Hệ thống Chiller là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của Chiller

Hệ thống Chiller là một thuật ngữ đối với nhiều người là dân ngoại đạo thì có vẻ còn khá mới mẻ, tuy nhiên hệ thống làm mát bằng Chiller đã có mặt ở Việt Nam vào những năm 2000 ở các toà nhà lớn tại thời điểm đó trên khu vực phố trung tâm của Hà Nội.

Hệ thống Chiller được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, y tế, diện tử, hay các toà nhà cao tầng đòi hỏi cần có một hệ thống làm mát duy nhất có thể đáp ứng được tất cả các khu vực, phòng ban trong toà nhà…Bạn đang rất tò mò muốn tìm hiểu về “Chiller- Water CHILLER” là gì? Hệ thống máy lạnh chiller là gì? Bài viết này của Cơ nhiệt Trường Thành hy vọng giúp bạn hiểu rõ về khái niệm, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Chiller nhé!

Hệ thống Chiller là gì? Định nghĩa về Chiller.

Chillers: Là máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới tải của công trình. Thường được lắp đặt cho nhà máy hoặc trung tâm thương mại.

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller là hệ thống điều hòa gồm là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm, là máy sản xuất nước lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, sử dụng nước là chất tải lạnh. Nước sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi (thường vào 12^oC và ra 7^oC).

Hệ thống Chiller gồm 4 máy chính: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu, thiết bị bay hơi. Ngoài ra là một số thiết bị phụ khác. Hệ thống chiller sản xuất theo cụm không tách rời và phải đạt chuẩn ARI.

Việc phân loại hệ thống này dựa vào nhiều cách khác nhau: theo máy nén (ly tâm, xoắn ốc, piston, trục vít); theo thiết bị giải nhiệt gió; theo thiết bị giải nhiệt nước; loại thiết bị hồi nhiệt,…

Nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller làm mát trung tâm

• Nước được vận chuyển tuần hoàn trong đường ống qua Chiller làm lạnh xuống 7⁰C.
• Sau đó chảy qua các dàn trao đổi nhiệt FCU/AHU, nước lạnh được trao đổi nhiệt với không khí tuần hoàn trong phòng và làm cho nhiệt độ trong phòng giảm xuống.
• Nước lạnh bị hấp thụ nhiệt với không khí trong phòng nóng lên đến khoảng 12⁰C được bơm tuần hoàn quay trở về Chiller, tại đây nước lại tiếp tục được làm lạnh xuống 7⁰C.

Cấu tạo của hệ thống Chiller làm mát trung tâm

Cấu tạo cơ bản của hệ thống làm lạnh Chiller

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller gồm có cấu tạo gồm 5 phần chính bao gồm:

1. Cụm trung tâm nước Water Chiller.

2. Hệ Thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh.

3. Hệ Thống tải sử dụng Trực Tiếp: AHU, FCU, PAU, PHE .v.v.

4. Hệ Thống tải sử dụng Gián Tiếp: Hệ Thống đường ống gió thổi qua phòng cần điều hòa, Các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, Damper.v.v.

5. Hệ Thống Bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower (nếu có) đối với Chiller giải nhiệt nước.

Mô hình hệ thống điều hòa trung tâm Chiller:

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller hoạt động có 4 vòng tuần hoàn cho hệ thống như sau:

• Vòng tuần hoàn màu đỏ: Là vòng tuần hoàn nước nóng bơm vào Cooling tower thảy nhiệt này ra môi trường.
• Vòng tuần hoàn màu xanh: Là vòng tuần hoàn gas lạnh trong cụm Water chiller.
• Vòng tuần hoàn màu tím nhạt: Là vòng tuần hoàn nước lạnh được bơm đến AHU, FCU, PAU, PHE .v.v.
• Vòng tuần hoàn màu vàng: Là vòng tuần hoàn của hệ thống ống gió thổi vào phòng được điều hòa.

Các thiết bị trong một hệ thống Chiller hoàn chỉnh

1. Cụm trung tâm nước Water Chiller.

Cụm trung tâm nước Water Chiller là trung tâm của hệ thống, Tiêu thụ điện năng lớn nhất, giá thành cao nhất so với thiết bị khác. Sản phẩm được sản xuất hàng loạt công nghiệp theo những công suất định sẵn tại các nước có nền công nghệ cao, từ đó phân phối riêng lẻ theo các công trình lớn nước ngoài.

Việc chọn lựa và hàm lượng tính toán đơn giản so với các thành phần còn lại của hệ thống. Được chọn theo năng suất lạnh yêu cầu (lấy đơn giản 15m² bằng 1 tons loại điều hòa thường). Loại máy nén gas, loại Gas, Hiệu suất làm việc (cấp giảm tải, chạy biến tần.v.v.). Hoặc một số yêu cầu kèm theo: gắn bơm nhiệt, chất tải lạnh glycol .v.v.

Các thương hiệu hàng đầu thế giới: Trane, Carrier, York, Mc Quay, Hitachi,Climaveneta, Dunham – bush.v.v.

2. Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh 

Bơm nước:

+ Bơm nước của hệ thống điều hòa trung tâm chịu trách nhiệm bơm nước lạnh qua Chiller đến tải sử dụng trực tiếp (Nước lạnh sinh hoạt trao đổi qua tấm PHE, AHU, FCU, PAU.v.v.). Hiệu suất cao hơn nếu mỗi Chiller có riêng một bơm cho mình, bơm là loại bơm dùng cho nhà cao tầng có độ ồn nhỏ, cột áp không cao lắm (vì cân bằng tuần hoàn kín giữa cột áp đi và cột áp về).

+ Lưu lượng nước từ bơm qua Chiller luôn phải được giữ ổn định, không tăng hay giảm công suất lưu lượng bơm bằng biến tần nếu không có sự kết hợp có khoa học của hệ thống.

+ Chọn công suất bơm: dựa vào cột áp nước và lưu lượng nước (lưu lượng có sẵn theo thông số Chiller đã chọn). Việc Tính Toán cột áp Bơm nước có phần phức tạp do các thông số toán nhiều (lưu lượng nước, độ dài đường ống, độ cao, sụt áp qua co, cút, Tê, AHU, FCU, PAU .v.v.). Mặt dù có tính toán bằng tay để làm thuyết minh dự thầu, nhưng đa số vẫn dựa vào phần mềm phân tích tính toán để đưa ra kết quả tốt nhất.

Đường ống nước lạnh

+ Thường là ống thép đen được bọc cách nhiệt với đường nước lạnh. Ống thép đen hay ống đồng với đường ống nước nóng dẩn ra Cooling tower. Hiện nay người ta bắt đầu thiết kế sang ống nhựa PPR cho hệ thống Chiller, một số công trình dùng ống loại này hiện đang sử dụng rất tốt.

+ Việc lựa chọn kích thước đường ống dựa vào lưu lượng  mà nó chuyên chở: Đường ống nhỏ quá dẩn đến tổn thất áp suất nước lớn đồng thời đường ống phải chịu áp suất cao hơn khi làm việc. Đường ống quá lớn dẩn đến tăng giá thành do thi công và giá đường ống.

+ Tùy theo lưu lượng mà ta chọn kích thước đường ống, tra theo Catalog nhà sản xuất.

3. Hệ thống tái sử dụng trực tiếp : AHU. FCU, PAU, PHE,…

Trên thực tế thì AHU, FCU, PAU, có bản chất giống nhau nhưng mục đích sử dụng lại khác nhau.

• AHU: là bộ xử lý nhiệt ẩm hệ thống ống gió trung tâm và chia ra làm nhiều ống gió phụ đi vào không gian điều hòa. Như vậy một AHU có thể có nhiều lớp lọc bụi, nhiều dàn coil ống đồng (nước nóng hoặc lạnh) theo điều kiện xử lý yêu cầu và dùng cho một không gian lớn.
• FCU: thì dùng cho nhiều phòng nhỏ hay khu vực nhỏ nơi mà hệ thống ống gió của AHU không thể tới được, hay với yêu cầu một vài phòng nằm trong khu vực với yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đang lắp sử dụng. FCU không xử lí nhiệt ẩm tốt bằng AHU (do kích thước sản xuất hạn chế). Nên với yêu cầu đòi hỏi cao ta bắt buột sử dụng thêm bộ xử lý PAU (lọc, làm lạnh,gia nhiệt, tách ẩm hay tạo ẩm) được lắp bên ngoài và nối ống gió cho nhiều FCU bên trong.
• PAU: Luôn 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 sao khi ra coil FCU thì có độ ẩm tương đối cao 85~95%).Luôn cấp gió nhiệt độ càng thấp ( >9 nếu dùng VAV, > 11 nếu dùng CAV) khi có thể, khi này sẽ giảm được size của FCU hay Indoor Unit.

Mô hình AHU

• Cấu trúc của mô hình AHU sẽ có sự khác biệt tùy theo nhà sản xuất. AHU là thiết bị trao đổi nhiệt giữa nước nóng hoặc lạnh với không khí.
• AHU yêu cầu hàm lượng tính toán riêng biệt, sản xuất theo các thông số về nhiệt độ, lưu lượng gió, độ ẩm trước và sau của phòng.
• Hệ thống tủ điều khiển và tủ kết nối được sản xuất riêng biệt tại 2 công ty khác nhau
• Để giảm bớt một số quy trình tính toán phức tạo thì đơn vị sản xuất đã cung cấp các phần mềm có nhiều tính năng chọn riêng cho từng hãng. Chính vì thế, chỉ cần có đầy đủ thông số là bạn đã có thể lựa chọn được mô hình AHU phù hợp nhất.

Đường ống nước lạnh vào AHU

Không phải các coil AHU lúc nào cũng hoạt động đầy tải mà chúng phụ thuộc vào quá trình thiết kế và công suất làm lạnh cao nhất. Các giải pháp tăng hiệu quả cho hệ thống như sau:

• Van 2 ngả (two way valve control): loại van giúp thay đổi lưu lượng nước cấp, áp lực sẽ được giải phóng nên giúp tiết kiệm điện máy bơm.

• Van 3 ngả (three way valve control): Giúp lưu lượng nước được liên tục

• Face and bypass damper control: Nhờ hệ thống cửa gió có thể điều chỉnh được mà đẩy một lượng gió thổi qua bypass damper khi chạy non tải. Bên cạnh đó, tiết kiệm được ống bybass và tiết kiệm điện cho máy bơm.

• Primary-Secondary: đây là hệ thống 2 vòng nước bao gồm vòng sơ cấp và vòng thứ cấp. Vòng sơ cấp để cung cấp nước qua cụm Chiller nên phù hợp với bơm cột áp nhỏ. Vòng thứ cấp giúp phân phối nước lạnh vào công trình giúp giảm điện năng tiêu thụ.

Variable Primary Flow VPF ( Hệ thống lưu lượng thay đổi với đoạn ống by pass)

• Khi chỉ có 1 hệ bơm đi qua Evaporator của Chiller với các bơm dùng biến tấu để điều khiển.
• Chiller và bơm nước đều có khả năng giảm tải.
• Cần phải tính toán lắp đặt đường ống bypass một các chính xác nhất để có thể đáp ứng được lưu lượng nhỏ nhất của Chiller.
• VFF có khả năng giảm năng lượng tiêu tốn 3%/năm cho toàn bộ hệ thống. Giảm chi phí đầu tư khoảng 4-8%, tiết kiệm được nhiều không gian và giảm được chi phí bảo trì; giảm năng lượng cho hệ bơm lạnh (25-50%); giảm năng lượng Chiller (13%).

4. Hệ thống ống gió 

• Hòa trộn gió tươi và gió hồi, lượng gió hòa trộn này sẻ được đưa vào AHU hay FCU để xử lý theo yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm của không gian điều hòa.
• Có nhiều phương pháp tính toán ống gió. Nhưng phương pháp sử dụng phổ biến là phương pháp ma sát đồng điều.
• Tính toán không quá mấy phức tạp do dể dàng trong lựa chọn số lượng miệng gió và kích thước từng đoạn nhánh. thông số chủ yếu là lưu lượng gió và độ ồn yêu cầu điều dể dàng tra ra được. Mà điều khó khăn nhất là thể hiện trên bản vẻ 2D hoặc 3D để ra thông số chính xác nhất cho nhà đầu tư.
• Ngoài ra còn có hệ thống ống gió khác như ống gió hồi, ống gió thải, ống gió tăng áp cầu thang .v.v.

5. Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower (nếu có) đối với Chiller giải nhiệt nước 

• Từng phần thiết bị: Chiller, AHU, FCU, PAU, Van 2 – 3 Ngả.v.v. điều hoạt động độc lập bởi bộ điều khiển DDC. Và DDC có thể nhận tín hiệu từ cảm biến (cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió và nước, nồng độ CO2.v.v.), được lập trình điều khiển sẳn bằng máy tính và có tích hợp cổng truyền thông.
• DDC có kết nối với hệ thống máy tính chủ qua các chuẩn giao tiếp (cổng giao tiếp truyền thông RS232, RS485.v.v.) kết nối được với nhau. Từ đó máy tính có thể nhận biết các hệ thống đang hoạt động và tình trạng hoạt động. Do máy tính có thêm chức năng phân quyền điều khiển mà máy tính chủ có thể tác động can thiệp vào dữ liệu đã được lập trình sẳn trên DDC để điều khiển thiết bị đó theo nhu cầu của người quản lý của máy tính chủ.
• Việc lập trình, điều khiển và đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau để kết nối với máy tính với phần mềm BMS viết riêng cho công trình tòa nhà. Đa số là do một công ty điều khiển và sử dụng dòng hàng điều khiển chuyên dùng riêng của hàng.

6.Hệ thống kết nối điều khiển Chiller

• Tất các thiết bị của hệ thống đều hoạt động bằng bộ điều khiển DDC. DDC có thể nhận cả tín hiệu cảm biến và được lập trình điều chỉnh sẵn bằng máy tính có tích hợp cổng truyền thông.
• DDC có kết nối với máy chủ qua chuẩn giao tiếp.
• Máy chủ có thể biết được hệ thống nào đang hoạt động và kiểm soát được tình trạng hoạt động đó theo yêu cầu của người quản lý.
• Việc cài đặt điều khiển phải đảm bảo các thiết bị giao tiếp được với nhau và kết nối máy tính với phần mềm BMS riêng.

Phân loại hệ thống làm lạnh Chiller theo công dụng

Hệ thống Chiller được sử dụng để làm lạnh nước xuống mức được yêu cầu nên có thể phân loại chúng theo công dụng mà chúng phục vụ như sau:

• Giải nhiệt công nghiệp: Điều chỉnh nhiệt rất rộng, từ 60 xuống còn 30 độ C. Thường được sử dụng trong các nhà máy in màu, nhựa, làm lạnh quá trình trộn hóa chất, giải nhiệt cầu máy cơ khí, cấp nước lạnh khi trộn bê tông, quá trình chưng cất trong nhà máy bia,…
• Sử dụng làm điều hòa không khí trung tâm nước với dãy điểu chỉnh độ nước hẹp hơn 7-12 độ C. Thường được sử dụng tại trung tâm thương mại, nhà sách, siêu thị, xưởng công nghiệp (nhà thuốc, dệt may,…)

Cơ nhiệt Trường Thành – Đơn vị thi công, lắp đặt hệ thống Chiller uy tín nhiều kinh nghiệm!

Nếu bạn đang băn khoăn không biết đơn vị nào thi công lắp đặt hệ thống Chiller uy tín thì hãy liên hệ ngay với Công ty Cổ phần cơ nhiệt Trường Thành – một đơn vị chuyên thi công lắp đặt cung cấp các giải pháp về Chiller đã có nhiều năm kinh nghiệm và luôn đặt chất lượng lên hàng đầu!

Với kinh nghiệm nhiều năm trong lĩnh vực thông gió, làm mát điều hòa không khí, Cơ nhiệt Trường Thành chuyên lắp đặt hệ thống Chiller, bao gồm:

• Tư vấn thiết kế hệ thống Chiller phù hợp với cơ sở hạ tầng
• Thi công lắp đặt hệ thống Chiller nhanh chóng, đảm bảo chất lượng.
• Bảo dưỡng định kỳ.

Cơ nhiệt Trường Thành cam kết mang đến cho khách hàng dòng sản phẩm chất lượng cao, giá thành hợp lý và có chế độ bảo hành lâu dài. Chúng tôi hân hạnh mang đến cho khách hàng những phương án thiết kế mang đến hiệu suất tốt nhất, đảm bảo sự hài lòng tuyệt đối!

CÔNG TY CỔ PHẦN CƠ NHIỆT TRƯỜNG THÀNH

• Trụ sở chính: Số 42, đường Đại Nải, phường Nông Trang, Việt Trì, Phú Thọ
• Mã số thuế: 2600694000
• VPGD tại Hà Nội: Số 77 – Lai Xá – Kim Chung – Hoài Đức – Hà Nội
• Xưởng sản xuất: đường Nguyễn Du kéo dài – Việt Trì – Phú Thọ (gần cao tốc IC7)
• Điện thoại: 0862 070 294 – 0966 500 694
• Email: conhiettruongthanh@gmail.com – thangduongduy@gmail.com
• Website: conhiettruongthanh.com

XEM THÊM:

HVAC là gì? Những khái niệm cơ bản cần nắm rõ về hệ thống HVAC

Hệ thống thông gió là gì? Tại sao nhà xưởng nên làm thông gió?