Hệ thống Chiller ngày càng được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Chiller có vai trò đặc biệt quan trọng trong các ngành công nghiệp, tuy nhiên thuật ngữ này còn khá xa lạ và mới mẻ với nhiều người. Để hiểu kỹ hơn về hệ thống Chiller, cấu tạo và nguyên lý của hệ thống này, mời các bạn cùng theo dõi bài viết dưới đây!
Contents
Hệ thống Chiller là gì?
Hệ thống Chiller là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm, sản xuất nước lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm và nước là chất tải lạnh chính. Chiller còn được biết đến với tên gọi khác là hệ thống điều hòa trung tâm.
Hệ thống chiller là máy làm lạnh nước, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực
Máy Chiller thường bao gồm 4 máy chính: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi và một số thiết bị phụ khác. Chiller được sản xuất theo cụm không tách rời và phải đạt tiêu chuẩn ARI. Việc phân loại hệ thống này dựa vào nhiều yếu khác nhau: máy nén (ly tâm, xoắn ốc, piston, trục vít), thiết bị giải nhiệt gió, thiết bị giải nhiệt nước, thiết bị hồi nhiệt,…
Hệ thống Chiller giải nhiệt nước được ứng dụng để làm mát và hút ẩm không khí trong trung tâm thương mại, tòa nhà chung cư, siêu thị, khách sạn, các công ty, tổ chức quy mô vừa đến lớn. Ngoài ra, Chiller còn được sử dụng làm lạnh có kiểm soát, khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong ngành chế biến thực phẩm, đồ uống, công nghiệp nhựa, chế biến hóa học, dược phẩm,…
Cấu tạo Chiller giải nhiệt nước chi tiết
Hệ thống Chiller sẽ bao gồm 5 thành phần cơ bản sau:
Cụm trung tâm Water Chiller
Water Chiller là trung tâm quan trọng của cả hệ thống, tiêu thụ điện năng lớn nhất, giá thành cao nhất. Sản phẩm được sản xuất hàng loạt theo những công suất định sẵn tại các nước có nền công nghệ cao, phân phối riêng lẻ theo các công trình lớn nước ngoài.
Việc chọn lựa và tính toán Chiller khá đơn giản so với các thành phần trong hệ thống. Được chọn theo năng suất lạnh yêu cầu (lấy đơn giản 15m² = 1 tons loại điều hòa thường). Loại máy nén, loại gas hiệu suất làm việc (cấp giảm tải, chạy biến tần…) và một số yêu cầu khác: gắn bơm nhiệt, chất tải lạnh glycol,…
Water Chiller là trung tâm quan trọng của cả hệ thống
Hệ thống đường ống và bơm nước
-
Đường ống nước lạnh
Thường là loại ống thép đen được bọc cách nhiệt với đường nước lạnh. Ống thép đen hay ống đồng kết nối với đường ống nước nóng dẫn ra Cooling Tower. Tuy nhiên, hiện nay người ta bắt đầu thiết kế sang ống nhựa PPR cho hệ thống Chiller cho một số công trình.
Việc lựa chọn kích thước đường ống sẽ dựa vào lưu lượng mà nó chuyên chở. Đường ống quá nhỏ sẽ dẫn đến tổn thất áp suất nước lớn, đồng thời đường ống phải chịu áp suất cao khi làm việc. Đường ống quá lớn cũng dẫn đến tăng giá thành do thi công và giá đường ống. Vì vậy, tùy theo lưu lượng mà ta chọn kích thước đường ống, tra theo Catalog của nhà sản xuất.
-
Bơm nước
Bơm nước hệ thống điều hòa trung tâm chịu trách nhiệm bơm nước lạnh qua Chiller đến tải sử dụng trực tiếp (Nước lạnh sinh hoạt sẽ trao đổi nhiệt qua tấm PHE, AHU, FCU, PAU…). Hiệu suất cao hơn nếu mỗi hệ thống Chiller có riêng một bơm cho mình. Bơm thường dùng là là loại bơm có độ ồn nhỏ, cột áp không cao (vì cân bằng tuần hoàn kín giữa cột áp đi và về).
Lưu lượng nước từ bơm qua Chiller luôn phải giữ ổn định, không tăng hoặc giảm công suất lưu lượng bằng biến tần. Việc chọn bơm dựa vào cột áp và lưu lượng nước (có sẵn theo thông số Chiller). Việc tính toán cột áp bơm nước dựa vào lưu lượng nước, độ dài đường ống, độ cao, sụt áp qua co, cút, Tê, AHU, FCU, PAU,…).
Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm lạnh của Chiller
Hệ thống tái sử dụng trực tiếp AHU, FCU, PAU, PHE
Trên thực tế, AHU, FCU, PAU,… có bản chất khá giống nhau nhưng mục đích sử dụng lại khác nhau.
- AHU: Bộ xử lý nhiệt ẩm hệ thống ống gió trung tâm, được chia ra làm nhiều ống gió phụ đi vào không gian điều hòa. Như vậy có thể thấy một AHU có thể có nhiều lớp lọc bụi, nhiều dàn coil ống đồng (nước nóng/ lạnh) theo điều kiện xử lý yêu cầu và dùng trong không gian lớn.
- FCU: Dùng cho nhiều phòng nhỏ hoặc khu vực nhỏ nơi mà hệ thống ống gió của AHU không tới được. Hoặc một vài phòng nằm trong khu vực với yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đang sử dụng. FCU xử lý nhiệt ẩm không tốt bằng AHU (do kích thước sản xuất hạn chế). Nên với yêu cầu đòi hỏi cao, bắt buộc phải sử dụng thêm PAU (lọc, làm lạnh,gia nhiệt, tách ẩm hay tạo ẩm) được lắp bên ngoài, nối ống gió cho nhiều FCU bên trong.
- PAU: Cấp gió khô hơn không khí trong không gian điều hòa, khô ở đây nói đến độ chứa hơi (hay độ khô), không phải độ ẩm tương đối (vì gió sau khi ra coil FCU sẽ độ ẩm tương đối cao 85~95%). PAU luôn cấp gió ở nhiệt độ thấp (>9 nếu dùng VAV, > 11 nếu dùng CAV), khi có thể sẽ giảm được size của FCU hay Indoor Unit.
Cấu tạo Chiller gồm hệ thống tái sử dụng trực tiếp AHU, FCU,…
Hệ thống đường ống gió
Lượng gió hòa trộn với gió tươi và gió hồi sẽ được đưa vào AHU hay FCU để xử lý theo yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm trong không gian điều hòa. Có nhiều phương pháp để tính toán ống gió, nhưng phương pháp phổ biến nhất là ma sát đồng điều. Việc tính toán không quá phức tạp, chúng ta dễ dàng chọn được số lượng miệng gió và kích thước từng đoạn nhánh.
Thông số chủ yếu chính là lưu lượng gió và độ ồn yêu cầu đều dễ dàng tra ra được. Điều khó khăn nhất là thể hiện trên bản vẽ 2D hoặc 3D để có thể đưa ra thông số chính xác nhất cho nhà đầu tư. Ngoài ra còn có một số hệ thống ống gió khác như ống gió hồi, ống gió thải, ống gió tăng áp cầu thang,…
Đường ống thông gió trong hệ thống máy làm lạnh nước Chiller
Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua tháp Cooling Tower đối với Chiller
Chiller, AHU, FCU, PAU,… đều có khả năng hoạt động độc lập bởi bộ điều khiển DDC. DDC có khả năng nhận tín hiệu từ các cảm biến bao gồm: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió và nước, nồng độ CO₂,… được lập trình và điều khiển bằng máy tính và có tích hợp cổng truyền thông.
DDC kết nối với hệ thống máy tính chủ qua các chuẩn giao tiếp (cổng giao tiếp truyền thông RS232, RS485….). Từ đó máy tính nhận biết các hệ thống đang hoạt động và trạng thái hoạt động. Do máy tính có thêm chức năng phân quyền điều khiển, máy tính chủ có thể tác động can thiệp vào dữ liệu được lập trình sẵn trên DDC để điều khiển thiết bị theo nhu cầu của người quản lý.
Việc lập trình, điều khiển và đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp với nhau qua phần mềm máy tính BMS viết riêng cho công trình của tòa nhà. Đa số là do một số công ty điều khiển và sử dụng dòng điều khiển chuyên dùng riêng của hãng.
Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua tháp Cooling Tower đối với Chiller
Tìm hiểu về nguyên lý hệ thống Chiller làm lạnh nước
Hệ thống Chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của dòng nước. Nước dưới dạng khí sẽ ngưng tụ chuyển thành dạng lỏng, dạng lỏng đông đặc thành rắn. Ở quá trình thu nhiệt của hệ thống, nước được chuyển hóa từ thể rắn sang lỏng rồi sang khí. Tức là dùng nhiệt môi trường xung quanh để làm giảm nhiệt độ, nếu xảy ra ngược lại sẽ là quá trình tỏa nhiệt.
Máy Chiller thường áp dụng quá trình hóa lỏng sang khí (bay hơi nước) để thu nhiệt xung quanh và làm lạnh chúng. Gas lỏng sẽ bay hơi và thu nhiệt từ nước khiến nước lạnh đi theo yêu cầu. Ở quá trình ngược lại, khi đi qua máy nén thì gas ở trạng thái hơi áp suất cao được giải nhiệt hoàn toàn để chuyển sang dạng lỏng trong chu trình khép kín. Hệ thống này thường được điều chỉnh bằng van tự động.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller làm lạnh nước công nghiệp
Có 4 vòng tuần hoàn cho hệ thống điều hòa không khí trung tâm Chiller:
- Vòng màu đỏ: Vòng của nước nóng bơm vào Cooling Tower để tỏa nhiệt ra bên ngoài môi trường.
- Vòng màu xanh: Vòng của gas lạnh tại cụm Water Chiller
- Vòng màu tím: Vòng nước lạnh được bơm đến AHU, FCU, PAU, PHE…
- Vòng màu vàng: Vòng hệ thống ống gió thổi vào trong phòng điều hòa.
Ưu – nhược điểm hệ thống Chiller giải nhiệt nước
Để đảm bảo quá trình sản xuất và sử dụng hệ thống Chiller đem lại hiệu quả cao, các bạn cần nắm được một số ưu – nhược điểm của máy.
Ưu điểm
- Hệ thống Chiller hoạt động rất ổn định, độ bền cao và có thể sử dụng trong thời gian dài.
- Máy sử dụng nước làm lạnh nên không sợ ngộ độc hoặc gây tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài.
- Phù hợp với mọi chiều cao, kiến trúc công trình của các tòa nhà khách sạn, văn phòng, nhà máy.
- Có khả năng xử lý không khí với độ sạch cao, đáp ứng yêu cầu cao về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất.
- Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa, tiết kiệm chi phí tối ưu.
Hệ thống Chiller hoạt động ổn định, sử dụng được trong thời gian dài
Nhược điểm
- Tốn nhiều diện tích lắp đặt do đường ống gió cồng kềnh
- Cần nhiều nhân lực thi công lắp đặt hệ thống.
- Tiêu hao lượng điện năng lớn
- Yêu cầu nhân viên vận hành có kỹ thuật cao
- Các FCU cần được bảo trì định kỳ thường xuyên
- Không tính được tiền điện riêng biệt cho từng khu riêng lẻ.
Trên đây là những thông tin về hệ thống Chiller do chamsocxehoi.org chia sẻ đến các bạn. Hy vọng qua đây sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ưu – nhược điểm của loại hệ thống điều hòa trung tâm này, từ đó đưa ra sự lựa chọn chính xác nhất.
