Định nghĩa chiller là gì? Hệ thống máy lạnh chiller là gì


1. Định nghĩa máy lạnh chiller là gì?

Máy lạnh chiller là một hệ thống sản xuất nước lạnh được sử dụng để làm mát các đối tượng cần làm lạnh. Máy này thường được lắp đặt trong nhà máy hoặc trung tâm thương mại.

Hệ thống chiller, hay hệ thống điều hòa trung tâm chiller, là loại máy sản xuất nước lạnh để làm lạnh các đối tượng như đồ vật, thực phẩm. Nước lạnh này được sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm và sử dụng nước làm chất làm lạnh. Nước sẽ được làm lạnh thông qua quá trình bốc hơi (nhiệt độ vào khoảng 12 độ và ra khoảng 7 độ).

Máy lạnh chiller thực tế gồm có 4 thiết bị chính trong chu trình nhiệt cơ bản, bao gồm máy nén, van điều tiết, bình ngưng tụ và bình bay hơi. Ngoài ra, còn có thêm một số thiết bị khác. Thông thường, máy chiller được sản xuất dưới dạng nguyên khối và không tách rời. Máy này phải đạt các tiêu chuẩn của Hiệp hội Công nghiệp Điều hòa không khí (ARI). Các loại chiller có thể được phân loại theo loại máy nén (piston, trục vít, xoắn ốc, ly tâm), loại thiết bị ngưng tụ (tản nhiệt bằng nước hoặc tản nhiệt bằng không khí), loại hồi nhiệt (hồi nhiệt hoặc lưu lượng nước không đổi hoặc thay đổi), và còn có loại chiller hấp thụ.

Ảnh minh họa: Hệ thống máy lạnh chiller là gì?

2. Hệ thống máy lạnh trung tâm nước (Chiller) bao gồm 5 phần cơ bản:

– Trung tâm nước chiller

– Hệ thống ống nước lạnh và bơm nước lạnh

– Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: AHU (Air Handling Unit), FCU (Fan Coil Unit), PAU (Primary Air Unit), PHE (Plate Heat Exchanger), vv

– Hệ thống tải sử dụng gián tiếp: Hệ thống ống gió thổi qua phòng cần điều hòa, các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV (Variable Air Volume), damper, vv

– Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower (nếu có) đối với chiller giải nhiệt nước

3. Máy lạnh được chia làm 2 loại chính:

Máy lạnh cơ động, sử dụng động cơ là máy nén khí để hoạt động và máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu để trao đổi nhiệt. Hiệu suất của máy lạnh cơ động thường cao hơn so với máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu. Mỗi loại máy có ưu và nhược điểm riêng; máy lạnh cơ động năng động hơn, thiết kế nhỏ gọn hơn, nhưng yêu cầu nhiều nguồn điện để vận hành máy nén. Trong khi đó, máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu ít linh hoạt hơn và thiết kế phức tạp hơn, nhưng không phụ thuộc vào nguồn điện, mà sử dụng nguồn năng lượng đầu vào khác như dầu khí, than đá hoặc nguồn nhiệt khác để vận hành hệ thống máy.

4. Mô hình hoạt động của hệ thống Chiller như sau:

4.1. Có tổng cộng 4 vòng tuần hoàn:

– Vòng tuần hoàn màu đỏ: Là vòng tuần hoàn nước nóng được bơm vào Cooling Tower để thải nhiệt ra môi trường.

– Vòng tuần hoàn màu xanh: Là vòng tuần hoàn gas lạnh trong cụm máy lạnh chiller.

– Vòng tuần hoàn màu tím nhạt: Là vòng tuần hoàn nước lạnh được bơm đến các đơn vị sử dụng như AHU, FCU, PAU, PHE, vv.

– Vòng tuần hoàn màu vàng: Là vòng tuần hoàn của hệ thống ống gió được thổi vào các phòng cần điều hòa.

Có Thể Bạn Quan Tâm :   Nhà đất là gì? Những loại hình nhà đất phổ biến

hệ thống chiller giải nhiệt nước

4.2. Mô hình thực tế của hệ thống như sau:

hệ thống máy lạnh chiller giải nhiệt nước

4.3. Các thiết bị trong hệ thống:

4.3.1. Cụm máy lạnh chiller làm bằng nước:

hệ thống chiller là gì

– Đây là trung tâm của hệ thống, tiêu thụ năng lượng lớn nhất và có giá thành cao nhất so với các thiết bị khác.

– Cụm này được sản xuất hàng loạt trong công nghiệp với các công suất đã được định sẵn tại các quốc gia có công nghệ cao, sau đó phân phối riêng cho các công trình toà nhà lớn ở nước ngoài.

– Việc chọn lựa và tính toán công suất là đơn giản so với các thành phần khác của hệ thống. Cụm chiller được chọn dựa trên nhu cầu làm lạnh (khoảng 15m2 tương đương với 1 tấn công suất của máy lạnh thông thường). Nó có thể là loại máy nén khí, loại gas, hiệu suất làm việc (phạm vi giảm tải, hoạt động biến tần, vv). Hoặc yêu cầu bổ sung như bơm nhiệt, chất làm lạnh glycol, vv.

– Một số thương hiệu hàng đầu trên thế giới gồm Trane, Carrier, York, Mc Quay, Hitachi, Climaveneta, Dunham-Bush, vv.

4.3.2. Hệ thống bơm và ống nước lạnh:

4.3.1. Cụm máy lạnh chiller làm bằng nước

– Bơm nước:

+ Bơm nước lạnh thông qua chiller đến các đơn vị sử dụng trực tiếp (nước lạnh sinh hoạt trao đổi qua tấm PHE, AHU, FCU, PAU, vv). Hiệu suất cao hơn nếu mỗi chiller có một bơm riêng. Bơm cần phải là loại phù hợp cho các tòa nhà cao tầng, có độ ồn thấp và áp suất không quá cao (để đảm bảo cân bằng tuần hoàn giữa áp suất vào và áp suất ra).

+ Lưu lượng nước qua chiller luôn phải được duy trì ổn định, không tăng hoặc giảm công suất lưu lượng bằng biến tần, trừ khi có sự kết hợp khoa học trong hệ thống.

+ Khi chọn công suất của bơm cần dựa vào áp suất nước và lưu lượng nước (lưu lượng đã có theo thông số chiller đã chọn). Tính toán áp suất của bơm nước phức tạp do một số thông số (lưu lượng nước, chiều dài ống, độ cao, mất áp qua cổng khóa, cút, khuỷu tê, AHU, FCU, PAU, vv). Mặc dù có thể tính toán bằng tay để làm thiết kế, nhưng đa số vẫn dựa vào phần mềm phân tích tính toán để đạt kết quả tốt nhất.

– Ống nước lạnh:

+ Thường được làm từ ống thép đen được bọc cách nhiệt, theo cách nhiệt với đường nước lạnh. Hiện nay, người ta cũng bắt đầu sử dụng ống nhựa PPR cho hệ thống chiller, và đang có một số công trình sử dụng loại ống này với hiệu quả tốt.

+ Kích thước của ống nước lạnh được chọn dựa trên lưu lượng nước cần chuyển động. Nếu ống quá nhỏ, áp suất nước sẽ lớn, đồng thời phải chịu được áp suất cao khi hoạt động. Nếu ống quá lớn, sẽ tăng chi phí xây dựng và giá trị của ống.

+ Kích thước ống được chọn dựa trên lưu lượng của chúng và có thể kiểm tra thông qua các catalog của nhà sản xuất.

4. 3.3. Hệ thống AHU (Air Handling Unit), FCU (Fan Coil Unit), PAU (Primary Air Unit) hoặc MAU (Make Up Air): AHU, FCU, PAU có bản chất tương tự nhau nhưng khác về mục đích sử dụng.

– AHU là bộ xử lý nhiệt ẩm trong hệ thống ống gió trung tâm và chia ra thành nhiều ống gió phụ dẫn vào không gian đưa vào điều hòa. Một AHU có thể có nhiều lớp lọc bụi và nhiều dàn coil ống đồng (dùng nước nóng hoặc nước lạnh) để đáp ứng yêu cầu xử lý và sử dụng trong một không gian lớn.

– FCU dùng cho các phòng nhỏ hoặc khu vực nhỏ mà hệ thống ống gió của AHU không thể đến được hoặc yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đã được lắp đặt. FCU không có khả năng xử lý nhiệt ẩm tốt như AHU (do kích thước giới hạn). Do đó, với các yêu cầu cao, ta phải sử dụng PAU (Primary Air Unit) bên ngoài và nối ống gió cho nhiều FCU bên trong, với chức năng lọc, làm lạnh, gia nhiệt, loại bỏ hoặc tạo ra độ ẩm.

– PAU cung cấp không khí khô hơn không khí trong không gian điều hòa, đồng thời cung cấp nhiệt độ thấp hơn (nếu sử dụng VAV) để giảm kích thước của các FCU hoặc thiết bị trong nhà.

Có Thể Bạn Quan Tâm :   Cách Phân Tích Đối Thủ Cạnh Tranh Trực Tiếp Và Gián Tiếp

► Mô hình của AHU: Cấu trúc của AHU có thể khác nhau tùy theo nhà sản xuất. Đây là một thiết bị trao đổi nhiệt trung gian giữa nước lạnh hoặc nước nóng và không khí cần điều hòa.

Chiller là gì

– Thiết bị này yêu cầu tính toán và đặt chế riêng biệt như sản xuất theo đặt hàng với các thông số về lưu lượng không khí, nhiệt độ, độ ẩm theo yêu cầu của không gian điều hòa.

– Hệ thống điều khiển và kết nối được thực hiện riêng biệt bởi các công ty thuê gia công thiết bị cơ điện lạnh. Hoặc có thể nói là sự kết hợp của một công ty chuyên sản xuất AHU và một công ty chuyên thiết kế và thi công điều khiển lạnh cho tòa nhà.

– Để giảm số lượng các bước tính toán và điều khiển, nhà cung cấp AHU đã phát triển các phần mềm tính toán riêng cho hãng của mình. Do đó, khi có các thông số cần thiết, ta chỉ cần mở phần mềm để tra cứu và chọn loại AHU phù hợp nhất cho hệ thống. Nhà cung cấp cũng cung cấp giải pháp điều khiển và kết nối, nhận tín hiệu từ trung tâm máy tính (hệ thống quản lý tòa nhà – BMS).

► Đường ống nước lạnh đến AHU: Không phải lúc nào cũng các dàn coil AHU đều hoạt động ở mức công suất đầy tải mà thường thiết kế luôn có sự dự trữ công suất lạnh tối đa. Điều này dẫn đến việc các đơn vị luôn hoạt động ở chế độ không tải và các phương pháp tăng hiệu suất chạy ở chế độ không tải đã được cải tiến dần. Các giải pháp theo ý kiến của bác Herot trên HVAC như sau:

– Van 2 chiều (two way valve control).

hệ thống làm lạnh chiller

– Van 3 chiều (three way valve control).

– Mở van bằng mặt và van mở đường bybass (face and bypass damper control).

– Hệ thống chủ yếu-phụ (hệ thống 2 vòng nước).

– Dòng chảy chủ yếu-không đổi dòng chảy chảy (VPF) (hệ thống lưu lượng thay đổi với đoạn ống bybass).

* Van 3 chiều (three way valve control): Lưu lượng nước liên tục. Tạo mất áp qua hệ thống to và dẫn đến mất điện năng cho máy bơm nước. Việc hòa trộn nước hồi và nước lạnh không tốt như mong muốn.

* Van 2 chiều và van bybass (two way valve control and bypass): Thay đổi lưu lượng dòng nước, giảm áp suất nước thông qua van bybass, giảm áp cao áp của máy bơm. Lưu lượng nước chảy qua chiller được duy trì không thấp hơn một giá trị tối thiểu.

hệ thống làm lạnh chiller

* Van mở bằng mặt và van mở đường bybass (face and bypass damper control):

– Sử dụng cửa gió để điều chỉnh lượng gió qua van bypss đồng thời thông qua thiết lập tỷ lệ thông khí qua cửa gió khi hoạt động ở chế độ không tải.

hệ thống làm lạnh chiller

– Giảm bớt cần thiết phải sử dụng van bybass, giảm áp nước và tiết kiệm điện năng của máy bơm, nhưng chi phí và điều khiển hệ thống này đắt hơn hai loại khác.

* Hệ thống chủ yếu-phụ (hệ thống 2 vòng nước):

– Hệ thống này được chia thành hai vòng nước, vòng chính – Chủ yếu chỉ cần cung cấp nước thông qua chiller, do đó thường chỉ cần các bơm áp suất thấp. Vòng chính bắt buộc phải là loại bơm có tốc độ cố định vì công nghệ sản xuất chiller hiện tại không cho phép lưu lượng nước qua chiller thay đổi; lưu lượng này phải là hằng số. Nếu lưu lượng thay đổi, hệ thống ngay lập tức ngắt chiller và báo lỗi.

hệ thống lạnh chiller

– Vòng phụ – Sử dụng để phân phối nước lạnh đến các công trình và nhu cầu tiêu thụ… sử dụng các bơm biến tần có khả năng điều chỉnh vận tốc bơm và giảm tiêu thụ điện năng.

– Hệ thống này hạn chế khả năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bơm tuần hoàn khi sử dụng biến tần ở đây. Tuy nhiên, nó cũng đòi hỏi một hệ thống bơm bổ sung, kèm theo đó là các chi phí phụ kiện liên quan.

* Variable Primary Flow VPF (Hệ thống lưu lượng thay đổi với đoạn ống bybass):

– Chỉ sử dụng một bơm đi qua bình bay hơi của chiller với việc điều khiển bằng biến tần.

Có Thể Bạn Quan Tâm :   .NET Core là gì? Tổng quan về .Net Core

hệ thống lạnh chiller

– Khi giảm tải, chiller và bơm nước đều có khả năng giảm tải. Do đó, cần có một đường ống bybass với van điều chỉnh (mục đích duy trì lưu lượng nước qua chiller không được thấp hơn giá trị tối thiểu mà chiller yêu cầu).

– Các dàn coil cũng phải sử dụng van hai chiều để có thể sử dụng cảm biến Delta P (cảm biến áp suất) để điều khiển các bơm.

– Việc tính toán đường ống bybass này phải đáp ứng lưu lượng nước nhỏ nhất của chiller lớn nhất trong hệ thống. Thông thường, khi chọn một chiller, nhà sản xuất sẽ cung cấp thông số lưu lượng nước tối thiểu.

– Theo nghiên cứu của Tổ chức ASHRAE, hệ thống VPF có khả năng:

+ Giảm tổng tiêu thụ năng lượng trên toàn hệ thống lên đến 3% mỗi năm.

+ Giảm chi phí đầu tư từ 4-8% do giảm số lượng bơm và tiết kiệm không gian, các thiết bị liên quan.

+ Giảm chi phí bảo trì và tuân thủ từ 3-5%.

+ Giảm điện năng tiêu thụ của hệ thống bơm nước lạnh từ 25-50%.

+ Giảm tiêu thụ năng lượng của chiller đến 13%.

+ Tất cả các thông số trên dựa trên tính năng của hệ thống VPF sẽ được tóm tắt như sau: cung cấp khả năng mở rộng công suất chiller để đạt hiệu suất cao nhất, giảm số lần chạy/tắt của chiller, gia tăng tuổi thọ, độ tin cậy…

4.3.4. Hệ thống ống gió:

– Hệ thống này hòa trộn gió tươi và gió tái sử dụng, lượng gió hòa trộn này được dẫn vào AHU hoặc FCU để xử lý theo yêu cầu về nhiệt độ và độ ẩm của không gian điều hòa.

– Có nhiều phương pháp tính toán ống gió, nhưng phương pháp sử dụng phổ biến là phương pháp ma sát đồng thời.

– Tính toán không quá phức tạp do việc chọn số lượng và kích thước miệng gió cho từng phần riêng biệt dễ dàng. Các thông số chủ yếu bao gồm lưu lượng gió và yêu cầu về độ ồn. Một thách thức khó khăn là biểu đạt chính xác các thông số này trên bản vẽ 2D hoặc 3D để đảm bảo sự chính xác cho nhà đầu tư.

– Ngoài ra, còn có các hệ thống ống gió khác như ống gió hồi, ống gió xả, ống gió tăng áp trên cầu thang, và nhiều hơn nữa.

4. 3,5. Hệ thống điều khiển kết nối của chiller:

– Các thiết bị trong hệ thống, bao gồm chiller, AHU, FCU, PAU, van 2 chiều – 3 chiều, vv, đều hoạt động độc lập với bộ điều khiển DDC. DDC có khả năng nhận tín hiệu từ cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng không khí và nước, nồng độ CO2, vv), được lập trình sẵn và tích hợp cổng truyền thông (RS232, RS485, vv).

hệ thống lạnh chiller

– DDC kết nối với máy tính chủ thông qua chuẩn giao tiếp (cổng truyền thông RS232, RS485, vv), cho phép máy tính chủ nhận biết các hệ thống đang hoạt động và tình trạng của chúng. Máy tính có chức năng điều khiển cài đặt và can thiệp vào dữ liệu đã được lập trình trên DDC theo nhu cầu của người quản lý máy tính chủ.

– Việc lập trình, điều khiển và đảm bảo khả năng kết nối giữa các thiết bị (với đặc tính tín hiệu số yêu cầu các thiết bị phải có chuẩn giao tiếp chung như HTML, Lon Works, BAC Net, OPC, AdvanceDDE, modbus, ODBC, vv) với máy tính và phần mềm quản lý tòa nhà đã được thực hiện bởi một công ty kiểm soát và sử dụng một dòng điều khiển chuyên dụng của hãng (ví dụ: thiết bị Delta, vv).

Bên trên là khái niệm chung về chiller và hệ thống máy lạnh chiller. Chúng tôi mong muốn có cơ hội phục vụ khách hàng với dịch vụ tư vấn thiết kế, lắp đặt, sửa chữa và bảo dưỡng máy lạnh chiller.

***Có thể bạn quan tâm:

– Hệ thống máy lạnh chiller do công ty cung cấp

– Quy trình bảo dưỡng hệ thống điều hòa chiller của công ty IMS Việt Nam

Tags: sửa chữa máy lạnh trung tâm, bảo dưỡng máy lạnh trung tâm, hệ thống làm lạnh chiller, máy lạnh chiller, lý thuyết hoạt động chiller, nguyên tắc làm việc chiller, nguyên tắc hoạt động của chiller

Back to top button