Vùng nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi

VÙNG NHIỆT ĐỘ VÀ ĐỘ ẨM TIỆN NGHI

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Vùng nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi".

I. Mục đích của việc chọn điều kiện thiết kế trong không gian điều hòa phù hợp

    - Đáp ứng mức độ thoải mái cho con người: giúp tăng hiệu suất làm việc, khả năng tập trung, bảo vệ sức khỏe, …

    - Tạo môi trường lý tưởng để sinh sống và làm việc trong thời gian dài, hạn chế tối đa điều kiện để phát sinh virut, vi khuẩn, nấm mốc, …

II. Tìm hiểu về vùng nhiệt độ thoải mái ở người

    Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến mức độ thoải mái ở người, cụ thể như sau:

    - Tốc độ trao đổi chất: phụ thuộc vào thể trạng cũng như tình trạng hoạt động ở mỗi người (như giới tính, cường độ lao động nặng hay nhẹ).

    - Mức độ cách nhiệt quần áo: yếu tố này ảnh hưởng đến cảm giác ấm hoặc lạnh của người trong không gian điều hòa. Trong ASHRAE Standard 55, độ cách nhiệt của trang phục có đơn vị là Clo.
        + 1 Clo là mức cách nhiệt của một bộ quần áo mùa đông đầy đủ (ví dụ: áo khoác dày, quần dài, vớ dày...).
        + 0.5 Clo tương đương với trang phục nhẹ mùa hè (áo sơ mi ngắn tay, quần dài mỏng hoặc váy, tất mỏng hoặc không mang tất).

    - Điều kiện không khí trong không gian phòng: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, nhiệt độ bức xạ, …

    Theo ASHRAE Standard 55, vùng tiện nghi trong không gian điều hòa đáp ứng độ thoải mái cho người được thể hiện trong đồ thị dưới đây

(Comfort zone - Ashrae 55)

    Vùng thoải mái (comfort zone) sẽ thay đổi tùy thuộc vào mùa, điều kiện con người và các thông số phòng. Ví dụ: Vùng thoải mái trong phòng sẽ dao động trong khoảng T=24~28oC, RH<= 62% tương ứng với điều kiện làm mát mùa hè 0.5Clo, vận tốc gió v ≤ 0.2m/s, độ chứa hơi w ≤ 0.012 kg/kg.

III. Mối tương quan của nhiệt độ và độ ẩm

    Trên thực tế với cùng 1 điều kiện nhiệt độ (DB), mức độ cảm nhận của thân nhiệt ở người sẽ thay đổi khi độ ẩm (RH) thay đổi.

    Ví dụ: Ở cùng điều kiện nhiệt độ phòng 25oC, cơ thể người sẽ cảm thấy thoải mái hơn khi độ ẩm phòng ở 55% so với khi ở 85%. Từ đó chúng ta thấy rằng độ ẩm tương đối trong phòng cũng đóng vai trò quan trọng trong việc cảm nhận mức độ thoải mái của người.

IV. Ảnh hưởng của độ ẩm đối với không gian điều hòa

    Việc lựa chọn độ ẩm thiết kế cho phù hợp cần được xem xét kỹ lưỡng để tránh các tác hại không mong muốn:

    - Khi độ ẩm tương đối quá cao (>70%), đây là môi trường lý tưởng để phát triển nấm mốc, vi khuẩn, bọ ve.

    - Khi độ ẩm tương đối quá thấp có thể ảnh hưởng đến các bệnh liên quan đường hô hấp: hen suyễn, bệnh phế quản, vi rút, …

    Dưới đây là bảng thống kê về vùng độ ẩm tối ưu cho người:

(Vùng độ ẩm tối ưu - Ashrae Handbook)

    Với dữ liệu trên, ta thấy rằng vùng độ ẩm tối ưu trong phòng là vùng màu hồng với độ ẩm từ 30-60%, đây là vùng giảm thiểu được sử phát sinh nấm mốc, vi khuẩn, vi rút và các ảnh hưởng tiêu cực đến đường hô hấp.

    Đối với các vùng nhiệt đới, ẩm cao (như ở Việt Nam), thông thường độ ẩm thiết kế nên được duy trì trong khoảng 55~60% (không nên chọn thấp hơn trừ các trường hợp yêu cầu bắt buộc), vì đây là khoảng độ ẩm giúp tối ưu được chi phí đầu tư và hiệu suất hệ thống, việc giảm độ ẩm thấp hơn sẽ làm tăng chi phí hệ thống do tăng công suất tách ẩm của thiết bị.

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Vùng nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi". Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Hiện tượng đọng sương trên lớp vỏ AHU
- Cẩm nang chọn bơm đúng kỹ thuật

Các kiểu phân phối gió trong hệ thống Chiller

CÁC HỆ THỐNG PHÂN PHỐI GIÓ

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Các kiểu phân phối gió trong hệ thống Chiller".

    Ở nội dung này, chúng ta sẽ tập trung vào mạch phân phối gió trong hệ thống chiller, nơi kết nối giữa dàn lạnh AHU/ FCU và không gian điều hòa. Nắm vững kiến thức trong phần này sẽ giúp bạn lựa chọn cách thiết kế mạch phân phối gió phù hợp cho từng kiểu dự án. Hãy cùng theo dõi nội dung sau đây.

I. Hệ thống lưu lượng gió không đổi (CAV – Constant Air Volume):

    - Đặc điểm: Đây là hệ thống mà thiết bị xử lý không khí thường được sử dụng là AHU (Air Handling Unit) sẽ được thiết kế với lưu lượng gió cấp vào phòng duy trì không đổi trong suốt quá trình hoạt động.

    Với kiểu phân phối này thì khi tải nhiệt trong phòng thay đổi, AHU sẽ được điều khiển để duy trì nhiệt độ phòng bằng cách tăng/giảm nhiệt độ gió cấp vào phòng thông qua việc điều chỉnh lưu lượng nước lạnh qua coil lạnh trong AHU (điều chỉnh độ mở của van nước 2 ngã tại coil).

    Ví dụ: Nhiệt độ phòng thiết kế 25oC, nhiệt độ gió cấp lúc tải đỉnh là 15oC, lúc này lưu lượng nước qua coil lạnh là 100%. Tuy nhiên khi tải phòng giảm, để duy trì nhiệt độ phòng 25oC lúc này van nước lạnh sẽ điều chỉnh độ mở để giảm lưu lượng nước qua coil và kết quả là nhiệt độ cấp vào phòng cao hơn để phù hợp với tải phòng thấp.

    Đây cũng là hệ thống phân phối gió cơ bản và được sử dụng rất phổ biến trong hệ thống HVAC.

    - Ứng dụng: phù hợp với không gian rộng và có tải nhiệt phân bố đều như văn phòng lớn, sảnh, phòng hội nghị lớn, nhà hát, quán ăn, cửa hàng bách hóa.

    - Ưu điểm: thiết kế và điều khiển đơn giản, tiết kiệm chi phí đầu tư hệ thống.

    - Nhược điểm:
        + Không phù hợp để điều hòa cho nhiều không giản nhỏ lẻ và tải nhiệt phân bổ không đều. Lúc này nhiệt độ ở mỗi phòng sẽ sai lệch.
        + Đối với các không gian yêu cầu kiểm soát độ ẩm, kiểu thiết kế này sẽ gặp hạn chế (độ ẩm phòng sẽ bị dao động nhiều), lúc này phải cần thêm bộ phận kiểm soát độ ẩm trong AHU.

(Nguyên lý phân phối gió - Hệ thống CAV)

II. Hệ thống lưu lượng gió thay đổi (VAV – Variable Air Volume)

    - Đặc điểm: Khác với hệ thống CAV, hệ thống VAV sẽ thay đổi lưu lượng gió của AHU cấp vào phòng khi điều kiện tải phòng thay đổi (lúc này nhiệt độ gió cấp sẽ được giữ nguyên). Do đó hệ thống cần bố trí thêm các bộ VAV unit tại mỗi miệng gió cấp hoặc mỗi ống nhánh cấp vào phòng để chủ động thay đổi lưu lượng gió cấp theo tín hiệu nhiệt độ phòng cài đặt.

    Việc thay đổi lưu lượng gió cấp của hệ thống sẽ được thực hiện bằng việc giảm tần số quạt của AHU từ đó giúp tiết kiệm năng lượng quạt cho hệ thống.

    - Ứng dụng: phù hợp với dự án cần điều hòa nhiều không gian riêng lẻ trong một vùng được cấp bởi một AHU: văn phòng, phòng thí nghiệm, shop, … 

    - Ưu điểm: linh hoạt điều khiển cho nhiều không gian riêng lẻ, tiết kiệm năng lượng quạt, độ ẩm phòng ít biến động hơn hệ thống CAV.

    - Nhược điểm: thiết kế phức tạp hơn, chi phí đầu tư cao hơn hệ CAV, việc giảm lưu lượng gió cấp cũng làm giảm lưu lượng gió tươi tương ứng do đó cần đảm bảo gió tươi đủ trong quá trình AHU hoạt động.

(Nguyên lý phân phối gió - Hệ thống CAV)

III. Hệ thống gia nhiệt tại miệng gió cấp

    - Đây là hệ thống được thiết kế để khắc phục các điểm hạn chế của hệ thống CAV và VAV. Đặc biệt dành cho những không gian yêu cầu điều khiển đồng thời cả nhiệt độ và độ ẩm phòng. Lúc này hệ thống cần có thêm thiết bị gia nhiệt để kết hợp với coil lạnh. Nguồn gia nhiệt có thể lấy từ nước nóng, hơi nóng hoặc điện trở.

    - Với hệ thống CAV + gia nhiệt miệng cấp: như đã đề cập, hệ thống CAV phù hợp cho những không gian lớn và có tải nhiệt phân bố đều, do đó trong trường hợp áp dụng cho các không gian riêng lẻ thì điều kiện các phòng sẽ sai lệch. Để khắc phục tình trạng này, tại mỗi nhánh cấp vào phòng hoặc trước mỗi miệng gió cấp cần bổ sung thêm bộ gia nhiệt, mục đích để chủ động điều chỉnh nhiệt độ gió cấp tùy thuộc theo tải nhiệt của mỗi phòng riêng lẻ.

    - Với hệ thống VAV + gia nhiệt miệng cấp: vấn đề cần quan tâm ở hệ thống thay đổi lưu lượng đó là mỗi VAV box đều có giới hạn lưu lượng tối thiểu. Vì vậy, trường hợp tải phòng quá thấp và lưu lượng gió cấp đã được VAV box điều chỉnh xuống mức tối thiểu mà không giảm hơn được, lúc này bộ gia nhiệt có nhiệm vụ tăng nhiệt độ gió cấp để tránh tình trạng quá lạnh trong phòng.

    - Ưu điểm: điều khiển nhiệt độ và độ ẩm linh hoạt đối với từng phòng riêng rẻ.

    - Nhược điểm: chi phí đầu tư cao, tốn năng lượng cho bộ gia nhiệt

(Nguyên lý phân phối gió - Hệ thống gia nhiệt tại miệng gió cấp)

IV. Hệ thống sử dụng dàn lạnh FCU

    - Đặc điểm: Đây là hệ thống mà thiết bị xử lý không khí được sử dụng là FCU (Fan Coil Unit), FCU sẽ được lắp đặt trực tiếp trong phòng hoặc gần phòng (thường trên trần). 
FCU thường có công suất lạnh nhỏ hơn AHU nhiều nên mỗi FCU sẽ có vai trò chỉ làm mát trong phạm vi của phòng đơn lẻ đó.

    - Ứng dụng: FCU được áp sử dụng khá rộng rãi và có thể phù hợp cho các không gian nhỏ lẻ: văn phòng, lớp học, nhà hàng, … Đối với các không gian lớn hơn có thể sử dụng nhiều FCU tuy nhiên cần lưu ý về công tác bảo trì và độ ồn máy (nếu dùng nhiều máy có công suất lạnh lớn).

    - Ưu điểm: thiết kế và điều khiển đơn giản, kiểm soát riêng lẻ, chi phí đầu tư hệ thống thấp, không cần không gian phòng máy AHU, công suất điện của quạt FCU nhỏ.

    - Nhược điểm: cấp lọc của FCU không cao, không phù hợp cho không gian cần điều khiển độ ẩm, cần bổ sung thêm hệ thống cấp gió tươi, công tác bảo trì thiết bị khó khăn hơn AHU.

(Nguyên lý phân phối gió - Hệ thống sử dụng FCU)

V. Hệ thống kết hợp sử dụng AHU + FCU

    Đây là hệ thống tích hợp bằng việc sử dụng kết hợp cả AHU và FCU cho hệ thống phân phối gió. Trong đó AHU sẽ đảm nhận vai trò xử lý sơ bộ tải nhiệt do gió tươi của dự án (hay còn gọi là PAU), các FCU được bố trí ở mỗi phòng để xử lý phần tải nhiệt còn lại. Việc bố trí này giúp giảm công suất lạnh của FCU bên trong phòng, từ đó giảm kích thước thiết bị lắp đặt, kích thước ống gió FCU và độ ồn đi kèm.

    Hệ thống này sẽ phù hợp với các dự án cần điều hòa nhiều không gian riêng lẻ: văn phòng, khách sạn, bệnh viện, lớp học, nhà hàng, … nơi cần có gió tươi.

(Nguyên lý phân phối gió - Hệ thống kết hợp sử dụng AHU & FCU)

    Nhìn chung, mỗi hệ thống đều có ưu và nhược điểm riêng, điều quan trọng là chúng ta cần xác định được nhu cầu của khách hàng và tính chất của dự án để từ đó đưa ra phương án thiết kế phù hợp.

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Các kiểu phân phối gió trong hệ thống Chiller". Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Hiện tượng đọng sương trên lớp vỏ AHU
- Cẩm nang chọn bơm đúng kỹ thuật

Cẩm nang chọn AHU FCU đúng kỹ thuật

CẨM NANG CHỌN AHU FCU

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Cẩm nang chọn AHU FCU trong hệ thống Chiller".

    Nếu chiller là “trái tim” thì AHU, FCU (gọi chung là thiết bị airside) chính là “lá phổi” của hệ thống điều hòa trung tâm, đây là nơi nơi truyền tải hơi lạnh từ nước sang không khí (qua dàn coil trao đổi nhiệt) và đưa đến các không gian sử dụng. Bài viết hôm nay sẽ cung cấp đến bạn các yếu tố kỹ thuật cần lưu ý khi lựa chọn AHU, FCU.

I. Chủng loại thiết bị (AHU/ PAU/ FCU)

    Trước tiên chúng ta cần xác định từng không gian điều hòa của dự án phù hợp với loại thiết bị airside nào. Sau đây là một số khái niệm ngắn gọn để bạn đọc hiểu rõ hơn.

    - AHU (Air handling unit):

        + Khái niệm: đây là thiết bị xử lý không khí tập trung, có công suất lạnh lớn (từ vài chục đến vài trăm kW), phù hợp cho việc điều hòa ở các không gian trung bình và lớn, giúp cải thiện chất lượng không khí bên trong nhà rõ rệt hơn (AHU có thể lọc, diệt khuẩn, làm lạnh, sưởi, và điều chỉnh độ ẩm nếu muốn, ...).

        + Cấu tạo bên trong: Buồng hòa trộn (mixing box), Lọc (sơ cấp/ thứ cấp/ Hepa/ Ulpa), Coil trao đổi nhiệt, Quạt cấp gió. Ngoài ra còn có một số tùy chọn khác tùy theo công năng: điện trở sưởi, UV light, bánh xe hút ẩm, máy phun ẩm, ...

        + Ứng dụng: Các khu vực có diện tích lớn như trung tâm thương mại, rạp chiếu phim, sảnh khách sạn, văn phòng lớn, phòng sạch , ...

(Thiết bị AHU - Nguồn: Wikimedia Commons)

    - PAU (Primary Air Handling Unit):

        + Khái niệm: Là thiết bị chuyên xử lý gió tươi (ngoài trời) trước khi cấp vào hệ thống AHU/ FCU hoặc cấp trực tiếp vào không gian trong nhà.

        + Cấu tạo: tương tự AHU nhưng khác ở chỗ thiết bị sẽ không kết nối với hệ thống gió hồi từ phòng (không có mixing air) mà xử lý 100% gió tươi. Nhiều dự án ngày nay PAU được tích hợp bộ thu hồi nhiệt (heat recovery) để tiết kiệm năng lượng.

        + Ứng dụng: Hệ thống HVAC yêu cầu tỉ lệ gió tươi cao, như bệnh viện, phòng sạch, khách sạn cao cấp, trung tâm thương mại, ...

    - FCU (Fan Coil Unit):

        + Khái niệm: Là thiết bị xử lý không khí nhỏ gọn, dùng để điều hòa không khí cho các khu vực riêng biệt hoặc phòng đơn lẻ, công suất lạnh dao động từ vài kW đến vài chục kW.

        + Cấu tạo: Gồm quạt, lọc sơ cấp và coil trao đổi nhiệt, thường có loại 2 ống hoặc 4 ống. Một số loại FCU phổ biến: FCU giấu trần nối ống gió (ceiling concealed), cassette, treo tường (wall mounted), áp trần.

        + Ứng dụng: Phòng khách sạn, văn phòng nhỏ, phòng họp, ...

(Thiết bị FCU treo trần nối ống gió)

II. Vị trí lắp đặt

    - Đối với AHU: AHU thường được đặt trong phòng kỹ thuật (AHU room) ở mỗi tầng hoặc tập trung trên tầng kỹ thuật/ tầng mái. Đôi khi một số công trình sử dụng AHU đặt ngoài trời (được tích hợp mái che bên trên). Một số lưu ý:

        + Ưu tiên phòng AHU đặt gần khu vực điều hòa không khí để giảm chiều dài ống gió, giảm cột áp quạt gió cấp.
        + Cần đảm bảo yêu cầu về không gian lắp đặt & bảo trì được khuyến cáo từ nhà sản xuất, để việc tiếp cận bảo trì coil, thay filter, kiểm tra motor được thuận lợi.
        + Hạn chế độ ồn phòng AHU ảnh hưởng đến khu vực lân cận.
        + Như đã đề cập, đối với AHU đặt ngoài trời, cần tham khảo tư vấn từ nhà sản xuât để chọn đúng loại phù hợp.

    - Đối với FCU: do kích thước nhỏ gọn nên FCU thường được đặt ngay tại không gian điều hòa (có thể treo trần hoặc gắn tường tùy vào chủng loại).

III. Công suất lạnh tổng (total cooling capacity)

    - Khái niệm: là tổng năng lượng nhiệt được loại bỏ khỏi không khí để giảm cả nhiệt độ khô (sensible heat) và hơi ẩm (latent heat) trong không khí.

Total cooling capacity = Sensible capacity + Latent capacity 

    - Đơn vị thường dùng: kW hoặc:
        + RT (Refrigeration Ton): 1 RT ≈ 3.517 kW
        +BTU/h (British Thermal Unit per hour): 1 kW ≈ 3412 BTU/h

    - Công thức tính công suất lạnh tổng:

        + Dựa vào mạch nước: Q (kW) = m*Cp*ΔT
        Trong đó:
        m: lưu lượng khối lượng nước (kg/s) hoặc lưu lượng nước (l/s)
        Cp: nhiệt dung riêng của nước (~4.186 kJ/kg.°C)
        ΔT: độ chênh nhiệt độ nước vào – ra coil (°C)

        + Dựa vào mạch gió: Q (kW) = G*1.2*Δh
        Trong đó:
        G: lưu lượng gió (m3/s)
        1.2: khối lượng riêng của không khí (kg/m3)
        Δh: độ chênh nhiệt entanpy gió vào – ra coil (kJ/kgK)

    Lưu ý: Công suất lạnh của thiết bị được chọn phải lớn hơn hoặc bằng tải nhiệt tổng tính toán hoặc thông số yêu cầu từ hồ sơ thiết kế.

(Đồ thị không khí ẩm của quá trình làm lạnh)

IV. Công suất nhiệt hiện (sensible cooling cap)

    - Khái niệm: Nhiệt hiện là một phần trong nhiệt tổng, đây là phần công suất dùng để giảm nhiệt độ khô (dry bulb) của không khí và ảnh hưởng đến cảm nhận mát ở người rõ ràng.

    - Đơn vị thường dùng: kW, tương tự nhiệt tổng.

    - Công thức tính công suất nhiệt hiện: Q (kW) = G*1.23*ΔT
    Trong đó:
    G: lưu lượng gió (m3/s)
    1.23: tích của khối lượng riêng (kg/m3) và nhiệt dung riêng của không khí ẩm (kJ/kg.°C)
    ΔT: độ chênh nhiệt độ gió (drybulb) vào và ra coil (°C)

    Lưu ý: Tương tự nhiệt tổng, nhiệt hiện của thiết bị được chọn cũng phải lớn hơn hoặc bằng giá trị yêu cầu từ hồ sơ thiết kế.

    Ví dụ: Một hệ thống điều hòa trung tâm cho văn phòng có công suất lạnh tổng yêu cầu là 120 kW, trong đó: 90 kW là sensible heat (giảm nhiệt độ), 30 kW là latent heat (tách ẩm).
Lúc này, giả sử thiết bị được chọn có công suất lạnh tổng là 120kW, 85kW hiện, 35 kW ẩn → không đạt (vì mặc dù đặt công suất tổng nhưng lại thiếu công suất hiện).
Trường hợp khác, thiết bị được chọn có công suất tổng là 125kW, 95kW hiện, 30kW ẩn → đạt yêu cầu.

V. Lưu lượng gió

    Lưu lượng gió là một trong những thông số cốt lõi để thiết kế các thiết bị AHU, FCU, PAU.

    - Khái niệm: là thể tích không khí mà một thiết bị HVAC xử lý hoặc lưu thông qua thiết bị trong một đơn vị thời gian. Đơn vị phổ biến: L/s, m3/h hoặc cfm

    - Cách xác định lưu lượng gió cần thiết:

    Khi tính toán thông số thiết kế của thiết bị, lưu lượng gió thường được xác định dưa trên tải nhiệt hiện tính toán thông qua công thức:

        Q (kW) = G*1.23*ΔT

        → G (m3/s) = Q/(1.23*ΔT)

    - Lưu ý: Đối với các ứng dụng phòng sạch, lưu lượng gió yêu cầu để đảm bảo độ sạch thường lớn hơn lưu lượng gió để xử lý tải nhiệt hiện rất nhiều, nên khi thiết kế các kỹ sư thường chọn lưu lượng gió theo hệ số ACH (Air change rate per hour) phù hợp cho phòng.

VI. Ngoại áp suất tính (ESP)

    - ESP (External Static Pressure) là áp suất tĩnh bên ngoài mà quạt trong thiết bị Airside phải vượt qua để đẩy không khí đi qua hệ thống ống gió, van, miệng gió, filter... đến các khu vực sử dụng. Đơn vị Pa (Pascal).

    - Trong thiết kế chúng ta cần xác định giá ESP này để:
        + Có cơ sở để chọn quạt bên trong AHU, FCU, PAU (dựa vào lưu lượng và cột áp ESP).
        + Thiết kế hệ thống ống gió sao cho không vượt quá giới hạn ESP của thiết bị.
        + Kiểm tra cân bằng gió và áp suất tại các nhánh ống trong quá trình cân chỉnh.

    - Giá trị tính toán của ESP bao gồm toàn bộ hệ thống ống gió như đường ống gió cấp và gió hồi/ gió tươi (không bao gồm tổn thất qua các bộ phận bên trong AHU/FCU), cụ thể như sau:
        + Tổn thất áp qua ống gió thẳng.
        + Tổn thất áp qua phụ kiện ống gió: Co, Tê, chân rẽ, ...
        + Tổn thất áp qua van gió.
        + Tổn thất áp lọc gió.
        + Tổn thất áp qua miệng gió.

    - Việc chọn ESP phù hợp với cột áp thực tế rất quan trọng, vì:
        + Nếu ESP quá thiếu: quạt sẽ không đủ áp đẩy gió đến cuối hệ thống.
        + Nếu ESP quá dư: Quạt hoạt động dư tải → lãng phí, ồn. Nhiều trường hợp không chọn được thiết bị phù hợp.

VII. Điều kiện gió vào/ra coil

    Coil (dàn trao đổi nhiệt) trong AHU, FCU thường là cooling coil hoặc có thể kết hợp thêm heating coil.

    - Điều kiện gió vào coil (on-coil) bao gồm:
        + Nhiệt độ khô (Dry bulb – DB) và Nhiệt độ ướt (Wet bulb – WB) hoặc Độ ẩm tương đối (RH) → cần tối thiểu 2 trong 3 thông số trên. Đối với AHU thì đây là điều kiện hoàn trộn giữa gió tươi và gió hồi từ phòng. Với PAU đây thường là điều kiện gió tươi ngoài trời.
        + Lưu lượng gió: là giá trị được tính theo tải lạnh được đề cập ở trên.
        + Vận tốc gió qua coil (face velocity): khuyến cáo vận tốc <= 2.5 m/s. Nếu vận tốc quá cao → trở lực lớn, giảm hiệu suất, nước ngưng có thể bị cuốn theo gió vào khoang quạt hoặc đường ống gió cấp.

    - Điều kiện gió ra coil (off-coil): là điều kiện gió sau khi được trao đổi nhiệt, đối với coil lạnh thì gió sau coil sẽ có nhiệt độ và độ chưa hơi thấp hơn gió vào. Đối với coil nóng gió sau coil sẽ có nhiệt độ cao hơn gió vào (độ chứa hơi không đổi).

    Lưu ý:
        + Điều kiện gió vào ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất trao đổi nhiệt của coil, điều kiện gió càng thấp thì hiệu suất coil càng giảm và ngược lại.
        + Điều kiện gió ra yêu cầu ảnh hưởng tới kích thước coil thiết kế, điều kiện này phải được chọn phù hợp theo tải tính toán, việc chọn sai điều kiện gió ra sẽ ảnh hưởng đến khả năng điều khiển nhiệt độ/ độ ẩm phòng. Chúng tôi sẽ có riêng một bài viết cho nội dung này.

(Ví dụ về điều kiện gió vào/ ra coil lạnh)

VIII. Nhiệt độ nước vào/ra, lưu lượng nước

    - Nhiệt độ nước vào/ra coil cũng chính là nhiệt độ nước hoạt động của Chiller.
    Ví dụ: Chiller làm lạnh nước và cấp vào dàn lạnh ở 7oC, sau khi trao đổi nhiệt nước ra khởi coil ở 12oC → Chênh nhiệt độ nước ra và vào coil = 5oC. Chênh lệch nhiệt độ nước thường được thiết kế từ 5-8 độ C, thậm chí 10 độ C tùy theo yêu cầu tải lạnh và chiến lược tiết kiệm năng lượng.

     - Lưu lượng nước: Lưu lượng nước qua coil cần thiết để đáp ứng tải lạnh được tính theo công thức: Q = m*cp*ΔT
        → m = Q/(cp*ΔT)
        Trong đó:
        Q: Công suất lạnh tổng (kW)
        m: lưu lượng khối lượng nước (kg/s) hoặc lưu lượng nước (l/s)
        cp: Nhiệt dung riêng của nước (≈ 4.186 kJ/kg.°C)
        ΔT: Chênh lệch nhiệt độ nước vào – ra coil (°C)

(Ví dụ về điều kiện nước vào/ ra coil lạnh)

    - Tầm quan trọng của việc chọn đúng ΔT và lưu lượng nước: việc chọn ΔT nước phù hợp giúp tối ưu giữa hiệu suất năng lượng của Chiller và chi phí đầu tư hệ thống.
        + ΔT càng nhỏ: Cần lưu lượng nước cao hơn, ống nước lớn, bơm lớn → chi phí đầu tư tăng, đáp ứng tải lạnh nhanh, tăng khả năng kiểm soát chính xác
        + Chọn ΔT lớn: Giảm lưu lượng nước, tiết kiệm chi phí bơm, đường ống, giảm công suất điện của bơm tuần hoàn, nhưng cần coil có diện tích trao đổi nhiệt lớn hơn.

IX. Công suất điện, Nguồn điện

    - Với AHU/ PAU: Công suất điện rất đa dạng, từ vài kW đến vài chục kW phụ thuộc vào:
        + Công suất quạt (thành phần chính), phụ thuộc vào lưu lượng gió, cột áp quạt và hiệu suất quạt (tùy theo chủng loại như Belt Fan, Plugfan hoặc EC fan).
        + Thiết bị phụ trợ như điện trở sưởi, bộ tạo ẩm, hệ thống hồi nhiệt nếu có, ...
        + Bộ điều khiển, van điện, cảm biến.
        + Với công suất tương đối lớn nên hầu hết các AHU sử dụng điện 3 pha (380V/3P/50Hz).
        + Quạt thường kết hợp với biến tần (VFD) để điều chỉnh tốc độ gió → tiết kiệm điện năng và giảm độ ồn.

    - Với FCU: 
        + Tương tự AHU, nhưng công suất điện của FCU khá nhỏ (vào chục đến vài trăm W, một số FCU công suất lớn có thể đến vài kW).
        + FCU công suất nhỏ nên thường sử dụng nguồn điện 1 pha (220V/1P/50Hz). Một số FCU công suất lớn (vài chục kW lạnh) có thể dùng điện 3 pha.
        + FCU thường tích hợp với bộ điều khiển nhiệt độ (thermostat) gắn tường, cũng dùng điện 1 pha. FCU thường được điều chỉnh tốc độ theo 3 cấp (H/M/L). Đối với loại dùng động cơ EC, có thể điều khiển tốc độ quạt vô cấp (bằng tín hiệu analog 0–10V DC) hoặc 3 cấp tùy vào nhu cầu.

X. Một số tùy chọn khác cho Chiller

    Bên cạnh các tiêu chí yêu cầu chính khi lựa chọn AHU FCU ở trên, một số tùy chọn sau đây cũng được xem xét kỹ lưỡng theo nhu cầu của từng loại dự án như: Bánh xe thu hồi nhiệt, heating coil, heater, phun ẩm, RAC (Run-around coil), UV light, ...

XI. Tổng kết

    Trên đây là các tiêu chí quan trọng khi thiết kế hoặc lựa chọn AHU FCU, tổng hợp lại chúng ta có ví dụ về bảng thống kê các thông số kỹ thuật của AHU như sau.

(Bảng danh mục AHU)

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Cách chọn AHU FCU trong hệ thống Chiller". Một số mục chúng tôi không thể trình bày chi tiết vì nội dung đã khá dài nên sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm của bạn đọc. Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Hiện tượng đọng sương trên lớp vỏ AHU
- Cẩm nang chọn bơm đúng kỹ thuật

Cẩm nang chọn Tháp giải nhiệt

CẨM NANG CHỌN THÁP GIẢI NHIỆT

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Cẩm nang chọn Tháp giải nhiệt trong hệ thống Chiller".

    Trong hệ thống chiller giải nhiệt nước, tháp giải nhiệt đóng vai trò loại bỏ nhiệt thải từ bình ngưng Chiller ra môi trường. Bài viết sau đây cung cấp đến bạn đọc các tiêu chí quan trọng trong việc thiết kế hoặc lựa chọn Tháp giải nhiệt phù hợp. Hãy cùng theo dõi nội dung sau đây.

I. Công suất giải nhiệt và số lượng

- Công suất giải nhiệt của tháp (Heat rejection): giá trị này phải lớn hơn hoặc bằng tải nhiệt từ bình ngưng của Chiller. Đơn vị thường là kW, Btu/h, kcal/h hoặc RT.

    Q_giải nhiệt (kW) = Q_lạnh (kW) + CS điện_Chiller (kW), hoặc:
    Q_giải nhiệt (kW) = LL_nước giải nhiệt (l/s) * 4.19 * Chênh nhiệt độ nước GN

- Số lượng tháp: Số lượng tùy vào quan điểm của người thiết kế và không gian lắp đặt tại công trình. Không bắt buộc số lượng tháp phải bằng số lượng Chiller. Nên ưu tiên chọn tháp với nhiều cell để tăng khả năng dự phòng.

- Số cell: "Cell" là đơn vị tháp giải nhiệt cơ bản (1 cụm quạt + 1 cụm phân phối nước).
Việc chọn số cell phù hợp với công suất tải nhiệt giúp chúng ta dễ dàng bảo trì mà không cần dừng toàn hệ thống, đồng thời có thể mở rộng công suất sau này bằng cách thêm cell.
Thông thường với công suất từ 300 RT trở lên thì nên chọn tháp dạng vuông, 2 cells trở lên (cell dạng modular lắp ghép giúp tiết kiệm không gian và thời gian thi công).

II. Chủng loại tháp

 * Phân loai theo nguyên lý:

    - Tháp Giải Nhiệt Hở (Open Cooling Tower): Nước từ hệ thống đi lên tháp, chảy trực tiếp qua bề mặt tản nhiệt (fill), tiếp xúc với không khí → một phần nước bay hơi mang theo nhiệt, phần còn lại được thu hồi và đưa về lại hệ thống.
        + Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, dễ lắp đặt và bảo trì, sử dụng phổ biến.
        + Nhược điểm: Nước tiếp xúc trực tiếp với không khí → dễ bị bẩn, nhiễm khuẩn, rong rêu, cáu cặn, cần xử lý nước định kỳ (chống ăn mòn, rong rêu), tổn thất nước do bay hơi và bốc hơi lớn hơn.

    - Tháp Giải Nhiệt Kín (Closed Loop Cooling Tower): Nước giải nhiệt trong hệ thống chạy kín trong ống xoắn hoặc ống trao đổi nhiệt. Bên ngoài ống, nước làm mát chảy tuần hoàn và tiếp xúc với không khí để giải nhiệt cho ống.
        + Ưu điểm: Không tiếp xúc không khí → nước tuần hoàn sạch, không bị ô nhiễm → giảm nguy cơ đóng cặn và vi sinh, ít mất nước hơn nên tiết kiệm chi phí nước bổ sung, phù hợp cho các dự án có nhu cầu giải nhiệt lớn nhưng nguồn nước khan hiếm (đơn giá nước cao) hoặc hệ thống giải nhiệt yêu cầu độ sạch cao như: công nghệ thực phẩm, dược phẩm, hóa chất, hệ thống điều hòa trung tâm cao cấp.
        +Nhược điểm: Giá thành cao hơn tháp hở, kích thước lớn hơn với cùng công suất (do hiệu suất trao đổi nhiệt thấp hơn tháp hở), bảo trì hệ thống trao đổi nhiệt cũng phức tạp hơn.

    - Tháp giải nhiệt khô (Dry Cooling Tower): Tháp giải nhiệt khô là loại thiết bị tản nhiệt không sử dụng nước để làm mát, mà hoạt động dựa trên nguyên lý truyền nhiệt qua không khí bằng đối lưu cưỡng bức. Nhiệt được truyền từ chất lỏng nóng (thường là nước hoặc glycol) qua ống trao đổi nhiệt, sau đó được làm mát bằng quạt gió lớn mà không cần bay hơi nước.
        + Ưu điểm: Không tiêu tốn nước → cực kỳ phù hợp cho các khu vực thiếu nước hoặc cần tiết kiệm tài nguyên nước; Không phát sinh rong rêu, cáu cặn → giảm thiểu bảo trì và chi phí hóa chất; Không có khí thải ẩm, không tạo sương mù → tốt cho các khu vực dân cư, bệnh viện, hoặc khu sản xuất sạch.
        + Nhược điểm: Hiệu suất thấp hơn so với tháp ướt, đặc biệt khi nhiệt độ môi trường cao; Kích thước lớn hơn với cùng công suất → tốn diện tích lắp đặt; Chi phí đầu tư cao hơn tháp giải nhiệt hở thông thường; Không phù hợp với khu vực có nhiệt độ ngoài trời cao quanh năm (như miền Nam Việt Nam).

 * Phân loại theo hình dạng

    - Tháp giải nhiệt dạng tròn (Round Cooling Tower): Hình dáng tròn, gọn, thiết kế tối ưu hướng gió, Quạt đặt trên đỉnh hút gió theo phương đứng.
        + Ưu điểm: Giá rẻ, phù hợp với công suất nhỏ đến trung bình.
        + Nhược điểm: Khó mở rộng công suất, khó thi công trên mặt bằng hẹp hoặc cần đặt nhiều cụm tháp, khó bảo trì nội thất do không gian nhỏ.

    - Tháp giải nhiệt vuông (Square / Rectangular Cooling Tower): Thiết kế dạng hình hộp, thường dạng module (có thể lắp ráp nhiều tháp lại với nhau), có thể là dạng đối lưu ngang (cross-flow) hoặc đối lưu ngược dòng (counter-flow).
        + Ưu điểm: Dễ mở rộng công suất bằng cách lắp module, phù hợp với hệ thống lớn (công suất vài trăm đến hàng ngàn RT), không gian bên trong rộng rãi, dễ bảo trì, có thể thiết kế tiết kiệm diện tích theo chiều cao hoặc chiều ngang tùy mục đích.
        + Nhược điểm: Giá cao hơn loại tròn cùng công suất, cần thiết kế cụ thể cho từng công trình (đặc biệt về luồng gió, thoát nước).

III. Vị trí đặt tháp

    Tháp cần đặt ở vị trí có khả năng lưu thông gió tốt, không bị chắn gió hồi, đồng thời đảm bảo các điểm sau:

        + Không ảnh hưởng đến mỹ quan (nếu đặt trên mái tòa nhà)
        + Không ảnh hưởng đến khu dân cư (tiếng ồn, hơi nước)
        + Trường hợp tháp đặt trên mái cần lưu ý về trọng lượng hoạt động của tháp ảnh hưởng đến tải trọng nền móng và kết cấu.

    Đối với các dự án sử dụng tháp giải nhiệt loại hở, cần lưu ý đặt tháp ở vị trí cao nhất trong mạch nước giải nhiệt.

IV. Lưu lượng nước, nhiệt độ nước vào/ra tháp

- Lưu lượng nước qua tháp: là lưu lượng cần để giải nhiệt cho bình ngưng Chiller, cần cân chỉnh đảm bảo lưu lượng giải nhiệt đủ, tránh quá cao hoặc quá thấp (gây tràn/thiếu nước).

    LL_nước giải nhiệt (l/s) = Q_giải nhiệt (kW) / (4.19 * Chênh nhiệt độ nước GN)

- Nhiệt độ nước vào/ ra tháp:
    + Nhiệt độ vào tháp chính là nhiệt độ nước nóng từ bình ngưng Chiller
    + Nhiệt độ ra tháp là nhiệt độ nước sau khi được làm mát, nhiệt độ này sẽ phụ thuộc vào nhiệt độ bầu ướt (wet bulb - WB) của môi trường xung quanh tháp.
        T_out = WB + T_approach. (thông thường T_approach 2.8-3oC).

Ví dụ: Nhiệt độ WB môi trường xung quanh tháp cao nhất là 29oC, chọn T_approach của tháp là 3oC và chênh nhiệt độ nước qua bình ngưng Chiller hoặc tháp là 5oC. Từ đây ta có nhiệt độ thiết kế nước vào/ra tháp là 37/32 oC.

Việc chọn nhiệt độ nước vào/ra tháp cần được cân nhắc kỹ lưỡng vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến công suất và kích thước tháp, hơn nữa là hiệu suất làm lạnh của Chiller (nếu chọn nhiệt độ nước quá cao thì hiệu suất Chiller giảm và ngược lại).

V. Kiểu điều khiển/ khởi động

- Kiểu khởi động:
    + Khởi động trực tiếp (DOL): dùng cho motor nhỏ (thường < 7.5kW).
    + Khởi động sao–tam giác hoặc biến tần: cho motor lớn.

- Điều khiển hoạt động của tháp gồm:
    + On/Off khi đạt nhiệt độ nước ra tháp cài đặt.
    + Tự động điều chỉnh tốc độ quạt bằng biến tần để duy trì nhiệt độ nước ra khỏi tháp không đổi. Ngày nay với mục tiêu tiết kiệm điện cho Chiller, một số thiết kế yêu cầu thay đổi linh hoạt nhiệt độ cài đặt nước ra tháp thay đổi theo nhiệt độ môi trường (cố định T_approach), điều này đặc biệt hiệu quả khi WB môi trường giảm → T_out setpoint giảm → tăng COP Chiller.

VI. Vật liệu, thương hiệu

- Khung: Thép mạ kẽm, thép không gỉ, FRP (chống ăn mòn tốt, nhẹ).

- Tấm tản nhiệt (Fill): PVC, PP, hoặc vật liệu có khả năng chống đóng cặn và dễ vệ sinh.

- Một số thương hiệu phổ biến ở thị trường Việt Nam: BAC, Ocean, TrueWater, Liangchi, ...

VII. Tổng kết

    Trên đây là các tiêu chí quan trọng khi thiết kế hoặc lựa chọn Tháp giải nhiệt, tổng hợp lại chúng ta có ví dụ về bảng thống kê các thông số kỹ thuật của Tháp như sau.

(Bảng danh mục Tháp giải nhiệt)

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Cẩm nang chọn Tháp giải nhiệt". Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Hiện tượng đọng sương trên lớp vỏ AHU
- Cẩm nang chọn bơm đúng kỹ thuật

Cẩm nang chọn Chiller đúng kỹ thuật

CẨM NANG CHỌN CHILLER

Thân chào bạn đọc!
Chào mừng bạn đến với Chiller Learner - nơi chia sẻ kiến thức từ cơ bản đến chuyên sâu về lĩnh vực HVAC và hệ thống Chiller.
Hôm nay, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về chủ đề: "Cẩm nang chọn Chiller đúng kỹ thuật".

    Chiller là “trái tim” của hệ thống làm mát trung tâm và lựa chọn đúng chiller sẽ quyết định đến hiệu suất, độ bền và chi phí vận hành của toàn bộ công trình. Vậy đâu là những tiêu chí bạn không thể bỏ qua khi chọn chiller? Hãy theo dõi nội dung bài viết sau.

I. Công suất lạnh, số lượng, chủng loại

    Thực tế 3 chỉ tiêu này có mối quan hệ mật thiết với nhau. Khi xác định được tổng tải nhiệt của dự án, dựa vào đó chúng ta sẽ xem xét thêm một số yếu tố quan trọng sau đây để lựa chọn số lượng Chiller từ đó suy ra công suất lạnh mỗi Chiller và chủng loại phù hợp.

- Hệ số dự phòng công suất lạnh (≥ 1): không phải lúc nào chúng ta cũng chọn tổng công suất lạnh của hệ thống Chiller bằng tổng tải nhiệt tính toán, mà thường phải chọn lớn hơn để dự phòng trong trường hợp có bất kỳ Chiller nào gặp sự cố thì các Chiller còn lại vẫn có thể đáp ứng phần lớn tải yêu cầu giúp hệ thống không bị gián đoạn. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các dự án lớn, cao cấp hoặc các trung tâm dữ liệu (số lượng Chiller dự phòng có thể lên đến N+1, N+2, ...).

- Hệ số hoạt động đồng thời (≤ 1): đối với các dự án có tải nhiệt được tính toán bằng phần mềm chuyên dụng thì hệ số này thường đã được cài đặt trong quá trình tính toán. Tuy nhiên một số dự án tải nhiệt được tính toán bằng công thức hoặc được ước tính theo mật độ tải kinh nghiệm (W/m2) ở giai đoạn thiết kế ý tưởng, lúc này sau khi cộng tổng tải nhiệt của từng phòng, chúng ta cần nhân thêm hệ số đồng thời này (vì chắc chắn tất cả phòng không thể hoạt động ở tải đỉnh cùng lúc).

- Không gian đặt máy cho phép: với một số dự án có diện tích phòng máy hạn chế thì việc chọn ít Chiller cũng thường được cân nhắc, ngược lại nếu phòng máy có đủ không gian thì việc chọn nhiều Chiller sẽ giúp tăng khả năng dự phòng và mức độ linh hoạt trong quá trình điều khiển tải.

- Tải thấp nhất của dự án: đây là chỉ tiêu quan trọng mà không nhiều người để ý tới, cần đảm bảo Chiller được chọn có khả năng hoạt động tốt ở điều kiện tải thấp nhất, nếu không Chiller sẽ thường xuyên bật/ tắt và báo lỗi. Do đó, ở các dự án lớn việc thiết kế nhiều Chiller có công suất lớn kết hợp với 1 hoặc 2 Chiller nhỏ (để chạy tải thấp) là điều thường thấy.

- Điều kiện của dự án: xem xét dự án của bạn phù hợp với hệ thống chiller nào (giải nhiệt gió hay giải nhiệt nước), vị trí dự án, khu vực đặt Chiller khả dụng, mức độ ảnh hưởng đến độ ồn xung quanh, ... Hệ thống Chiller giải nhiệt gió sẽ gặp hạn chế đối với các dự án gần biển, môi trường có tính ăn mòn cao hoặc yêu cầu về tiết kiệm năng lượng. Mặc khác, hệ thống Chiller giải nhiệt nước sẽ “kén” hơn đối với các dự án có nguồn nước kém chất lượng, khan hiếm hoặc các dự án có quy mô nhỏ không yêu cầu hiệu suất hệ thống quá cao.

- Chủng loại Chiller (máy nén xoắn ốc, trục vít, ly tâm, ...): chỉ tiêu này phụ thuộc vào công suất lạnh của mỗi Chiller đã chọn. Sau đây là thống kê chủng loại Chiller ứng với dãy công suất lạnh tham khảo được tổng hợp từ các thương hiệu Chiller hàng đầu ở thị trường Việt Nam:

(Các chủng loại máy nén trong Chiller)

    + Chiller xoắn ốc: công suất lạnh nhỏ, từ vài RT đến gần 100 RT.
    + Chiller trục vít: công suất lạnh trung bình, từ vài chục RT đến 400~500 RT.
    + Chiller ly tâm: dãy công suất lạnh rất rộng (trung bình và cao), từ ~300RT đến vài nghìn RT. Chiller ly tâm thường được chia làm 2 loại là ly tâm dầu và ly tâm đệm từ.

    Chúng ta thấy rằng ở dãy công suất lạnh từ 300~500RT, Chiller trục vít và ly tâm đều có thể đáp ứng. Do đó với các dự án mà Chiller được chọn rơi vào dãy công suất lạnh này, việc lập bảng phân tích, so sánh nên sử dụng Chiller trục vít hay ly tâm là cần thiết.

II. Hiệu suất làm lạnh

    Tiêu chí quan trọng không thể thiếu khi đánh giá hiệu suất hoạt động của Chiller, đặc biệt đối với các dự án áp dụng các tiêu chuẩn xanh, tiết kiệm năng lượng (Lotus, Leed, Green Mark, ...) cũng như với xu hướng giảm phát thải cacbon ngày nay. Hiệu suất làm lạnh của Chiller càng cao thì càng tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành càng thấp.

Hiệu suất Chiller thường được thể hiện qua 3 chỉ số phổ biến là COP, IPLV, NPLV. Để hiểu rõ hơn về các chỉ số này, mời bạn đọc xem bài viết Hiểu về COP, IPLV, NPLV của Chiller.

Thông thường hiệu suất (COP) của Chiller giải nhiệt gió trong khoảng 2.8~3.3 kW/kW (1kW điện tạo ra 2.8~3.5 kW lạnh), trong khi đó Chiller giải nhiệt nước có COP cao hơn trong khoảng 5.0~7.0 kW/kW ở điều kiện AHRI.

Một số tài liệu và quy chuẩn yêu cầu về hiệu suất tối thiểu cho Chiller như: QCVN09, ASHRAE 90.1

(COP tối thiểu theo QCVN09-2017)

(COP tối thiểu theo Ashrae 90.1 -2019)

III. Vị trí lắp đặt

- Đối với hệ thống Chiller giải nhiệt gió: Chiller cần được đặt ngoài trời có không gian thông thoáng. Trường hợp đặt Chiller ở tầng trệt cần chú ý về độ ồn thiết bị khi hoạt động, tránh ảnh hưởng đến các khu vực dân cư xung quanh. Nếu Chiller được đặt trên mái tòa nhà, cần chú ý về tải trọng thiết bị và cách nâng chuyển thiết bị lên mái.

- Đối với hệ thống Chiller giải nhiệt nước: Chiller cần được đặt trong phòng máy (có điều hòa hoặc thông gió), phòng máy nên được cách âm để giảm thiểu độ ồn. Phòng máy cho Chiller thường được đặc dưới hầm, tầng trệt hoặc trên mái tòa nhà, ở mỗi vị trí cũng cần tính toán đến hướng vận chuyển cũng như tải trọng hoạt động của thiết bị. Hiện nay một số hãng Chiller trên thị trường cũng có các dòng Chiller giải nhiệt nước được thiết kế để đặt ngoài trời cho một số trường hợp đặc biệt.

Việc tham khảo yêu cầu không gian lắp đặt thiết bị từ hãng để đáp ứng đủ không gian bảo trì và giải nhiệt cho Chiller là cần thiết.

IV. Môi chất lạnh (Refrigerant)

    Được ví như “dòng máu” của Chiller, môi chất lạnh ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất làm lạnh, độ an toàn và cả tác động đến môi trường.

Mỗi loại môi chất sẽ có áp suất, nhiệt độ bay hơi, ngưng tụ khác nhau nên cũng sẽ ảnh hưởng đến công suất lạnh, hiệu suất & kích thước của Chiller.

Đối với từng chủng loại Chiller khác nhau, sẽ phù hợp với một số dòng môi chất lạnh tương ứng:
    + Chiller xoắn ốc: R410a, R32
    + Chiller trục vít: R134a, R513a, R1234ze
    + Chiller ly tâm: R134a, R513a, R514a, R1233zd

Xu hướng hiện nay là hạn chế môi chất có GWP cao, Chính phủ Việt Nam cũng đã ban hành Nghị định 06/2022/NĐ-CP về lộ trình cắt giảm sử dụng các chất làm suy giảm tầng ô-dôn và chất gây hiệu ứng nhà kính, đặc biệt là các chất HFC có chỉ số GWP cao.

Do đó các hãng sản xuất Chiller đã và đang chạy đua cho việc tung ra thị trường các dòng sản phẩm Chiller mới sử dụng môi chất lạnh HFO thân thiện với trường với hệ số GWP thấp và đây là xu hướng.

Tóm lại, khi chọn môi chất lạnh cần quan tâm:
    + Môi chất có GWP thấp: Giảm ảnh hưởng đến biến đổi khí hậu.
    + Tính an toàn: Không cháy nổ, không độc hại.
    + Khả năng thay thế: Có dễ tìm loại tương đương không.
    + Tuân thủ quy định pháp luật: một số môi chất bị cấm nhập/cấm sử dụng.

Nếu bạn muốn tìm hiểu sâu hơn về chủ đề môi chất lạnh này, hãy để lại bình luận hoặc liên hệ với chúng tôi.

V. Thông số bình bay hơi (Evaporator)

- Lưu lượng (l/s): là lưu lượng nước được làm lạnh qua bình bay hơi.

    L (l/s) = CS lạnh (kW)/(4.19*Chênh nhiệt độ nước vào/ra)

- Nhiệt độ nước vào/ra: thông thường Chiller sẽ bị giới hạn nhiệt độ nước làm lạnh ở >= 4oC và <= 20oC. Đối với các dự án yêu cầu nhiệt độ nước lạnh thấp hơn, cần bổ sung thêm glycol vào mạch nước (% glycol phụ thuộc vào nhiệt độ nước mong muốn).

- Hệ số bám bẩn: là một đại lượng thể hiện mức độ cản trở truyền nhiệt do cặn bẩn bám vào bề mặt trao đổi nhiệt. Giá trị mặc định thường được tham chiếu theo điều kiện AHRI là 0.018 m2K/kW.

- Water pressure drop (WPD): thể hiện độ sụt giảm áp suất nước khi qua bình bay hơi, cần chú ý giá trị này trong việc chọn cột áp bơm nước lạnh. Giá trị càng cao thì trở lực nước qua Chiller càng cao, cột áp bơm càng cao. Thông thường, WPD nên được giới hạn <= 70 kPa (theo Ashrae handbook).

- Áp suất làm việc: thường mặc định là 1MPa. Đối với các dự án cao tầng, cần đặc biệt lưu ý trong trường hợp Chiller đặt dưới tầng hầm, việc chọn áp suất làm việc của các thiết bị phải đảm bảo chịu được áp suất tĩnh của khối nước trong hệ thống (lúc này cần tăng áp suất làm việc của bình lên 1.5MPa hoặc 2MPa).

VI. Thông số bình ngưng/ dàn ngưng (Condenser)

- Nhiệt độ nước vào/ra bình ngưng đối với Chiller giải nhiệt nước (hoặc nhiệt độ DB ngoài trời đối với Chiller giải nhiệt gió).

Các thông số sau đây chỉ áp dụng cho Chiller giải nhiệt nước:

- Lưu lượng (l/s): lưu lượng nước cần được giải nhiệt qua bình ngưng của Chiller.

    L (l/s) = CS giải nhiệt (kW)/(4.19*Chênh nhiệt độ nước vào/ra)
    Với CS giải nhiệt = CS lạnh + CS điện của Chiller

- Hệ số bám bẩn: Giá trị mặc định cho bình ngưng được tham chiếu theo điều kiện AHRI là 0.044 m2K/kW.

- WPD, Áp suất làm việc: tương tự như mục bình bay hơi.

VII. Kiểu điều khiển/ khởi động

    Việc chọn kiểu điều khiển/ khởi động cũng không kém phần quan trọng đối với Chiller, giúp ta xác định dòng khởi động của Chiller từ đó xác định công suất của các khí cụ điện liên quan. Bên cạnh đó việc chọn kiểu điều khiển ảnh hướng đến khả năng điều khiển tải cũng như hiêu suất của Chiller ở non tải. Sau đây là một số kiểu khởi động phổ biến ở Chiller:

- Direct On Line (DOL): khởi động trực tiếp, dòng khởi động lớn (~6-7 FLA), dễ sụt áp, thường dành cho hệ thống nhỏ, chi phí thấp.

- Star/Delta: Khởi động sao – tam giác, giúp giảm dòng khởi động (~1/3 RLA).

- Solid State Starter: khởi động mềm dùng linh kiện bán dẫn (~ 3.2 FLA).

- Biến tần (Inverter/VFD): Điều chỉnh tần số cấp vào motor, khởi động êm (dòng khởi động thấp < FLA), tiết kiệm điện, điều khiển tốc độ linh hoạt, giá thành cũng cao.

VIII. Công suất điện tối đa, nguồn điện

- Công suất điện đầu vào khi Chiller hoạt động ở 100% tải (đơn vị kW) là thông số quan trọng để thiết kế hệ thống điện cấp nguồn phù hợp và ước tính điện năng tiêu thụ của Chiller.

    P_điện(kW) = Q_lạnh(kW)/COP

- Nguồn điện cấp cho Chiller: ảnh hưởng đến an toàn hệ thống và việc chọn thiết bị phụ trợ (CB, dây dẫn, máy biến áp...)

    + Ở Việt Nam và nhiều nước, điện áp được sử dụng phổ biến cho Chiller là 380–400V / 3 pha / 50Hz.

    + Ở Mỹ, Nhật hoặc hệ thống theo chuẩn Mỹ, điện áp 440V hoặc 460V / 3 pha / 60Hz có thể được sử dụng.

    + Một số hệ thống lớn đến rất lớn có thể dùng điện 6.6kV – 11kV, đặc biệt với Chiller có công suất lạnh lớn (khoảng vài nghìn RT) có thể dùng motor trung thế (medium voltage).

    + Một số mini Chiller có thể dùng 220V / 1 pha / 50Hz, nhưng hiếm và thường chỉ phù hợp cho công suất rất nhỏ (vài kW).

IX. Thương hiệu, bảo hành, dịch vụ hậu mãi

    Chiller không phải là thiết bị rẻ, do đó các yếu tô như thương hiệu, chế độ bảo hành và dịch vụ hậu mãi cần được quan tâm để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định lâu dài.

- Một số thương hiệu quốc tế uy tín nhất phân phối Chiller hiện nay: Trane, York (Johnson Controls), Daikin (McQuay), Carrier. Những thương hiệu này đều có đại diện, nhà phân phối và kỹ thuật viên tại Việt Nam.

- Chính sách bảo hành: phổ biến từ 12-18 tháng cho toàn thiết bị Chiller, bên cạnh đó hầu như các hãng lớn đều cho phép mua gói bảo hành mở rộng nếu bạn tuân thủ bảo trì định kỳ chính hãng.

- Dịch vụ hậu mãi & hỗ trợ kỹ thuật: các hãng Chiller lớn đều có đội ngũ kỹ sư hỗ trợ kỹ thuật, hỗ trợ tư vấn thiết kế, kho cung cấp linh kiện chính hãng và dịch vụ bảo trì trọn gói trong nước.

X. Một số tùy chọn khác cho Chiller

    Bên cạnh các tiêu chí yêu cầu chính khi lựa chọn Chiller ở trên, một số tùy chọn sau đây cũng được xem xét kỹ lưỡng theo nhu cầu của từng loại dự án như: chức năng khởi động nhanh, Lọc sóng hài, kết nối bậc cao, cách nhiệt bình bầu, sơn chống ăn mòn, ...

XI. Tổng kết

    Trên đây là các tiêu chí quan trọng khi thiết kế hoặc lựa chọn Chiller, tổng hợp lại chúng ta có ví dụ về bảng thống kê các thông số kỹ thuật của Chiller như sau.

(Bảng danh mục Chiller)

    Cuối cùng nhưng cũng không kém phần quan trọng, trong trường hợp bạn đang cân nhắc một vài phương án trong quá trình chọn lựa Chiller, việc lập bảng so sánh phân tích ưu nhược điểm, chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì của từng phương án là cần thiết.
Nếu bạn cần sự hỗ trợ hoặc tư vấn về việc chọn hệ thống Chiller hiệu quả, đừng ngần ngại liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi sẵn sàng hỗ trợ bạn!

    Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về "Cách chọn Chiller đúng kỹ thuật". Một số mục chúng tôi không thể trình bày chi tiết vì nội dung đã khá dài nên sẽ ảnh hưởng đến trải nghiệm đọc của bạn. Nếu có bất kỳ thắc mắc hoặc ý kiến đóng góp về nội dung bài viết, anh/chị hãy để lại bình luận hoặc gửi mail về địa chỉ chillerlearner@gmail.com. Xin cảm ơn!

Thân chào và hẹn gặp lại ở chủ đề tiếp theo!

Chiller Learner.

* Một số bài viết có thể bạn quan tâm:
- Các kiểu thiết kế mạch nước Chiller
- Hiện tượng đọng sương trên lớp vỏ AHU
- Cẩm nang chọn bơm đúng kỹ thuật