?

Chà, chúng ta gần như chắc chắn sẽ tìm thấy một kho lạnh ở hầu hết các siêu thị và những cửa hàng này thực sự có kích thước khác nhau. Chúng sử dụng hệ thống làm lạnh với thiết bị ngưng tụ và máy nén đặt bên ngoài để tách nhiệt không mong muốn từ thực phẩm trong phòng bảo quản và tản nhiệt này ra khí quyển. Sơ đồ này chỉ hiển thị một hệ thống cơ bản nhưng hiện nay nhiều hệ thống đã đi kèm với van điều khiển điện tử, cảm biến và máy nén điều khiển tốc độ để tối đa hóa hiệu quả.

Khi đến khu vực cửa hàng, chúng ta có thể sẽ tìm thấy một số tủ lạnh trưng bày. Loại tủ lạnh độc lập này thường có hệ thống lạnh nén hơi nhỏ gọn, đơn giản được lắp đặt gọn gàng bên dưới dàn lạnh, đôi khi dàn ngưng tụ được gắn vào phía sau tủ lạnh và không sử dụng quạt. Van giãn nở có thể chỉ là một ống mao dẫn trên các thiết bị rất cơ bản nhưng những van mới hơn, hiệu quả hơn sẽ sử dụng điều khiển điện tử. Thiết kế cắm và chạy tất cả trong một này cho phép tủ lạnh di chuyển xung quanh cửa hàng rất dễ dàng nhưng nhiệt lượng mà tủ lạnh lấy ra từ bên trong tủ lạnh cũng như nhiệt từ máy nén chỉ đơn giản được thải vào cửa hàng, vì vậy điều này sẽ làm tăng hiệu quả sử dụng. tải nhiệt và khiến việc làm mát không gian phải làm việc nhiều hơn.

Tủ lạnh lớn hơn có thể sẽ sử dụng bình ngưng và máy nén bên ngoài. Đây là một lựa chọn tốt hơn vì nó loại bỏ hoàn toàn nhiệt từ tủ lạnh cũng như không gian, sau đó tản nhiệt này vào bầu khí quyển, hiệu quả hơn, tuy nhiên, tủ lạnh được cố định tại chỗ. 

Còn các cửa hàng lớn hơn thì sao?

Các cửa hàng lớn hơn với các lối đi có tủ lạnh và có thể một số tủ đông cũng có thể sẽ sử dụng hệ thống làm lạnh tập trung. Đây có thể là một hệ thống tăng áp trong đó chất làm lạnh được phân chia giữa các đường nhiệt độ khác nhau và sau đó chất làm lạnh ở nhiệt độ thấp được tăng áp bằng máy nén thứ cấp.

Nó cũng có thể là một hệ thống song song sử dụng song song một máy nén khác để tái chế một phần hơi từ máy thu. Xu hướng ngày càng tăng hiện nay là sử dụng các hệ thống làm lạnh CO2 xuyên tới hạn và những hệ thống này thường sử dụng nhiều bộ phun để cải thiện hoạt động và khí hậu mà nó có thể được lắp đặt.

Transcritical CO2 Refrigeration Systems

Video giải thích: 

Nguồn: theengineeringmindset