Hệ thống Chiller là một thuật ngữ còn khá mới mẻ tuy nhiên chúng lại là một hệ thống không thể thiếu trong ngành công nghiệp làm lạnh. Hệ thống Chiller đang ngày càng phổ biến và được ứng dụng trong nhiều ngành nghề khác nhau. Hôm nay hãy cùng Palada.vn tìm hiểu kỹ hơn về sơ đồ và nguyên lý hoạt động của Chiller trong bài viết dưới đây nhé.
Tóm tắt
- 1 Tìm hiểu cơ bản về nguyên lý hoạt động của Chiller
- 2 Tìm hiểu nguyên lý hoạt động Chiller
- 3 Cụ thể sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller
Tìm hiểu cơ bản về nguyên lý hoạt động của Chiller
Hệ thống Chiller là gì?
Chiller là thiết bị để sản xuất nước lạnh cung cấp tới tải các công trình. Hệ thống Chiller thường được lắp đặt tại các siêu thị hoặc nhà máy.
Hệ thống này còn được biết đến với tên gọi là hệ thống điều hòa trung tâm. Chúng là thiết bị làm lạnh các loại thực phẩm, đồ vật; sản xuất nước lạnh trong hệ thống điều hòa không khí, dùng nước để làm chất tải lạnh. Nước đưa vào sẽ làm lạnh qua bình bốc hơi.
Hệ thống Chiller gồm 4 máy chính gồm máy nén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và một số thiết bị phụ khác. Hệ thống Chiller được sản xuất theo cụm không tách rời và đạt chuẩn ARI.
Việc phân loại hệ thống này có thể dựa vào nhiều cách khác nhau: theo loại máy nén (ly tâm, piston, xoắn ốc, trục vít); theo loại thiết bị giải nhiệt gió; theo loại thiết bị giải nhiệt nước; thiết bị hồi nhiệt…
Cấu tạo hệ thống Chiller
Hệ thống Chiller gồm có 5 phần cơ bản như sau:
– Cụm trung tâm nước Chiller.
– Hệ thống đường ống và bơm nước lạnh.
– Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: PAU; AHU; FCU; PHE…
– Hệ thống tải sử dụng gián tiếp: hệ thống gió thổi qua các phòng cần đến điều hòa, các van điều chỉnh ống gió và miệng gió: VAV, Damper…
4 vòng tuần hoàn hệ thống Chiller
– Vòng màu đỏ: vòng của nước nóng bơm vào tháp giải nhiệt để tỏa nhiệt ra ngoài môi trường.
– Vòng màu xanh: đây là vòng gas lạnh tại cụm nước Chiller.
– Vòng màu tím: đây là vòng nước lạnh được bơm đến AHU, PAU, FCU, PHE…
– Vòng màu vàng: đây là vòng hệ thống ống gió thổi vào phòng điều hòa.
Tìm hiểu nguyên lý hoạt động Chiller
Nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước. Nước có thể từ dạng khí ngưng tụ thành dạng lỏng; dạng lỏng thì đông đặc thành thể rắn.
Ở quá trình thu nhiệt trong hệ thống giải nhiệt này, nước được chuyển hóa từ thể rắn sang lỏng rồi sang khí. Có nghĩa là dùng chính nhiệt môi trường xung quanh, làm mát môi trường từ đó giảm nhiệt độ. Nếu xảy ra ngược lại thì đây sẽ là quá trình tỏa nhiệt.
Hệ thống Chiller thường sẽ áp dụng quá trình hóa lỏng sang khí để thu được nhiệt xung quanh và làm lạnh chúng: gas lỏng khi bay hơi sẽ thu nhiệt từ nước khiến nước lạnh đi.
Trong quá trình ngược lại thì khi đi qua máy nén thì gas ở trạng thái hơi áp suất cao được giải nhiệt hoàn toàn để trở thành dạng lỏng trong một quy trình khép kín. Hệ thống này được điều chỉnh bằng van tự động.
Cụ thể sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller
Hệ thống Chiller gồm những thiết bị sau:
Cụm trung tâm nước Chiller
– Cụm water cooled – trung tâm nước Chiller hay còn gọi là trung tâm hệ thống Chiller. Thiết bị này có mức giá cao nhất và cũng tiêu tốn điện năng nhiều nhất.
– Cụm trung tâm nước Chiller được sản xuất theo những công suất đã định sẵn.
– Việc tính toán và lựa chọn thiết bị này thì đơn giản hơn các phần khác. Chúng được chọn theo yêu cầu về loại máy nén gas, năng suất làm lạnh, hiệu suất làm việc và loại gas. Hoặc là có thể lựa chọn kèm theo yêu cầu về chất tải lạnh, gắn bơm nhiệt…
– Các thương hiệu cung cấp cụm trung tâm nước Chiller nổi tiếng hiện nay là: York, Carrier, Trane, Hitachi, Dunham-bush…
Hệ thống máy bơm cùng với đường ống nước lạnh
Hệ thống bơm nước:
– Hệ thống này dùng để bơm nước lạnh qua Chiller đến tải sử dụng trực tiếp. Hiệu suất làm lạnh sẽ tốt hơn nếu như mỗi Chiller có máy bơm riêng và là loại máy dùng cho cao ốc, với cột áp tương đối và độ ổn nhỏ.
– Lưu lượng nước bơm vào hệ thống phải giữ ổn định, không giảm không tăng công suất bằng biến tần nếu như không có sự kết hợp khoa học của hệ thống chung.
– Chúng ta cần dựa vào lưu lượng nước và cột áp nước để lựa chọn công suất máy bơm. Việc tính cột áp bơm nước tương đối phức tạp bởi có nhiều thông số. Chính vì thế, cần dùng đến phần mềm để ra được kết quả chính xác nhất.
Đường ống:
– Đường ống được cấu tạo từ thép đen cách nhiệt với nước lạnh. Loại ống này sẽ dẫn ra tháp giải nhiệt. Gần đây, người ta đã dần thay thế ống thép bằng ống nhựa PPR và nhận được những phản hồi rất tốt.
– Lựa chọn đường ống cũng cần phải tùy thuộc vào lưu lượng nước mà chúng chuyên chở. Nếu đường ống quá nhỏ sẽ gây ra tổn thất áp suất lớn, đường ống cũng chịu sức ép lớn hơn. Còn nếu như đường ống quá to thì giá thành của hệ thống sẽ tăng cao.
Hệ thống AHU; PAU; FCU; MAU
– AHU: là bộ xử lý nhiệt ẩm. Chúng có nhiều ống gió phụ khác nhau để có thể dễ dàng đi vào không gian điều hòa. AHU có rất nhiều dàn coil ống đồng, lớp lọc bụi theo yêu cầu cho những diện tích lớn.
– FCU: Hệ thống này sử dụng cho phòng nhỏ, những nơi mà hệ thống ống gió của AHU không tới được. Có thể lắp đặt hệ thống này tại những nơi yêu cầu về độ ẩm, nhiệt độ khác với AHU sẵn có. FCU có khả năng xử lý nhiệt không được tốt như AHU. Vì vậy, nếu yêu cầu quá cao thì chúng ta nên sử dụng thêm PAU lắp bên ngoài cũng như nối ống gió cho FCU.
– PAU: Hệ thống cấp gió khô hơn so với không khí điều hòa. Đây là độ khô chứ không phải là độ ẩm tương đối.
* Mô hình AHU
– Cấu trúc của mô hình AHU có sự khác biệt tùy theo nhà sản xuất. AHU là thiết bị trao đổi nhiệt giữa nước nóng hoặc nước lạnh với không khí.
– AHU yêu cầu hàm lượng tính toán riêng biệt, được sản xuất theo các thông số về nhiệt độ, lưu lượng gió, độ ẩm trước sau của phòng.
– Hệ thống tủ điều khiển và kết nối được sản xuất riêng biệt.
– Để giảm bớt quy trình tính toán phức tạp thì các đơn vị sản xuất đã cung cấp các phần mềm có nhiều tính năng lựa chọn riêng cho từng hãng. Chính vì thế, chỉ cần có đầy đủ thông số là bạn đã có thể lựa chọn mô hình AHU phù hợp nhất.
* Đường ống nước lạnh vào AHU
Không phải các coil của mô hình này lúc nào cũng hoạt động đầy tải mà chúng phụ thuộc vào quá trình thiết kế cũng như là công suất làm lạnh cao nhất. Các giải pháp có thể giúp tăng hiệu quả cho hệ thống như sau:
– Van 2 ngả: loại van giúp thay đổi lưu lượng nước cấp, từ đó áp lực sẽ được giải phóng giúp tiết kiệm điện máy bơm.
– Van 3 ngả: Giúp lưu lượng nước liên tục.
– Face – bypass damper control – Bề mặt cửa gió dạng Bypass: Nhờ hệ thống cửa gió điều chỉnh được mà đẩy một lượng gió thổi qua bypass van điều tiết khi chạy non tải. Bên cạnh đó, tiết kiệm ống bypass và tiết kiệm điện cho máy bơm.
– Primary – Secondary: hệ thống 2 vòng nước bao gồm vòng sơ cấp và vòng thứ cấp. Vòng sơ cấp – Primary dùng để cung cấp nước qua cụm Chiller phù hợp với bơm cột áp nhỏ. Vòng thứ cấp – Secondary giúp phân phối nước lạnh vào công trình giúp giảm điện năng tiêu thụ.
* Variable Primary Flow (Hệ thống lưu lượng thay đổi với ống bypass)
– Được dùng khi chỉ có 1 hệ bơm đi qua thiết bị bay hơi của Chiller với các bơm dùng biến tấu để điều khiển.
– Chiller và bơm nước ở đây đều có khả năng giảm tải. Cần phải tính toán lắp đặt đường ống bypass chính xác nhất để có thể đáp ứng được lưu lượng nhỏ nhất của Chiller.
– VFF có khả năng giảm năng lượng 3%/năm cho toàn bộ hệ thống. Giảm chi phí đầu tư 4 – 8%, tiết kiệm được nhiều không gian, giảm được chi phí bảo trì; giảm năng lượng 25 – 50% cho hệ bơm lạnh; giảm 13% năng lượng Chiller.
Ống gió
– Hòa trộn gió tươi và lượng gió này đưa vào AHU hoặc FCU để xử lý theo yêu cầu người sử dụng.
– Ngoài ra còn có hệ thống khác như ống gió thải, ống gió hồi, ống gió tăng áp cầu thang…
Hệ thống kết nối điều khiển
– Tất các thiết bị của hệ thống Chiller đều hoạt động bằng bộ điều khiển DDC. Bộ điều khiển DDC có thể nhận cả tín hiệu cảm biến và được lập trình sẵn bằng máy tính có tích hợp cổng truyền thông.
– DDC kết nối với máy chủ qua chuẩn giao tiếp.
– Máy chủ có thể biết được hệ thống nào đang hoạt động, kiểm soát được tình trạng hoạt động đó theo yêu cầu của quản lý.
– Việc cài đặt điều khiển phải đảm bảo được các thiết bị giao tiếp được với nhau và kết nối máy tính với phần mềm riêng.
Phân loại Chiller theo công dụng
Hệ thống Chiller được sử dụng trong việc làm lạnh nước xuống mức yêu cầu nên có những cách phân loại chúng theo công dụng như sau:
– Giải nhiệt công nghiệp: Điều chỉnh nhiệt rộng, từ 60 xuống còn 30 độ C. Hệ thống này thường được sử dụng trong các nhà máy in màu, làm lạnh quá trình trộn hóa chất, giải nhiệt máy cơ khí, cấp nước lạnh khi trộn bê tông, hay quá trình chưng cất trong nhà máy bia…
– Sử dụng như điều hòa không khí trung tâm nước với dãy điều chỉnh độ nước hẹp hơn 7 – 12 độ C. Hệ thống này thường được sử dụng tại các trung tâm thương mại, nhà sách, siêu thị, xưởng sản xuất công nghiệp…
Thường thì hệ thống Chiller được sử dụng trong những hệ thống sản xuất công nghiệp nên được nhiều công ty, tập đoàn, doanh nghiệp chú ý đến.
Trên đây là giới thiệu cơ bản, sơ đồ và nguyên lý hoạt động của Chiller để các bạn tham khảo. Hi vọng với những thông tin vừa rồi thì các bạn sẽ lựa chọn được cho mình hệ thống phù hợp nhất với nhu cầu của doanh nghiệp. Nếu các bạn còn bất kỳ thắc mắc nào về vấn đề này, hãy để lại bình luận bên dưới để chúng mình giải đáp nhé.
