Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller: Cấu tạo và nguyên lí hoạt động

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller với công dụng làm mát thực phẩm, được sử dụng phổ biến tại các tổ chức lớn như: trung tâm thương mại, công ty, nhà máy…

Hệ thống điều hoà trung tâm chiller là gì

Điều hòa là thiết bị không còn xa lạ với đại đa số người tiêu dùng. Tuy nhiên điều hòa trung tâm Chiller vẫn là khái niệm mới mà không phải ai cũng hiểu rõ. Trong bài viết sau, Điều hòa AC & T sẽ giải thích giúp bạn hệ thống điều hòa trung tâm Chiller là gì? Cấu tạo của sản phẩm như thế nào?

I. Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller là gì?

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

Phân loại hệ thống điều hoà trung tâm Chiller

II. Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa Chiller

Nước được vận chuyển tuần hoàn trong đường ống, sau đó qua Chiller làm lạnh xuống 70C. Sau khi chảy qua các dàn trao đổi nhiệt FCU/AHU, nước lạnh sẽ trao đổi nhiệt với không khí bên trong phòng và làm cho nhiệt độ phòng giảm xuống.

Nước lạnh bị hấp thụ nhiệt với không khí trong phòng sẽ nóng lên đến khoảng 120C và được bơm tuần hoàn quay trở về Chiller, tại đây nước lại tiếp tục được làm lạnh xuống 70C.

III. Cấu tạo của hệ thống Chiller

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

• Cụm trung tâm nước Water Chiller
• Hệ thống sử dụng đường ống và máy bơm nước lạnh
• Hệ Thống tải sử dụng Trực Tiếp: PHE, PAU, FCU, AHU,…
• Hệ Thống tải sử dụng Gián Tiếp: Hệ Thống đường ống gió thổi qua phòng cần điều hòa, các van điều chỉnh miệng gió, ống gió: Damper, VAV,…
• Hệ Thống máy bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower đối với Chiller giải nhiệt nước

Đọc thêm: Thông tin về điều hòa trung tâm từ A – Z bạn cần biết

IV. Mô hình của hệ thống điều hòa trung tâm Chiller

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

• Vòng tuần hoàn màu đỏ: Đây là vòng tuần hoàn nước nóng bơm vào Cooling tower và thải nhiệt này ra môi trường
• Vòng tuần hoàn màu xanh: Đây Là vòng tuần hoàn gas lạnh tại Water Chiller
• Vòng tuần hoàn màu tím nhạt: Đây là vòng tuần hoàn nước lạnh được bơm đến FCU, AHU, PAU, PHE .v.v.
• Vòng tuần hoàn màu vàng: Đây là vòng tuần hoàn của hệ thống ống gió thổi vào căn phòng.

V. Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller gồm các thiết bị nào?

1. Cụm trung tâm nước Water Chiller 

Cụm trung tâm nước Water Chiller là trung tâm của hệ thống điều hòa, được sản xuất theo công suất định sẵn tại các nước có nền công nghệ cao và được phân phối riêng lẻ theo các công trình lớn nước ngoài.

Cấu tạo trung tâm nước Water Chiller

Sản phẩm được chọn dựa trên các tiêu chí về năng suất lạnh, loại máy nén gas, loại Gas và hiệu suất làm việc (cấp giảm tải, chạy biến tần,…) hoặc một số yêu cầu kèm theo như: chất tải lạnh glycol, gắn bơm nhiệt,…

Các thương hiệu cung cấp Water Cooled Chiller hàng đầu thế giới bao gồm: Carrier, Mc Quay, Trane, York, Hitachi,Climaveneta, Dunham – bush,…

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

2.1. Hệ thống bơm nước

+ Hệ thống này có trách nhiệm bơm nước lạnh qua Chiller để tải sử dụng trực tiếp. Hiệu suất làm lạnh sẽ cao hơn nếu mỗi Chiller có một máy bơm riêng với loại máy dùng cho nhà cao tầng có độ ồn nhỏ, cột áp không cao lắm (vì sự cân bằng tuần hoàn kín giữa cột áp đi và cột áp về).

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

+ Dựa vào cột áp nước và lưu lượng nước để chọn công suất máy bơm. Việc tính toán cột áp máy bơm sẽ tương đối phức tạp do thông số tính toán nhiều (lưu lượng nước, độ cao, độ dài đường ống, sụt áp qua co, cút, Tê, AHU, FCU, PAU .v.v.). Do đó, bạn cần dựa vào phần mềm phân tích tính toán để đưa ra kết quả tốt nhất.

2.2. Đường ống nước lạnh

+ Đường ống được cấu tạo từ thép đen, bọc cách nhiệt với đường nước lạnh. Loại ống này cùng với đường ống nước nóng dẫn ra Cooling tower. Hiện nay, người ta bắt đầu thay thế ống thép bằng ống nhựa PPR cho hệ thống Chiller và đang nhận được nhiều phản hồi tích cực.

+ Để lựa chọn kích thước đường ống, bạn cần dựa vào lưu lượng mà nó chuyên chở. Nếu đường ống quá nhỏ sẽ tạo áp suất nước lớn đồng thời đường ống phải chịu áp suất cao hơn khi làm việc. Còn đường ống quá lớn sẽ làm tăng chi phí thi công và lãng phí.

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

Trên thực tế, AHU, FCU, PAU có bản chất giống nhau nhưng mục đích sử dụng lại khác nhau, cụ thể như sau: 

• AHU

Đây là bộ xử lý nhiệt ẩm của hệ thống Chiller và được chia ra làm nhiều ống gió phụ đi vào không gian điều hòa. Nhờ vậy, một AHU có thể có nhiều lớp lọc bụi, nhiều dàn coil ống đồng tùy vào theo yêu cầu xử lý cho một không gian lớn.

• FCU

Thiết bị này được dùng cho nhiều phòng hay khu vực nhỏ nơi mà hệ thống ống gió của AHU không thể tới được. Ngoài ra, FCU còn được lắp đặt tại những khu vực có yêu cầu riêng về nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đã được lắp sẵn. FCU không có khả năng xử lý nhiệt ẩm tốt như AHU nên nếu có yêu cầu quá cao, bạn cần sử dụng thêm bộ xử lý PAU (làm lạnh, lọc, gia nhiệt, tách ẩm hay tạo ẩm) được lắp bên ngoài và nối ống gió cho FCU.

• PAU

PAU cấp gió khô hơn không khí trong không gian điều hòa. Đây là độ chứa hơi (hay độ khô), không phải độ ẩm tương đối (vì gió khi ra coil FCU thì có độ ẩm tương lên đến 85~95%). Đồng thời, thiết bị này luôn cấp gió nhiệt độ càng thấp (>9 nếu dùng VAV và > 11 nếu dùng CAV) khi có thể sẽ giảm được size của FCU hay Indoor Unit.

4. Hệ thống ống gió 

• Kết hợp gió tươi với gió hồi và 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 để tính toán ống gió, nhưng phổ biến nhất là ma sát đồng điều.
• Tính toán ống gió không quá phức tạp, bởi vì việc lựa chọn số lượng miệng gió và kích thước từng đoạn nhánh khá dễ. Thông số chủ yếu của ống giá là lưu lượng gió và độ ồn. Tuy nhiên việc thể hiện chúng trên bản vẽ 2D hoặc 3D để ra thông số chính xác nhất cho nhà đầu tư là rất khó.
• Ngoài ra còn có các hệ thống ống gió khác như ống gió thải, ống gió hồi, ống gió tăng áp cầu thang .v.v.

5. Hệ thống bơi, tuần hoàn nước qua Cooling Tower đối với Chiller giải nhiệt nước

Từng phần thiết bị: Chiller, FCU, AHU, PAU, Van 2 – 3 ngã, điều hoạt động độc lập bởi bộ điều khiển DDC, DDC, có thể nhận tín hiệu từ cảm biến được lập trình sẵn 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 (RS232, RS485,…) kết nối được với nhau. Nhờ vậy, máy tính có thể nhận biết hệ thống đang hoạt động và tình trạng hoạt động.

Đồng thời, chức năng phân quyền điều khiển của máy tính chủ có thể can thiệp vào dữ liệu đã được lập trình sẵn trên DDC để điều khiển thiết bị theo nhu cầu của người quản lý.

Ngoài ra, việc lập trình, điều khiển cũng như đảm bảo các thiết bị có thể giao tiếp được với nhau có thể giúp kết nối máy tính với phần mềm BMS viết riêng cho công trình tòa nhà.

Đọc thêm: Bảo dưỡng điều hòa trung tâm giá

VI. Ưu điểm nổi bật của hệ thống điều hòa Chiller

• Công suất hoạt động lớn lên đến 1000 ton
• Hệ thống đường ống gọn nhẹ, dễ lắp đặt ở các vị trí trong tòa nhà mà không tốn quá nhiều không gian diện tích
• Hệ thống hoạt động ổn định, độ bền cao và có thể sử dụng lâu dài
• Sử dụng nước làm lạnh nên không lo bị rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài
• Dễ dàng điều chỉnh công suất hoạt động, độ ẩm cho nhiều phòng giúp tiết kiệm điện năng và chi phí hàng tháng cho chủ đầu tư
• Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller phù hợp với các công trình lớn
• Đa dạng trong công suất hoạt động cũng như các loại máy, thiết bị trao đổi nhiệt, hệ thống giải nhiệt,…

VII. Ứng dụng phổ biến của hệ thống điều hòa trung tâm Chiller

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller được sử dụng phổ biến trong việc làm mát và hút ẩm không khí trong các cơ sở thương mại, công nghiệp và tổ chức có quy mô vừa đến lớn. Ngoài ra, sản phẩm còn được sử dụng để làm lạnh có kiểm soát trong các ngành chế biến thực phẩm, đồ uống, công nghiệp nhựa, chế biến hóa học, khách sạn,…

VIII. Một số lưu ý quan trọng về hệ thống điều hòa Chiller

Hệ thống điều hòa Chiller đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát, giải nhiệt và có tính ứng dụng cao. Tuy nhiên, cũng còn có những lưu ý quan trọng về Chiller mà bạn nên biết.

• Vị trí lắp đặt: Đây là vấn đề nên quan tâm hàng đầu bởi vì mỗi hệ thống Chiller sẽ có yêu cầu riêng.

• Bảo dưỡng: Các Chiller cần được bảo dưỡng để luôn hoạt động có đạt hiệu quả cao. Do đó, bạn nên để máy ở nơi dễ sửa chữa và bảo trì và không nên đặt gần nơi làm việc để tránh tiếng ồn.
• Đảm bảo an toàn: Chiller và hệ thống ống nước khi thi công phải đảm bảo an toàn vì bạn sẽ sử dụng chúng lâu dài. 
• Lựa chọn thiết bị phù hợp: Việc chọn dây cáp phải đáp ứng về các yêu cầu kỹ thuật và chất lượng nhằm giúp bạn hạn chế  sự cố về kỹ thuật và an tâm hơn khi sử dụng. 
• Chất lượng: Bạn nên tìm hiểu Chiller đến từ các hãng uy tín để có thể yên tâm sử dụng máy có năng suất và độ bền cao.

Trên đây là kiến thức tổng quan về hệ thống điều hòa Chiller mà AC&T gửi đến các bạn. Mong rằng thông tin hữu ích! Tham khảo các bài viết khác tại đây