Hệ thống Chiller là một hệ thống quan trọng trong công nghiệp làm lạnh, có khả năng sản xuất nước lạnh để cung cấp cho các tải của công trình. Hệ thống Chiller được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như dược phẩm, y tế, thực phẩm, điện tử, v.v. Để hiểu rõ hơn về hệ thống Chiller, chúng ta cần tìm hiểu về cấu tạo, phân loại và nguyên lý hoạt động của nó.

Giới thiệu về hệ thống Chiller

Chiller là thiết bị chính trong hệ thống Chiller, có chức năng làm lạnh nước bằng cách sử dụng một chất làm lạnh (refrigerant) để chuyển hóa trạng thái từ lỏng sang khí và ngược lại. Chiller gồm 4 thiết bị cơ bản: máy nén, thiết bị ngưng tụ, van tiết lưu và thiết bị bay hơi. Ngoài ra, hệ thống Chiller còn có các thiết bị phụ trợ như bơm nước, tháp giải nhiệt, ống dẫn, van, v.v.

Hệ thống Chiller hay còn gọi là hệ thống điều hòa trung tâm Chiller, là loại máy tạo ra nguồn lạnh để làm lạnh các loại đồ vật, thực phẩm; hoặc sản xuất nước lạnh trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm dùng chất tải lạnh là nước. Hệ thống này thường được lắp đặt cho các kho lạnh công nghiệp, siêu thị, phòng hội thảo lớn, tòa cao ốc, nhà xưởng, v.v.

Các thành phần cơ bản của hệ thống Chiller

Hệ thống Chiller có cấu tạo gồm 5 phần cơ bản sau:

• Cụm trung tâm nước water Chiller: Là bộ phận chứa Chiller và các thiết bị điều khiển liên quan. Cụm này có thể được đặt trong nhà máy hoặc ngoài trời tuỳ theo điều kiện kỹ thuật và không gian.
• Hệ thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh: Là hệ thống vận chuyển nước lạnh từ cụm water Chiller đến các thiết bị sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp. Hệ thống này gồm có các ống dẫn, van, khớp nối, bơm nước, bình tích áp và các thiết bị kiểm tra áp suất, nhiệt độ.
• Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: Là các thiết bị tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh để làm lạnh không khí hoặc các đối tượng khác. Các thiết bị này có thể là AHU (Air Handling Unit), FCU (Fan Coil Unit), PAU (Primary Air Unit), PHE (Plate Heat Exchanger), v.v.
• Hệ thống tải sử dụng gián tiếp: Là các thiết bị sử dụng không khí lạnh từ các thiết bị sử dụng trực tiếp để làm lạnh các phòng cần điều hòa. Các thiết bị này có thể là hệ thống ống gió, các van điều chỉnh ống gió, miệng gió, VAV (Variable Air Volume), Damper, v.v.
• Hệ thống đường ống nước nóng và bơm nước nóng: Là hệ thống vận chuyển nước nóng từ cụm water Chiller đến tháp giải nhiệt để tỏa nhiệt ra môi trường. Hệ thống này gồm có các ống dẫn, van, khớp nối, bơm nước và các thiết bị kiểm tra áp suất, nhiệt độ.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller

Hệ thống Chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của chất làm lạnh từ lỏng sang khí và ngược lại. Quá trình này gồm có 4 giai đoạn chính:

• Giai đoạn 1: Chất làm lạnh ở trạng thái lỏng áp suất cao đi qua van tiết lưu và giảm áp suất xuống mức thấp. Lúc này, chất làm lạnh bắt đầu bay hơi một phần và trở thành hỗn hợp lỏng-khí.
• Giai đoạn 2: Hỗn hợp lỏng-khí đi vào thiết bị bay hơi, nơi tiếp xúc với nước cần làm lạnh. Chất làm lạnh tiếp tục bay hơi hoàn toàn và thu nhiệt từ nước, khiến nước giảm nhiệt độ và trở thành nước lạnh. Nước lạnh được bơm đến các tải sử dụng trực tiếp hoặc gián tiếp để làm lạnh không khí hoặc các đối tượng khác.
• Giai đoạn 3: Chất làm lạnh ở trạng thái khí áp suất thấp đi vào máy nén, nơi được nén lại thành khí áp suất cao và tăng nhiệt độ. Máy nén cũng có chức năng duy trì sự chuyển động của chất làm lạnh trong chu trình.
• Giai đoạn 4: Chất làm lạnh ở trạng thái khí áp suất cao đi vào thiết bị ngưng tụ, nơi tiếp xúc với nước cần làm nóng. Chất làm lạnh tỏa nhiệt cho nước, khiến nước tăng nhiệt độ và trở thành nước nóng. Nước nóng được bơm đến tháp giải nhiệt để tỏa nhiệt ra môi trường. Chất làm lạnh ngưng tụ lại thành lỏng áp suất cao và quay lại giai đoạn 1.

Phân loại hệ thống Chiller

Hệ thống Chiller có nhiều loại khác nhau, phân loại theo các tiêu chí như máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị hồi nhiệt, công dụng, v.v. Dưới đây là một số phân loại phổ biến của hệ thống Chiller:

• Phân loại theo máy nén: Máy nén là thiết bị quan trọng trong hệ thống Chiller, có chức năng nén chất làm lạnh từ trạng thái khí áp suất thấp sang trạng thái khí áp suất cao. Có nhiều loại máy nén khác nhau, như máy nén ly tâm, máy nén piston, máy nén trục vít, máy nén xoắn ốc, v.v. Mỗi loại máy nén có ưu nhược điểm và phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
• Phân loại theo thiết bị ngưng tụ: Thiết bị ngưng tụ là thiết bị quan trọng trong hệ thống Chiller, có chức năng ngưng tụ chất làm lạnh từ trạng thái khí áp suất cao sang trạng thái lỏng áp suất cao. Có hai loại thiết bị ngưng tụ chính là thiết bị ngưng tụ gió và thiết bị ngưng tụ nước.
• Phân loại theo thiết bị hồi nhiệt: Thiết bị hồi nhiệt là thiết bị tùy chọn trong hệ thống Chiller, có chức năng thu hồi một phần nhiệt từ quá trình làm lạnh để sử dụng cho các mục đích khác, như làm nóng nước, sấy khô, v.v. Có hai loại thiết bị hồi nhiệt chính là thiết bị hồi nhiệt cố định và thiết bị hồi nhiệt biến thiên.

Các lưu ý trong quá trình vận hành hệ thống Chiller

Để vận hành hệ thống Chiller một cách hiệu quả và an toàn, cần chú ý đến các điểm sau:

• Kiểm tra thường xuyên các thông số kỹ thuật của hệ thống như áp suất, nhiệt độ
• Nhiệt độ, lưu lượng, độ ẩm của nước lạnh và nước nóng.
• Kiểm tra tình trạng hoạt động của các thiết bị như máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, van tiết lưu, bơm nước, tháp giải nhiệt, v.v.
• Kiểm tra độ sạch sẽ của các ống dẫn, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi, tháp giải nhiệt, v.v. và thực hiện vệ sinh định kỳ để tránh tắc nghẽn, ăn mòn, rò rỉ.
• Kiểm tra độ đầy đủ và chất lượng của chất làm lạnh và nước trong hệ thống. Thay thế hoặc bổ sung khi cần thiết.
• Kiểm tra và điều chỉnh các thiết bị điều khiển như role áp suất, role nhiệt độ, van điều chỉnh ống gió, VAV, Damper, v.v. để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng.
• Thực hiện bảo dưỡng định kỳ theo quy định của nhà sản xuất hoặc theo kinh nghiệm thực tế.
• Thực hiện kiểm tra an toàn điện và cơ khí trước khi khởi động hoặc dừng hệ thống. Tuân thủ các quy tắc an toàn lao động khi vận hành hệ thống.
• Phân loại theo công dụng: Hệ thống Chiller có thể phân loại theo công dụng của nước lạnh mà chúng sản xuất, như làm lạnh không khí, làm lạnh nước, làm lạnh dầu, v.v.

Ưu nhược điểm của hệ thống Chiller

Hệ thống Chiller có những ưu nhược điểm sau:

• Ưu điểm:
  • Hệ thống Chiller có khả năng sản xuất nước lạnh với công suất và nhiệt độ linh hoạt, phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau.
  • Hệ thống Chiller có hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành.
  • Hệ thống Chiller có tuổi thọ cao, ít gặp sự cố và dễ bảo trì.
  • Hệ thống Chiller có thiết kế gọn gàng, không chiếm nhiều diện tích và không gây ô nhiễm môi trường.
• Nhược điểm:
  • Hệ thống Chiller có chi phí đầu tư cao, cần có nguồn vốn lớn để lắp đặt và vận hành.
  • Hệ thống Chiller cần có nguồn nước sạch và ổn định để làm mát thiết bị ngưng tụ và hồi nhiệt, có thể gặp khó khăn ở những nơi thiếu nước hoặc nước bẩn.
  • Hệ thống Chiller cần có nhân viên kỹ thuật có trình độ cao để điều khiển và bảo dưỡng, đảm bảo hệ thống hoạt động an toàn và hiệu quả.

Đó là những lưu ý mà tôi muốn chia sẻ với bạn về quá trình vận hành hệ thống Chiller. Hy vọng bạn đã có được những kiến thức cần thiết để sử dụng hệ thống này một cách hiệu quả và an toàn.