Chiller là gì? Những kiến thức về hệ thống chiller giải nhiệt nước

Chiller là hệ thống không thể thiếu trong ngành công nghiệp làm lạnh, được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Vậy về bản chất chiller là gì? Để tìm hiểu chi tiết hơn về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, vai trò và ứng dụng của hệ thống chiller, mời bạn đọc cùng tìm hiểu qua nội dung bài viết được sàn thương mại Hoàng Liên chia sẻ dưới đây!

Hệ thống Chiller là gì?

Chiller là loại máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới tải của công trình thường bao gồm một dàn máy có công suất lớn. Hệ thống chiller có thể điều chỉnh mức nhiệt độ theo yêu cầu sử dụng (từ 6ºC - 30º) nên được sử dụng trong nhà xưởng, khu sản xuất, nhà máy, xí nghiệp, trung tâm thương mại, siêu thị,... 

Chiller là trái tim của hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hoà không khí

Chiller còn được biết đến là hệ thống điều hòa trung tâm, có chức năng sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm hoặc dùng trong khu vực cần làm lạnh. Với khí hậu và thời tiết khắc nghiệt như Việt Nam, hệ thống giúp đảm bảo năng suất lao động, nâng cao chất lượng sản xuất trong công nghiệp. 

Hệ thống Chiller thường được sản xuất theo cụm không tách rời và phải đạt chuẩn ARI. Việc phân loại hệ thống này sẽ dựa vào nhiều cách khác nhau như: máy nén (ly tâm, xoắn ốc, piston, trục vít), thiết bị tháp giải nhiệt gió,  tháp giải nhiệt nước, thiết bị hồi nhiệt,… 

Tìm hiểu về cấu tạo Chiller giải nhiệt nước

Theo nghiên cứu, hệ thống Chiller giải nhiệt nước sẽ cấu tạo bao gồm 5 thành phần chính: Cụm trung tâm Chiller, hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh,  hệ thống tải trực tiếp (AHU, FCU, PAU, PHE…), hệ thống tải gián tiếp, hệ thống gió thổi qua phòng cần điều hòa, van điều chỉnh ống gió, miệng gió (VAV, Damper,…) và hệ thống bơm và tuần hoàn nước qua tháp giải nhiệt. 

Cấu tạo Chiller 

Có 4 vòng tuần hoàn trong hệ thống Chiller sẽ tương ứng với 4 màu sắc, cụ thể như sau:

• Màu xanh: Vòng tuần hoàn gas lạnh trong cụm Water Chiller.
• Màu đỏ: Vòng tuần hoàn nước nóng bơm vào Cooling Tower để tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh.
• Màu tím: Vòng tuần hoàn nước lạnh bơm đến AHU, FCU, PAU. PHE...
• Màu vàng: Vòng tuần hoàn hệ thống ống gió thổi vào khu vực điều hòa.

Nguyên lý hoạt động của Chiller máy nén lạnh 

Khi tìm hiểu Chiller là gì, chắc chắn không thể bỏ qua nguyên lý hệ thống điều hoà Water Chiller. Hiểu được nguyên lý hoạt động, chúng ta sẽ biết hệ thống này làm lạnh như thế nào, quy trình vận hành ra sao. 

Chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước, áp dụng sự chuyển đổi trạng thái của vật chất. Nước ở dạng khí sẽ ngưng tụ thành lỏng, dạng lỏng đông đặc thành dạng rắn. Ở quá trình thu nhiệt trong hệ thống, nước được chuyển hóa từ thể rắn - lỏng - khí. Tức là dùng nhiệt từ môi trường xung quanh, làm mát và giảm nhiệt độ, quá trình tỏa nhiệt sẽ diễn ra ngược lại. 

Sơ đồ nguyên lý hệ thống Chiller máy nén lạnh 

Trong quá trình hoạt động của Chiller, hệ thống làm lạnh thường áp dụng quá trình bay hơi nước từ dạng lỏng sang khí nhằm thu nhiệt xung quanh và làm lạnh chúng. Cụ thể, gas lạnh lỏng bay hơi thu nhiệt từ nước khiến nhiệt độ nước giảm xuống, nước lạnh sẽ đi theo đến nơi cần sử dụng theo yêu cầu. 

Ở quá trình diễn ra ngược lại, gas ở trạng thái áp suất thấp bị nén bởi máy nén gas lạnh (lúc này gas ở trạng thái hơi áp suất cao). Khi dàn ống đồng thổi gió hoặc từ Cooling Water đưa gió vào để tạo thành gió lạnh, gas sẽ được giải nhiệt và chuyển sang trạng thái lỏng (thu nhiệt). Tất cả đều nằm trong 1 chu trình kín, trạng thái lỏng và hơi gas sẽ được điều chỉnh bằng van tiết lưu.

Vai trò của Chiller trong hệ thống điều hòa Water Chiller

Trong hệ thống Water Chiller, Chiller đóng vai trò là trung tâm của toàn bộ hệ thống và chia hệ thống làm hai pha rõ rệt. 

• Pha lạnh: gồm bình bay hơi của Chiller cùng các thiết bị AHU, FCU
• Pha dải nhiệt: gồm bình ngưng tụ Chiller là Cooling Tower. 

Bản chất Chiller là thiết bị tạo ra nước lạnh, nước lạnh sẽ được bơm tới các thiết bị như AHU, FCU. Tại đây, nước lạnh sẽ trao đổi nhiệt với không khí, sau đó nước lại tiếp tục nóng lên và quay lại Chiller nhả nhiệt vào gas lạnh để tiếp tục một vòng tuần hoàn mới. Tùy theo thiết kế của hệ thống chúng ta sẽ có hệ thống bơm khác nhau, hệ bơm phổ biến nhất là Primary Secondary hoặc VPF. 

Chi tiết sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa Water Chiller 

Hệ thống Water Chiller hoạt động như sau: Sau khi gas nhận được nhiệt độ từ nước sẽ nóng lên và bay hơi. Gas được nén với áp suất cao, dẫn đến bình ngưng và nhả nhiệt vào nước và trở về trạng thái lỏng. Nước nhận nhiệt từ gas nóng sẽ bơm đến tháp giải nhiệt, nhả nhiệt độ vào không khí rồi tuần hoàn về giải nhiệt cho Chiller. Hệ bơm giải nhiệt này hoạt động độc lập với hệ bơm nước lạnh. 

Còn đối với hệ thống Air Cooled Chiller, sau khi gas nhận nhiệt từ nước sẽ bay hơi và nén lên bình ngưng. Tại bình ngưng, gas sẽ nhả nhiệt trực tiếp ra bên ngoài không khí và ngưng tụ lại. Do Air Cooled Chiller sử dụng không khí để giải nhiệt nên Chiller thường được đặt ngoài trời như dàn nóng khác. 

Ưu - nhược điểm của hệ thống Chiller làm lạnh 

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller được ứng dụng phổ biến và là thiết bị không thể thiếu trong quá trình nghiên cứu, sản xuất, bảo quản sản phẩm trong các khu công nghiệp, phù hợp cho nhiều công trình quy mô lớn. Dưới đây là ưu - nhược điểm của điều hòa Chiller làm mát nước công nghiệp.

Máy làm lạnh Chiller giúp truyền nhiệt từ môi trường bên trong ra bên ngoài

Ưu điểm

• Chiller có dải công suất đa dạng, hoạt động từ 5 - 1000 tấn, phù hợp sử dụng trong mọi không gian lắp đặt để đảm bảo hiệu quả làm lạnh. 
• Hệ thống đường ống gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt tại các vị trí trong không gian sản xuất, chế biến mà không tốn nhiều diện tích. 
• Chiller làm mát nước hoạt động ổn định, độ bền cao, sử dụng được lâu dài. 
• Dễ dàng thay đổi công suất, độ ẩm cho từng khu vực theo yêu cầu giúp tiết kiệm điện năng và chi phí vận hành. 
• Chất làm lạnh của Chiller là nước nên không lo rò rỉ môi chất lạnh ra bên ngoài. 
• Có thể sử dụng trong các loại máy móc, hệ thống giải nhiệt, thiết bị trao đổi nhiệt. 

Nhược điểm

• Quá trình lắp đặt và vận hành tương đối phức tạo, yêu cầu thực hiện bởi đội ngũ kỹ thuật lành nghề. 
• Một số hệ thống phải lắp đặt ở dưới tầng hầm, chiếm nhiều diện tích khu vực.
• Cần có phòng máy riêng và phải có người chuyên trách phục vụ. 
• Khâu vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng tương đối phức tạp.
• Tiêu thụ lượng điện năng lớn đối với một số đơn vị sử dụng công suất lạnh cao, đặc biệt là khi tải non,..

Hệ thống lạnh Chiller dễ dàng thay đổi công suất, độ ẩm cho từng khu vực

Lưu ý khi lựa chọn hệ thống lạnh Chiller 

Chiller có tác dụng làm lạnh nước ở mức nhiệt độ theo yêu cầu, vì vậy tùy theo mục đích sử dụng cụ thể mà khách hàng lựa chọn máy làm lạnh nước Chiller sao cho phù hợp nhất. 

• Đối với nhà máy sản xuất nhựa, in, giải nhiệt máy cơ khí, trộn bê tông cần cấp nước lạnh, chưng cất các loại nước hoa quả, bia hơi… nên sử dụng Chiller giải nhiệt công nghiệp với dãy nhiệt độ dao động trong khoảng từ 60ºC xuống 30ºC.
• Các trung tâm, tòa nhà lớn, nhà xưởng sản xuất dệt may, kho thuốc, nhà sách, siêu thị,… cần sử dụng điều hòa trung tâm nước giải nhiệt với nhiệt độ dao động nhỏ hơn từ 7ºC đến 12ºC.

Như vậy chúng ta đã cùng nhau tìm hiểu khái lược Chiller là gì cùng những kiến thức liên quan đến Chiller giải nhiệt nước. Hy vọng rằng qua những thông tin về hệ thống Chiller phía trên đây của sàn thương mại Hoàng Liên sẽ giúp bạn đọc hiểu rõ hơn về loại hệ thống điều hòa trung tâm này.