Chiller: Cấu tạo & cách hoạt động hệ thống làm mát (2022)

0
92

Chiller cái tên khá là mới lạ với những anh em chưa bao giờ tìm hiểu về nó nhưng hệ thống chiller lại là một thành phần không thể thiếu trong ngành công nghiệp làm lạnh. Nó được ứng dụng hầu hết ở tất cả các ngành công nghiệp như thực phẩm, y tế, điện tử… Để hiểu rõ hơn về Chiller anh em cùng mình tìm hiểu về hệ thống chiller, cấu tạo và cách hoạt động của nó trong bài viết dưới đây.

Hệ thống chiller là gì?

Thật ra chiller chính là máy sản xuất nước lạnh để mang đến cho các công trình. Hệ thống chiller thường được lắp đặt ở các nhà máy, trung tâm thương mại, siêu thị.

Đây còn được xem là hệ thống điều hòa trung tâm. Công dụng của nó chính là làm lạnh các loại thực phẩm, sản phẩm và sản xuất nước lạnh cho hệ thống điều hòa không khí trung tâm, dùng chính nước để làm chất tải lạnh. Khi nước đưa vào được làm lạnh qua quy trình bốc hơi ở nhiệt độ là 12 độ và 7 độ.

Hệ thống chiller

Trong hệ thống chiller bao gồm 4 máy chính là máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị nay hơi và van tiết lưu. Và thêm một số chi tiết khác. Một hệ thống chiller khi đạt chuẩn sẽ được sản xuất theo cụm và không tách rời nhau, đạt chuẩn ARI.

Để có thể phân loại được hệ thống này có thể dựa vào những cách khác nhau như theo máy nén hay theo thiết bị giải nhiệt gió, theo thiết bị giải nhiệt nước….

Cấu tạo của hệ thống chiller

Cấu tạo hệ thống chiller

Cấu tạo của hệ thống chiller gồm có 5 thành phần chính:

  1. Trung tâm nước water chiller
  2. Hệ thống đường ống nước lạnh và hệ thống bơm nước lạnh
  3. Phần tải sử dụng trực tiếp gồm: AHU, FCU, PAU, PHE…
  4. Hệ thống tài sử dụng gián tiếp, hệ thống đường ống, gió thổi qua phòng cần điều hoà, van điều chỉnh ống gió, miệng gió, VAV, Damper…
  5. Phần bơm và tuần hoàn nước qua Cooling tower (nếu có) đối với chiller giải nhiệt nước

Hệ thống chiller có 4 vòng tuần hoàn sau:

Vòng tuần hoàn hệ thống chiller

  • Vòng màu đỏ: Đây là vòng nước nóng được bơm vào cooling tower nhằm toả nhiệt ra ngoài môi trường
  • V. màu xanh: Vòng này là vòng gas lạnh ở cụm water chiller
  • Vòng màu tím: Vòng này là vòng nước lạnh sẽ bơm đến AHU, FCU, PAU, PHE…
  • V. màu vàng: Vòng này là vòng của hệ thống gió thổi vào trong phòng điều hoà

Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller

Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller là như thế nào? Hệ thống chiller hoạt động theo nguyên lý chuyển hoá theo trạng thái của nước. Nước sẽ từ dạng khí ngưng tụ và chuyển thành dạng lỏng và nó được đông đặc thành dạng rắn.

Trong quá trình thu nhiệt của hệ thống, phần nước sẽ chuyển từ thể rắn sang thể lỏng và rồi sang thể khí. Tức là sẽ sử dụng nhiệt ở môi trường xung quanh từ đó môi trường được làm mát và giảm nhiệt độ. Và ngược lại sẽ quá trình ấy sẽ là quá trình toả nhiệt.

Nguyên lý hoạt động hệ thống chiller

Hệ thống chiller sẽ sử dụng quá trình chuyển lỏng sang khí từ là bay hơi nước để có thể thu nhiệt từ môi trường xung quanh và làm lạnh chúng. Phần gas lỏng bay hơi và hấp thụ nhiệt từ nước làm cho lạnh theo đúng yêu cầu.

Trong quá trình ngược lại phần gas hơi áp suất nên gas sẽ lạnh. Khu gas đi qua máy nén thì sẽ ở trạng thái hơi áp suất cao và sẽ được giải nhiệt hoàn toàn để có thể trở thành dạng lỏng ở một chu trình khép kín. Hệ thống này được điều chỉnh bằng van tự động nên rất thuận tiện.

Cấu tạo hệ thống làm mát Chiller gồm những mô hình nào?

Dưới đây là mô hình cấu tạo hệ thống làm mát chiller:

#1 Mô hình trung tâm Water Chiller

Đây chính là trung tâm của hệ thống chiller. Và là nơi có lượng tiêu thụ điện năng lớn nhất, có giá cao nhất trong các thiết bị. Cụm trung tâm nước water chiller này được sản xuất theo dây chuyền một loạt tại những nước có nền công nghiệp cao và phân phối cho những công trình lớn.

Mô hình trung tâm water chiller

Việc chọn lựa và tính toán cũng rất đơn giản hơn những thành phần khác của hệ thống. Và sẽ được chọn theo năng suất lạnh theo yêu cầu. Từ loại máy nén gas, loại gas, hiệu suất làm việc (cấp giảm tải, chạy biến tần…). Và một số yêu cầu thêm là gắn bơm nhiệt…

Với sản phẩm này được lựa chọn bởi các thương hiệu hàng đầu thế giới là trane, carrier, york….

#2 Hệ thống đường ống và bơm nước lạnh

* Đối với bơm nước:

  • Bơm nước của hệ thống điều hoà trung tâm có trách nhiệm là bơm nước lạnh qua Chiller đến với tải sử dụng trực tiếp (trong đó nước lạnh sinh hoạt trao đổi qua tấm PHE, AHU, FCU…). Khi mỗi chiller có một máy bơm riêng cho mình sẽ mang lại hiệu suất cao hơn và phải là loại bơm dành cho nhà cao tầng và hạn chế tiếng ồn, cột áo không được cao lắm.
  • Khi bơm nước qua chiller thì lưu lượng của nước phải được giữ một cách ổn định không được tăng hay giảm công suất bất chợt nếu không có sự điều chỉnh khoa học của hệ thống.
  • Vấn đề chọn công suất bơm: Cái này sẽ dựa vào cột áp nước và lưu lượng của nước. Phần lưu lượng nước đã được định sẵn theo thông số mà chiller đã chọn, còn về tính toán cột áp bơm nước hơi phức tạp bởi cần nhiều số liệu từ lưu lượng nước, độ dài đường ống, độ cao, AHU,FCU…. Và phần này cần dựa vào phần mềm phân tích tính toán để đưa ra thông số chuẩn xác.

Hệ thống đường ống và bơm nước lạnh

* Đối với đường ống nước lạnh:

  • Phần này sẽ được làm từ ống thép đen và được bọc cách nhiệt với nước lạnh. Và phần này sẽ được dần ra cooling tower. Ngày nay người ta thay thế bằng ống nhựa PPR cho hệ thống chiller, đây cùng là vật liệu đang được sử dụng và cũng đem lại kết quả tốt.
  • Về kích thước đường ống sẽ dựa vào lưu lượng mà nó sẽ chuyên chở. Nếu đường ống nhỏ sẽ ảnh hưởng đến tổn thất áp suất nước lườn, gây cho đường ống phải chịu áp suất cao hơn nhiều khi làm việc. Và nếu đường ống quá lớn cùng sẽ dẫn đến chi phí chi trả cao. Tùy theo lưu lượng nước đã chọn để có thể đưa ra kích thước ống hợp lý.

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

AHU, FCU, PAU đều có những bản chất giống nhau nhưng về mục đích sử dụng lại khác nhau.

  • Hệ thống tái sử dụng trực tiếp AHU: Đây là bộ phận có chức năng xử lý nhiệt ẩm của hệ thống ống gió trung tâm và được chia thành nhiều ống gió phụ để đưa vào trong không gian điều hoà. AHU sẽ có nhiều lớp lọc bụi, dàn nước nóng, lạnh theo điều kiện yêu cầu và mang lại đúng chất một không gian lớn.
Mô hình AHU
Mô hình AHU
  • Hệ thống tái sử dụng trực tiếp FCU: Phần này sẽ dùng nhiều cho phòng nhỏ hay những khu vực hệ thống ống gió AHU không thể tới được. Hoặc những phòng có nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đang sử dụng. Tuy nhiên FCU không xử lý được nhiệt ẩm tốt hơn AHU. Vậy nên cần phải sử dụng thêm bộ xử lý PAU tác dụng lọc, làm lạnh, gia nhiệt, tách ấm hoặc tạo ẩm. Lắp ở phía ngoài và nối ống gió với nhiều FCU phía bên trong.
  • Phần hệ thống tái sử dụng trực tiếp PAU: Phần này luôn cấp gió khô hơn không khí trong phòng điều hòa. Khô ở đây chính là độ khô, luôn cấp gió nhiệt độ gió thấp khi có thể. Việc này sẽ giảm được size FCU hay Indoor Unit.

4. Mô hình ống gió

Mô hình ống gió

  • Phần này sẽ hoà trộn gió tươi và gió hồi, lượng gió hoà trộn sẽ được đưa vào AHU hay FCU để được xử lý theo yêu cầu của nhiệt độ và độ ẩm của không gian điều hoà.
  • Phương pháp sử dụng để tính toán ống gió là ma sát đồng điều. Phần tính toán này không phức tạp bởi dễ dàng lựa chọn số lượng miệng gió và kích thước của từng đoạn nhánh và thông số chủ yếu là lưu lượng gió và độ ồn yêu cầu. Ở đây điều khó khăn nhất chính là việc thể hiện trên bản vẽ 2D hay 3D để đưa ra con số chính xác nhất cho nhà đầu tư. Và ngoài ra còn có một số hệ thống ống gió khác như ống gió hồi, ống gió thải…

5. Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower

Hệ thống bơm và tuần hoàn nước

  • Chiller, AHU, FCU, PAU… đều hoạt động độc lập với nhau bởi bộ điều khiển DDC. DDC có thể nhận được tín hiệu từ cảm biến như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió và nước… và được lập trình sẵn bằng thiết bị máy tính và được tích hợp cổng truyền thông.
  • DDC sẽ kết nối với hệ thống máy tính chủ qua các chuẩn giao tiếp như RS232, RS485…Và từ đó máy tính có thể nhận biết các hệ thống đang được hoạt động và tình trạng hoạt động cả nó. Và máy tính có chức năng phần quyền điều khiển nên có thể can thiệp vào dữ liệu được lập trình sẵn trên DDC để điều khiển thiết bị đó theo yêu cầu của người quản lý máy chủ.
  • Lập trình, điều khiển cần đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau để có thể kết nối với máy tính, với phần mềm BMS được viết riêng cho công trình tòa nhà ấy.

Anh em nào muốn tham khảo tài liệu Chiller có thể tải ở đây

⏭️ Mời anh em xem thêm ở đây nhé:

Trên đây là những thông tin về hệ thống chiller, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó. Và cũng cho biết rằng nó quan trọng như thế nào trong ngành công nghiệp. Hy vọng với những thông tin hữu ích này sẽ giúp anh em hiểu rõ hơn về hệ thống chiller và lựa chọn được loại chính xác, phù hợp.

Mecsu Learn

Đam mê cơ khí trong máu rồi, biết gì chia sẻ đó, anh em cùng nhau chia sẻ nhé
Subscribe
Notify of
0 Bình luận
Inline Feedbacks
View all comments