Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller giúp điều hòa nhiệt độ và không khí của không gian công trình nhà ở, trung tâm thương mại, nhà xưởng,… nhằm nâng cấp môi trường sống, làm việc của con người. Các hệ thống chiller đã và đang được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tiễn. Để hiểu rõ hơn về hệ thống này, hãy cùng Vankhinen-THP tìm hiểu trong bài viết dưới đây.

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller là hệ thống cơ điện có tác dụng làm lạnh, hút ẩm không khí của không gian bên trong một công trình nhất định như: tòa nhà, trung tâm thương mại, nhà xưởng…  Các hệ thống chiller thường sử dụng nước hoặc một số dung môi nhất định làm chất tải lạnh.

Máy chiller được sản xuất nguyên bộ theo tiêu chuẩn ARI, và thường gồm 4 thiết bị chính: máy nen, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ, và thiết bị bay hơi. Bên cạnh đó, hệ thống còn có thể gồm một số thiết bị phụ trợ khác.

Một hệ thống điều hòa trung tâm tiêu chuẩn thường gồm 5 kết cấu cơ bản:

• Water chiller hay máy chiller
• Hệ thống ống dẫn nước lạnh và máy bơm nước lạnh
• Hệ thống tải trực tiếp
• Hệ thống tải gián tiếp
• Hệ thống bơm và tuần hoàn nước

Đặc điểm của hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Máy lạnh trung tâm có thể đặt tại tầng mái hoặc trong phòng kỹ thuật tầng hầm. Các dàn trao đổi nhiệt được đặt trong phòng điều hoà. Hệ thống ống nước lạnh phân phối cho dàn trao đổi nhiệt được đi trong hộp kỹ thuật và trên trần giả. Do đó, việc lắp đặt hệ thống không ảnh hưởng đến kết cấu của công trình.

Khí lạnh phân phối thông qua hệ thống ống gió và các cửa thổi ở trên trần, giúp đảm bảo việc phân bố đều không khí lạnh trong các khu vực phòng điều hoà.

Hệ thống trung tâm cho phép cung cấp khí tươi qua ống gió, kết hợp với thiết bị AHU để hòa trộn không khí tươi và không khí tái sử dụng từ từng đơn vị FCU, AHU.

Do sử dụng hệ thống giải nhiệt bằng nước nên máy lạnh hoạt động ổn định và ít bị tác động bởi nhiệt độ môi trường.

Hệ thống còn tiết kiệm điện năng nhờ hệ số tiêu thụ thấp và khả năng điều chỉnh công suất tốt. Máy lạnh tự động điều chỉnh công suất máy nén, giảm chi phí điện trong quá trình hoạt động, giúp tiết kiệm chi phí cho hệ thống.

Hệ thống có độ bền cao, tuổi thọ trên 15 năm, cung cấp dải công suất rộng, cho phép lựa chọn máy theo nhu cầu của công trình và mở rộng hệ thống một cách dễ dàng.

Mô hình thiết kế hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller bao gồm bốn vòng tuần hoàn đặc trưng. Cụ thể:

• Vòng tuần hoàn màu vàng chuyên dùng để lưu chuyển không khí trong hệ thống ống gió và phân phối vào phòng.
• Vòng tuần hoàn màu tím nhạt có nhiệm vụ bơm nước lạnh đến FCU, AHU, PAU, PHE và các vị trí khác.
• Vòng tuần hoàn màu xanh chủ yếu dùng để lưu thông gas lạnh ở Water Chiller.
• Vòng tuần hoàn có màu đỏ chịu trách nhiệm bơm nước nóng đến Cooling tower và loại bỏ nhiệt ra môi trường.

Phân loại hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Phân loại hệ thống điều hòa trung tâm Chiller bao gồm 2 loại chính:

Hệ thống Chiller giải nhiệt gió

Hệ thống điều hòa Chiller giải nhiệt gió bao gồm các thiết bị như máy điều hòa trung tâm, đường dẫn gió phân phối và dàn ngưng. Cách thức hoạt động của hệ thống là dựa vào việc sử dụng gió để làm mát và giải nhiệt cho dàn ngưng.

Máy lạnh trung tâm sẽ sản xuất ra dòng gió lạnh và vận chuyển đến các không gian cần làm mát thông qua  đường dẫn gió. Trong không gian đó, gió lạnh hoạt động như một tác nhân trao đổi nhiệt, giúp điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm. Sau khi thực hiện xong, gió lạnh được dẫn trở lại máy lạnh trung tâm qua một đường dẫn riêng.

Hệ thống Chiller giải nhiệt nước

Hệ thống Chiller giải nhiệt nước bao gồm các thành phần như điều hòa, dàn trao đổi nhiệt, thiết bị giải nhiệt và bơm nước. Cơ chế hoạt động chủ yếu của hệ thống là sử dụng nước để làm lạnh và dùng gió để giải nhiệt dàn ngưng.

Nước lạnh được sản xuất tại điều hòa trung tâm, sau đó cấp tới các dàn trao đổi nhiệt đặt tại không gian cần điều hoà. Tại đây, nước đóng vai trò là tác nhân trao đổi nhiệt, giúp điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm trong không gian.

Sau quá trình trao đổi nhiệt, nước được đưa trở lại máy lạnh và bắt đầu một chu kỳ mới. Hệ thống này có khả năng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với các không gian khác nhau, không yêu cầu cao về diện tích lắp đặt. Khoảng cách giữa trần giả và đáy khoản 100 – 200mm là đủ để lắp đặt hệ thống.

>>> Xem chi tiết: Phân loại hệ thống điều hòa trung tâm Chiller 

Ứng dụng của hệ thống Chiller tiêu chuẩn

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller được sử dụng để làm mát, hút ẩm không khí. Hệ thống này thường được lắp đặt tại các tòa nhà thương mại, chung cư, siêu thị, khách sạn…

Bên cạnh đó, hệ thống chiller còn được dùng làm lạnh có kiểm soát, khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong các ngành công nghiệp như chế biến thực phẩm, đồ uống, chế biến hóa học, dược phẩm,…

Cấu tạo của hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn có cấu tạo bao gồm 5 phần chính:

Cụm trung tâm nước Water Chiller

Đây là bộ phận trung tâm của hệ thống Chiller, tiêu thụ điện năng lớn nhất, có giá thành cao nhất so với thiết bị khác. Cụm trung tâm nước Water Chiller được sản xuất theo công suất định sẵn tại các quốc gia có nền công nghiệp phát triển.

Khi lựa chọn Water Chiller, người ta thường dựa vào các tiêu chí như năng suất lạnh, loại gas và máy nén, hiệu suất hoạt động (như cấp giảm tải, chạy biến tần) và các yêu cầu đặc biệt khác như sử dụng glycol trong hệ thống lạnh hay tích hợp bơm nhiệt.

Hệ thống bơm nước, đường ống nước lạnh

Hệ thống bơm nước

Chức năng chính của hệ thống bơm nước là vận chuyển nước lạnh qua Chiller để sử dụng trực tiếp (nước lạnh sinh hoạt trao đổi thông qua tấm PHE, AHU, FCU, PAU …). Nếu mỗi Chiller có một máy bơm riêng, hiệu suất làm lạnh sẽ được nâng cao.  Điều này đặc biệt quan trọng với các tòa nhà cao tầng yêu cầu độ ồn thấp và cột áp không quá cao nhằm đảm bảo tuần hoàn nước kín giữa cột áp đi và cột áp về.

Lưu lượng nước bơm vào Chiller cần duy trì ổn định, không nên điều chỉnh công suất bơm thông qua biến tần mà không có sự phối hợp thông minh của toàn bộ hệ thống.

Việc lựa chọn công suất cho máy bơm dựa trên cột áp và lưu lượng nước. Tính toán cột áp cho máy bơm là một công việc phức tạp bởi nó liên quan đến nhiều yếu tố như lưu lượng nước, độ dài, độ cao đường ống, sụt áp qua các phụ kiện như co, cút, tê và các thiết bị khác AHU, FCU, PAU…. Do đó, việc sử dụng phần mềm tính toán chuyên dụng sẽ mang lại kết quả chính xác hơn.

Đường ống nước lạnh

Đường ống dẫn nước lạnh thường được làm từ thép đen và được bọc cách nhiệt. Đối với đường ống dẫn nước nóng đến Cooling tower thường sử dụng ống thép đen hoặc ống đồng.Tuy nhiên, hiện nay có rất nhiều công trình lựa chọn ống nhựa PPR để tăng hiệu quả cho hệ thống Chiller.

Kích thước đường ống chủ yếu dựa vào lưu lượng nước cần vận chuyển. Đường ống nhỏ sẽ làm tăng áp suất nước, khiến đường ống chịu áp lực lớn hơn. Đường ống lớn sẽ làm tăng chi phí và gây lãng phí. Vì vậy, việc lựa chọn đúng kích thước đường ống là rất cần thiết để vận hành hiệu quả và tiết kiệm chi phí.

Hệ thống tải sử dụng trực tiếp: AHU, PAU, FCU, PHE…

Trong hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn, AHU, FCU, PAU có bản chất giống nhau nhưng mục đích sử dụng là khác nhau. Cụ thể:

• AHU

Trong hệ thống Chiller, AHU đảm nhiệm một nhiệm vụ quan trọng là cân chỉnh độ ẩm và nhiệt độ của không khí. AHU được thiết kế với nhiều ống gió con, giúp phân phối không khí đã qua xử lý đến các khu vực cần điều hòa. Với cấu trúc này, AHU có nhiều lớp lọc bụi và nhiều dàn coil ống đồng nhằm phục vụ việc xử lý không khí ở nhiều không gian rộng lớn.

• FCU

FCU thường sử dụng cho các không gian nhỏ mà hệ thống ống gió của AHU không thể tiếp cận được. Ngoài ra, FCU còn được lắp đặt tại các khu vực yêu cầu đặc biệt về nhiệt độ và độ ẩm khác với với AHU đang lắp sử dụng. Tuy nhiên, khả năng điều chỉnh nhiệt ẩm của FCU không bằng AHU (do kích thước sản xuất hạn chế).. Do đó, nếu có yêu cầu cao, bắt buộc phải sử dụng thêm bộ xử lý PAU (dùng để làm lạnh, lọc, sưởi ấm, điều chỉnh độ ẩm) được lắp bên ngoài và nối ống gió cho nhiều FCU bên trong.

• PAU

PAU cung cấp gió có độ khô cao hơn so với không khí trong không gian sử dụng điều hòa. Khô ở đây là độ chứa hơi nước ( hay độ khô), không phải độ ẩm tương đối ( bởi gió sau khi đi ra coil FCU thì có độ ẩm tương đối cao 85~95%).  Ngoài ra, thiết bị này cũng cung cấp gió với nhiệt độ thấp hơn (> 9 độ C nếu sử dụng VAV và > 11 độ C nếu dùng CAV) để giảm kích thước của FCU hoặc Indoor Unit.

 Hệ thống ống gió

• Gió tươi và gió hồi được kết hợp và chuyển tới hệ thống AHU hoặc FCU để điều chỉnh độ ẩm và nhiệt độ theo nhu cầu của không gian cần điều hòa.
• Mặc dù có nhiều cách tính toán cho ống gió, nhưng phương pháp thường được ưa chuộng nhất là ma sát đồng điều.
• Thông tin như lưu lượng gió hay độ ồn có thể dễ dàng tra cứu. Tuy nhiên, việc minh họa chính xác thông số này trên bản vẽ 2D hay 3D là một thách thức.
• Thêm vào đó, hệ thống ống gió cũng chứa nhiều loại ống gió đặc thù như ống gió hồi, ống gió thải và ống gió dùng để tăng áp ở cầu thang…

Hệ thống bơi, tuần hoàn nước thông qua Cooling Tower đối với hệ thống Chiller giải nhiệt nước

Các thiết bị trong hệ thống Chiller như FCU, AHU, PAU…hoạt động dưới sự điều chỉnh của bộ điều khiển DDC. DDC có khả năng nhận tín hiệu cảm biến được lập trình sẵn trên máy tính và tích hợp cổng truyền thông. Liên kết giữa DDC và máy tính chính được thực hiện thông qua chuẩn giao tiếp như RS232 và RS485, cho phép máy tính chính nhận diện tình hình hoạt động của toàn bộ hệ thống.

Thêm vào đó, máy tính chính có khả năng phân cấp quyền điều khiển, cho phép can thiệp vào dữ liệu đã được lập trình trên DDC để điều chỉnh thiết bị theo yêu cầu của người quản lý. Quá trình lập trình, quản lý và liên kết giữa các thiết bị tạo điều kiện cho hệ thống giao tiếp hiệu quả với phần mềm BMS dành cho tòa nhà.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn

Nước tuần hoàn qua đường ống, sau đó chảy qua hệ thống điều hòa Chiller để làm lạnh xuống 7 độ C. Sau đó, nước được dẫn đến dàn trao đổi nhiệt FCU/AHU. Tại đây, nước tiếp xúc và trao đổi nhiệt với không khí, giúp giảm nhiệt độ trong phòng. Khi nước hấp thụ nhiệt từ không khí, nhiệt độ sẽ tăng lên khoảng 12 độ C trước khi được bơm trở lại Chiller để tiếp tục quá trình làm lạnh. Quá trình này thực hiện lặp lại liên tục để duy trì nhiệt độ lạnh của phòng.

Hướng dẫn lắp đặt hệ thống điều hòa trung tâm Chiller đúng cách

Khi lắp đặt hoặc thiết kế hệ thống Chiller, người ta thường kết hợp hệ thống điều hòa kết hợp cùng dàn lạnh giấu trong trần, vừa tạo vẻ đẹp vừa đảm bảo an toàn. Không khí lạnh được phát ra qua các cửa gió, giups làm mát toàn bộ không gian. Dưới đây là hướng dẫn cách lắp đặt hệ thống điều hòa trung tâm Chiller mà bạn có thể tham khảo.

• Lắp đặt đường ống đồng

Lựa chọn ống đồng phù hợp với yêu cầu và tiêu chuẩn của thiết bị cần được lắp. Cần cách nhiệt cho cả đường cấp và đường hồi, bọc chúng bằng nylon chống ẩm. Dùng thiết bị Refnet joint để hàn giữa ống chính và ống nhánh, nhằm ngăn chặn sự oxy hóa ở mối hàn.

• Lắp đặt đường ống xả nước

Sau khi hoàn thành lắp đặt đường ống đồng, công việc kế tiếp là lắp đặt đường ống xả nước. Đối với đường ống này, cần chọn ống nhựa PVC phù hợp với kích thước của máy. Đường ống cần có độ nghiêng ít nhất 1/100 và phải bọc cách nhiệt đúng cách. Hệ thống ống dẫn nước này sẽ dẫn nước ra theo các trục chuyên dùng cho hệ thống lạnh và phải có phần thông hơi ở phía trên.

• Lắp đặt dàn nóng, dàn lạnh điều hòa

Dàn lạnh được cố định bởi các đai ốc. Khoảng cách giữa mặt dưới của dàn lạnh và mặt dưới trần giả là 10mm. Để thoát nước ngưng tụ hiệu quả, dàn lạnh cần phải đặt ở vị trí ngang.

Dàn nóng nên được lắp đặt trên bệ bê tông và tuân thủ khoảng cách quy định.

• Lắp đặt hệ thống điện, vận hành thử nghiệm

Để vận hành điều hòa, nguồn điện cần được nối với hệ thống điện tổng của tòa nhà. Mỗi khu vực đặt dàn nóng nên lắp đặt một bảng điện để dễ dàng sửa chữa, bảo trì sau này. Bảng điện cần được làm từ thép mềm với độ dày tối thiểu là 1mm, cần lắp đặt chắc chắn và đảm bảo không có chỗ hở điện.

Sau khi hoàn toàn, tiến hành chạy thử để kiểm tra. Cấp nguồn cho bộ điều khiển trung tâm và thiết lập địa chỉ cho mỗi bộ điều khiển.

Trên đây, Chúng tôi đã mang đến Quý Vị một số thông tin cơ bản về hệ thống điều hòa trung tâm Chiller tiêu chuẩn do Vankhinen-THP thu thập tổng hợp. Chúng tôi chuyên nhập khẩu và cung cấp các thiết bị van công nghiệp – thiết bị vật tư đường ống phục vụ hệ thống Chiller, hệ thống HVAC…. Tất cả sản phẩm van công nghiệp, van hơi nóng, van cầu,… đều được nhập khẩu lưu kho với số lượng lớn. Liên hệ ngay với chúng tôi để nhận báo giá ưu đãi nhất.