Ngày nay, hệ thống Chiller được ứng dụng nhiều trong công nghiệp. Cụ thể, Chiller giải nhiệt được sử dụng trong các nhà máy công nghiệp thực phẩm, dược phẩm, điện tử, y tế, … Vậy Chiller là gì? Có các loại hệ thống Chiller nào? Nguyên lý hoạt động ra sao? Cùng KYODO tìm hiểu qua nội dung sau!
1. Chiller là gì?
Chiller hay còn gọi là hệ thống làm lạnh trung tâm, là thiết bị tạo nguồn lạnh để giảm nhiệt độ theo yêu cầu trong sản xuất, lưu trữ hoặc sinh hoạt. Hệ thống này sử dụng nước làm chất tải lạnh, với nhiệt độ đầu vào khoảng 12°C và đầu ra khoảng 7°C.
Hệ thống Chiller giải nhiệt thường được lắp đặt tại nhà máy, trung tâm thương mại và các công trình lớn.
2. Cấu tạo của hệ thống làm lạnh chiller
Cấu tạo cơ bản của Hệ thống làm lạnh Chiller gồm 5 thành phần chính.
Máy nén
Máy nén là động cơ chính, nằm giữa dàn bay hơi – dàn ngưng tụ, được cách điện 1 phần và có động cơ tạo động lực. Máy nén tạo ra sự chênh lệch áp suất để tuần hoàn môi chất lạnh trong hệ thống. Có nhiều loại có thể kể đến như: máy nén ly tâm, máy nén trục vít, cuộn, piston,…
Van tiết lưu
Van tiết lưu nằm giữa dàn ngưng tụ và dàn bay hơi, có tác dụng điều chỉnh lưu lượng và thể tích môi chất lạnh để giảm áp suất, giúp hấp thụ nhiệt hiệu quả hơn. Các loại van phổ biến gồm van tiết lưu nhiệt và van tiết lưu điện tử.
Dàn ngưng
Dàn ngưng nằm sau máy nén và trước van tiết lưu. Giúp loại bỏ nhiệt từ môi chất lạnh. Dàn ngưng có 2 loại: dàn ngưng làm mát bằng nước và dàn ngưng làm mát bằng không khí.
Dàn bay hơi
Dàn bay hơi nằm giữa van tiết lưu và máy nén, có nhiệm vụ thu nhiệt từ môi trường cần làm mát, sau đó truyền nhiệt vào môi chất lạnh để loại bỏ qua hệ thống giải nhiệt. Nước sẽ giảm nhiệt độ nhờ chất làm lạnh, sau đó được bơm lại hệ thống và hoạt đồng tuần hoàn theo quá trình vận hành.
Tháp giải nhiệt
Tháp giải nhiệt có chức năng giải nhiệt nước nóng từ dàn ngưng của Chiller, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định. Nước nóng sẽ được bơm lên tháp phun thành sương để tiếp xúc với không khí, bay hơi và giảm nhiệt trước khi quay lại Chiller.
Ngoài ra còn một số thành phần, thiết bị hỗ trợ khác như: bộ nguồn, bộ điều khiển, hộp nước,…Thiết bị này thường được sản xuất nguyên cụm không tách rời.
3. Các hệ thống điều hòa trung tâm Chiller giải nhiệt
Việc phân loại Chiller có nhiều cách như:
- Phân loại theo máy nén: Trục vít, xoắn ốc, ly tâm, Piston
- Phân loại theo thiết bị ngưng tụ: Chiller giải nhiệt nước – Chiller water, Chiller giải nhiệt gió – Chiller air cooled
- Phân loại theo tính chất thiết bị hồi nhiệt: Heat Recovery
- Chiller hấp thụ, khuếch tán
Hiện nay tại Việt Nam, có 2 loại hệ thống làm mát được ưa chuộng và ứng dụng nhiều nhất là Chiller giải nhiệt nước và Chiller giải nhiệt gió. Mỗi loại máy sẽ có ưu thế áp dụng trong một số lĩnh vực khác nhau và độ phù hợp với mục đích khác nhau nhằm mang lại hiệu quả tối ưu. Nội dung tiếp theo, KYODO sẽ giới thiệu tổng quát về 2 loại hệ thống này.
3.1 Hệ thống máy lạnh Chiller giải nhiệt nước | Nước lạnh
Hệ thống này sử dụng nước lạnh để làm chất tải trung gian, nước sẽ được làm lạnh xuống 7 ºC rồi bốc hơi làm mát thực phẩm, đồ vật, môi trường bên trong không gian nhất định.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống máy chiller giải nhiệt nước
- Nước được vận chuyển tuần hoàn trong hệ thống đường ống Chiller và được làm lạnh xuống nhiệt độ nhất định
- Nước lạnh được bơm đến các dàn lạnh AHU/FCU hỗ trợ làm lạnh không khí nhờ sự trao đổi nhiệt giữa nước lạnh và không khí tuần hoàn
- Sau quá trình trao đổi nhiệt thông qua các dàn lạnh, nước sẽ nóng lên do bị hấp thụ nhiệt và sẽ được bơm trở lại hệ thống đường ống Chiller, sau đó lại được làm lạnh và được bơm đến các dàn lạnh. Quá trình này được lặp đi lặp lại tạo lên sự tuần hoàn liên tục.
Đặc điểm của hệ thống giải nhiệt nước Chiller
Bao gồm 5 phần chính:
- Cụm trung tâm nước – Water Chiller
- Hệ thống đường ống chiller nước lạnh và bơm nước lạnh
- Hệ thống tái sử dụng trực tiếp: AHU, FCU, PAU, …
- Hệ thống tái sử dụng gián tiếp: Hệ thống đường ống gió, van điều chỉnh lưu lượng gió, miệng gió
- Hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua tháp giải nhiệt – Cooling Tower
Chiller giải nhiệt bằng nước thích hợp với các công trình lớn, yêu cầu cao về độ ổn định của nhiệt độ. Đồng nghĩa, hệ thống này có công suất hoạt động lớn, từ 5 – 1000ton và chi phí đầu tư ban đầu cao. Ngoài ra, hệ thống yêu cầu có nguồn nước thường xuyên.
3.2 Hệ thống Chiller giải nhiệt gió (Air Cooled Chiller)
Nguyên lý hoạt động của chiller giải nhiệt gió
Chiller giải nhiệt gió sử dụng nguyên lý làm lạnh cưỡng bức bằng gas. Nhờ sự chuyển đổi trạng thái vật lý của vật chất, hơi nước sẽ ngưng tụ thành dạng lỏng, từ dạng lỏng sẽ chuyển thành dạng rắn, sự chuyển đổi trạng thái này sẽ hấp thụ hoặc tỏa ra nhiệt. Nhờ vào đó làm cho môi trường xung quanh mất nhiệt hoặc hấp thụ nhiệt. Về nguyên lý và cấu trúc vận hành của chiller giải nhiệt gió tương tự chiller giải nhiệt nước.
Tuy nhiên vẫn có một số sự khác biệt như sau:
- Hệ thống giải nhiệt gió không sử dụng tháp giải nhiệt để giải nhiệt gas, hệ thống này dùng quạt hút cưỡng bức để hạ nhiệt.
- Hiệu suất làm làm lạnh không bằng chiller giải nhiệt nước (70%).
- Thường xuyên phải vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ hơn.
Cấu tạo của hệ thống giải nhiệt gió
- Máy nén
- Thiết bị ngưng tụ
- Thiết bị bay hơi
- Van tiết lưu
Ưu điểm của hệ thống giải nhiệt gió Chiller
- Đa dạng công suất, phù hợp với nhiều yêu cầu
- Thiết kế nhỏ gọn hơn, tiết kiệm diện tích, tiết kiệm chi phí hơn, dễ dàng lắp đặt & vận chuyển
- Có thể lắp đặt và hoạt động ở những nơi không có nguồn nước thường xuyên và không yêu cầu cao về nguồn nước
Chiller giải nhiệt gió có thể được ứng dụng để làm mát tòa nhà, công trình, nhà xưởng, nhà máy quy mô vừa và nhỏ, giải nhiệt cho hóa chất và những nơi có nguồn nước bẩn.
4. Các tiêu chuẩn về hệ thống Chiller
Hệ thống Chiller là một hệ thống phức tạp, bao gồm nhiều thiết bị và phụ kiện khác nhau. Để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn, cần lưu ý và tuân thủ các tiêu chuẩn như sau:
- Tiêu chuẩn về thiết kế: Cần xem xét công suất lạnh, loại máy nén, loại chất tải lạnh, hệ thống đường ống, tháp giải nhiệt,…sao cho phù hợp với nhu cầu sử dụng của từng công trình
- Tiêu chuẩn về lắp đặt: Cần lưu ý vị trí lắp đặt, độ nghiêng của đường ống, cách nối các thiết bị,…Và phải được lắp đặt bởi các kỹ sư có chuyên môn
- Tiêu chuẩn về vận hành: Lưu ý các chế độ vận hành, áp suất và nhiệt độ làm việc, bảo trì định kỳ đảm bảo hiệu suất hệ thống điện lạnh,…để đảm bảo hiệu suất và độ bền
Một số tiêu chuẩn Việt Nam liên quan đến hệ thống giải nhiệt
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6122-1:2007 quy định về các yêu cầu chung đối với hệ thống máy lạnh nước.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6122-2:2007 quy định về các yêu cầu kỹ thuật đối với hệ thống máy lạnh nước.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6122-3:2007 quy định về các yêu cầu an toàn đối với hệ thống máy lạnh nước.
- Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6122-4:2007 quy định về các yêu cầu kiểm tra và bảo dưỡng đối với hệ thống máy lạnh nước.
Một số chuẩn quốc tế thường áp dụng
- Tiêu chuẩn quốc tế ISO 13639:2007 quy định về hệ thống máy lạnh nước.
- Tiêu chuẩn quốc tế ASHRAE 90.1-2023 quy định về hiệu suất của hệ thống máy lạnh nước.
Việc tuân thủ các tiêu chuẩn về hệ thống Chiller sẽ giúp đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả và an toàn, đồng thời tiết kiệm năng lượng cũng như chi phí vận hành.
Qua các thông tin trên hi vọng quý vị độc giả sẽ hiểu hơn về Hệ thống giải nhiệt Chiller phù hợp với nhà máy sản xuất. Từ đó, biết được mỗi hệ thống sẽ có những đặc điểm riêng biệt, những tính năng nổi bật và nhược điểm khác nhau. Quý vị có thể tìm hiểu và liên hệ với KYODO để được tư vấn chi tiết hơn để tìm giải pháp phù hợp với cơ sở của mình.
