Trong thời đại công nghệ hiện đại, sự phát triển của mô phỏng dòng chảy (CFD – Computational Fluid Dynamics) đã mở ra một hướng mới trong việc thiết kế hệ thống điều hòa không khí. Hệ thống điều hòa không khí ngày nay không chỉ đơn thuần là việc tạo ra một môi trường thoải mái và đảm bảo chất lượng không khí trong không gian sống và làm việc, mà còn là một yếu tố quan trọng trong việc tối ưu hóa năng suất, tiết kiệm năng lượng và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Trước đây, việc thiết kế hệ thống điều hòa không khí thường dựa trên kinh nghiệm và giả định đơn giản, tuy nhiên, việc áp dụng CFD đã mang đến một sự đột phá đáng kể trong quá trình này. Việc sử dụng CFD trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí mang lại nhiều lợi ích.
Đầu tiên, nó giúp tiết kiệm thời gian và nguồn lực so với phương pháp truyền thống, giúp kỹ sư và nhà thiết kế có thể tìm hiểu và cải thiện thiết kế trước khi thi công thực tế.
Một cách thông thường, các tính toán thiết kế HVAC đều giả định “dòng chảy lý tưởng” (không khí được trộn đều một cách hoàn hảo trong thời gian vô cùng nhỏ), đồng thời có thể sử dụng sổ tay và công thức ước lượng để cho quá trình tính toán nhanh và đơn giản. Kết quả của cách tiếp cận này có thể dẫn tới sự tính toán không hợp lý của các thiết bị HVAC, qua đó làm tăng chi phí vận hành và làm giảm hiệu suất tiêu thụ năng lượng.
Do vậy vẫn cần phải có một công cụ kiểm chứng lại thiết kế trước khi thi công thực tế. Để kiểm chứng thiết kế, các kỹ sư có thể là làm mô hình thí nghiệm hoặc chạy mô phỏng CFD trong điều kiện vận hành thực tế.
Ví dụ:
Trong trường hợp bệnh nhân viêm đường hô hấp cấp cần nhập viện, người này được đưa vào một cơ sở được kiểm soát gọi là phòng cách ly. Không giống như các phòng cách ly khác, phòng cách ly nhiễm khuẩn trong không khí (AIIR) còn được gọi là phòng áp suất âm. Đây là nơi các công cụ động lực học chất lỏng tính toán (CFD) thể hiện vai trò thiết yếu.
KIẾN TRÚC CÁC PHÒNG ÁP SUẤT ÂM Ở BỆNH VIỆN
Thực nghiệm đánh giá áp lực phòng và mô hình luồng khí có thể khó khăn ở giai đoạn đầu của thiết kế bố trí bệnh viện. Sử dụng CFD cho phép các kỹ sư HVAC khảo sát ảo các mô hình luồng khí và sử dụng chúng để cung cấp thông tin tối ưu hóa thiết kế tiếp theo mà cần tuân thủ các hướng dẫn ASHRAE Standard-170 (Thông gió của các Cơ sở Chăm sóc Sức khỏe).
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRƯỚC KHI CẢI TIẾN
Không khí này như một phương tiện mang không khí bị nhiễm bệnh từ phòng đến hành lang. Vẫn còn hơn 10% nồng độ nhiễm khuẩn cách bệnh nhân hai mét. Điều này sẽ làm cho thiết kế không an toàn cho nhân viên y tế và bệnh nhân ở những không gian khác.Vì vậy cần cải tiến bằng cách lắp quạt thổi tại hành lang và niêm phong các cửa sổ trong kiến trúc.
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG SAU KHI CẢI TIẾN
Như chúng ta có thể thấy từ các kết quả mới thu được ở trên, chúng tôi đã có thể giảm nồng độ nhiễm khuẩn xuống gần như bằng 0 với việc cải tiến thông qua mô phỏng, giúp an toàn cho nhân viên y tế chăm sóc bệnh nhân.
Thứ hai, nó giúp cải thiện hiệu suất hoạt động và tiết kiệm năng lượng, đảm bảo rằng hệ thống điều hòa không khí hoạt động hiệu quả và tiết kiệm tối đa năng lượng.
Một trong những ứng dụng quan trọng của CFD là phân tích luồng không khí và phân bố nhiệt độ trong không gian. Bằng cách mô phỏng chính xác sự chuyển động của không khí trong hệ thống, CFD cho phép xác định các vùng có nguy cơ tạo ra khu vực nóng, lạnh hoặc thiếu thông gió.
Kỹ sư có thể điều chỉnh cấu trúc và vị trí của các thành phần trong hệ thống để đạt được sự phân bố nhiệt độ đồng đều và hiệu quả.
MÔ HÌNH MỘT VĂN PHÒNG
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRƯỜNG NHIỆT ĐỘ CỦA MỘT VĂN PHÒNG
KẾT QUẢ MÔ PHỎNG TRƯỜNG VẬN TỐC KHÔNG KHÍ CỦA MỘT VĂN PHÒNG
Trên hết, việc ứng dụng CFD vào thiết kế hệ thống điều hòa không khí đã mang lại những lợi ích vượt trội. Không chỉ giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động và tiết kiệm năng lượng, mà còn đảm bảo chất lượng không khí tốt và tối ưu hóa môi trường sống và làm việc.
Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, hy vọng rằng việc ứng dụng CFD vào thiết kế hệ thống điều hòa không khí sẽ tiếp tục đóng góp vào việc xây dựng môi trường sống và làm việc thoải mái, hiệu quả và bền vững hơn trong tương lai.
Quý khách cần tư vấn thiết kế – thi công hệ thống điều hòa không khí vui lòng liên hệ với TechConnect Việt Nam để được tư vấn và hỗ trợ tốt nhất.
Công ty TNHH Kỹ thuật và Thương mại Techconnect Việt Nam
