Hệ thống lạnh Chiller – Cấu tạo và Nguyên lý hoạt động

Hệ thống lạnh Chiller là một thuật ngữ còn khá mới mẻ với nhiều người. tuy nhiên đây là loại thiết bị không thể thiếu trong ngành công nghiệp làm lạnh. Ngày nay, hệ thống này đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cùng chúng tôi tìm hiểu kỹ hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller trong bài viết dưới đây nhé.

Hệ thống lạnh chiller là gì?

Chiller là thiết bị dùng để sản xuất nước lạnh cung cấp tới tải của các công trình. Bên cạnh đó, Chiller thường được lắp đặt tại các siêu thị hoặc nhà máy với chức năng làm mát không khí, làm lạnh các loại thực phẩm, đồ vật hoặc sản xuất nước lạnh trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm.

Thiết bị này dùng nước để làm chất tải lạnh, nước đưa vào sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi. Hệ thống lạnh Chiller gồm 4 máy chính: máy nén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và một số thiết bị phụ khác.

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

Cấu tạo của hệ thống điều hoà Chiller

Hệ thống làm lạnh Chiller được cấu tạo từ các bộ phận dưới đây:

Cụm water cooled Chiller

Cụm water cooled Chiller là thiết bị trung tâm hệ thống Chiller. Thiết bị này có giá thành cao nhất và tiêu tốn điện năng nhiều nhất.

Việc tính toán và lựa chọn cụm water cooled Chiller đơn giản hơn các bộ phận khác. Thiết bị này được chọn theo yêu cầu về loại máy nén gas, năng suất làm lạnh, hiệu suất làm việc và loại gas. Cũng có thể lựa chọn kèm theo yêu cầu về gắn bơm nhiệt, chất tải lạnh,…

Một số thương hiệu cung cấp cụm water cooled Chiller nổi tiếng như Hitachi, York, Trane, Carrier, Dunham-bush,…

Hệ thống ống nước lạnh và máy bơm nước

Máy bơm nước dùng để bơm nước lạnh qua Chiller đến tải sử dụng trực tiếp. Hiệu suất làm lạnh sẽ cao hơn nếu mỗi hệ thống có máy bơm nước riêng và là loại máy dùng cho cao ốc, có cột áp tương đối và không gây tiếng ồn.

Lượng nước bơm vào hệ thống phải được giữ ở mức ổn định, không giảm cũng không tăng công suất bằng biến tần nếu không có sự kết hợp có khoa học của hệ thống lạnh Chiller.

Chúng ta có thể dựa vào lượng nước và cột áp suất nước để chọn công suất máy bơm. Việc tính áp suất bơm nước sẽ tương đối phức tạp bởi nhiều thông số nên chúng ta có thể dùng phần mềm để có được kết quả chính xác nhất.

Hệ thống PAU, AHU, FCU, MAU

Hệ thống AHU: Là bộ xử lý nhiệt ẩm trong hệ thống lạnh Chiller. Hệ thống này có nhiều ống gió phụ khác nhau để đi vào không gian điều hòa. AHU có rất nhiều dàn coil ống đồng và lớp lọc bụi có thể phục vụ cho không gian có diện tích lớn.

Hệ thống FCU: Được sử dụng cho những căn phòng nhỏ, là nơi mà hệ thống ống gió của AHU không thể tới được. Chúng ta có thể lắp đặt hệ thống này tại những nơi có yêu cầu riêng về nhiệt độ, độ ẩm khác với AHU sẵn có.

Hệ thống FCU không có khả năng xử lý nhiệt tốt như AHU. Vì vậy, nếu có yêu cầu quá cao thì nên sử dụng thêm hệ thống PAU lắp bên ngoài và nối ống gió cho FCU.

PAU: Là hệ thống cung cấp gió khô hơn so với không khí trong điều hòa. Đây là độ khô chứ không phải độ ẩm bình thường. Thiết bị luôn cấp gió ở nhiệt độ thấp khi giảm size của Indoor Unit hoặc FCU.

Để giảm bớt một số quy trình tính toán phức tạp thì các nhà sản xuất đã cung cấp phần mềm có nhiều tính năng riêng cho từng hãng. Chính vì thế, chỉ cần có đầy đủ thông số là bạn đã có thể lựa chọn được thiết AHU phù hợp nhất với nhu cầu sử dụng của mình.

>>> Xem thêm: Bảo Trì Hệ Thống Thông Gió HVAC

Hệ thống ống gió

Hệ thống ống gió là thiết bị đảm nhận công việc hòa trộn gió hồi và gió tươi sau đó đưa lượng gió này vào thiết bị AHU hoặc FCU để xử lý theo yêu cầu của người sử dụng.

Có rất nhiều phương pháp để tính toán thông số kỹ thuật cho hệ thống ống gió nhưng phổ biến vẫn là ma sát đồng đều.Thiết bị này giúp người dùng dễ dàng lựa chọn được số lượng miệng gió cũng như kích thước mỗi nhánh.

Ngoài ra còn có hệ thống ống gió khác như ống gió thải, ống gió hồi, ống gió tăng áp cầu thang,…

Hệ thống kết nối điều khiển thiết bị lạnh Chiller

Tất cả các thiết bị của hệ thống lạnh Chiller đều hoạt động bằng bộ điều khiển DDC. Bộ điều khiển này có thể nhận cả tín hiệu cảm biến và được lập trình điều chỉnh sẵn bằng máy tính có tích hợp với cổng truyền thông.

Bên cạnh đó, DDC được kết nối với máy chủ qua chuẩn giao tiếp. Qua đó, 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 nhà quản lý. Việc cài đặt thiết bị điều khiển phải đảm bảo các thiết bị giao tiếp được với nhau và kết nối máy tính với phần mềm BMS riêng.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hoà Chiller

Hệ thống làm lạnh Chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước. Nước từ dạng khí sau khi ngưng tụ chuyển thành dạng lỏng và từ dạng lỏng đông đặc thành dạng rắn.

Trong quy trình thu nhiệt của hệ thống, nước được chuyển hóa từ thể rắn sang lỏng rồi sang thể khí. Có nghĩa là dùng nhiệt môi của nước lạnh để làm mát và giảm nhiệt độ môi trường xung quanh. Nếu quá trình trên diễn ra theo chiều ngược lại thì đó là quá trình tỏa nhiệt.

Hệ thống lạnh Chiller áp dụng quá trình bay hơi nước (hóa lỏng sang khí) để thu được nhiệt xung quanh và làm lạnh: gas lỏng sẽ bay hơi và thu nhiệt từ nước khiến nước lạnh đi theo yêu cầu.

Ở quy trình ngược lại: Trong một chu trình khép kín, khi đi qua máy nén thì gas ở trạng thái áp suất cao sẽ được giải nhiệt hoàn toàn để trở thành dạng lỏng.

Phân loại hệ thống lạnh Chiller

Hệ thống điều hòa Chiller được sử dụng để làm giảm nhiệt độ nước xuống mức được yêu cầu nên có thể phân loại chúng theo công dụng như sau:

Làm mát với diện tích lớn trong công nghiệp: Khả năng điều chỉnh nhiệt độ rất rộng, từ 60 xuống còn 30 độ C. Thường được sử dụng để cấp nước lạnh khi trộn bê tông, trong các nhà máy in màu, nhựa, giải nhiệt cầu máy cơ khí, làm lạnh quá trình trộn hóa chất, quá trình chưng cất trong nhà máy bia,…

Làm mát với diện tích nhỏ: hệ thống lạnh Chiller có thể điều chỉnh nhiệt độ nước xuống thấp hơn từ 7 đến 12. Nên thường được sử dụng tại siêu thị, trung tâm thương mại, nhà sách, xưởng công nghiệp (nhà thuốc, xưởng dệt may,…)

Ứng dụng của hệ thống làm lạnh Chiller

Ngày nay, hệ thống lạnh Chiller được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cụ thể là:

Ngành công nghiệp sản xuất nhựa

Trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa, hệ thống lạnh Chiller được sử dụng để làm mát nhựa nóng sau khi được thổi, bơm, ép đùn hoặc đóng dấu. Bên cạnh đó, Chiller còn được dùng để hạ nhiệt những thiết bị sử dụng để sản xuất nhựa như máy đúc, hộp số, thùng máy đùn,…

Ngành công nghiệp in ấn

Trong ngành công nghiệp in ấn, hệ thống lạnh Chiller không chỉ giúp loại bỏ nhiệt sinh ra do ma sát của các con lăn trong quá trình in ấn mà còn có tác dụng làm nguội giấy sau khi nó được đưa ra khỏi lò sấy mực trong quá trình sản xuất giấy.

Lĩnh vực y tế (máy quét MRI)

Phương pháp chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) là chụp hình ảnh của các cơ quan bên trong cơ thể con người. Trong lĩnh vực y tế, thiết bị này thường được sử dụng để phân biệt các mô bệnh học, nghĩa là một khối u não từ các mô bình thường.

Hệ thống lạnh Chiller được sử dụng để giảm nhiệt từ máy quét MRI và chuyển nó vào ete không khí xung quanh hoặc tháp làm mát.

Ngành công nghiệp HVAC

Chiller là một hệ thống điều hòa quy mô lớn có thể làm mát cho các tòa nhà,các khu chế xuất công nghiệp, trung tâm thương mại lớn,…Hệ thống này rất dễ dàng để thay thế hoặc bảo trì, có thời gian sử dụng lâu dài từ 10- 20 năm và giúp tiết kiệm điện năng.

Lợi ích khi sử dụng hệ thống lạnh Chiller cho nhà xưởng

Hệ thống làm lạnh Chiller được sử dụng nhiều trong các nhà xưởng nhờ những lợi ích sau đây:

Tiết kiệm điện năng

Máy nén của Chiller có công suất cao từ 200RT – 6000RT nê có khả năng làm mát hiệu quả và vô cùng tiết kiệm điện năng. Bên cạnh đó, với những nhà xưởng có diện tích rộng lớn, phải lựa chọn thiết bị Chiller có đủ công suất để kiểm soát độ ẩm và nền nhiệt chung để tăng khả năng làm mát. Cần giữ nền nhiệt ở một mức độ ổn định để tránh hiện tượng dư thừa hoặc thiếu nhiệt lượng và gây hao phí năng lượng.

Quy trình vận hành và quản lý thông minh

Hệ thống lạnh Chiller được điều khiển và vận hành thông qua phòng máy điều khiển. Các thiết bị điều khiển sử dụng cảm biến thông tin nhanh nhạy, liên tục cập nhật và phân tích dữ liệu để gửi thông báo về hệ thống.

Bên cạnh đó, hệ thống Chiller được thiết kế dựa trên những yêu cầu như chất làm lạnh bên trong thiết bị không chứa chất clorua, không làm suy giảm tầng ozon và không giải phóng ra các khí hay chất độc hại. Nên đảm bảo an toàn với sức khỏe người dùng, gần gũi và thân thiện với môi trường.

Cách lắp đặt hệ thống lạnh Chiller đúng kỹ thuật

Quy trình lắp đặt thiết làm lạnh Chiller đúng kỹ thuật gồm các bước sau:

• Bước 1: Nối đường ống dẫn nước vào và đường ống dẫn nước ra của hệ thống Chiller với máy ép khuôn nhựa.
• Bước 2: Lắp đặt van an toàn. Cần lắp đặt van an toàn ở đầu ra và đầu vào của các đường ống để bảo đảm an toàn trong quá trình hoạt động của máy làm lạnh Chiller.
• Bước 3: Lắp đặt ống bù nước kết nối với bồn chứa nước. Lưu ý rằng nước cấp cho máy làm lạnh Chiller phải là nước sạch, có áp suất ổn định và luôn có sẵn để có thể sử dụng ngay khi cần.
• Bước 4: Kết nối hệ thống Chiller với tháp tản nhiệt (Cooling tower).

Lời kết

Hệ thống lạnh Chiller được sử dụng để làm mát, bảo quản thực phẩm tại các siêu thị, trung tâm thương mại hoặc làm mát thiết bị và điều hoà không khí cho cá nhà máy, xưởng chế xuất,…Hy vọng với những thông tin được chia sẻ trong bài viết trên đã giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về loại thiết bị này.