Hệ thống chiller

Hệ thống chiller là một phần quan trọng, không thể thiếu trong các ngành công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, y tế,…Bài viết dưới đây, chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu rõ hơn về hệ thống chiller, cách thức hoạt động cũng như những lợi ích mà chúng đem lại cho đời sống. Mời quý bạn đọc cùng tham khảo.

Giới thiệu về hệ thống chiller

Hệ thống chiller có tên tiếng anh là Chiller central air conditioning system. Chúng còn được biết đến với tên gọi là hệ thống điều hòa trung tâm chiller. Đây là hệ thống được sử dụng để làm mát nước, không khí trong các nhà máy, xưởng sản xuất, trung tâm thương mại, siêu thị,…

Các loại chiller phổ biến hiện nay bao gồm: chiller nước, chiller hơi nước, chiller khí nén và chiller hấp thụ. Mặc dù chủng loại của chúng tương đối đa dạng nhưng các loại chiller này đều có chung một mục đích là làm lạnh không gian và đảm bảo nhiệt độ không khí luôn ở mức cần thiết.

Những lợi ích mà hệ thống chiller đem lại cho cuộc sống

Hệ thống chiller đem lại rất nhiều lợi ích trong thực tiễn cuộc sống. Những lợi ích đó bao gồm:

• Tạo ra điều kiện môi trường, không khí mát mẻ: trong hệ thống HVAC, chúng được sử dụng để làm mát không khí trong các tòa nhà, trung tâm,…Từ đó, tạo ra môi trường sống và làm việc thoải mái, dễ chịu.
• Tiêu thụ ít năng lượng: hệ thống chiller giúp tiết kiệm năng lượng. Bởi vì chúng tiêu thụ năng lượng ít hơn so với các hệ thống làm mát khác.
• Tối ưu hóa hiệu suất làm việc: Trong các quy trình sản xuất, chế biến, hệ thống điều hòa không khí trung tâm chiller giúp làm mát, giảm nhiệt độ, đem lại hiệu suất làm việc cao cho các thiết bị máy móc.
• Kéo dài tuổi thọ của thiết bị: với khả năng làm giảm nhiệt độ, hệ thống chiller giúp các thiết bị được hoạt động ổn định, không bị quá tải nhiệt. Nhờ vậy, tuổi thọ của chúng cũng được kéo dài hơn.
• Ít gây ra tiếng ồn: hệ thống chiller được thiết kế với khả năng hoạt động êm ái, giảm tiếng ồn trong quá trình vận hành hoạt động. Từ đó, xây dựng môi trường làm việc tốt hơn.
• Đảm bảo sự an toàn: Do hệ thống có thể giảm nhiệt độ bên trong các thiết vị sản xuất, chế biến nên tình trạng quá tải nhiệt được hạn chế xảy ra. Vì vậy, tránh gây ra các vấn đề hỏng hóc, cháy nổ, đảm bảo sự an toàn cho hệ thống cũng như người vận hành.

Cấu tạo của hệ thống chiller

Hệ thống chiller có cấu tạo gồm 5 bộ phận cơ bản:

• Bộ phận làm lạnh (Evaporator): Bộ phận này được sử dụng để hút nhiệt độ cao từ môi trường bên ngoài và chuyển hóa nhiệt độ này thành chất lạnh.
• Bộ phận khí nén ( Compressor): chúng có chức năng nén chất lạnh vào một áp suất cao hơn, giúp tăng nhiệt độ và áp suất của chất lạnh.
• Bộ phận làm mát ( Condenser): có nhiệm vụ tản nhiệt từ chất lạnh đến môi trường cần làm mát.
• Bộ phận van mở/ngắt ( Expansion Valve): bộ phận này đóng vai trò quan trọng trong việc giảm áp suất chất lạnh, khiến cho nhiệt độ chất lạnh bị giảm xuống.
• Hệ thống điều khiển ( Control System): đúng như tên gọi của nó, hệ thống này được dùng để điều khiển khả năng hoạt động của các chi tiết, bộ phận bên trong. Nhờ đó, hệ thống chiller được làm việc ổn định, hiệu quả và chính xác.

Tuy nhiên, một hệ thống chiller hoàn chỉnh không thể thiếu đi 1 trong 3 bộ phận quan trọng sau đây:

Bộ phận máy làm lạnh – Chiller

Bộ phận này có chức năng làm lạnh nước hoặc không khí trong các tòa nhà, nhà máy sản xuất, công trình,…

Máy làm lạnh nước chiller bao gồm 4 bộ phận chính là van tiết lưu, máy nén, bình ngưng, và thiết bị bay hơi. Chúng được hoạt động dựa vào nguyên tắc động cơ học và sự chuyển đổi trạng thái vật lý của nước. Như chúng ta đã biết thì hơi nước ngưng tụ tạo thành chất lỏng, chất lỏng ngưng tụ tạo thành chất rắn. Trong quá trình này, chất rắn sau khi được chuyển sang trạng thái lỏng hoặc khí, sẽ có tính chất hấp thụ nhiệt từ môi trường xung quanh để làm lạnh.

Bộ phận dàn trao đổi nhiệt AHU

AHU là tên viết tắt của Air Handling Unit. Bộ phận AHU có chức năng chính để lọc, làm sạch, làm khô và sau đó cung cấp không khí đã qua xử lý cho môi trường, các khu vực cần thiết.

Dàn trao đổi nhiệt AHU bao gồm các bộ phận chính như dàn tản nhiệt, dàn trao đổi nhiệt, quạt gió, bộ lọc không khí và bộ điều khiển. Trong đó, dàn trao đổi nhiệt là bộ phận quan trọng nhất. Chúng có nhiệm vụ trao đổi nhiệt giữa không khí được đưa vào và không khí được xử lý. Qua đó, có thể thuận tiện điều khiển nhiệt độ, kiểm soát độ ẩm và đảm bảo độ sạch của không khí trong môi trường sử dụng.

Cách hoạt động của AHU có thể được lý giải như sau: Thông qua các van khí, không khí được vào AHU. Lúc này, chúng sẽ đi qua bộ phận trao đổi nhiệt để làm mát và giảm nhiệt độ của dòng khí đi qua. Sau khi được làm mát, không khí sẽ được đưa vào bộ lọc để làm sạch và loại bỏ bụi bẩn trước khi chúng được phân phối ra bên ngoài.

Vì là bộ phận đóng vai trò quan trọng trong hệ thống chiller, nên chúng cần được thường xuyên vệ sinh, kiểm tra và bảo dưỡng định kì. Chỉ khi đó mới có thể đảm bảo được hiệu quả làm việc, tính ổn định trong khi hoạt động của hệ thống chiller.

Bộ phận tháp giải nhiệt Cooling Tower

Bộ phận tháp giải nhiệt có nhiệm vụ giúp hệ thống điều hòa trung tâm được làm mát, đồng thời duy trì mức nhiệt độ ổn định và an toàn. Nhờ vậy mà hệ thống có thể vận hành hoạt động đem lại hiệu quả cao.

Tháp giải nhiệt được cấu tạo bao gồm các bộ phận sau:

• Bộ phận vỏ
• Bộ phận giải nhiệt
• Bộ phận cánh quạt
• Bộ phận phân nước
• Bộ phận tản nước

Trong cooling tower, nước được đưa vào hệ thống và rơi xuống bề mặt tấm giải nhiệt. Lúc này, không khí nóng xung quanh tháp sẽ được đưa vào và đẩy lên theo chiều thẳng đứng. Khi nước và không khí tiếp xúc với nhau, không khí nóng và hơi nóng sẽ được đẩy ra bên ngoài. Phần nước còn lại sau khi được hạ nhiệt thì sẽ tự động rơi xuống bồn chứa và di chuyển theo hệ thống.

Tháp giải nhiệt có hai loại chính là tháp giải nhiệt đóng và tháp giải nhiệt mở.

• Tháp giải nhiệt đóng: đối với kiểu thiết kế này, nước làm mát sau khi được lưu chuyển bên trong tháp sẽ không tiếp xúc với không khí bên ngoài.
• Tháp giải nhiệt mở: kiểu thiết kế này cho phép tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài. Thông thường, tháp giải nhiệt mở được sử dụng trong các hệ thống lớn.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller

Hệ thống chiller hoạt động dựa trên nguyên lý nhiệt động lực học và bảo tồn năng lượng. Những thiết bị chính tham gia vào quy trình hoạt động này bao gồm máy làm lạnh, dàn AHU, tháp giải nhiệt và bộ phận dẫn nước.

Cụ thể: ban đầu, nước sẽ được vận chuyển theo đường ống dẫn, di chuyển vào máy làm lạnh. Tại đây, nước sẽ được làm mát xuống mức nhiệt độ từ 6 đến 7 độ C. Sau đó, nước được làm mát này sẽ tiếp tục phân phối đến dàn trao đổi nhiệt AHU. Trong AHU, một phần nước lạnh sẽ được sử dụng để làm mát không khí, rồi không khí đó sẽ tiếp tục được đưa ra môi trường bên ngoài. Từ đó, giúp làm mát khu vực cần thiết.

Khi nhiệt độ của không khí bên ngoài tăng lên, vượt mức cài đặt thì chúng lại được quay trở lại hệ thống để tiếp tục thực hiện quá trình làm mát. Chu kì này cứ diễn ra như vậy và được lặp đi lặp lại.

Không chỉ có vậy, trong quá trình làm lạnh, chúng sẽ sản sinh ra một lượng nước nóng với mức nhiệt từ 33 đến 35 độ C. Để ngăn chặn tình trạng quá nhiệt, lượng nước nóng này sẽ được đưa đến bộ phận tháp giải nhiệt để giảm nhiệt độ của chúng về mức ổn định khoảng từ 28 đến 30 độ C. Và sau đó được đưa trở lại chiller.

Đánh giá ưu nhược điểm của hệ thống chiller

Tiếp theo đây, chúng ta hãy cùng nhau tìm hiểu rõ hơn về những ưu nhược điểm của hệ thống chiller.

Ưu điểm của hệ thống chiller

• Hệ thống điều hòa trung tâm chiller được đánh giá là một trong những hệ thống có hiệu suất cao. Bởi chúng có khả năng duy trì nhiệt độ ở mức ổn định trong một không gian lớn.
• Hệ thống chiller sử dụng rất nhiều các công nghệ hiện đại và tiên tiến như: công nghệ tiết kiệm năng lượng, công nghệ tự động hóa, công nghệ bảo toàn năng lượng, khả năng điều khiển từ xa.
• Chiller có thể linh hoạt ứng dụng trong đa dạng các môi trường khác nhau.
• Trong quá trình hoạt động, hệ thống chiller có khả năng đảm bảo sự an toàn, không gây ra các vấn đề làm hại đến không khí, tầng ozon, hạn chế các tác động, ảnh hưởng đến môi trường.

Nhược điểm của hệ thống chiller

Ngoài những ưu điểm nổi bật như đã nêu trên thì hệ thống chiller vẫn tồn tại những hạn chế nhất định:

• Hệ thống điều hòa trung tâm chiller cần một không gian, diện tích lắp đặt tương đối lớn.
• Do hệ thống tích hợp nhiều công nghệ cao nên đòi hỏi người lắp đặt cần có chuyên môn và trình độ kĩ thuật.
• Để hệ thống có thể hoạt động an toàn và hiệu quả thì cần phải thường xuyên kiểm tra và bảo dưỡng.

Các thiết bị sử dụng trong hệ thống chiller

Hệ thống chiller có thể hoạt động một cách năng suất, hiệu quả thì cần phải có sự hỗ trợ của rất nhiều các thiết bị khác nhau. Dưới đây sẽ là những thiết bị cần thiết để sử dụng trong hệ thống điều hòa trung tâm chiller.

Các loại van cơ

Trong các hệ thống chiller, các loại van cơ được sử dụng và lắp đặt ở rất nhiều các vị trí khác nhau. Chúng có vai trò quan trọng trong việc điều khiển lưu lượng chất lỏng, khí một cách chính xác và hiệu quả.

Các dòng van cơ có thể thích hợp sử dụng trong hệ thống chiller bao gồm: van bướm, van bi, van cổng, van 1 chiều, van giảm áp, van an toàn, van xả khí,…

Van điều khiển ( Control valve)

Bằng cách sử dụng các bộ điều khiển, control valve có thể dễ dàng kiểm soát lượng chất lỏng, khí trong các hệ thống chiller. Dòng van này có khả năng làm việc tự động nhờ nguồn tín hiệu được cấp vào van. Từ đó, giúp giảm thiểu, hạn chế sự can thiệp của con người, tiết kiệm chi phí thuê nhân công vận hành.

Không chỉ có vậy, khi sử dụng dòng van điều khiển này sẽ giúp đem đến độ chính xác, sự tin cậy cao cũng như hạn chế những sai xót trong quá trình hoạt động.

Van cân bằng ( Balancing valve)

Dòng van này được sử dụng với mục đích cân bằng áp lực dòng chảy, ngăn chặn tình trạng tăng áp đột xuất, hạn chế nhiệt độ bị chênh lệch giữa các thiết bị. Từ đó, giúp tăng khả năng hoạt động và làm việc hiệu quả cho hệ thống.

Thông thường, balancing valve sẽ được lắp đặt ở vị trí đầu vào hoặc đầu ra của các thiết bị trong hệ thống.

Bộ lọc trong hệ thống chiller

Thiết bị này được sử dụng để lọc bỏ các chất bụi bẩn, cặn rác trong các dòng chất lỏng, khí ra vào hệ thống. Vậy nên, chúng giúp hạn chế các vấn đề hỏng hóc do bị kẹt rác, hay bụi bẩn tích tụ gây ra.

Bộ lọc thường được lắp đặt tại nhiều vị trí khác nhau trong hệ thống chiller. Hơn nữa, chúng cũng thiết kế với nhiều loại khác nhau như bộ lọc khí, bộ lọc chất lỏng, bộ lọc HEPA hay bộ lọc carbon. Do đó, bạn cần xác định mục đích sử dụng cũng như tìm hiểu rõ về từng loại bộ lọc để lựa chọn được thiết bị phù hợp.

Thiết bị đo lường

Thiết bị này có nhiệm vụ chính trong việc đo lường lưu lượng chất lỏng và khí được điều chế, sử dụng bên trong hệ thống chiller. Việc sử dụng các thiết bị đo lường này giúp cho việc theo dõi hiệu suất, quá trình làm việc được dễ dàng, thuận tiện hơn. Qua đó, giúp đảm bảo lưu lượng chất lỏng sử dụng là phù hợp, đáp ứng được yêu cầu hoạt động của hệ thống. Đồng thời, chúng giúp làm giảm, hạn chế các tình trạng, sự cố chảy ngược, gây hư hỏng cho hệ thống.

Một số thiết bị đo lường có thể sử dụng trong hệ thống chiller như:

• Đồng hồ đo lưu lượng nước
• Đồng hồ đo lưu lượng khí nén
• Đồng hồ đo lưu lượng hơi nóng

Khớp nối

Khớp nối được sử dụng để liên kết các bộ phận và các đường ống dẫn trong hệ thống chiller lại với nhau. Từ đó, tạo nên một hệ thống hoàn chỉnh, hoạt động hiệu quả.

Những loại khớp nối được sử dụng phổ biến bao gồm khớp nối mềm, khớp nối cứng, khớp nối xoắn, khớp nối hàn, khớp nối vít, khớp nối mặt bích,…Mỗi một loại khớp nối lại có những ưu điểm và nhược điểm riêng nên chúng được ứng dụng trong các môi trường làm việc khác nhau.

Công tắc áp suất, công tắc dòng chảy

Công tắc áp suất và công tắc dòng chảy được sử dụng để giảm áp suất và dòng chảy của lưu chất bên trong hệ thống chiller.

Công tắc áp suất thông thường được lắp đặt trong các đường ống dẫn của chất làm lạnh. Từ đó giúp làm giảm áp suất của chúng trong quá trình hoạt động. Khi áp suất này tăng hoặc giảm đến mức đã được cài đặt sẵn từ trước, công tắc áp suất sẽ được kích hoạt và gửi tín hiệu đến hệ thống điều khiển. Lúc này, áp suất sẽ được điều chỉnh về mức phù hợp, đáp ứng yêu cầu của hệ thống.

Tương tự như vậy, công tắc dòng chảy được sử dụng để giám sát, kiểm soát dòng chảy bên trong các hệ thống. Khi lưu lượng hoặc áp lực dòng chảy tăng hoặc giảm đến mức đã được cài đặt, công tắc sẽ truyền tín hiệu đến hệ thống điều khiển. Từ đó, dòng chảy được điều chỉnh lại, sao cho phù hợp với hệ thống.

Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất

Hai thiết bị này được sử dụng để kiểm tra, giám sát nhiệt độ và áp suất bên trong hệ thống chiller.

Thiết bị đo nhiệt độ giúp thông báo và hiển thị mức nhiệt độ của lưu chất bên trong hệ thống. Từ đó có thể dễ dàng điều chỉnh các thông số sao cho phù hợp, đảm bảo nhiệt độ được duy trì ở mức ổn định, đem lại hiệu quả cao trong quá trình hoạt động.

Thiết bị đo áp suất giúp thể hiện, phản ánh được áp suất thực tế bên trong hệ thống. Nhờ vậy có thể điều chỉnh các thông số, đảm bảo áp suất được duy trì ở mức ổn định, an toàn.

Thông thường, các thiết bị này được lắp đặt tại các đường ống dẫn chất làm lạnh, đường ống dẫn khí, đường ống dẫn nước đã qua xử lý,…

Các loại thiết bị đo áp suất, nhiệt độ:

• Đồng hồ đo áp suất
• Đồng hồ đo nhiệt độ

Phụ kiện đường ống

Những phụ kiện đường ống được sử dụng trong hệ thống chiller bao gồm:

• Măng xông ( Socket): phụ kiện này được sử dụng để liên kết, nối hai đường ống có kích thước đường kính khác nhau (1 đầu đường kính lớn, 1 đầu đường kính nhỏ).
• Mặt bích (Flange): đây là dòng phụ kiện được dùng để kết nối đường ống với các thiết bị như máy bơm, van, bình chữa,…
• Tê : phụ kiện này được sử dụng để chia đường ống thành nhiều nhánh rẽ khác nhau.
• Gioăng: là phụ kiện thường được làm từ chất liệu PTFE, EPDM,…Chúng được sử dụng để làm kín, ngăn chặn sự rò rỉ của lưu chất ra môi trường bên ngoài.

So sánh hệ thống HVAC và hệ thống chiller

Người tiêu dùng rất hay nhầm lẫn hệ thống HVAC và hệ thống chiller với nhau. Vậy nên, ở phần này, chúng tôi sẽ giúp bạn phân biệt, nhận ra được những điểm giống nhau và khác nhau của hai hệ thống này.

Giống nhau

• Chức năng: hai hệ thống này đều được sử dụng để làm lạnh trong một khoảng không gian nhất định hay tại các môi trường đòi hỏi nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ trung bình bên ngoài.
• Khả năng điều chỉnh nhiệt độ: cả hai hệ thống này đều có khả năng điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với yêu cầu sử dụng.
• Chất làm lạnh: hai hệ thống này đều sử dụng chất lỏng hoặc khí để làm lạnh.
• Khả năng ứng dụng linh hoạt: hai hệ thống này có thể được sử dụng trong nhiều môi trường làm việc khác nhau.

Khác nhau

• Phạm vi làm việc: hệ thống HVAC thường chỉ được sử dụng trong các tòa nhà, văn phòng hay nói cách khác là những khu vực có không gian, diện tích nhỏ. Còn hệ thống chiller có thể làm việc trong các ứng dụng công nghiệp lớn như trung tâm thương mại,…
• Công dụng: Hệ thống chiller chỉ có khả năng làm lạnh nước hoặc các chất lỏng. Trong khi, hệ thống HVAC vừa có thể làm lạnh vừa có thể điều hòa không khí bằng cách điều chỉnh độ ẩm.
• Thiết bị sử dụng: Hệ thống chiller sử dụng chủ yếu các thiết bị như máy nén, dàn nóng, dàn lạnh. Còn hệ thống HVAC thì tập trung sử dụng các thành phần như máy nén, dàn lạnh, dàn nóng, bộ lọc không khí, hệ thống thông gió.
• Khả năng làm ấm: Đối với hệ thống chiller thì chúng chỉ có khả năng làm mát không gian. Còn hệ thống HVAC thì có thêm khả năng cung cấp, tạo ra nhiệt lượng để làm ấm không gian vào mùa đông.

Tổng kết

Bài viết trên chúng tôi đã chia sẻ, giới thiệu đến bạn những thông tin hữu ích liên quan đến hệ thống chiller. Bao gồm: cấu tạo, nguyên lý hoạt động, các thiết bị thường được sử dụng trong hệ thống cũng như những điểm giống nhau và khác nhau giữa hệ thống HVAC và hệ thống điều hòa trung tâm chiller.

Do là hệ thống lớn nên chúng đòi hỏi người thực hiện lắp đặt, vận hành cần có kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm và khả năng kĩ thuật tốt.

Hy vọng với những thông tin chúng tôi vừa chia sẻ sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về hệ thống chiller. Nhân đây, nếu bạn đang có nhu cầu tìm mua các thiết bị dùng trong hệ thống điều hòa trung tâm chiller như van cơ, van điều khiển, phụ kiện đường ống, thiết bị đo,…thì hãy liên hệ với chúng tôi – công ty TNHH Thương mại & XNK HT Việt Nam.

Xin trân trọng cảm ơn!