Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa Chiller
Điều hòa không còn là khái niệm xa lạ với người tiêu dùng, song hệ thống điều hòa Chiller vẫn là một phạm trù mới. Trong nội dung dưới đây, hãy cùng tìm hiểu hệ thống này là gì và ứng dụng ra sao trong thực tiễn.
Khái niệm hệ thống điều hòa Chiller
Hệ thống điều hòa Chiller còn được gọi là hệ thống máy lạnh hoặc điều hòa trung tâm Chiller. Hệ thống cơ điện này có chức năng làm lạnh nước hoặc dung môi khác đạt đến điểm lạnh cần thiết cho sản xuất, sinh hoạt. Nước được hệ thống này sử dụng như một chất tải lạnh (thông thường, nhiệt độ đầu vào là 12 độ C, nhiệt độ đầu ra là 7 độ C).
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa Chiller
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa Chiller được mô tả ngắn gọn theo nguyên tắc chu trình nhiệt động lực học như sau:
- Hệ thống Chiller hoạt động khiến gas lỏng lạnh bay hơi.
- Gas lỏng lạnh hấp thụ nhiệt từ nước đồng thời làm giảm nhiệt độ nước.
- Gas ở áp suất thấp sẽ được máy nén lạnh thực hiện nén lại và biến thành gas ở áp suất cao.
- Lúc này, gas sẽ chuyển từ trạng thái hơi sang lỏng khi đi qua các ống đồng. Trong đó, van kiểm soát dòng chảy đóng vai trò điều chỉnh trạng thái của gas.
Cấu tạo của điều hòa Chiller
- Hệ thống điều hòa Chiller được cấu tạo từ 5 thành phần chính như sau:
- Hệ thống điều hòa nhiệt độ nước trung tâm Water Chiller.
- Máy nén gas: Máy nén gas có vai trò hút môi chất lạnh ở nhiệt độ và áp suất thấp. Sau đó, máy thực hiện việc nén thành hơi ở nhiệt độ và áp suất cao.
- Dàn ngưng tụ, còn được gọi là dàn nóng: Hơi môi chất lạnh được giải nhiệt sau khi ra khỏi máy nén. Từ đó, hơi môi chất lạnh ngưng tụ thành lỏng.
- Van tiết lưu: Van có nhiệm vụ giảm thiểu áp suất của hơi môi chất lạnh dạng lỏng sau quá trình ngưng tụ ở dàn nóng.
- Dàn bay hơi, còn được gọi là dàn lạnh: Chất tải lạnh nước được thu nhiệt và khiến môi chất lạnh lỏng bốc hơi.
Chi tiết hơn, cấu tạo từng phần của hệ thống điều hòa Chiller được mô tả như sau:
Hệ thống đường ống và máy bơm tuần hoàn nước lạnh
Hệ thống bơm nước có tác dụng bơm nước đã được làm lạnh qua chiller để tiến hành tái sử dụng trực tiếp. Trường hợp mỗi chiller có một máy bơm riêng thì hiệu suất làm lạnh sẽ gia tăng. Thực tế, lưu lượng nước bơm từ máy bơm vào chiller phải luôn được duy trì ổn định.
Đường ống nước lạnh thường được cấu tạo từ thép đen và bọc cách nhiệt với đường nước lạnh. Đường ống này và đường ống nước nóng (12 độ) được dẫn ra hệ thống cooling tower. Một lưu ý khi xây dựng hệ thống này chính là việc lựa chọn kích thước đường ống dựa vào lưu lượng tuần hoàn.
Hệ thống tải trực tiếp như PHE, FCU, AHU, PAU
Thực tế, các hệ thống tải trực tiếp như FCU, AHU, PAU có bản chất tương tự nhau nhưng hầu như mục đích sử dụng lại có sự khác biệt:
- AHU: AHU được xem là bộ xử lý nhiệt ẩm trong hệ thống điều hòa chiller và được phân thành nhiều đường ống gió phụ. Vì vậy, có thể nói rằng, một AHU có khả năng tích hợp nhiều lớp lọc bụi. Thực tế, AHU có thể cấu tạo thêm nhiều phần khác để tăng chất lượng không khí như hộp hòa trộn, bộ lọc không khí, bộ gia nhiệt sơ cấp, dàn ống dẫn, bộ gia nhiệt thứ cấp, quạt ly tâm và thậm chí có thể tích hợp cả đèn UV tiệt trùng.
- FCU: Hệ thống này được dùng trong trường hợp ống gió của AHU không đến được tại các không gian nhiều phòng hoặc khu vực nhỏ. Tuy nhiên, FCU không có khả năng xử lý nhiệt ẩm hiệu quả như AHU nên nếu cần thiết, người tiêu dùng cần sử dụng thêm hệ thống PAU được lắp đặt bên ngoài và nối ống gió với FCU.
- PAU: Đây là thiết bị xử lý không khí tươi sơ bộ với mục đích cung cấp cho AHU, FCU. Việc này nhằm đáp ứng những nơi yêu cầu chuẩn không khí cao hơn như bệnh viện, các phòng thí nghiệm và phòng sạch,… Ngoài ra, PAU có khả năng cung cấp luồng gió khô hơn không khí tại không gian sử dụng. Đây còn gọi là độ chứa hơi hay độ khô.
Hệ thống tải gián tiếp
Hệ thống ống gió phối hợp gió tươi và gió hồi luân chuyển vào AHU hay FCU để xử lý theo yêu cầu về nhiệt độ, độ ẩm của không gian cần sử dụng. Một số hệ thống ống gió tải gián tiếp thường được sử dụng như ống gió thải, ống gió hồi, ống gió tăng áp cầu thang,…
Hệ thống máy bơm và luân chuyển tuần hoàn nước Cooling Tower
Theo mô tả bằng hình ảnh, các thành phần trực thuộc máy bơm và luân chuyển tuần hoàn nước Cooling Tower bao gồm chiller, FCU, AHU, PAU, van 2 – 3 ngã và hoạt động độc lập bởi bộ điều khiển DDC. Thực tế, DDC có khả năng nhận tín hiệu từ cảm ứng thiết lập sẵn đồng thời tích hợp cổng truyền thông. Mặt khác, nhờ khả năng kết nối với hệ thống máy chủ, DDC có thể nhận biết trạng thái và tình trạng hoạt động của hệ thống.
Thực tế, 4 vòng tuần hoàn được tích hợp trong hệ thống điều hòa chiller được mô tả theo hình ảnh và diễn giải như sau:
- Vòng luân chuyển đỏ: Đây được xem là vòng tuần hoàn nước nhiệt độ cao bơm vào Cooling tower và thải nhiệt này ra môi trường.
- Vòng luân chuyển xanh: Đây là vòng tuần hoàn luân chuyển gas lạnh tại water chiller.
- Vòng luân chuyển tím: Vòng tuần hoàn luân chuyển nước lạnh theo quy trình được bơm đến FCU, AHU, PAU, PHE.
- Vòng luân chuyển vàng: Vòng tuần hoàn luân chuyển của hệ thống đường ống gió lưu thông trong không gian sử dụng.
Các công trình phù hợp hệ thống điều hòa trung tâm Chiller
Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller thường được sử dụng phổ biến trong quá trình làm mát đồng thời hút ẩm cho không khí tại các cơ sở thương mại, doanh nghiệp, xí nghiệp sản xuất, công nghiệp và các tổ chức có quy mô vừa và lớn. Mặt khác, hệ thống này còn được ứng dụng để làm lạnh có kiểm soát trong lĩnh vực chế biến thực phẩm, đồ uống, công nghiệp nhựa, nhà hàng, khách sạn,…