ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ ( HVAC / ˈ eɪ tʃ ˌ v æ k / ) ทำหน้าที่ควบคุม อุณหภูมิความชื้นและคุณภาพอากาศภายในอาคารและยานพาหนะ ระบบเหล่านี้ได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบความสบายทางความร้อนและควบคุมสารปนเปื้อน ในอากาศ ผ่านการทำความร้อน การทำความเย็น การระบายอากาศ การกรอง และการควบคุมความชื้น ข้อควรพิจารณาในการออกแบบ HVAC ได้แก่ ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน คุณภาพอากาศภายในอาคาร การบำรุงรักษา และผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม โดยเฉพาะอย่างยิ่งใน โครงการ อาคารสีเขียวในการออกแบบอาคารวิศวกรเครื่องกล ไฟฟ้า และประปาอาจบูรณาการระบบ HVAC เข้ากับระบบอาคารอื่นๆ และใช้แบบจำลองพลังงานเพื่อประเมินประสิทธิภาพและต้นทุนการดำเนินงาน

หน้าที่หลักสามประการของการทำความร้อน การระบายอากาศ และการปรับอากาศนั้นเกี่ยวพันกัน ระบบ HVAC สามารถให้การระบายอากาศและรักษาความสัมพันธ์ของความดันระหว่างพื้นที่ต่างๆ วิธีการส่งและกำจัดอากาศออกจากพื้นที่เรียกว่าการกระจายอากาศในห้อง^{[ 1 ]}

ในอาคารสมัยใหม่ ระบบการออกแบบ การติดตั้ง และ การควบคุม ของฟังก์ชันเหล่านี้จะถูกรวมเข้าไว้ในระบบ HVAC หนึ่งระบบหรือมากกว่านั้น สำหรับอาคารขนาดเล็กมาก ผู้รับเหมามักจะประเมินความจุและประเภทของระบบที่ต้องการ จากนั้นจึงออกแบบระบบ โดยเลือกสารทำความเย็นที่เหมาะสมและส่วนประกอบต่างๆ ที่จำเป็น สำหรับอาคารขนาดใหญ่ นักออกแบบบริการอาคาร วิศวกรเครื่องกล หรือ วิศวกร บริการอาคารจะวิเคราะห์ ออกแบบ และกำหนดระบบ HVAC จากนั้นผู้รับเหมาเครื่องกลเฉพาะทางและซัพพลายเออร์จะทำการผลิต ติดตั้ง และทดสอบระบบ โดยปกติแล้วจะต้องขอใบอนุญาตก่อสร้างและ ตรวจสอบ การปฏิบัติตามข้อกำหนดของการติดตั้งสำหรับอาคารทุกขนาด^{[ 2 ] [ 3 ]}

แม้ว่าระบบ HVAC จะดำเนินการในอาคารแต่ละหลังหรือพื้นที่ปิดอื่นๆ (เช่น สำนักงานใหญ่ใต้ดิน ของ NORAD ) แต่ในบางกรณี อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องเป็นส่วนขยายของ เครือ ข่ายทำความร้อนส่วนกลาง (DH) หรือทำความเย็นส่วนกลาง (DC) ที่ใหญ่กว่า หรือเครือข่าย DHC (District-Heating-Cooling) แบบผสม ในกรณีเช่นนี้ ด้านการดำเนินงานและการบำรุงรักษาจะง่ายขึ้น และการวัดค่าจะกลายเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการเรียกเก็บเงินค่าพลังงานที่ใช้ไป และในบางกรณี พลังงานที่ส่งกลับไปยังระบบที่ใหญ่กว่า ตัวอย่างเช่น ในช่วงเวลาหนึ่ง อาคารหนึ่งอาจใช้น้ำเย็นสำหรับเครื่องปรับอากาศ และน้ำอุ่นที่ส่งกลับมาอาจถูกนำไปใช้ในอาคารอื่นเพื่อทำความร้อนหรือสำหรับส่วนทำความร้อนโดยรวมของเครือข่าย DHC (โดยอาจมีการเพิ่มพลังงานเพื่อเพิ่มอุณหภูมิ) ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

การวางระบบ HVAC บนเครือข่ายขนาดใหญ่ช่วยให้เกิดความประหยัดจากขนาดซึ่งมักเป็นไปไม่ได้สำหรับอาคารแต่ละหลัง สำหรับการใช้ แหล่ง พลังงานหมุนเวียนเช่น ความร้อนจากแสงอาทิตย์^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}ความหนาวเย็นในฤดูหนาว^{[ 10 ] [ 11 ]}ศักยภาพในการทำความเย็นในบางพื้นที่ของทะเลสาบหรือน้ำทะเลเพื่อการทำความเย็นฟรีและฟังก์ชันที่ช่วยให้การจัดเก็บพลังงานความร้อนตามฤดูกาลเป็น ไป ได้

HVAC มีพื้นฐานมาจากการประดิษฐ์และการค้นพบโดยNikolay Lvov , Michael Faraday , Rolla C. Carpenter , Willis Carrier , Edwin Ruud , Reuben Trane , James Joule , William Rankine , Sadi Carnot , Alice Parkerและอีกหลายคน^{[ 12 ]}

สิ่งประดิษฐ์หลายอย่างในช่วงเวลานี้เกิดขึ้นก่อนการเริ่มต้นของระบบปรับอากาศเพื่อความสะดวกสบายระบบแรก ซึ่งได้รับการออกแบบในปี 1902 โดย Alfred Wolff (Cooper, 2003) สำหรับตลาดหลักทรัพย์นิวยอร์กในขณะที่Willis Carrierได้ติดตั้งเครื่องปรับอากาศสำหรับกระบวนการผลิตให้กับบริษัท Sacketts-Wilhems Printing Company ในปีเดียวกันวิทยาลัย Coyneเป็นโรงเรียนแห่งแรกที่เปิดสอนหลักสูตรฝึกอบรม HVAC ในปี 1899 ^{[ 13 ]}เครื่องปรับอากาศสำหรับที่อยู่อาศัยเครื่องแรกได้รับการติดตั้งในปี 1914 และในช่วงทศวรรษ 1950 ก็มีการ "นำเครื่องปรับอากาศสำหรับที่อยู่อาศัยมาใช้กันอย่างแพร่หลาย" ^{[ 14 ]}

การทำความร้อนคือกระบวนการถ่ายโอนพลังงานความร้อนไปยังพื้นที่ปิดเพื่อเพิ่มหรือรักษาอุณหภูมิให้เหมาะสมเพื่อความสบายของผู้ที่อยู่ในพื้นที่นั้น ใน ระบบ ทำความร้อนส่วนกลางแหล่งกำเนิดส่วนกลาง เช่นหม้อไอน้ำเตาเผาหรือปั๊มความร้อนจะจ่ายพลังงานความร้อน ณ ตำแหน่งส่วนกลาง และอากาศ น้ำ หรือไอน้ำจะถ่ายโอนพลังงานนั้นไปยังพื้นที่ที่ต้องการทำความร้อน โดยส่งผ่านความร้อนด้วยการพาความร้อนการแผ่รังสีหรือทั้งสองอย่าง^{[ 15 ]}เครื่องทำความร้อนขนาดเล็กอาจใช้เพื่อทำความร้อนให้กับห้องแต่ละห้องได้เช่นกัน^{[ 16 ]}

เครื่องทำความร้อนมีหลายประเภทที่ใช้เชื้อเพลิงต่างกัน ได้แก่เชื้อเพลิงแข็งของเหลวและก๊าซแหล่งความร้อนอีกประเภทหนึ่งคือไฟฟ้าซึ่งโดยปกติจะใช้ความร้อนกับริบบิ้นที่ทำจากลวดที่มีความต้านทานสูง (ดูNichrome ) หลักการนี้ยังใช้กับเครื่องทำความร้อนแบบติดผนังและเครื่องทำความร้อนแบบพกพาด้วยเครื่องทำความร้อนไฟฟ้ามักใช้เป็นแหล่งความร้อนสำรองหรือเสริมสำหรับระบบปั๊มความร้อน^{[ 17 ]}

ปั๊มความร้อนได้รับความนิยมในช่วงทศวรรษ 1950 ในญี่ปุ่นและสหรัฐอเมริกา^{[ 18 ]}ปั๊มความร้อนสามารถดึงความร้อนจากแหล่งต่างๆเช่น อากาศในสภาพแวดล้อม อากาศเสียจากอาคาร หรือจากพื้นดิน ปั๊มความร้อนจะถ่ายเทความร้อนจากภายนอกโครงสร้างไปยังอากาศภายใน ในตอนแรก ระบบ HVAC ที่ใช้ปั๊มความร้อนถูกใช้เฉพาะในสภาพอากาศปานกลางเท่านั้น แต่ด้วยการปรับปรุงการทำงานที่อุณหภูมิต่ำและภาระที่ลดลงเนื่องจากบ้านที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ทำให้ปั๊มความร้อนได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นในสภาพอากาศที่เย็นกว่า นอกจากนี้ยังสามารถทำงานย้อนกลับเพื่อทำความเย็นภายในได้อีกด้วย^{[ 19 ] [ 20 ]}

ในกรณีของน้ำร้อนหรือไอน้ำ จะใช้ท่อในการลำเลียงความร้อนไปยังห้องต่างๆ ระบบทำความร้อนด้วยหม้อต้มน้ำร้อนสมัยใหม่ส่วนใหญ่จะมีเครื่องหมุนเวียน ซึ่งเป็นปั๊ม เพื่อเคลื่อนย้ายน้ำร้อนผ่านระบบจ่าย (ตรงข้ามกับระบบแบบใช้แรงโน้มถ่วง แบบเก่า ) ความร้อนสามารถถ่ายเทไปยังอากาศโดยรอบได้โดยใช้หม้อน้ำขดลวดน้ำร้อน (ไฮโดรแอร์) หรือเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอื่นๆ หม้อน้ำอาจติดตั้งบนผนังหรือติดตั้งภายในพื้นเพื่อผลิตความร้อนสำหรับพื้น^{[ 21 ]}

การใช้น้ำเป็นตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนเรียกว่าไฮโดรนิกส์น้ำร้อนยังสามารถจ่ายให้กับเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนเสริมเพื่อจ่ายน้ำร้อนสำหรับการอาบน้ำและซักล้างได้อีกด้วย^{[ 22 ] [ 2 ]}

ระบบอากาศอุ่นจะกระจายอากาศร้อนผ่านระบบท่ออากาศ ทั้งท่อส่งและท่อรับอากาศ โดยใช้ท่อโลหะหรือท่อไฟเบอร์กลาส ระบบหลายระบบใช้ท่อเดียวกันนี้ในการกระจายอากาศที่เย็นลงจากคอยล์ระเหยเพื่อปรับอุณหภูมิอากาศ โดยปกติอากาศที่ส่งมาจะถูกกรองผ่านตัวกรองอากาศเพื่อกำจัดฝุ่นและละอองเกสรดอกไม้^{[ 23 ]}

การใช้เตาเผา เครื่องทำความร้อน และหม้อไอน้ำเป็นวิธีการให้ความร้อนภายในอาคารอาจส่งผลให้เกิดการเผาไหม้ไม่สมบูรณ์และการปล่อยก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์ไนโตรเจนออกไซด์ ฟอร์มาลดีไฮด์สารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย และผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้อื่นๆ การเผาไหม้ไม่สมบูรณ์เกิดขึ้นเมื่อมีออกซิเจนไม่เพียงพอ เชื้อเพลิงที่ป้อนเข้าไปมีสารปนเปื้อนต่างๆ และผลลัพธ์ที่ ได้คือผลิตภัณฑ์ที่เป็นอันตราย เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ ซึ่งเป็นก๊าซที่ไม่มีรสและไม่มีกลิ่นและมี^ผลเสียต่อสุขภาพอย่างร้ายแรง [ ^{24 ]}

การระบายอากาศคือกระบวนการเปลี่ยนหรือแทนที่อากาศในพื้นที่ใดๆ เพื่อควบคุมอุณหภูมิหรือกำจัดความชื้น กลิ่น ควัน ความร้อน ฝุ่นละออง แบคทีเรียในอากาศ หรือคาร์บอนไดออกไซด์ และเพื่อเติมออกซิเจน สามารถใช้วิธีการต่างๆ ได้ เช่น การระบายอากาศตามธรรมชาติผ่านหน้าต่าง และระบบระบายอากาศ แบบกลไก ขึ้นอยู่กับการออกแบบอาคารและความต้องการคุณภาพอากาศ การระบายอากาศมักหมายถึงการส่งอากาศภายนอกเข้าไปในพื้นที่ภายในอาคารโดยตั้งใจ เพื่อรักษาคุณภาพอากาศที่ยอมรับได้ในอาคาร^{[ 25 ]}

ประสิทธิภาพของการระบายอากาศขึ้นอยู่กับทั้งคุณภาพอากาศภายในและภายนอกอาคาร รวมถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ผลกระทบต่อสุขภาพและความต้องการพลังงาน^{[ 26 ]} ในกรณีที่ มลพิษทางอากาศภายนอกอาคาร ทำให้คุณภาพอากาศภายในอาคารเสื่อมลง อาจจำเป็นต้องมีมาตรการบำบัดเพิ่มเติม เช่นการกรองอากาศ^{[ 27 ]}

วิธีการระบายอากาศในอาคารอาจแบ่งออกเป็น แบบ กลไก/บังคับและแบบธรรมชาติ^{[ 28 ]}

การระบายอากาศแบบกลไกหรือแบบบังคับนั้นจัดหาโดยเครื่องจัดการอากาศ (AHU) และใช้เพื่อควบคุมคุณภาพอากาศภายในอาคารความชื้น ส่วนเกิน กลิ่น และสารปนเปื้อนมักจะสามารถควบคุมได้โดยการเจือจางหรือแทนที่ด้วยอากาศภายนอก อย่างไรก็ตาม ในสภาพอากาศชื้นจะต้องใช้พลังงานมากขึ้นในการกำจัดความชื้นส่วนเกินออกจากอากาศที่ระบายออก^{[ 14 ]}

โดยทั่วไปห้องครัวและห้องน้ำจะมีระบบระบายอากาศแบบกลไกเพื่อควบคุมกลิ่นและบางครั้งก็ควบคุมความชื้น ปัจจัยในการออกแบบระบบดังกล่าวรวมถึงอัตราการไหล (ซึ่งเป็นฟังก์ชันของความเร็วพัดลมและขนาดช่องระบายอากาศ) และระดับเสียง พัดลม แบบขับตรงมีให้เลือกใช้สำหรับการใช้งานหลายประเภทและสามารถลดความต้องการในการบำรุงรักษาได้^{[ 29 ]}

ในฤดูร้อน พัดลมเพดานและพัดลมตั้งโต๊ะ/ตั้งพื้นจะช่วยหมุนเวียนอากาศภายในห้องเพื่อลดอุณหภูมิที่รู้สึกได้ โดยเพิ่มการระเหยของเหงื่อบนผิวหนังของผู้ที่อยู่ในห้อง เนื่องจากอากาศร้อนลอยขึ้นพัดลมเพดานจึงอาจใช้เพื่อทำให้ห้องอบอุ่นขึ้นในฤดูหนาวโดยการหมุนเวียนอากาศอุ่นที่แบ่งชั้นจากเพดานลงสู่พื้น^{[ 9 ]}

การระบายอากาศตามธรรมชาติคือการระบายอากาศของอาคารด้วยอากาศภายนอกโดยไม่ต้องใช้พัดลมหรือระบบกลไกอื่นๆ สามารถทำได้ผ่านหน้าต่างที่เปิดปิดได้ บานเกล็ด หรือช่องระบายอากาศขนาดเล็กเมื่อพื้นที่เล็กและสถาปัตยกรรมเอื้ออำนวยASHRAEนิยามการระบายอากาศตามธรรมชาติว่าเป็นการไหลของอากาศผ่านหน้าต่าง ประตู ตะแกรง และ ช่อง เปิด อื่นๆ ที่วางแผนไว้ของ โครงสร้างอาคาร และขับเคลื่อนโดยความแตกต่างของความดันตามธรรมชาติและ/หรือที่สร้างขึ้นโดยเทียม^{[ 25 ]}

กลยุทธ์การระบายอากาศตามธรรมชาติยังรวมถึงการระบายอากาศแบบไขว้ซึ่งอาศัยความแตกต่างของแรงดันลมที่ด้านตรงข้ามของอาคาร โดยการวางช่องเปิดอย่างมีกลยุทธ์ เช่น หน้าต่างหรือช่องระบายอากาศ บนผนังด้านตรงข้าม อากาศจะถูกส่งผ่านพื้นที่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการระบายความร้อนและการระบายอากาศ การระบายอากาศแบบไขว้จะมีประสิทธิภาพมากที่สุดเมื่อมีทางเดินที่ชัดเจนและไม่มีสิ่งกีดขวางสำหรับการไหลของอากาศภายในอาคาร^{[ 30 ]}

ในระบบที่ซับซ้อนกว่านั้น อากาศอุ่นจะลอยขึ้นและไหลออกทางช่องเปิดอาคารสูงสู่ภายนอก ( ปรากฏการณ์การไหลเวียนของอากาศ ) ทำให้อากาศเย็นจากภายนอกถูกดึงเข้าไปในช่องเปิดอาคารต่ำ^{[ 31 ]}ระบบระบายอากาศตามธรรมชาติโดยทั่วไปใช้พลังงานน้อยมาก แต่มีความไวต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อม ในสภาพอากาศที่อบอุ่นหรือชื้น การรักษาความสบายทางความร้อนโดยอาศัยการระบายอากาศตามธรรมชาติเพียงอย่างเดียวอาจเป็นไปไม่ได้ จึง ต้องใช้ระบบ ปรับอากาศ ทั้งเป็นระบบสำรองหรือระบบเสริม เครื่องประหยัดพลังงานด้านอากาศยังใช้อากาศภายนอกในการปรับสภาพอากาศ แต่จะใช้พัดลม ท่อ แดมเปอร์ และระบบควบคุมเพื่อนำอากาศเย็นจากภายนอกเข้ามาและกระจายเมื่อเหมาะสม

ส่วนประกอบหนึ่งของการระบายอากาศตามธรรมชาติคือ อัตราการเปลี่ยนอากาศ หรือจำนวนการเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง : อัตราการระบายอากาศต่อชั่วโมงหารด้วยปริมาตรของพื้นที่ ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนอากาศหกครั้งต่อชั่วโมง หมายความว่ามีการเพิ่มอากาศใหม่ในปริมาณเท่ากับปริมาตรของพื้นที่ทุกๆ สิบนาที เพื่อความสบายของมนุษย์ โดยทั่วไปควรมีการเปลี่ยนอากาศอย่างน้อยสี่ครั้งต่อชั่วโมง แม้ว่าคลังสินค้าอาจมีเพียงสองครั้งก็ตาม อัตราการเปลี่ยนอากาศที่สูงเกินไปอาจทำให้รู้สึกไม่สบาย คล้ายกับอุโมงค์ลมที่มีการเปลี่ยนอากาศหลายพันครั้งต่อชั่วโมง อัตราการเปลี่ยนอากาศที่สูงที่สุดพบได้ในพื้นที่แออัด เช่น บาร์ ไนต์คลับ และห้องครัวเชิงพาณิชย์ ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 30 ถึง 50 ครั้งต่อชั่วโมง^{[ 32 ]}

ความดันภายในห้องอาจเป็นบวกหรือลบเมื่อเทียบกับภายนอกห้อง ความดันบวกเกิดขึ้นเมื่อมีอากาศที่ป้อนเข้าไปมากกว่าอากาศที่ระบายออก และเป็นเรื่องปกติที่จะช่วยลดการแทรกซึมของสารปนเปื้อนจากภายนอก^{[ 33 ]}

การระบายอากาศตามธรรมชาติ^{[ 34 ]}เป็นปัจจัยหนึ่งในการลดการแพร่กระจายของโรคติดต่อทางอากาศ เช่นวัณโรคไข้หวัดธรรมดาไข้หวัดใหญ่เยื่อหุ้มสมองอักเสบหรือCOVID-19การเปิดประตูและหน้าต่างเป็นวิธีเพิ่มการระบายอากาศตามธรรมชาติให้สูงสุด ทำให้ความเสี่ยงของการติดเชื้อทางอากาศลดลงอย่างมาก การระบายอากาศตามธรรมชาติต้องการการบำรุงรักษาน้อยและมีราคาไม่แพง^{[ 35 ]}การระบายอากาศวัดได้ในแง่ของจำนวนการเปลี่ยนอากาศต่อชั่วโมง (ACH) ณ ปี 2023 CDC แนะนำว่าพื้นที่ทั้งหมดควรมี ACH อย่างน้อย 5 ^{[ 36 ]}สำหรับห้องในโรงพยาบาลที่มีการติดเชื้อทางอากาศ CDC แนะนำให้มี ACH อย่างน้อย 12 ^{[ 37 ]}ความท้าทายในการระบายอากาศของสถานพยาบาล ได้แก่ การที่ประชาชนไม่ตระหนัก^{[ 38 ] [ 39 ]}การกำกับดูแลของรัฐบาลที่ไม่มีประสิทธิภาพ รหัสอาคารที่ไม่ดีซึ่งอิงตามระดับความสะดวกสบาย การทำงานของระบบที่ไม่ดี การบำรุงรักษาที่ไม่ดี และการขาดความโปร่งใส^{[ 40 ]}

UVC หรือการฉายรังสีอัลตราไวโอเลตฆ่าเชื้อโรคเป็นฟังก์ชันที่ใช้ในเครื่องปรับอากาศสมัยใหม่ซึ่งช่วยลดไวรัสแบคทีเรียและเชื้อรา ในอากาศ โดยใช้แสง UV จาก LED ที่ปล่อยออกมาทั่วคอยล์เย็น อากาศจะถูกส่งผ่านช่วงการฉายรังสีของโมดูลฆ่าเชื้อ ทำให้ไวรัสไม่ทำงาน^{[ 41 ]}

ระบบปรับอากาศ หรือเครื่องปรับอากาศแบบแยกส่วน ทำหน้าที่ให้ความเย็นและ/หรือควบคุมความชื้นสำหรับอาคารทั้งหมดหรือบางส่วน อาคารที่มีระบบปรับอากาศมักจะมีหน้าต่างที่ปิดสนิท เพราะหน้าต่างที่เปิดอยู่จะขัดขวางการทำงานของระบบที่ออกแบบมาเพื่อรักษาอุณหภูมิภายในอาคารให้คงที่ โดยทั่วไปแล้ว อากาศบริสุทธิ์จากภายนอกจะถูกดึงเข้าสู่ระบบผ่านช่องระบายอากาศเข้าไปในห้องผสมอากาศเพื่อผสมกับอากาศที่ไหลกลับเข้าสู่พื้นที่ จากนั้นอากาศผสมจะเข้าสู่ส่วนแลกเปลี่ยนความร้อนภายในหรือภายนอกอาคาร ซึ่งอากาศจะถูกทำให้เย็นลง แล้วจึงถูกส่งไปยังพื้นที่ที่ต้องการ ทำให้เกิดแรงดันอากาศบวก โดยปกติแล้วเปอร์เซ็นต์ของอากาศที่ไหลกลับซึ่งประกอบด้วยอากาศบริสุทธิ์สามารถควบคุมได้โดยการปรับช่องเปิดของช่องระบายอากาศนี้ โดยทั่วไปแล้วปริมาณอากาศบริสุทธิ์ที่รับเข้ามาจะอยู่ที่ประมาณ 10% ของปริมาณอากาศทั้งหมดที่ส่งเข้ามา

การปรับอากาศและการทำความเย็นเกิดขึ้นจากการกำจัดความร้อน ความร้อนสามารถกำจัดได้โดยการแผ่รังสีการพาความร้อน หรือการนำความร้อนตัวกลางในการถ่ายเทความร้อนคือระบบทำความเย็น เช่น น้ำ อากาศ น้ำแข็ง และสารเคมี ซึ่งเรียกว่าสารทำความเย็นสารทำความเย็นถูกนำมาใช้ในระบบปั๊มความร้อนซึ่งใช้คอมเพรสเซอร์ในการขับเคลื่อนวัฏจักรการทำความเย็นทางเท อร์โมไดนามิก หรือในระบบทำความเย็นแบบธรรมชาติที่ใช้ปั๊มในการหมุนเวียนสารทำความเย็นที่เย็น (โดยทั่วไปคือน้ำหรือส่วนผสมของไกลคอล)

วงจรทำความเย็นใช้ส่วนประกอบสำคัญสี่อย่างในการทำความเย็น ได้แก่ คอมเพรสเซอร์ คอนเดนเซอร์ อุปกรณ์วัดปริมาณสารทำความเย็น และอีวาพอเรเตอร์

• ที่ทางเข้าของคอมเพรสเซอร์ สารทำความเย็นภายในระบบจะอยู่ในสถานะก๊าซที่มีความดันต่ำและอุณหภูมิต่ำคอมเพรสเซอร์จะปั๊มก๊าซสารทำความเย็นให้มีความดันและอุณหภูมิสูงขึ้น
• จากนั้นสารกึ่งตัวนำจะเข้าสู่เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน (บางครั้งเรียกว่าคอยล์ควบแน่นหรือคอนเดนเซอร์) ซึ่งจะถ่ายเทความร้อนออกสู่ภายนอก เย็นลง และควบแน่นกลายเป็นของเหลว
• วาล์วขยายตัว (หรือเรียกว่าอุปกรณ์วัดปริมาณ ) ทำหน้าที่ควบคุมการไหลของสารทำความเย็นเหลวให้มีอัตราที่เหมาะสม
• สารทำความเย็นเหลวจะถูกส่งกลับไปยังเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนอีกเครื่องหนึ่ง ซึ่งจะเกิดการระเหย ดังนั้นเครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนจึงมักเรียกว่าคอยล์ระเหยหรือเครื่องระเหย เมื่อสารทำความเย็นเหลวระเหย มันจะดูดความร้อนจากอากาศภายในอาคาร กลับไปยังคอมเพรสเซอร์ และวนซ้ำวงจร ในกระบวนการนี้ ความร้อนจะถูกดูดจากภายในอาคารและถ่ายเทออกไปภายนอก ส่งผลให้ตัวอาคารเย็นลง

ในสภาพอากาศที่แปรปรวน ระบบอาจมีวาล์วกลับทิศทางที่สลับจากการทำความร้อนในฤดูหนาวไปเป็นการทำความเย็นในฤดูร้อน การกลับทิศทางการไหลของสารทำความเย็นจะเปลี่ยนวงจรการทำความเย็นของปั๊มความร้อนจากการทำความเย็นไปเป็นการทำความร้อนหรือในทางกลับกัน ทำให้สามารถทำความร้อนและทำความเย็นให้กับอาคารได้ด้วยอุปกรณ์เพียงชิ้นเดียว โดยใช้วิธีการและฮาร์ดแวร์เดียวกัน

ระบบทำความเย็นแบบประหยัดพลังงาน (Free cooling) มีประสิทธิภาพสูงมาก และบางครั้งก็ใช้ร่วมกับระบบกักเก็บพลังงานความร้อนตามฤดูกาล เพื่อให้สามารถใช้ความเย็นในฤดูหนาวสำหรับการปรับอากาศในฤดูร้อนได้ แหล่งกักเก็บความร้อนที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ น้ำบาดาลลึก หรือมวลหินใต้ดินตามธรรมชาติที่เข้าถึงได้ผ่านกลุ่มของบ่อเจาะขนาดเล็กที่มีอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อน บางระบบที่มีความจุในการกักเก็บน้อยจะเป็นระบบไฮบริด โดยใช้การทำความเย็นแบบประหยัดพลังงานในช่วงต้นฤดูหนาว และต่อมาใช้ปั๊มความร้อนเพื่อทำความเย็นให้กับระบบหมุนเวียนที่มาจากแหล่งกักเก็บ การเพิ่มปั๊มความร้อนเข้ามานั้นเป็นเพราะแหล่งกักเก็บทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อนเมื่อระบบอยู่ในโหมดทำความเย็น (ตรงข้ามกับการชาร์จ) ทำให้Sอุณหภูมิค่อยๆ เพิ่มขึ้นในช่วงฤดูหนาว

ระบบบางระบบมี "โหมดประหยัดพลังงาน" ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "โหมดทำความเย็นแบบประหยัดพลังงาน" ในโหมดประหยัดพลังงาน ระบบควบคุมจะเปิด (เต็มที่หรือบางส่วน) วาล์วอากาศภายนอก และปิด (เต็มที่หรือบางส่วน) วาล์วอากาศไหลกลับ ซึ่งจะทำให้อากาศบริสุทธิ์จากภายนอกไหลเข้าสู่ระบบ เมื่ออากาศภายนอกเย็นกว่าอุณหภูมิที่ต้องการ จะช่วยให้สามารถตอบสนองความต้องการความเย็นได้โดยไม่ต้องใช้ระบบทำความเย็นแบบกลไก (โดยทั่วไปคือน้ำเย็นหรือเครื่องปรับอากาศแบบขยายตัวโดยตรง "DX") จึงช่วยประหยัดพลังงาน ระบบควบคุมสามารถเปรียบเทียบอุณหภูมิของอากาศภายนอกกับอากาศไหลกลับ หรือเปรียบเทียบเอนทาลปีของอากาศได้ ซึ่งมักทำในสภาพอากาศที่มีความชื้นสูง ในทั้งสองกรณี อากาศภายนอกต้องมีพลังงานน้อยกว่าอากาศไหลกลับเพื่อให้ระบบเข้าสู่โหมดประหยัดพลังงาน

ระบบปรับอากาศส่วนกลางแบบ "ใช้ลมทั้งหมด" (หรือระบบแพ็คเกจ) ที่มีหน่วยคอนเดนเซอร์/อีวาพอเรเตอร์ภายนอกอาคารรวมกัน มักติดตั้งในที่พักอาศัย สำนักงาน และอาคารสาธารณะในอเมริกาเหนือ แต่การติดตั้งเพิ่มเติม (ติดตั้งในอาคารที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อรองรับ) ทำได้ยาก เนื่องจากต้องใช้ท่อลมขนาดใหญ่^{[ 42 ]}นอกอเมริกาเหนือ ระบบแพ็คเกจใช้เฉพาะในแอปพลิเคชันที่จำกัดซึ่งเกี่ยวข้องกับพื้นที่ภายในอาคารขนาดใหญ่ เช่น สนามกีฬา โรงละคร หรือหอแสดงนิทรรศการ

ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากระบบแบบแพ็คเกจคือการใช้คอยล์ภายในและภายนอกอาคารแยกกันในระบบแยกส่วนระบบแยกส่วนเป็นที่นิยมและใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก ยกเว้นในอเมริกาเหนือ ในอเมริกาเหนือ ระบบแยกส่วนมักพบเห็นได้บ่อยที่สุดในที่อยู่อาศัย แต่กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในอาคารพาณิชย์ขนาดเล็ก ระบบแยกส่วนใช้ในกรณีที่ไม่สามารถติดตั้งท่อลมได้ หรือในกรณีที่ประสิทธิภาพการปรับสภาพอากาศเป็นสิ่งสำคัญ^{[ 43 ]}ข้อดีของระบบปรับอากาศแบบไร้ท่อลม ได้แก่ ติดตั้งง่าย ไม่ต้องใช้ท่อลม และควบคุมโซนได้ดีกว่า^{[ 44 ]}ในการปรับสภาพอากาศ การสูญเสียผ่านท่อลมอาจคิดเป็น 30% ของการใช้พลังงาน^{[ 45 ]}การใช้มินิสปลิตสามารถช่วยประหยัดพลังงานในการปรับสภาพอากาศได้ เนื่องจากไม่มีการสูญเสียที่เกี่ยวข้องกับท่อลม

ในระบบปรับอากาศแบบแยกส่วน คอยล์ระเหยจะเชื่อมต่อกับชุดควบแน่นที่อยู่ห่างออกไปโดยใช้ท่อสารทำความเย็นระหว่างชุดภายในและภายนอกอาคาร แทนที่จะต่อท่ออากาศโดยตรงจากชุดภายนอกอาคาร ชุดภายในอาคารที่มีช่องระบายอากาศแบบปรับทิศทางได้จะติดตั้งบนผนัง แขวนจากเพดาน หรือติดตั้งในเพดาน ชุดภายในอาคารอื่นๆ จะติดตั้งภายในช่องว่างของเพดานเพื่อให้ท่ออากาศสั้นๆ ทำหน้าที่ส่งอากาศจากชุดภายในอาคารไปยังช่องระบายอากาศหรือตัวกระจายอากาศรอบๆ ห้อง

ระบบแยกส่วนมีประสิทธิภาพมากกว่าและโดยทั่วไปแล้วใช้พื้นที่น้อยกว่าระบบแบบแพ็คเกจ ในทางกลับกัน ระบบแบบแพ็คเกจมักจะมีระดับเสียงภายในอาคารต่ำกว่าระบบแยกส่วนเล็กน้อย เนื่องจากมอเตอร์พัดลมอยู่ภายนอกอาคาร

การลดความชื้น (การทำให้แห้งของอากาศ) ในระบบปรับอากาศนั้นเกิดจากการทำงานของคอยล์เย็น เนื่องจากคอยล์เย็นทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าจุดน้ำค้างความชื้นในอากาศจึงควบแน่นบนท่อขดลวดของคอยล์เย็น ความชื้นนี้จะถูกรวบรวมไว้ที่ด้านล่างของคอยล์เย็นในถาดรอง และถูกระบายออกทางท่อไปยังท่อระบายส่วนกลางหรือลงสู่พื้นภายนอก

เครื่องลดความชื้นเป็นอุปกรณ์คล้ายเครื่องปรับอากาศที่ควบคุมความชื้นในห้องหรืออาคาร มักใช้ในห้องใต้ดินที่มีความชื้นสัมพัทธ์ สูงกว่า เนื่องจากอุณหภูมิต่ำกว่า (และพื้นและผนังมักชื้น) ในสถานประกอบการค้าปลีกอาหาร ตู้แช่เย็นแบบเปิดขนาดใหญ่มีประสิทธิภาพสูงในการลดความชื้นในอากาศภายใน ในทางกลับกัน เครื่องเพิ่มความชื้นจะเพิ่มความชื้นในอาคาร

ส่วนประกอบ HVAC ที่ทำหน้าที่ลดความชื้นในอากาศระบายอากาศนั้นสมควรได้รับการดูแลเป็นพิเศษ เนื่องจากอากาศภายนอกอาคารเป็นส่วนประกอบหลักของปริมาณความชื้นประจำปีสำหรับอาคารเกือบทุกหลัง^{[ 46 ]}

เครื่องเพิ่มความชื้นเป็นเครื่องใช้ไฟฟ้าหรืออุปกรณ์ในครัวเรือนที่ออกแบบมาเพื่อเพิ่ม ระดับ ความชื้นในอากาศภายในห้องหรือพื้นที่ปิด โดยจะปล่อยละอองน้ำหรือไอน้ำเข้าไปในอากาศโดยรอบ ทำให้ความชื้นในอากาศเพิ่ม สูงขึ้น

ในบ้านเรือน เครื่องเพิ่มความชื้นแบบใช้เฉพาะจุดมักใช้เพื่อเพิ่มความชื้นในห้องเดียว ในขณะที่เครื่องเพิ่มความชื้นแบบทั้งบ้านหรือแบบเชื่อมต่อกับ ระบบ ปรับอากาศ (HVAC) ของบ้าน จะช่วยเพิ่มความชื้นให้กับบ้านทั้งหลังเครื่องช่วยหายใจ ทางการแพทย์ มักมีเครื่องเพิ่มความชื้นเพื่อเพิ่มความสะดวกสบายให้กับผู้ป่วย เครื่องเพิ่มความชื้นขนาดใหญ่ใช้ในเชิงพาณิชย์ สถาบัน หรือโรงงานอุตสาหกรรม โดยมักเป็นส่วนหนึ่งของระบบปรับอากาศขนาดใหญ่

ระบบปรับอากาศสมัยใหม่เกือบทุกระบบ แม้แต่เครื่องปรับอากาศแบบติดหน้าต่างขนาดเล็ก ก็ติดตั้งแผ่นกรองอากาศภายในหรือตัวดักจับฝุ่นไฟฟ้าสถิต แผ่นกรองอาจมีตั้งแต่แบบบางเบาคล้ายผ้ากอซไปจนถึงแบบหนาที่ทำจากเส้นใยแก้วบอโรซิลิเกต โดยทั่วไปแล้วจะเปลี่ยนหรือล้างแผ่นกรองตามความเหมาะสม เช่น อาคารในสภาพแวดล้อมที่มีฝุ่นมากหรือบ้านที่มีสัตว์เลี้ยงขนปุยจะต้องเปลี่ยนแผ่นกรองบ่อยกว่าพื้นที่ภายในอาคารที่ไม่มีฝุ่นละออง การไม่เปลี่ยนแผ่นกรองตามความจำเป็นอาจทำให้ประสิทธิภาพการแลกเปลี่ยนความร้อนลดลง ส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงาน อายุการใช้งานของอุปกรณ์สั้นลง และค่าไฟสูงขึ้น การไหลเวียนของอากาศต่ำอาจทำให้คอยล์ระเหยเป็นน้ำแข็ง ซึ่งอาจหยุดการไหลเวียนของอากาศได้ นอกจากนี้ แผ่นกรองที่สกปรกมากหรืออุดตันอาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในระหว่างรอบการทำความร้อน ซึ่งอาจทำให้ระบบเสียหายหรือถึงขั้นเกิดไฟไหม้ได้

เนื่องจากเครื่องปรับอากาศเคลื่อนย้ายความร้อนระหว่างคอยล์ภายในและคอยล์ภายนอก ทั้งสองจึงต้องรักษาความสะอาด ซึ่งหมายความว่า นอกจากการเปลี่ยนแผ่นกรองอากาศที่คอยล์ระเหยแล้ว ยังจำเป็นต้องทำความสะอาดคอยล์ควบแน่นเป็นประจำด้วย การไม่รักษาความสะอาดของคอยล์ควบแน่นจะส่งผลให้คอมเพรสเซอร์เสียหายในที่สุด เนื่องจากคอยล์ควบแน่นมีหน้าที่ในการระบายความร้อนทั้งจากภายในอาคาร (ที่ได้รับจากคอยล์ระเหย) และความร้อนที่เกิดจากมอเตอร์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์^{[ 47 ]}

ระบบ HVAC มีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้พลังงานของอาคาร เนื่องจากภาคอาคารมีสัดส่วนการใช้พลังงานทั่วโลกสูงที่สุดแห่งหนึ่ง^{[ 48 ]}ตั้งแต่ทศวรรษ 1980 ผู้ผลิตอุปกรณ์ HVAC ได้มุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ ในช่วงแรก ความพยายามเหล่านี้ได้รับแรงผลักดันจากต้นทุนพลังงานที่เพิ่มสูงขึ้น แต่ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมและกฎระเบียบด้านประสิทธิภาพที่เข้มงวดมากขึ้นได้กลายเป็นแรงจูงใจหลัก นอกจากนี้ การปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบ HVAC ยังสามารถปรับปรุงคุณภาพอากาศภายในอาคาร ซึ่งอาจนำไปสู่สุขภาพ ความสะดวกสบาย และผลิตภาพที่ดีขึ้นของผู้พักอาศัย^{[ 49 ]}ในสหรัฐอเมริกาEPAได้กำหนดข้อจำกัดที่เข้มงวดมากขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา มีหลายวิธีในการทำให้ระบบ HVAC มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ในอดีต การทำความร้อนด้วยน้ำมีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับการทำความร้อนในอาคารและเป็นมาตรฐานในสหรัฐอเมริกา ปัจจุบัน ระบบ ทำความร้อนด้วยอากาศสามารถใช้แทนการปรับอากาศได้และได้รับความนิยมมากกว่า

สามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงานในระบบทำความร้อนส่วนกลางได้โดยใช้ระบบทำความร้อนแบบแบ่งโซน วิธีนี้ช่วยให้สามารถควบคุมความร้อนได้อย่างละเอียดมากขึ้น คล้ายกับระบบทำความร้อนแบบไม่รวมศูนย์ แต่ละโซนจะถูกควบคุมด้วยเทอร์โมสตัทหลายตัว ในระบบทำความร้อนด้วยน้ำ เทอร์โมสตัทจะควบคุมวาล์วประจำโซนและในระบบทำความร้อนด้วยลมเป่า เทอร์โมสตัทจะควบคุมแดมเปอร์ภายในช่องระบายอากาศ ซึ่งจะปิดกั้นการไหลของอากาศอย่างเลือกสรร

การพยากรณ์เป็นอีกวิธีหนึ่งในการควบคุมระบบทำความร้อนของอาคาร โดยการคำนวณความต้องการพลังงานความร้อนที่ควรจัดหาให้กับอาคารในแต่ละช่วงเวลา

ปั๊มความร้อนจากแหล่งใต้ดิน หรือปั๊มความร้อนใต้พิภพ มีลักษณะคล้ายกับปั๊มความร้อนทั่วไป แต่แทนที่จะถ่ายเทความร้อนจากอากาศภายนอกหรือจากอากาศภายนอก ปั๊มความร้อนใต้พิภพจะอาศัยอุณหภูมิที่คงที่และสม่ำเสมอของพื้นดินในการให้ความร้อนและความเย็น หลายภูมิภาคประสบกับอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงอย่างมากตามฤดูกาล ซึ่งจำเป็นต้องใช้อุปกรณ์ทำความร้อนและทำความเย็นขนาดใหญ่เพื่อทำความร้อนหรือทำความเย็นให้กับอาคาร ตัวอย่างเช่น ระบบปั๊มความร้อนแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการทำความร้อนอาคารในอุณหภูมิต่ำสุดที่ −57 °C (−70 °F) ของรัฐมอนแทนา หรือทำความเย็นอาคารในอุณหภูมิสูงสุดที่เคยบันทึกไว้ในสหรัฐอเมริกา คือ 57 °C (134 °F) ในหุบเขามรณะรัฐแคลิฟอร์เนีย ในปี 1913 จะต้องใช้พลังงานจำนวนมากเนื่องจากความแตกต่างอย่างมากระหว่างอุณหภูมิภายในและภายนอกอาคาร อย่างไรก็ตาม ที่ระดับความลึก 1 เมตรใต้พื้นผิวโลก พื้นดินจะมีอุณหภูมิค่อนข้างคงที่ การใช้แหล่งความร้อนใต้ดินที่มีอุณหภูมิค่อนข้างปานกลางนี้ จะช่วยลดกำลังการผลิตของระบบทำความร้อนหรือทำความเย็นลงได้อย่างมาก แม้ว่าอุณหภูมิของพื้นดินจะแตกต่างกันไปตามละติจูด แต่ที่ระดับความลึก 1.8 เมตร (6 ฟุต) ใต้ดิน อุณหภูมิโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 7 ถึง 24 องศาเซลเซียส (45 ถึง 75 องศาฟาเรนไฮต์)

แผงโซลาร์เซลล์แบบโฟโตโวลตาอิกมีศักยภาพในการลดต้นทุนการใช้งานของเครื่องปรับอากาศ เครื่องปรับอากาศแบบดั้งเดิมทำงานโดยใช้กระแสสลับ ดังนั้นพลังงานแสงอาทิตย์แบบกระแสตรงใดๆ ก็ตามจึงต้องแปลงเป็นกระแสสลับก่อนจึงจะใช้งานร่วมกับเครื่องเหล่านี้ได้ แต่เครื่องปรับอากาศรุ่นใหม่ที่ใช้มอเตอร์กระแสตรงแบบปรับความเร็วได้นั้น สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในการขับเคลื่อนได้ง่ายกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องแปลงกระแสสลับ และมอเตอร์เหล่านี้ยังทนต่อความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากความแปรปรวนของพลังงานแสงอาทิตย์ที่จ่ายเข้ามา (เช่น เนื่องจากเมฆปกคลุม)

ระบบ การกู้คืนพลังงานบางครั้งใช้ระบบระบายอากาศเพื่อกู้คืนความร้อนหรือ ระบบ ระบายอากาศเพื่อกู้คืนพลังงานซึ่งใช้เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อนหรือล้อเอนทาลปีเพื่อกู้คืน ความร้อน สัมผัสหรือความร้อนแฝงจากอากาศเสีย โดยทำได้โดยการถ่ายโอนพลังงานจากอากาศเสียภายในบ้านไปยังอากาศบริสุทธิ์ที่เข้ามาจากภายนอก

ประสิทธิภาพของวงจรทำความเย็นแบบอัดไอถูกจำกัดด้วยอุณหพลศาสตร์ [ ^{50 ] อุปกรณ์}ปรับอากาศและปั๊มความร้อนเหล่านี้เคลื่อนย้ายความร้อนแทนที่จะแปลงจากรูปแบบหนึ่งไปเป็นอีกรูปแบบหนึ่ง ดังนั้นประสิทธิภาพเชิงความร้อนจึงไม่สามารถอธิบายประสิทธิภาพของอุปกรณ์เหล่านี้ได้อย่างเหมาะสมค่าสัมประสิทธิ์ประสิทธิภาพ (COP) วัดประสิทธิภาพ แต่การวัดแบบไร้มิตินี้ยังไม่ได้รับการยอมรับ ในทางกลับกัน อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงาน ( EER ) ถูกนำมาใช้เพื่ออธิบายประสิทธิภาพของระบบ HVAC หลายระบบมาโดยตลอด EER คืออัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานโดยอิงจากอุณหภูมิภายนอก 35 °C (95 °F) เพื่ออธิบายประสิทธิภาพของอุปกรณ์ปรับอากาศในช่วงฤดูทำความเย็นทั่วไปได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น จึงมีการใช้ EER เวอร์ชันที่ปรับปรุงแล้ว คือ อัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานตามฤดูกาล ( SEER ) หรือในยุโรป เรียกว่า ESEERค่า SEER อิงจากค่าเฉลี่ยอุณหภูมิตามฤดูกาลแทนที่จะเป็นอุณหภูมิภายนอกคงที่ 35 °C (95 °F) ค่า SEER ขั้นต่ำของอุตสาหกรรมในปัจจุบันคือ 14 SEER วิศวกรได้ชี้ให้เห็นถึงบางพื้นที่ที่สามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของฮาร์ดแวร์ที่มีอยู่ได้ ตัวอย่างเช่น ใบพัดพัดลมที่ใช้ในการเคลื่อนย้ายอากาศมักจะถูกขึ้นรูปจากแผ่นโลหะ ซึ่งเป็นวิธีการผลิตที่ประหยัด แต่ผลที่ได้คือไม่มีประสิทธิภาพทางอากาศพลศาสตร์ ใบพัดที่ออกแบบมาอย่างดีสามารถลดพลังงานไฟฟ้าที่จำเป็นในการเคลื่อนย้ายอากาศลงได้ถึงหนึ่งในสาม^{[ 51 ]}

ระบบระบายอากาศในครัวแบบควบคุมตามความต้องการ (DCKV) เป็นวิธีการควบคุมอาคารเพื่อควบคุมปริมาณอากาศเสียและอากาศจ่ายในครัวให้สอดคล้องกับปริมาณการปรุงอาหารจริงในครัวเชิงพาณิชย์ ระบบระบายอากาศในครัวเชิงพาณิชย์แบบดั้งเดิมทำงานที่ความเร็วพัดลม 100% โดยไม่คำนึงถึงปริมาณกิจกรรมการปรุงอาหาร และเทคโนโลยี DCKV เปลี่ยนแปลงสิ่งนั้นเพื่อให้ประหยัดพลังงานพัดลมและอากาศปรับอุณหภูมิได้อย่างมาก ด้วยการใช้เทคโนโลยีการตรวจจับอัจฉริยะ พัดลมทั้งแบบดูดอากาศและแบบจ่ายอากาศสามารถควบคุมได้เพื่อใช้ประโยชน์จากกฎความสัมพันธ์ในการประหยัดพลังงานมอเตอร์ ลดพลังงานความร้อนและความเย็นของอากาศเติม เพิ่มความปลอดภัย และลดระดับเสียงรบกวนในครัว^{[ 52 ]}

การทำความสะอาดและกรองอากาศจะกำจัดอนุภาค สารปนเปื้อน ไอระเหย และก๊าซออกจากอากาศ จากนั้นอากาศที่ผ่านการกรองและทำความสะอาดแล้วจะถูกนำไปใช้ในระบบทำความร้อน การระบายอากาศ และเครื่องปรับอากาศ

อัตราการส่งมอบอากาศสะอาด (CADR) คือปริมาณอากาศสะอาดที่เครื่องฟอกอากาศส่งไปยังห้องหรือพื้นที่ เมื่อพิจารณา CADR จะต้องคำนึงถึงปริมาณการไหลของอากาศในพื้นที่ด้วย ตัวอย่างเช่น เครื่องฟอกอากาศที่มีอัตราการไหล 30 ลูกบาศก์เมตร (1,000 ลูกบาศก์ฟุต⁾ต่อนาที และประสิทธิภาพ 50% จะมี CADR เท่ากับ 15 ลูกบาศก์เมตร (500 ลูกบาศก์ฟุต⁾ต่อนาที ประสิทธิภาพการกรองจะกำหนดสัดส่วนของอนุภาคในอากาศ รวมถึงสารก่อภูมิแพ้ แบคทีเรีย และอนุภาคขนาดเล็ก ที่ถูกกำจัดออกจากอากาศหมุนเวียน ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคหรือเส้นใย ความหนาแน่นและความลึกของการบรรจุตัวกรอง และอัตราการไหลของอากาศ^{[ 53 ]}

อุตสาหกรรม HVAC ครอบคลุมการผลิตอุปกรณ์ การออกแบบระบบ การติดตั้ง การใช้งาน การบำรุงรักษา การขาย การศึกษา และการวิจัย ในอดีต อุตสาหกรรม HVAC ถูกควบคุมโดยผู้ผลิตอุปกรณ์ HVAC แต่ปัจจุบันมีการจัดตั้งองค์กรกำกับดูแลและกำหนดมาตรฐานต่างๆ เช่น HARDI (Heating, Air-conditioning and Refrigeration Distributors International), ASHRAE , SMACNA , ACCA (Air Conditioning Contractors of America), Uniform Mechanical Code , International Mechanical CodeและAMCAเพื่อสนับสนุนอุตสาหกรรมนี้ ส่วนULเป็นหน่วยงานที่ครอบคลุมหลายด้านและไม่ได้จำเพาะเจาะจงเฉพาะอุตสาหกรรม HVAC เท่านั้น

ISO 16813:2006 เป็นหนึ่งในมาตรฐานสภาพแวดล้อมอาคารของ ISO ^{[ 54 ]}โดยกำหนดหลักการทั่วไปของการออกแบบสภาพแวดล้อมอาคาร โดยคำนึงถึงความจำเป็นในการจัดหาสภาพแวดล้อมภายในอาคารที่ดีต่อสุขภาพสำหรับผู้พักอาศัย ตลอดจนความจำเป็นในการปกป้องสิ่งแวดล้อมสำหรับคนรุ่นหลัง และส่งเสริมความร่วมมือระหว่างฝ่ายต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับการออกแบบสภาพแวดล้อมอาคารเพื่อความยั่งยืน ISO 16813 สามารถใช้ได้กับการก่อสร้างใหม่และการปรับปรุงอาคารที่มีอยู่^{[ 55 ]}

มาตรฐานการออกแบบสิ่งแวดล้อมของอาคารมีเป้าหมายดังนี้: ^{[ 55 ]}

• ระบุข้อจำกัดเกี่ยวกับประเด็นความยั่งยืนตั้งแต่ขั้นตอนเริ่มต้นของกระบวนการออกแบบ โดยคำนึงถึงวงจรชีวิตของอาคารและโรงงาน รวมถึงต้นทุนการเป็นเจ้าของและการดำเนินงานตั้งแต่เริ่มต้นกระบวนการออกแบบ
• ประเมินการออกแบบที่เสนอโดยใช้เกณฑ์ที่สมเหตุสมผลสำหรับคุณภาพอากาศภายในอาคาร ความสบายทางความร้อน ความสบายทางเสียง ความสบายทางสายตา ประสิทธิภาพการใช้พลังงาน และการควบคุมระบบปรับอากาศในทุกขั้นตอนของกระบวนการออกแบบ
• ดำเนินการตัดสินใจและประเมินผลการออกแบบซ้ำๆ ตลอดกระบวนการออกแบบ

ในสหรัฐอเมริกา การออกใบอนุญาตระดับรัฐบาลกลางโดยทั่วไปจะดำเนินการโดยหน่วยงานที่ได้รับการรับรองจาก EPAสำหรับการติดตั้งและบริการอุปกรณ์ HVAC

หลายรัฐในสหรัฐอเมริกากำหนดให้ต้องมีใบอนุญาตสำหรับการใช้งานหม้อไอน้ำ รัฐบางส่วนมีรายชื่อดังต่อไปนี้:

• อาร์คันซอ^{[ 57 ]}
• จอร์เจีย^{[ 58 ]}
• มิชิแกน^{[ 59 ]}
• มินนิโซตา^{[ 60 ]}
• มอนแทนา^{[ 61 ]}
• นิวเจอร์ซีย์^{[ 21 ]}
• นอร์ทดาโคตา^{[ 62 ]}
• โอไฮโอ^{[ 63 ]}
• โอคลาโฮมา^{[ 64 ]}
• โอเรกอน^{[ 65 ]}

วิศวกร HVAC จำนวนมากเป็นสมาชิกของสมาคมวิศวกรด้านความร้อน การทำความเย็น และการปรับอากาศแห่งอเมริกา ( ASHRAE ) ASHRAE เผยแพร่มาตรฐานที่เป็นที่ยอมรับสำหรับการออกแบบ HVAC ซึ่งมีการปรับปรุงทุกสี่ปี^{[ 66 ]}สมาคมที่เป็นที่นิยมอีกแห่งหนึ่งคือAHRIซึ่งให้ข้อมูลเป็นประจำเกี่ยวกับเทคโนโลยีการทำความเย็นใหม่ ๆ และเผยแพร่มาตรฐานและรหัส ที่เกี่ยวข้อง

มาตรฐานการออกแบบของอเมริกาได้รับการบัญญัติไว้ในประมวลกฎหมายเครื่องกลสากล (Uniform Mechanical Code)หรือประมวลกฎหมายเครื่องกลสากล (International Mechanical Code) ในบางรัฐ เขต หรือเมือง อาจมีการนำประมวลกฎหมายเหล่านี้มาใช้และแก้ไขเพิ่มเติมผ่านกระบวนการทางกฎหมายต่างๆ ประมวลกฎหมายเหล่านี้ได้รับการปรับปรุงและเผยแพร่โดยสมาคมระหว่างประเทศว่าด้วยเจ้าหน้าที่ประปาและเครื่องกล (International Association of Plumbing and Mechanical Officials หรือIAPMO ) หรือสภาประมวลกฎหมายระหว่างประเทศ (International Code Council หรือICC ) ตามลำดับ โดยมีรอบการพัฒนาประมวลกฎหมายทุก 3 ปี โดยทั่วไปแล้ว หน่วยงานออกใบอนุญาตก่อสร้างในท้องถิ่นจะเป็นผู้รับผิดชอบในการบังคับใช้มาตรฐานเหล่านี้ในทรัพย์สินส่วนตัวและทรัพย์สินสาธารณะบางแห่ง

ช่างเทคนิค HVACคือช่างฝีมือที่เชี่ยวชาญด้านระบบทำความร้อน การระบายอากาศ เครื่องปรับอากาศ และระบบทำความเย็น ช่างเทคนิค HVAC ในสหรัฐอเมริกาสามารถได้รับการฝึกอบรมผ่านสถาบันฝึกอบรมอย่างเป็นทางการ ซึ่งส่วนใหญ่จะได้รับปริญญาอนุปริญญาการฝึกอบรมสำหรับช่างเทคนิค HVAC ประกอบด้วยการบรรยายในห้องเรียนและงานภาคปฏิบัติ และอาจตามด้วยการฝึกงานซึ่งผู้สำเร็จการศึกษาใหม่จะทำงานร่วมกับช่างเทคนิค HVAC มืออาชีพเป็นระยะเวลาหนึ่ง^{[ 29 ]}ช่างเทคนิค HVAC ที่ได้รับการฝึกอบรมยังสามารถได้รับการรับรองในด้านต่างๆ เช่น เครื่องปรับอากาศ ปั๊มความร้อน ระบบทำความร้อนด้วยแก๊ส และระบบทำความเย็นเชิงพาณิชย์

สถาบันวิศวกรบริการอาคารแห่งสหราชอาณาจักร (Chartered Institution of Building Services Engineers - CIBSE ) เป็นองค์กรที่ดูแลงานบริการที่จำเป็น (สถาปัตยกรรมระบบ)ที่ทำให้สิ่งก่อสร้างสามารถใช้งานได้ ซึ่งรวมถึงอุตสาหกรรมด้านไฟฟ้าระบบทำความ ร้อน ระบบระบายอากาศ ระบบปรับอากาศ ระบบทำความเย็น และระบบประปา คุณสมบัติ ทางวิชาการทั่วไปสำหรับการเป็นวิศวกรบริการอาคารได้แก่ คุณวุฒิทางคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์ เช่น GCSE (AC) ในอังกฤษ หรือ Standard Grade (1-3) ในสกอตแลนด์ นายจ้างมักต้องการปริญญาในสาขาวิศวกรรมเช่น วิศวกรรมสิ่งแวดล้อมอาคาร วิศวกรรมไฟฟ้า หรือวิศวกรรมเครื่องกล ในการเป็นสมาชิกเต็มรูปแบบของ CIBSE และได้รับการขึ้นทะเบียนโดยสภาวิศวกรรมแห่งสหราชอาณาจักร (Engineering Council UK)ในฐานะวิศวกรผู้เชี่ยวชาญ วิศวกรต้องสำเร็จการศึกษาระดับปริญญาตรีเกียรตินิยมและปริญญาโทในสาขาวิศวกรรมที่เกี่ยวข้อง CIBSE เผยแพร่คู่มือการออกแบบ HVAC หลายเล่มที่เกี่ยวข้องกับตลาดสหราชอาณาจักร รวมถึงสาธารณรัฐไอร์แลนด์ ออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ และฮ่องกง คู่มือเหล่านี้ประกอบด้วยเกณฑ์และมาตรฐานการออกแบบที่แนะนำต่างๆ ซึ่งบางส่วนได้ระบุไว้ในข้อบังคับการก่อสร้างของสหราชอาณาจักร และจึงเป็นข้อกำหนดทางกฎหมายสำหรับงานระบบอาคารที่สำคัญ คู่มือหลักมีดังนี้:

• คู่มือ A: การออกแบบด้านสิ่งแวดล้อม
• คู่มือ B: ระบบทำความร้อน การระบายอากาศ เครื่องปรับอากาศ และระบบทำความเย็น
• คู่มือ C: ข้อมูลอ้างอิง
• คู่มือ D: ระบบขนส่งภายในอาคาร
• คู่มือ E: วิศวกรรมความปลอดภัยจากอัคคีภัย
• คู่มือ F: ประสิทธิภาพการใช้พลังงานในอาคาร
• คู่มือ G: วิศวกรรมสาธารณสุข
• คู่มือ H: ระบบควบคุมอาคาร
• คู่มือ J: ข้อมูลสภาพอากาศ พลังงานแสงอาทิตย์ และความสว่าง
• คู่มือ K: ระบบไฟฟ้าในอาคาร
• คู่มือ L: ความยั่งยืน
• คู่มือ M: วิศวกรรมและการจัดการงานบำรุงรักษา

ใน ภาค การก่อสร้างหน้าที่ของวิศวกรระบบอาคารคือการออกแบบและควบคุมดูแลการติดตั้งและการบำรุงรักษาระบบสาธารณูปโภคที่จำเป็น เช่น ก๊าซไฟฟ้าน้ำ ความร้อน และแสงสว่าง ภาคบริการอาคารเป็นส่วนหนึ่งของภาคธุรกิจที่มีบริษัทมากกว่า 51,000 แห่ง และคิดเป็น 2-3% ของGDP

สมาคมผู้รับเหมาเครื่องปรับอากาศและเครื่องกลแห่งออสเตรเลีย (AMCA), สถาบันการทำความเย็น เครื่องปรับอากาศ และเครื่องทำความร้อนแห่งออสเตรเลีย (AIRAH), สมาคมเครื่องกลทำความเย็นแห่งออสเตรเลีย และ CIBSE เป็นผู้รับผิดชอบ

การควบคุมอุณหภูมิในงานสถาปัตยกรรมเอเชียมีลำดับความสำคัญที่แตกต่างจากวิธีการของยุโรป ตัวอย่างเช่น ระบบทำความร้อนของเอเชียแบบดั้งเดิมมุ่งเน้นไปที่การรักษาอุณหภูมิของวัตถุ เช่น พื้นหรือเฟอร์นิเจอร์ เช่น โต๊ะ โคทัตสึและการให้ความอบอุ่นแก่ผู้คนโดยตรง ในขณะที่ตะวันตกในยุคสมัยใหม่มุ่งเน้นไปที่การออกแบบระบบปรับอากาศ

สมาคมวิศวกรระบบระบายอากาศ เครื่องปรับอากาศ และระบบทำความเย็นแห่งฟิลิปปินส์ (PSVARE) ร่วมกับสมาคมวิศวกรเครื่องกลแห่งฟิลิปปินส์ (PSME) เป็นผู้กำกับดูแลรหัสและมาตรฐานสำหรับระบบ HVAC/MVAC (MVAC หมายถึง "ระบบระบายอากาศและเครื่องปรับอากาศเชิงกล") ในประเทศฟิลิปปินส์

สมาคมวิศวกรด้านความร้อน การทำความเย็น และการปรับอากาศแห่งอินเดีย (ISHRAE) ก่อตั้งขึ้นเพื่อส่งเสริมอุตสาหกรรม HVAC ในอินเดีย ISHRAE เป็นสมาชิกในเครือของ ASHRAE ISHRAE ก่อตั้งขึ้นที่นิวเดลี^{[ 67 ]}ในปี 1981 และมีการจัดตั้งสาขาขึ้นในบังกาลอร์ในปี 1989 ระหว่างปี 1989 ถึง 1993 มีการจัดตั้งสาขา ISHRAE ในเมืองใหญ่ทุกแห่งในอินเดีย

• สมาคมวิศวกรระบบทำความร้อน ทำความเย็น และปรับอากาศแห่งอเมริกา