HIỂU VỀ HỆ THỐNG CHILLER
I. Khái niệm
Nói một cách ngắn gọn thì đây là hệ thống sử dụng thiết bị làm lạnh trung tâm (gọi tắt là Chiller) để làm lạnh nước và cấp nước lạnh này đến các thiết bị trao đổi nhiệt (AHU/FCU, …) để làm mát không khí trong không gian điều hòa.
Song song đó, Chiller cũng sản sinh ra một lượng nhiệt nóng thải ra ngoài. Trường hợp Chiller được giải nhiệt bằng nước mát từ tháp giải nhiệt, ta gọi đây là hệ thống Water cooled Chiller. Mặc khác nếu Chiller được giải nhiệt bằng gió từ môi trường xung quanh, ta có hệ thống Air cooled Chiller.
Bản chất nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller là quá trình truyền năng lượng nhiệt từ không gian điều hòa ra ngoài môi trường thông qua các quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí, nước và môi chất lạnh, trong đó nước đóng vai trò là chất tải lạnh trung gian. Để có cái nhìn tổng quan hơn mời bạn đọc xem hình 1 bên trên.
II. Các thiết bị chính trong hệ thống Chiller
- Chiller: thiết bị làm lạnh nước trung tâm. Bên trong Chiller có các thiết bị chính thực hiện chu trình lạnh như: máy nén (compressor), bình ngưng tụ (condenser), van tiết lưu (expansion valve), bình bay hơi (evaporator) với môi chất lạnh/ ga lạnh đi bên trong.
Phần nhiệt lượng sinh ra & hấp thụ từ chu trình lạnh được trao đổi với bên ngoài qua các bình trao đổi nhiệt, cụ thể là bình ngưng tụ và bình bay hơi.
+ Bình bơi hơi: trao đổi nhiệt từ quá trình bay hơi của môi chất lạnh để làm lạnh nước và cấp đến nơi sử dụng.
Vì vậy bình này sẽ có 2 ngõ kết nối vào/ra với hệ thống ống nước lạnh (phần ống màu xanh ở hình 2)
+ Bình ngưng tụ: đảm nhận vai trò giải nhiệt cho quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh trong Chiller. Tương tự bình này cũng sẽ có 2 ngõ kết nối vào/ra với hệ thống ống nước giải nhiệt (phần ống màu đỏ & cam ở hình 2)
- Dàn lạnh (Airside) AHU/FCU: tại đây nước lạnh được cấp từ chiller sẽ trao đổi nhiệt với gió từ không gian điều hòa từ đó làm mát phòng.
Đối với các ứng dụng khác như giải nhiệt cho thiết bị sản xuất hoặc làm mát thực phẩm, ta cũng có thể sử dụng nước lạnh từ hệ thống chiller này, thông thường sẽ cần thông qua bộ trao đổi nhiệt trung gian (Plate Heat Exchanger).
- Tháp giải nhiệt (Cooling Tower): như đã đề cập ở trên, tháp giải nhiệt đóng vai trò làm mát nước giải nhiệt cho Chiller nhờ vào trao đổi nhiệt với gió từ môi trường xung quanh.
- Bơm nước lạnh (Chilled water pump) & bơm giải nhiệt (condenser water pump): để nước được tuần hoàn trong hệ thống ta cần có hệ thống bơm ở mỗi mạch nước lạnh và nước giải nhiệt. Lưu lượng bơm được chọn để đáp ứng lưu lượng nước yêu cầu của Chiller và cột áp đáp ứng trở lực của hệ thống.
Ngoài các thiết bị chính và hệ thống đường ống, chúng ta cần phải bố trí các van nước, phụ kiện, đồng hồ đo, … để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định cũng như phục vụ nhu cầu giám sát, cân chỉnh, điều khiển, cũng như bảo trì, v.v…
III. Van nước, phụ kiện trong hệ thống Chiller
Tiếp theo là cách bố trí và vai trò của các phụ kiện, van nước tại mỗi thiết bị chính trong hệ thống:
- Đối với Chiller
+ Van chặn: bố trí tại mỗi đoạn ống vào/ra Chiller, giúp chủ động cô lập mạch nước trong trường hợp muốn cách ly chiller cho mục đích bảo trì sửa chửa.
+ Van cân bằng: lắp đặt khi hệ thống có nhiều chiller mắc song song nhau, giúp cân bằng áp suất nhằm đảm bảo lượng nước qua chiller phù hợp với thiết kế, tránh trường hợp nước qua các chiller không đều.
+ Van điện 2 ngã điều khiển on-off: đây cũng là van được lắp đặt khi hệ thống có nhiều chiller mắc song song, giúp tự động đóng mở theo trạng thái hoạt động của Chiller, hạn chế trường hợp Chiller không hoạt động nhưng nước vẫn chảy qua làm ảnh hưởng đến lưu lượng qua các chiller khác và sự hòa trộn nước không được làm lạnh tại đầu ra các chiller.
+ Công tác dòng chảy (flow switch): giúp đảm bảo cho chiller hoạt động chỉ khi có tín hiệu nước đi qua chiller. Thông thường các chiller hiện nay đã bao gồm phụ kiện này đi kèm khi nhập khẩu về.
+ Đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ: phục vụ nhu cầu theo dõi trong quá trình hệ thống vận hành.
+ Van xả: thường được lắp đặt tại các vị trí thấp nhất của hệ thống, vai trò xả bỏ nước, cặn lắng đọng trong quá trình bảo trì.
+ Khớp nối mềm: giảm thiểu ảnh hưởng của sự rung động do Chiller vận hành tác động lên hệ thống ống, đồng thời giúp việc kết nối ống vào Chiller dễ dàng hơn.
- Đối với bơm nước lạnh, bơm giải nhiệt:
+ Van chặn: bố trí tại mỗi đoạn ống vào/ra bơm, giúp chủ động cô lập mạch nước trong trường hợp muốn cách ly bơm cho mục đích bảo trì sửa chửa.
+ Van 1 chiều: cho phép dòng chảy chỉ đi theo 1 hướng, giúp bảo vệ bơm, ngăn ngừa dòng chảy ngược khi hệ thống dừng (hạn chế búa nước)
+ Lọc Y: lọc cặn, vật thể lạ trước khi qua bơm.
+ Đồng hồ đo áp suất, nhiệt độ.
+ Khớp nối mềm.
- Đối với coil lạnh AHU/FCU:
Ở đây có 2 loại van cần lưu ý:
+ Van cân bằng: chúng ta thấy rằng hầu hết trong hệ thống chiller sẽ có nhiều dàn lạnh được kết nối, vì vậy việc cân bằng thủy lực giữa các AHU/FCU nhằm đảm bảo lượng nước qua các thiết bị này phù hợp với thiết kế là điều cần được quan tâm.
+ Van 2 ngã điều khiển tuyến tính: đây là van góp phần quan trọng trong việc điều khiển nhiệt độ phòng, bằng việc tự động thay đổi độ mở van để điều khiển lưu lượng nước qua coil phù hợp dựa trên tín hiệu chênh giữa nhiệt độ phòng và giá trị cài đặt giúp duy trì nhiệt độ phòng theo mong muốn.
Ngày nay nhiều hệ thống Chiller được thiết kế với việc sử dụng van tích hợp PICV, nó có thể đảm nhận chức năng của van cân bằng và cả van điều khiển lưu lượng, việc này giúp đơn giản hệ thống và tiết kiệm không gian lắp đặt, đồng thời có thể kết hợp tính năng đo đếm năng lượng.
- Đối với tháp giải nhiệt:
Ta cũng sẽ có các van điện on/off trên đường ống cấp/ hồi nước giải nhiệt để đóng mở theo trạng thái hoạt động của tháp. Ngoài ra còn có các đường kết nối khác như: đường cấp nước bổ sung (makeup water), đường xả nước (Drain water), đường cân bằng nước trường hợp có nhiều tháp (Balance water).
Bên cạnh các thiết bị chính trên, trong hệ thống Chiller chúng ta còn có các thiết bị phụ trợ khác giúp hệ thống hoạt động ổn định như: bình giãn nở, bộ châm hóa chất, các thiết bị cảm biến để lấy tín hiệu điều khiển, đồng hồ đo lưu lượng (Flow meter), van xả khí tự động (thường đặt ở vị trí cao nhất của hệ thống), cụm van by-pass (để duy trì lưu lượng nước tối thiểu qua Chiller khi thiết kế mạch nước thay đổi lưu lượng, tôi sẽ có riêng 1 bài viết về chủ đề này), …
Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu về vai trò và vị trí của các thiết bị chính 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.
