Có thể thuật ngữ chiller còn khá xa lạ với không ít người nhưng cụm từ máy làm lạnh nước chắc hẳn không còn quá xa lạ khi được ứng dụng vào nhiều lĩnh vực trong đời sống. Vậy chiller là gì? Thiết bị này có cấu tạo, nguyên lý vận hành cũng như ứng dụng ra sao? Chúng ta sẽ cùng nhau làm rõ trong phần nội dung dưới đây.
Nội dung chính
Máy chiller là gì?
Chiller hay chiller water là tên tiếng anh của dòng thiết bị làm lạnh nước chuyên dụng. Những chiếc máy này sẽ phát sinh ra một nguồn nhiệt lạnh để làm lạnh nước cũng như các đồ vật, thực phẩm xung quanh.
Tại một chiếc máy chiller làm lạnh nước thường gồm 2 nguồn với một nguồn là nguồn nóng (lượng khí nóng sẽ thải ra bầu khí quyền thông qua hệ thống tháp giải nhiệt) và nguồn lạnh (nước lạnh được sử dụng để hạ nhiệt cho các thiết bị trong quá trình vận hành).
Chiller giải nhiệt được ứng dụng ngày càng phổ biến trong cuộc sống
Thực chất, tháp giải nhiệt chiller không phải là một chiếc máy riêng rẻ mà bao gồm nhiều chi tiết kết hợp với nhau như bình ngưng, ống dẫn, máy bơm, chất làm lạnh, bình chứa nước làm mát để tạo thành một hệ thống làm lạnh tiện dụng.
Chiller dùng để làm gì?
Hiện nay trong những hệ thống máy móc không thể thiếu được những chiếc máy chiller. Nguyên nhân là vì chức năng của chiller chính là dùng để giải nhiệt, làm mát cho các loại máy móc, thiết bị giúp ổn định khả năng vận hành, nâng cao độ bền, tuổi thọ cho máy. Không những thế, những thiết bị này còn bảo vệ điện áp quá tải, hỗ trợ bảo vệ an toàn cho hệ thống.
Cụ thể, hệ thống chiller này được ứng dụng vào một số ngành cụ thể như sau:
- Chiller được dùng trong các trung tâm thương mại, siêu thị, nhà xưởng,…
- Được sử dụng trong máy chứa nước lạnh: tại đây chiller hỗ trợ chứa và điều tải nước lạnh.
- Dùng trong máy điều khiển, tủ điện: hỗ trợ điều khiển tháp giải nhiệt, tiến hành bơm nước ly tâm.
- Dùng trong sản xuất: ứng dụng trong nhiều ngành như công nghiệp nhựa, hóa chất, ngành sản xuất đồ uống, dệt may, điện tử, y tế, làm mát cho các tòa nhà…
Chiller được dùng trong để làm mát các hệ thống máy móc
Ưu điểm của hệ thống chiller giải nhiệt
Hệ thống giải nhiệt chiller được sử dụng ngày càng phổ biến. Dòng sản phẩm này có nhiều ưu điểm cụ thể như sau:
- Hiệu suất giải nhiệt cao nên thích hợp với nhiều lĩnh vực khác nhau đặc biệt là tại những môi trường nắng nóng nhiều.
- Giải nhiệt nhanh chóng, hỗ trợ tối ưu tháp giải nhiệt từ đó đảm bảo khả năng vận hành của máy móc.
- Tính ứng dụng cao. Khi làm việc không làm ảnh hưởng đến cách bố trí hệ thống máy móc công nghiệp khác.
- Hệ thống chiller có nhiều cấp giảm tải. Từ đó cho khả năng điều chỉnh công suất máy tùy theo phụ tải bên ngoài. Thông thường, một máy chiller có từ 3 – 5 cấp giảm tải. Bên cạnh đó, đối với những hệ thống máy móc lớn, chiller thường được dùng nhiều theo từng cụm máy. Vì vậy mà tổng số cấp giảm tải có thể sẽ lớn hơn nhiều.
- Giúp tiết kiệm điện năng nói riêng và chi phí vận hành nói chung.
Các loại chiller hiện nay
Hiện nay có rất nhiều các tiêu chí để tiến hành phân loại máy làm lạnh. Mỗi tiêu chí lại phân ra thành nhiều loại máy giải nhiệt khác nhau cụ thể như:
Phân loại dựa theo nguyên lý vận hành
Đây là cách phân loại phổ biến nhất hiện nay, theo tiêu chí này chúng ta có 2 dòng máy đó là:
Chiller giải nhiệt nước được sử dụng phổ biến
- Chiller giải nhiệt nước: loại này dùng công suất điện năng tiêu thụ để tách biệt 2 phần nhiệt nóng và nhiệt lạnh. Phần nhiệt nóng không dùng đến sẽ thải ra môi trường thông qua tháp giải nhiệt cooling tower (chiller giải nhiệt nước). Phần nhiệt lạnh sẽ được sử dụng để tạo ra nước lạnh.
- Chiller giải nhiệt gió: là dòng máy làm mát nước sử dụng nguyên lý làm lạnh cưỡng bức bằng gas để tiến hành làm lạnh nước.
Theo chu trình lạnh hấp thụ
Những chiếc điều hòa chiller loại này có hệ số COP (Coefficient of Performance – hệ số hiệu quả năng lượng) khá thấp. Dựa vào tiêu chí phân loại này thì có 3 dòng thiết bị làm lạnh là:
- Loại Single-Effect chỉ số COP từ 0.6-0.8. Dòng máy này lấy nhiệt trong quy trình sản xuất để cấp hơi cho máy chạy.
- Loại Double-Effect hệ số COP từ 0.9-1.2. Loại này yêu cầu phải có hơi áp suất trung bình nên thường được sử dụng tại nơi có lò hơi chuyên dùng.
- Loại Direct-Fired có COP từ 0.9-1.1 được tích hợp thêm buồng đốt, ít dựa trên nguồn nhiệt.
Phân loại dựa trên máy nén
Dựa theo cách sử dụng máy nén mà hệ thống chiller giải nhiệt nước có thể chia ra làm loại máy nén xoắn ốc-Scroll Chiller, máy làm lạnh Chiller sử dụng máy nén Piston, máy nén trục vít, máy nén ly tâm.
Chiller giải nhiệt gió
Cấu tạo chiller
Cấu tạo chiller giải nhiệt nước gồm một số bộ phận chính sau.
- Máy nén chiller: là một trong những bộ phận quan trọng nhất của chiller. Những máy nén phổ biến nhất hiện nay là dòng 5HP piston đến 100HP.
- Dàn nóng (bình ngưng): là khu vực để bơm nước đi qua và tiến hành giải nhiệt cho gas. Gas dưới thể hơi sẽ đọng lại tại bình ngưng sau đó được hấp thụ nhiệt từ nước rồi dẫn đến tháp giải nhiệt.
- Dàn bay hơi: có 3 loại dàn bay hơi là dàn khô, bay hơi đặc biệt, dàn ngập dịch.
- Hệ thống điều khiển: điều khiển quá trình hoạt động cho cả hệ thống.
Cấu tạo chiller giải nhiệt gió cũng tương tự như trên chỉ là không sử dụng bình ngưng dạng ống chùm mà dùng dàn ống đồng cánh nhôm.
Nguyên lý hoạt động của chiller
Vì hai dòng máy là chiller giải nhiệt nước và chiller giải nhiệt gió là phổ biến nhất cho nên chúng ta sẽ tìm hiểu chi tiết nguyên lý hệ thống chiller của 2 dòng máy này.
Nguyên lý hoạt động của chiller giải nhiệt nước
Hệ thống điều hòa trung tâm chiller giải nhiệt nước vận hành dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước từ dạng khí ngưng tụ thành lỏng, lỏng ngưng tụ chuyển thành rắn.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiller giải nhiệt nước
Trong quá trình thu nhiệt, nước sẽ chuyển hóa từ trạng thái rắn sang lỏng, rồi sang khí. Tức là lấy nhiệt độ môi trường xung quanh, tiến hành giảm nhiệt độ và làm mát môi trường. Ngược lại là quá trình tỏa nhiệt.
Hệ thống chiller giải nhiệt nước thường áp dụng quá trình hóa lỏng sang khí (quá trình bay hơi nước) để thu nhiệt xung quanh rồi làm lạnh đi (gas lạnh lỏng bay hơi tiến hành thu nhiệt từ nước khiến cho nước bị mất nhiệt từ đó lạnh đi theo yêu cầu sử dụng).
Ở quá trình ngược lại: gas áp suất ở trạng thái hơi được lên gas lạnh. Thông qua máy nén gas ở trạng thái hơi áp suất cao sẽ được giải nhiệt và chuyển sang dạng lỏng trở thành một chu trình kín. Giữa hai trạng thái lỏng và gas hơi được điều chỉnh thông qua van tự động.
Nguyên lý hoạt động chiller giải nhiệt gió
Cũng giống như chiller giải nhiệt nước, những chiếc chiller giải nhiệt gió cũng hoạt động dựa trên việc làm lạnh cưỡng bức bằng gas. Tuy nhiên, nguyên lý vận hành có sự khác nhau:
Để hoạt động, chiller giải nhiệt gió sẽ tiến hành chuyển đổi trạng thái vật chất của hơi nước để ngưng tụ thành dạng lỏng. Sau đó sẽ được ngưng tụ thành rắn. Từ dạng rắn lại tiếp tục chuyển sang dạng lỏng và lỏng chuyển sang khí từ đó thu được nhiệt.
Sơ đồ nguyên lý hệ thống chiller giải nhiệt gió
Hiểu một cách đơn giản thì quá trình đó chính là lấy nhiệt từ môi trường xung quanh làm cho môi trường xung quanh bị mất dần nhiệt và lạnh đi. Còn ngược lại, quá trình này sẽ thực hiện tỏa nhiệt.
Nước sẽ được vận chuyển thông qua đường ống thông qua chiller để làm lạnh xuống đến khi còn 7 độ C. Sau đó, lượng nước này được đưa đến dàn chảy trao đổi nhiệt FCU/ AHU. Tại đây, nước lạnh sẽ trao đổi nhiệt với không khí trong phòng, nhiệt độ trong phòng sẽ giảm xuống.
Khi nước lạnh bị hấp thụ nhiệt khiến cho không khí trong phòng tăng lên đến 12 độ C. Nước lúc này sẽ lại được bơm tuần hoàn quay trở lại chiller. Tại đây nước lại lần nữa được làm lạnh xuống còn 7 độ C.
Cách tính công suất chiller
Để có thể lựa chọn được những chiller làm mát phù hợp nhất thì chúng ta cần biết công suất của máy. Trên tài liệu về hệ thống chiller của bạn thường có các thông số:
- Công suất chiller yêu cầu của máy: QII (KW lạnh)
- Lưu lượng nước lạnh: m3/h
- Nhiệt độ nước lạnh cần phải duy trì: độ C hoặc độ F
Ta có công thức tính là Q = 4,186*At*QII/3.6 (KW lạnh)
Trong đó:
- 4,186: là nhiệt dung của nước
- At: là chênh lệch nhiệt độ nước đầu vào và nhiệt độ nước ra khỏi chiller
- 3.6: là công suất của 1HP trong 1h
Trên đây là tổng quan về hệ thống chiller là gì. Đây thực chất là thiết bị không thể thiếu trong hệ thống máy móc hiện nay. Hy vọng những chia sẻ trên đây sẽ giúp quý vị hiểu hơn về dòng sản phẩm tiện dụng này.
