Hệ Thống Chiller Là Gì? Các Loại Thiết Bị Trong Hệ Thống

Hệ thống Chiller là gì? Ứng dụng hệ thống này vào mục đích gì? Và những loại thiết bị nào được ứng dụng trong hệ thống chiller cơ bản? Tuấn Hưng Phát chuyên cung cấp các sản phẩm, thiết bị van công nghiệp – vật tư đường ống phục vụ cho các đơn vị thi công lắp đặt hệ thống M&E, hệ thống HVAC, hệ thống điều hòa trung tâm Chiller… Dưới đây là thông tin chi tiết chúng tôi đã nghiên cứu, tổng hợp. Mời Quý Vị tham khảo!

1. Hệ thống chiller là gì?
2. Cấu tạo của hệ thống chiller
   1. Máy làm lạnh – Chiller
   2. Dàn trao đổi nhiệt AHU
   3. Tháp giải nhiệt Cooling Tower
3. Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiller
4. Các thiết bị dùng trong hệ thống chiller
   1. Van công nghiệp
   2. Van điều khiển điện
   3. Lọc trong hệ thống chiller
   4. Khớp nối mềm chống rung va lò xo/cao su chống rung giảm chấn
   5. Các thiết bị đo lưu lượng
   6. Thiết bị đo áp suất và nhiệt độ
   7. Thiết bị công tắc áp suất và công tắc dòng chảy
   8. Thiết bị phụ kiện đường ống
5. Ưu, nhược điểm của hệ thống Chiller
   1. Ưu điểm của hệ thống Chiller
   2. Nhược điểm của hệ thống Chiller
6. Ứng dụng của hệ thống Chiller

Hệ thống chiller là gì?

Hệ thống Chiller (Chiller central air conditioning system) hay còn được gọi là hệ thống điều hòa trung tâm là một hạng mục – hệ thống chịu trách nhiệm điều hòa nhiệt độ không khí cụ thể là làm mát – lạnh bên trong công trình… Hệ thống thường được áp dụng tại các công trình có diện tích xây dựng lớn như trung tâm thương mại, siêu thị, các nhà xưởng sản xuất,…

Hệ thống Chiller được vận hành bởi máy phát sinh ra nguồn làm lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm hay chính là máy sản xuất nước làm lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, sử dụng nước là chất tải lạnh. Hệ thống chiller vận hành theo cơ chế nước sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi, thường là đầu vào là 12 độ và đầu ra là 7 độ.

Hiện nay có 2 loại hệ thống chiller phổ biến là:

• Hệ thống chiller giải nhiệt công nghiệp có thể điều chỉnh nhiệt rất rộng, từ 60 ºC xuống còn 30ºC được sử dụng trong nhà máy sản xuất bia, nhà máy hóa chất, cơ khí, in, phẩm màu, nhà máy dệt…
• Hệ thống chiller điều hòa không khí có thể điều chỉnh nhiệt độ từ 7ºC đến 12ºC thường lắp trong khu thương mại, bệnh viện, chung cư…

Cấu tạo của hệ thống chiller

Theo nghiên cứu, một hệ thống chiller cơ bản sẽ được cấu tạo gồm 5 thành phần như sau:

• Cụm trung tâm nước water chiller,
• Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh,
• Hệ thống tái sử dụng trực tiếp: AHU, FCU, PAU, PHE..v..v,
• Hệ thống tái sử dụng gián tiếp: hệ thống đường ống gió thổi qua phòng càn điều hòa, các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, DAMPER v..v
• Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua cooling tower nếu có đối với chiller giải nhiệt nước.

Máy làm lạnh – Chiller

Đầu tiên là máy làm lạnh tên tiếng anh là Chiller với cấu tạo gồm 4 thiết bị chính của chu trình nhiệt căn bản đó là: van điều tiết, máy nén gas, dàn nóng và  dàn lạnh, ngoài ra còn có thêm một số thiết bị khác nữa. Có thể hiểu đơn giản máy làm lạnh Chiller là máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới tải của công trình. Chiller thường sẽ được lắp đặt cho nhà máy hoặc trung tâm thương mại.

Theo thống kê, Chiller buộc phải đạt tiêu chuẩn ARI. Việc phân loại Chiller có thể dựa vào Máy nén (Priston, trục vít, ly tâm, xoắn ốc,…) hoặc dựa vào loại thiết bị ngưng tụ như Giải nhiệt nước (water-cooled), Giải nhiệt gió (Air-Cooled), hay thiết bị hồi nhiệt (Heat Recovery).

Về nguyên lý hoạt động, Chiller hoạt động dựa trên các nguyên lý nhiệt học, áp dụng sự chuyển đổi lý tính trạng thái vật chất: Hơi nước ngưng tụ thành chất lỏng, chất lỏng ngưng tụ thành chất rắn. Theo đó, chất rắn khi chuyển sang trạng thái lỏng hoặc khí sẽ có tính chất thu nhiệt xung quanh để làm lạnh.

Cụ thể vòng tuần hoàn trong máy làm lạnh Chiller sẽ diễn ra theo chu trình kín, gas ở trạng thái áp suất thấp được bơm nước và sẽ bị nén bởi máy nén gas. Lúc này gas sẽ nhận nhiệt độ từ nước chuyển sang trạng thái hơi, nóng lên và được nén lên áp suất cao, được bơm vào dàn nóng. Tại đây sẽ có 1 lượng khí mát được thổi từ tháp giải nhiệt về để làm giải nhiệt gas và chuyển gas sang trạng thái lỏng. Đông thời sẽ có một lượng khí nóng được đưa đến tháp giải nhiệt để làm lạnh.

Trạng thái chuyển hóa từ hơi sang lỏng của gas sẽ được điều chỉnh bằng van điều tiết, sau đó được bơm vào dàn lạnh. Tại đây sẽ có 1 lượng nước lạnh đã trao đổi nhiệt từ AHU về và 1 lượng khác được cung cấp cho AHU để trao đổi nhiệt. Và nước tiếp tục được bơm vào máy nén gas, gas lạnh lỏng bay hơi, thu nhiệt từ nước để làm cho nước mất nhiệt, lạnh đi.

Dàn trao đổi nhiệt AHU

AHU có tên đầy đủ là Air Handling Unit, là một thiết bị trao đổi nhiệt và xử lý nhiệt ẩm, tạo độ sạch cho không khí. Về cấu tạo, AHU được thiết kế gồm các bộ phận chính:

• Quạt gió: có nhiệm vụ điều chỉnh, thổi gió qua các đường ống gió đến nơi cần sử dụng.
• Bộ trao đổi nhiệt (coil lạnh) được thiết kế nhiều dàn coil ống đồng với nhiệm vụ xư rlys nhiệt ẩm trong hệ thống.
• Bộ lọc gió: bộ phận có chức năng lọc bụi, giữ bụi với nhiều cấp độ lọc khác nhau. Mục đích loại bỏ tạp chất, đảm bảo chất lượng không khí.
• Vỏ bảo vệ: khung nhôm định hình giúp tạo lớp vỏ cách nhiệt, được thiết kế bo tròn để chống lại sự bám bụi bên ngoài.
• Các loại van gió để điều chỉnh lượng gió thổi vào dàn trao đổi nhiệt AHU.

Về cơ chế hoạt động, bản chất AHU vốn là dàn trao đổi nhiệt để xử lý nhiệt ẩm không khí thổi qua nó. Không khí đi qua AHU sẽ được xử lý để điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm bằng các nguyên lý nhiệt học.

Cụ thể, khi không khí được đưa vào AHU bằng các van gió sẽ được tiếp xúc với bộ trao đổi nhiệt bên trong hệ thống AHU để tạo ra nguồn không khí lạnh. Sau đó tiếp tục được đi qua bộ lọc gió để lọc bụi và quạt gió để điều chỉnh, thổi không khí lạnh qua các đường ống gió rồi mới cho đến các phòng cần sử dụng. Lượng khí sau khi thoát ra từ phòng điều hòa một phần sẽ quay về AHU thông qua van gió và phần còn lại thải ra ngoài.

Song song với quá trình đó, khi nhiệt độ trong phòng lớn hơn nhiệt độ cài đặt, van điều tiết nước lạnh sẽ mở cho nước lạnh từ máy làm lạnh Chiller về dàn trao đổi nhiệt. Đến khi đạt mức nhiệt độ cài đặt ban đầu thì đóng lại, nước lạnh sẽ tiếp tục chảy qua đường thoát để về lại máy làm lạnh Chiller.

Tháp giải nhiệt Cooling Tower

Tháp giải nhiệt là thiết bị có chức năng làm mát cho hệ thống để đảm bảo quá trình vận hành đạt hiệu quả. Bên cạnh đó, còn giúp môi trường thông thoáng, đảm bảo nhiệt độ luôn ở mức ổn định. Cấu tạo của tháp giải nhiệt gồm các bộ phận dưới đây:

• Vỏ tháp: được sản xuất bằng chất liệu sơn thủy tinh chống gỉ, có độ bền cao, chống ăn mòn. Xung quanh được bọc bởi các thanh sắt có định xi mạ kẽm.
• Tấm giải nhiệt: được thiết kế dạng sóng, chất liệu nhựa cao cấp, có nhiệm vụ phân chia dòng nước, giải nhiệt nguồn nước nóng.
• Cánh quạt: chất liệu hợp kim nhôm giúp điều chỉnh lưu lượng gió theo nhu cầu, giữ cân bằng.
• Bộ phận phân nước: thiết kế theo dạng đầu phun áp thấp, lỗ ống lớn giúp phân nước đều lên tấm giải nhiệt.
• Đệm tản nước: chất liệu PVC giúp cản gió, giảm thất thoát dòng chảy và hạn chế lần thêm nước.

Về cơ chế hoạt động, tháp giải nhiệt hoạt động dựa trên sự bay hơi của nước, trích nhiệt từ hơi nước và thải khí ra ngoài khí quyển, phần nước đọng lại bên trong sẽ được làm mát và đưa đến bộ phận cần giải nhiệt.

Cụ thể, nước nóng sau khi được đưa vào hệ thống sẽ được phun dưới dạng tia nước và rơi xuống bề mặt của tấm giải nhiệt. Đồng thời, luồng không khí nóng từ bên ngoài cũng sẽ được đưa vào bên trong tháp và được đẩy lên theo chiều thẳng đứng. Khi nước và không khí nóng gặp nhau, khí nóng sẽ bị cuốn theo hơi nóng lên cao để thải ra bên ngoài. Phần nước được hạ nhiệt sẽ tự động rơi xuống bồn chứa và được dẫn đi theo hệ thống.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiller

Trên đây là sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller bao gồm các thiết bị chính như máy làm lạnh Chiller, dàn trao đổi nhiệt AHU, tháp giải nhiệt, máy bơm…Về cơ bản theo lý thuyết hệ thống Chiller giải nhiệt nước áp dụng nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước ở dạng khí ngưng tụ thành lỏng, lỏng đông đặc chuyển thành rắn.

Cụ thể, ban đầu nước sẽ được vận chuyển trong đường ống vào máy làm lạnh Chiller, tại đây sẽ được hệ thống làm lạnh xuống mức 6-70C. Sau đó, nước này sẽ được bơm nước lạnh và phân phối cho các dàn trao đổi nhiệt AHU. Tại đây, sau khi được tiếp nhận, một phần nước lạnh sẽ làm lạnh không khí trong AHU và không khí đó sẽ được thổi ra bên ngoài để làm mát không gian sống ở mức nhiệt 12-130C. Khi không khí tăng lên 26-280C sẽ được bơm quay về các dàn trao đổi nhiệt AHU. Một phần nước lạnh từ dàn trao đổi nhiệt AHU ở nhiệt độ 12-140C sẽ được bơm quay về máy làm lạnh Chiller để làm lạnh xuống 7 0C. Chu trình này sẽ được diễn ra tuần hoàn lặp lại như trên.

Ở một chu trình khác, đó là chu trình giải nhiệt dựa theo nguyên lý bảo toàn năng lượng. Khi máy làm lạnh Chiller làm lạnh nước nó sẽ sản sinh ra một lượng nước có nhiệt độ nóng ở mức 33-350C. Lúc này, để máy làm lạnh Chiller không bị quá nhiệt, lượng nước này sẽ được bơm vào các tháp giải nhiệt để làm mát về nhiệt độ phòng 28-300C và sau đó được bơm quay trở lại máy làm lạnh Chiller, tạo thành một vòng tuần hoàn được lắp đi lặp lại.

Các thiết bị dùng trong hệ thống chiller

Van công nghiệp

Van cơ được sử dụng rất nhiều trong hệ thống Chiller. Gồm có các loại van bướm, van bi , van cổng, van một chiều, van giảm áp, van an toàn, van xả khí, y lọc…Tùy từng những vị trí lắp đặt mà người ta lựa chọn các loại van sao cho phù hợp nhất, tiết kiệm chi phí.

Hầu hết trên các đường ống thoát nước trong hệ thống Chiller đều lắp đặt van bi cơ để thực hiện chức năng đóng ngắt dòng nước, tuy nhiên với những đường ống trên cao trong khu công nghiệp, nhà máy sản xuất có thể sử dụng van điều khiển điện hoặc khí nén để vận hành tự động, từ xa. Với đường ống kích thước lớn sẽ sử dụng van bi mặt bích, đường ống nhỏ sử dụng van bi ren để mang lại hiệu suất vận hành tối đa, tiết kiệm chi phí và đảm bảo an toàn cho hệ thống và môi trường xung quanh.

Van cân bằng thì dường như được xem là thành phần không thể thiếu trong thiết kế hệ thống Chiller. Mục đích của van cân bằng là để cân bằng áp lực lưu lượng nước giữa các nhánh, các nguồn nóng lạnh để đảm bảo hệ Chiller hoạt động hiệu quả, tránh khu vực thì mát, khu vực lại nóng do hệ thống cấp nước làm lạnh không hoạt động phù hợp với yêu cầu.

Nói như vậy để thấy rằng van cân bằng là vô cùng quan trọng trong hệ thống Chiller. Người ta có thể lựa chọn van cân bằng cơ, van cân bằng tự động hoặc van cân bằng kết hợp điều khiển điện hay sử dụng cả van cân bằng chênh áp trong các hệ Chiller. Để lựa chọn được van cân bằng tốt thì chắc chắn rằng những van cân bằng có tên tuổi nguồn gốc xuất xứ rõ ràng.

Van điều khiển điện

Van điều khiển bằng điện là dòng van không thể thiếu trong thiết kế hệ thống Chiller. Van điều khiển được xem là loại van có yêu cầu khắt khe và đòi hỏi nhiều kỹ thuật tính toán trong thiết kế. Những người thiết kế sẽ phải cân nhắc để lựa chọn các dòng van điều khiển khác nhau để phù hợp cho hệ thống của mình. Họ sẽ cân nhắc để lựa chọn van điều khiển điện dạng on/off hay van điều khiển dạng tuyến tính hoặc dạng thả nổi 3 điểm.

Ngoài ra họ cũng cần cân nhắc để lựa chọn các loại van điều khiển điện khác nhau như van bi điều khiển điện, van bướm điều khiển điện hay van cầu điều khiển điện cho thiết kế ứng dụng của mình. Mỗi một lựa chọn có ưu nhược điểm khác nhau.

Lọc trong hệ thống chiller

Trong quá trình làm việc, hệ thống sẽ tạo ra những mạt sắt, cặn bẩn và rong rêu trong hệ thống Chiller là điều điều không thể tránh khỏi, vấn đề nảy sinh sẽ là Làm thế nhưng làm thế nào để loại bỏ được các tạp chất cáu bẩn này trong suốt quá trình vận hành?

Câu trả lời đơn giản cho các bạn là hãy sử dụng thiết bị lọc, giải pháp tối ưu cho nước làm mát, được sử dụng để loại bỏ các tạp chất trong suốt quá trình vận hành Chiller. Ngoài ra, thiết bị này cũng cho phép các bạn kết hợp với lựa chọn lọc. Nghĩa là thiết bị lọc này có thêm lựa chọn van xả khí để tách khí ra khỏi hệ thống, giúp hệ thống vận hành hiệu quả nhất hoặc chúng ta có luôn một thiết bị lọc tách khử khí cho hệ Chiller/Boiler chuyên dụng để làm tăng hiệu quả hoạt động của hệ thống.

Sử dụng thiết bị lọc trên đường hồi Chiller giúp giảm đáng kể chi phí bảo trì hệ Chiller bằng các hóa chất tẩy rửa, giúp Chiller hoạt động hiệu quả và tăng khả năng vận hành hệ thống.

Khớp nối mềm chống rung va lò xo/cao su chống rung giảm chấn

Hệ thống Chiller sử dụng rất nhiều khớp nối mềm chống rung bởi nó là tổng thể của liên kết đường ống từ bơm tuần hoàn tới các điểm nhánh của hệ thống. Khớp nối mềm cao su hoặc khớp nối mềm inox chống rung được đề xuất lắp đặt giúp bảo vệ hệ thống đường ống được hiệu quả, tránh rung lắc gây tổn hại hay thậm chí đứt gãy đường ống trong suốt quá trình sử dụng. Một hệ Chiller hoàn chỉnh sử dụng lượng khớp nối mềm khá lớn vì vậy thiết bị này nằm trong nhóm thiết bị quan trọng của hệ Chiller.

Bên cạnh đó thì các loại lò xo chống rung và cao su chống rung cũng được sử dụng cho máy mọc hệ thống Chiller. Lò xo chống rung giúp Chiller và hệ đường ống hoạt động ổn định, tránh rung lắc, giảm rung ồn hiệu quả cho môi trường, tạo ra độ an toàn cho môi trường vận hành. Tùy từng mỗi vị trí mà chúng ta quyết định sử dụng lò xo chống rung hay cao su chống rung cho phù hợp và hiệu quả với ứng dụng của công trình và thiết kế.

Các thiết bị đo lưu lượng

Nhóm thiết bị đo lưu lượng là cần thiết để tính toán và biết được năng lượng nước tiêu thụ cho Chiller. Thường thì người ta sẽ chọn các loại thiết bị đo lưu lượng điện từ để kết nối truyền thông với hệ thống giám sát và vận hành tự động. Một giải pháp được lựa chọn nhằm tiết kiệm chi phí và tăng cường hiệu suất đó là đồng hồ đo lưu lượng điện từ.

Thiết bị đo áp suất và nhiệt độ

Hệ thống Chiller có sử dụng rất nhiều các thiết bị đo áp suất và thiết bị đo nhiệt độ mà chúng ta vẫn gọi là đồng hồ đo áp suất hoặc đồng hồ đo nhiệt độ. Các loại đồng hồ đo áp suất và nhiệt độ này có thể sử dụng cho nước nóng, nước lạnh cho hệ thống. Bên cạnh đó, các kỹ sư thiết kế rất thích lựa chọn loại nhiệt kế thủy ngân công nghiệp để dùng cho hệ Chiller bởi thiết bị này tốn ít diện tích, tiện để cắm vào đường ống và dễ đọc.

Thiết bị công tắc áp suất và công tắc dòng chảy

Công tắc áp suất và công tắc dòng chảy là thiết bị không thể thiếu trong hệ thủy lực HVAC. Thiết bị này tuy nhỏ, nhưng lại đóng một vai trò rất quan trọng trong hệ thống và là yếu tố cần thiết để vận hành hệ thống được ổn định và hiệu quả. Vậy chúng ta cùng tìm hiểu đôi chút về thiết bị này.

Công tắc dòng chảy “Flow Swtich” (công tắc lưu lượng) hay cũng được gọi là công tắc báo dòng chảy có tác dụng phát hiện xem có dòng chảy trong đường ống hay không và đẻ mở hoặc đóng một công tắc điện. Công tắc dòng chảy thường được sử dụng trong hệ nhiệt, điều hòa không khí, lạnh, xử lý nước, bơm và các hệ thống xử lý nói chung. Công tắc dòng chảy có thể giúp để kiểm soát các thiết bị như máy bơm, lò đốt, máy nén, máy làm mát, van điều khiển điện; Để bật dụng cụ chỉ dẫn và báo động và các thiết bị điều chỉnh cho hệ cấp nước.

Thiết bị phụ kiện đường ống

Để hoàn chỉnh được một hệ thống Chiller gắn với các máy Chiller thì ống và phụ kiện đường ống là không thể thiếu. Các loại ống chuyên dụng được sử dụng cùng với hệ bơm nước Chiller thì các loại phụ kiện đường ống như côn, tê, cút, bích, giảm, thu… được sử dụng suốt mạch kết nối đường ống cùng với các loại van công nghiệp để có thể tạo thành một hệ Chiller đầy đủ.

Các loại ống và phụ kiện đường ống thường là những thiết bị được nhập khẩu từ các quốc gia như Hàn Quốc, Đài Loan, Trung Quốc…bởi sự đơn giản và yêu cầu ít khắt khe hơn của các thiết bị này. Tuy vậy, nhưng để có một hệ thống tốt thì vẫn rất cần chúng ta quan tâm tới chất lượng của mỗi thiết bị bởi nó đóng góp quan trọng vào sự hiệu quả vận hành của Chiller trong suốt vòng đời sản phẩm. Tránh chủ quan để lựa chọn được những thiết bị kém chất lượng gây ra những thiệt hại đáng tiếc cho hệ thống Chiller của bạn.

Ưu, nhược điểm của hệ thống Chiller

Ưu điểm của hệ thống Chiller

• Hệ thống Chiller có công suất làm việc lớn từ 5 ton đến hàng nghìn ton, hoạt động ổn định, bền bỉ.
• Ứng dụng đa dạng, có thể lắp đặt ở nhiều vị trí, trong nhiều hệ thống, khu vực khác nhau như: Chjung cư, khách sạn, văn phòng, trung tâm thương mại, bệnh viện…
• Nguyên lý hoạt động đơn giản, sử dụng nước để làm lạnh, đảm bảo được an toàn cho con người và môi trường xung quanh.
• Có thể lắp kết hợp thiết bị lọc nước hoặc lọc không khí, đáp ứng được các tiêu chuẩn khắt khe về vệ sinh trong nhà máy sản xuất và không gây ra mùi khó chịu hay làm ô nhiễm không khí, bụi bẩn, tạp chất.

Nhược điểm của hệ thống Chiller

• Để lắp đặt được hệ thống cần người có kinh nghiệm và chuyên môn cao.
• Với hệ thống lớn gây tốn diện tích ở tầng hầm, tầng thượng, ngoài ban công…
• Cần bảo dưỡng, kiểm tra thường xuyên để tăng độ bền, tuổi thọ của toàn hệ thống.

Ứng dụng của hệ thống Chiller

Hệ thống Chiller làm mát được lắp đặt rộng rãi trong dân dụng và công nghiệp với chức năng làm mát, hạ nhiệt thiết bị, vật tư…Dưới đây là một số ứng dụng của chiller:

• Nhà máy sản xuất nhựa.
• Nhà máy sản xuất thực phẩm, bia, đồ uống có ga.
• Nhà máy sản xuất phẩm màu, dệt màu, in ấn.
• Hệ thống HVAC, hệ thống điều hòa, làm mát.
• Ứng dụng trong lĩnh vực y tế, khoa học, kỹ thuật.

Hệ Chiller bao gồm một chỉnh thể các thiết bị cơ điện khác nhau để làm nên một hệ thống Chiller hoàn chỉnh. Như đã trình bày ở trên, để có một hệ Chiller tốt, chúng ta cần có một tổng thể các thiết bị tốt để làm nên một hệ thống có chất lượng.

Bài viết trên đã chia sẻ chi tiết về hệ thống chiller và các thiết bị cần thiết khi lắp đặt hệ thống. Nếu bạn có nhu cầu tìm kiếm các thiết bị để xây dựng một hệ thống chiller vui lòng liên hệ với Tuấn Hưng Phát để được hỗ trợ nhanh chóng và chính xác nhất .

CÔNG TY TNHH THƯƠNG MẠI TUẤN HƯNG PHÁT

• Địa chỉ: LK37/11 KĐT Phú Lương, Phú Lương, Hà Đông, Hà Nội, Việt Nam
• Hotline: 0915.891.666
• Website: https://tuanhungphat.vn/
• Email: Kinhdoanh@tuanhungphat.vn
• Fanpage: FB.com/tuanhungphat.vn

Ngày cập nhật lần cuối: 05/12/2024