Giải pháp hệ thống cấp gió tươi chuẩn công trình xanh

Việc sử dụng hệ thống cấp gió tươi đúng cách không chỉ giúp giảm nồng độ CO₂, lọc bụi mịn PM2.5 mà còn góp phần tối ưu tiêu thụ năng lượng, đáp ứng các tiêu chuẩn như LEED, LOTUS hay WELL tại các công trình xanh. Tuy nhiên, để hệ thống cấp gió tươi thực sự phát huy hiệu quả, cần lựa chọn đúng giải pháp phù hợp với mục tiêu sử dụng, môi trường xung quanh và quy mô dự án.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu tổng quan về hệ thống cấp gió tươi, lợi ích, các nguyên lý vận hành, giải pháp phổ biến và những tiêu chuẩn cần lưu ý khi thiết kế, đặc biệt trong bối cảnh hướng tới những công trình thông minh, tiết kiệm và thân thiện với sức khỏe con người.

Hệ thống cấp gió tươi là gì?

Trong một công trình kín như căn hộ, văn phòng hay khách sạn hiện đại, việc giữ cho không khí trong lành không chỉ phụ thuộc vào máy lạnh. Đó mới chỉ là phần nhiệt – còn phần chất lượng không khí thì lại là câu chuyện khác. Đây chính là lý do vì sao hệ thống khí tươi ngày càng trở thành một phần không thể thiếu trong các công trình theo tiêu chuẩn công trình xanh.

Hệ thống cấp gió tươi là một giải pháp kỹ thuật dùng để đưa không khí từ bên ngoài vào trong công trình. Lượng khí này được lọc sạch bụi, vi khuẩn, và đôi khi còn được trao đổi nhiệt để đảm bảo không gây thất thoát năng lượng. Nói một cách dễ hiểu, đây là cách để đưa khí sạch có kiểm soát vào trong phòng, thay vì chỉ dựa vào việc mở cửa sổ hay hy vọng gió trời tự đến.

Một hệ thống cấp gió tươi hoàn chỉnh thường bao gồm:

• Quạt cấp khí tươi (ERV/HRV)
• Bộ lọc bụi (HEPA, than hoạt tính…)
• Màng trao đổi nhiệt (để giảm tiêu hao điện)
• Cảm biến CO₂, độ ẩm, nhiệt độ
• Và đặc biệt: hệ điều khiển thông minh giúp quạt hoạt động theo nhu cầu thực tế

Khi kết hợp đầy đủ, hệ thống này không chỉ giúp cải thiện chất lượng không khí trong nhà mà còn là nền tảng để đạt các tiêu chuẩn công trình xanh như LOTUS, LEED, EDGE… vốn ngày càng được quan tâm trong xu thế phát triển bền vững hiện nay.

Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cấp gió tươi

Về bản chất, một hệ thống cấp gió tươi là một chuỗi các bước xử lý không khí nhằm đảm bảo rằng luồng khí đưa vào là sạch, trải qua các bước để giúp không gian luôn thông thoáng, sạch sẽ, tiết kiệm điện và đạt chuẩn vận hành bền vững mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất vận hành của tòa nhà. Dưới đây là nguyên tắc hoạt động cơ bản của hệ thống cấp gió tươi:

Nguồn khí tươi: Lấy không khí từ môi trường ngoài

Hệ thống bắt đầu bằng việc hút một lượng không khí từ bên ngoài trời, lượng khí này có thể được đo lường theo lưu lượng thiết kế (CFM hoặc m³/h), tùy theo số người, diện tích và loại công trình.

Lọc sạch bụi mịn, vi khuẩn và mùi hôi

Luồng khí bên ngoài sẽ đi qua bộ lọc sơ cấp và lọc tinh, thường là các cấp lọc F7 đến HEPA (tùy cấp độ yêu cầu), nhằm loại bỏ bụi mịn PM2.5, phấn hoa, tạp chất ô nhiễm và vi sinh vật gây hại. Một số hệ còn tích hợp than hoạt tính để khử mùi và khí độc.

Trao đổi nhiệt (nếu có tích hợp ERV/HRV)

Để tránh làm thất thoát nhiệt lượng hoặc độ ẩm trong phòng, nhiều hệ thống cấp gió tươi hiện đại sử dụng màng trao đổi nhiệt (ERV/HRV). Cơ chế này cho phép không khí trong phòng (đã qua sử dụng) và khí tươi ngoài trời trao đổi năng lượng nhiệt/ẩm mà không hòa lẫn dòng khí, giúp:

• Giữ được độ mát vào mùa hè, ấm vào mùa đông
• Giảm tải cho điều hòa
• Tối ưu hóa điện năng tiêu thụ

Phân phối khí tươi vào không gian trong nhà

Sau khi xử lý, không khí tươi sẽ được phân phối qua hệ thống ống gió hoặc cấp trực tiếp bằng quạt wall-mounted/ceiling-mounted, tùy thiết kế công trình.

Ngoài ra, nhiều hệ thống hiện nay còn tích hợp cảm biến CO₂, độ ẩm, hoặc cảm biến hiện diện để tự động bật/tắt hoặc điều chỉnh lưu lượng gió theo nhu cầu thực tế. Điều này đặc biệt hữu ích trong các công trình hướng tới tối ưu năng lượng và vận hành bền vững.

4 lợi ích của việc cấp gió tươi trong công trình xanh

Việc đóng cửa bật điều hòa gần như là thói quen cố định mỗi ngày, nhưng chính thói quen này lại vô tình khiến không khí trong nhà thiếu oxy, tích tụ CO₂, và trở nên bí bách hơn nhiều người nghĩ.

Không chỉ dừng ở việc sử dụng vật liệu thân thiện, tiết kiệm năng lượng hay tiết kiệm nước, chất lượng không khí trong nhà (IAQ – Indoor Air Quality) đóng vai trò cốt lõi trong việc đảm bảo sức khỏe và hiệu suất làm việc của con người, đặc biệt ở những không gian kín. Và để đạt được chất lượng không khí này một cách bền vững, hệ thống cấp gió tươi có kiểm soát là giải pháp không thể thiếu. Dưới đây là 4 lợi ích then chốt mà hệ thống cấp gió tươi mang lại cho một công trình xanh thực thụ.

Cung cấp lượng oxy ổn định, giảm CO₂ tích tụ

Không khí trong phòng nếu không được cấp mới sẽ khiến nồng độ CO₂ nhanh chóng vượt ngưỡng cho phép, gây mất tập trung, buồn ngủ, giảm hiệu suất làm việc và học tập. Do đó hệ thống Hệ thống gió tươi sẽ giúp duy trì tỷ lệ trao đổi khí theo tiêu chuẩn ASHRAE 62.1 / LOTUS NC, đảm bảo luồng không khí “sống” luôn được lưu thông.

Cải thiện điểm số về chất lượng không khí

Các chứng chỉ như LEED, LOTUS, EDGE đều có chỉ tiêu riêng về:

• Lưu lượng gió tươi tối thiểu (cubic feet per minute – CFM)
• Hiệu quả lọc bụi (MERV/F7 trở lên)
• Tích hợp trao đổi nhiệt để giảm thất thoát năng lượng

Vì vậy sử dụng hệ thống gió tươi phù hợp sẽ giúp cải thiện đáng kể điểm số IAQ, đồng thời giảm tải chi phí vận hành điều hòa.

Giảm tiêu hao năng lượng thông qua công nghệ trao đổi nhiệt

Thay vì đưa khí nóng/lạnh từ ngoài vào gây áp lực cho hệ điều hòa, hệ thống cấp gió tươi hồi nhiệt (ERV/HRV) sẽ:

• Hồi lại nhiệt độ và độ ẩm từ khí thải
• Làm mát sơ bộ không khí vào phòng vào mùa hè
• Làm ấm sơ bộ vào mùa đông

Việc này sẽ giúp hệ HVAC vận hành ổn định, tiết kiệm điện, giảm tình trạng quá tải (oversizing) của hệ thống lạnh.

Hạn chế ô nhiễm không khí trong nhà (IAQ)

Nhiều vật liệu xây dựng và nội thất thải ra VOC, formaldehyde, kết hợp với khí CO₂ từ người và máy móc sẽ dễ gây mùi, khó chịu, thậm chí ảnh hưởng hô hấp. Lúc này hệ thống gió tươi có lọc sẽ giúp:

• Giảm nồng độ chất gây hại
• Ngăn mùi hôi tồn lưu
• Giảm phụ thuộc vào khử mùi cơ học

Tiêu chuẩn cấp gió tươi cho các dạng không gian

Trong thiết kế công trình xanh, cần phải cấp đúng lưu lượng, đúng vị trí và đúng theo nhu cầu thực tế của từng loại không gian sử dụng. Đây là lý do vì sao các tiêu chuẩn cấp gió tươi quốc tế như ASHRAE 62.1, TCVN 5687:2023, hay tiêu chí của LEED / LOTUS / WELL đều đặt ra những ngưỡng tối thiểu cụ thể cho từng loại phòng chức năng. Dưới đây là một số nhóm không gian phổ biến cùng với mức tiêu chuẩn cấp gió tươi tham khảo.

Hệ thống cấp gió tươi gồm những gì?

Một hệ thống cấp gió tươi hoàn chỉnh bao gồm 6 thành phần cơ bản, phối hợp để đưa không khí sạch từ bên ngoài vào trong công trình một cách an toàn, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Cụ thể:

Miệng hút gió tươi (Air Intake Louver)

Đây là nơi không khí bên ngoài được hút vào hệ thống. Miệng hút thường đặt ở vị trí cao, thoáng, tránh gần nguồn khói bụi. Có thể đi kèm lưới chắn côn trùng, mái che mưa hoặc van một chiều để chống gió hút ngược.

Bộ lọc không khí (Air Filter)

Không khí từ môi trường ngoài luôn chứa bụi mịn, phấn hoa hoặc khí ô nhiễm. Bộ lọc giúp loại bỏ các hạt ô nhiễm này trước khi khí được cấp vào phòng.  Một số hệ thống còn dùng lọc F7/HEPA nếu tiêu chuẩn IAQ cao (bệnh viện, phòng thí nghiệm...).

Quạt cấp gió tươi (Fresh Air Fan)

Là thiết bị tạo áp lực để hút khí từ ngoài và đẩy vào bên trong. Có thể là loại quạt ly tâm hoặc quạt hướng trục, tùy theo lưu lượng và cột áp yêu cầu. Trong hệ có HRV, quạt thường được tích hợp bên trong máy trao đổi nhiệt.

Bộ trao đổi nhiệt (Heat Recovery Ventilator - HRV)

Đây là thành phần giúp tiết kiệm năng lượng: khí tươi đi vào sẽ được làm mát (hoặc sưởi) sơ bộ nhờ trao đổi nhiệt với khí thải ra. Nhờ đó, giảm tải cho hệ thống điều hòa, tiết kiệm điện, tăng hiệu quả vận hành.

Ống gió và phụ kiện

Hệ thống ống dẫn khí bằng tole, nhựa hoặc ống mềm cách nhiệt giúp phân phối khí đến các phòng. Phụ kiện đi kèm có thể gồm:

• Van điều chỉnh lưu lượng (Volume Damper)
• Ống tiêu âm (Silencer)
• Đai treo, gioăng, co/cút ống...

Miệng cấp gió (Air Diffuser / Grille)

Là điểm cuối cấp khí vào không gian sử dụng. Có nhiều loại: miệng cấp kiểu khe (linear), tròn, vuông, gắn trần, hoặc gắn tường – tùy thiết kế nội thất và lưu lượng khí. Một số loại còn có chức năng điều chỉnh hướng và lưu lượng gió.

Các giải pháp cấp gió tươi phổ biến

Trong công trình xanh, giải pháp cấp gió tươi cần đảm bảo các yếu tố: chất lượng không khí (IAQ), hiệu suất năng lượng và khả năng điều khiển thông minh. Dưới đây là 4 nhóm giải pháp được sử dụng phổ biến nhất hiện nay:

Cấp gió tươi tự nhiên (Natural Ventilation)

Đây là phương án đơn giản, sử dụng luồng gió tự nhiên thông qua cửa sổ, lam gió, giếng trời hoặc tạo hiệu ứng ống khói (stack effect). Được khuyến khích trong các công trình xanh nếu đáp ứng được tỷ lệ thông thoáng theo tiêu chuẩn (ví dụ: LEED yêu cầu tỷ lệ mở tối thiểu 4% diện tích sàn).

Ưu điểm là không tiêu tốn năng lượng, dễ triển khai trong thiết kế kiến trúc.

Hạn chế ở chỗ khó kiểm soát lưu lượng và chất lượng khí; phụ thuộc môi trường bên ngoài và điều kiện thời tiết.

Phù hợp với các khu vực như: Villa, trường học vùng sạch, công trình thấp tầng.

Cấp gió tươi bằng quạt cơ khí đơn giản

Giải pháp này sử dụng quạt cấp gió riêng, có thể đi kèm đường ống mềm và bộ lọc sơ cấp. Thường áp dụng cho các căn hộ cải tạo, văn phòng nhỏ hoặc nhà phố.

Giải pháp này khá linh hoạt, chi phí thấp, dễ lắp đặt.

Tuy nhiên dễ gặp hạn chế là không thu hồi năng lượng, dễ gây mất áp nếu không phối hợp với hút gió thải.

Phù hợp cho các công trình nhỏ, cải tạo, retrofit công trình cũ.

Hệ thống cấp gió tươi hồi nhiệt (ERV/HRV)

Đây là giải pháp tối ưu trong công trình xanh hiện đại, đảm bảo cung cấp không khí sạch và đồng thời thu hồi nhiệt (hoặc ẩm) từ khí thải để tiết kiệm năng lượng.

Với giải pháp này sẽ giúp cải thiện IAQ, giảm tải cho hệ thống điều hòa, giảm tiêu thụ điện năng đáng kể. Ngoài ra còn có thể tích hợp với cảm biến CO₂, độ ẩm, hệ điều khiển thông minh (KNX, Modbus…)

Phù hợp cho các dự án như căn hộ cao cấp, trường học, khách sạn, văn phòng đạt chuẩn xanh (LEED, LOTUS),v.v..

Cấp gió tươi kết hợp hệ thống điều hòa (AHU/FCU tích hợp khí tươi)

Trong các công trình quy mô lớn, hệ thống AHU hoặc FCU thường được thiết kế có cửa lấy khí tươi từ bên ngoài, đi qua bộ lọc và điều hòa nhiệt trước khi cấp vào phòng.

Ưu điểm lớn nhất của giải pháp này là sự đồng bộ giữa thông gió và làm lạnh, dễ tích hợp vào hệ HVAC tổng thể.

Tuy nhiên khó khăn lớn nhất đó là cần phải thiết kế và tính toán chính xác lưu lượng, áp lực và điểm hòa trộn khí.

Với giải pháp nâng cao này, các không gian phù hợp bao gồm các văn phòng hạng A, khách sạn lớn, trung tâm thương mại, công trình có hệ thống BMS giám sát tập trung.

Có nên tối ưu hệ thống cấp khí tươi trong công trình hiện đại?

Dù áp dụng giải pháp hệ thống cấp gió tươi nào, việc bổ sung các thiết bị cảm biến (CO₂, VOC, độ ẩm...) và điều khiển thông minh (gateway, bộ lập lịch, hệ thống BMS/KNX) sẽ giúp tối ưu vận hành và đảm bảo tiêu chuẩn chất lượng không khí xuyên suốt trong suốt vòng đời công trình. Toàn bộ trạng thái hoạt động của hệ thống cấp gió tươi có thể được:

• Giám sát real-time
• Lập lịch theo khu vực
• Tích hợp vào kịch bản vận hành của tòa nhà (ví dụ: tăng lưu lượng vào giờ cao điểm, giảm về đêm, đồng bộ với hệ thống lạnh…)

Chính sự liên kết giữa giải pháp cơ điện (MEP) và hệ điều khiển thông minh này là một trong những đặc điểm quan trọng giúp công trình không chỉ đạt chứng nhận xanh trên lý thuyết, mà còn thực sự vận hành hiệu quả và bền vững trong thực tế.

Tối ưu hệ thống cấp khí tươi không còn là một lựa chọn phụ trợ, mà đã trở thành một phần không thể thiếu trong thiết kế và vận hành công trình hiện đại. Từ việc tích hợp các cảm biến CO₂, VOC, độ ẩm đến đồng bộ với hệ điều khiển thông minh như KNX, Modbus hay BMS, tất cả đều nhằm hướng đến một mục tiêu duy nhất: duy trì chất lượng không khí bền vững và tiết kiệm năng lượng lâu dài. Khi giải pháp cơ điện và tự động hóa vận hành cùng một nhịp, công trình không chỉ đạt chuẩn xanh trên giấy tờ, mà còn thực sự trở nên đáng sống cho hôm nay và cả tương lai.