1. Định nghĩa chiller là gì?

Chillers: Là máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới tải của công trình. Thường được lắp đặt cho nhà máy hoặc trung tâm thương mại.

Hệ thống chiller hay còn được gọi là hệ thống điều hòa trung tâm chiller là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm, là máy sản xuất nước lạnh dùng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, sử dụng nước là chất tải lạnh. Nước sẽ được làm lạnh qua bình bốc hơi (thường vào 12 độ và ra 7 độ).

Thực chất máy Chiller gồm 4 thiết bị chính của chu trình nhiệt căn bản là máy nén, van tiết lưu, thiết bị ngưng tụ và thiết bị bay hơi. Ngoài ra có thêm 1 số thiết bị khác. Thường thì Chiller được sản xuất nguyện cụm không tách rời. Chiller phải đạt tiêu chuẩn theo ARI . Việc phân loại chiller có nhiều cách như:  theo máy nén (Piston,trục vít, xoắn ốc, ly tâm..), theo thiết bị ngưng tụ như giải nhiệt nước (water-cooled), hay giải nhiệt gió(Air-cooled), loại thiết bị hồi nhiệt (heat recovery), loại lưu lượng qua bình bốc hơi không thay đổi hay thay đổi lưu lượng nước,… Ngoài ra còn có loại Chiller hấp thụ.

2. Hệ thống điều hòa trung tâm nước (Chiller) cơ bản gồm 5 phần cơ bản:

–   Cụm trung tâm nước water Chiller.

–   Hệ Thống đường ống nước lạnh và bơm nước lạnh.

–   Hệ Thống tải sử dụng Trực Tiếp: AHU, FCU, PAU, PHE .v.v.

–   Hệ Thống tải sử dụng Gián Tiếp: Hệ Thống đường ống gió thổi qua phòng cần điều hòa, Các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: VAV, Damper.v.v.

–   Hệ Thống Bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Tower (nếu có) đối với chiller giải nhiệt nước.

3. Máy lạnh được chia làm 2 loại chính:

Máy lạnh cơ động, sử dụng động cơ là máy nén khí để hoạt động và loại máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu để vận hành trong quá trình trao đổi nhiệt. Hiệu suất máy lạnh cơ động thường cao hơn máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu. Tuy thế mỗi loại máy có ưu và nhược điểm; máy lạnh cơ động thì năng động hơn, được thiết kế gọn gàng hơn, nhưng lệ thuộc thông thường nhiều nguồn điện để chạy máy nén. Trong khi máy lạnh dùng môi chất thẩm thấu thì ít cơ động hơn và thiết kế cũng cồng kềnh hơn, nhưng lại không phụ thuộc vào điện năng, mà dùng trực tiếp nguồn năng lượng đầu vào như dầu khí, than đá hoặc nguồn nhiệt năng khác để tái tạo lại hệ thống môi chất thẩm thấu chạy máy.

4. Mô hình hệ thống hoạt động của hệ thống Chiller như sau:

4.1 Có 4 vòng tuần hoàn cho hệ thống như sau:

– Vòng tuần hoàn màu đỏ: Là vòng tuần hoàn nước nóng bơm vào cooling tower thải nhiệt này ra môi trường.

– Vòng tuần hoàn màu xanh: Là vòng tuần hoàn gas lạnh trong cụm water chiller.

– Vòng tuần hoàn màu tím nhạt: Là vòng tuần hoàn nước lạnh được bơm đến AHU, FCU, PAU, PHE .v.v.

– Vòng tuần hoàn màu vàng: Là vòng tuần hoàn của hệ thống ống gió thổi vào phòng được điều hòa.

– Là trung tâm của hệ thống, Tiêu thụ điện năng lớn nhất, giá thành cao nhất so với thiết bị khác.

– Được sản xuất hàng loạt công nghiệp theo những công suất định sẵn tại các nước có nền công nghệ cao, từ đó phân phối riêng lẻ ra theo các công trình tòa nhà lớn nước ngoài.

– Việc chọn lựa và hàm lượng tính toán đơn giản so với các thành phần còn lại của hệ thống. Được chọn theo năng suất lạnh yêu cầu (lấy đơn giản 15m2 bằng 1 tons loại điều hòa thường). Loại máy nén gas, loại Gas, Hiệu suất làm việc (cấp giảm tải, chạy biến tần.v.v.). Hoặc một số yêu cầu kèm theo: gắn bơm nhiệt, chất tải lạnh glycol .v.v.

– Các thương hiệu hàng đầu thế giới: Trane, Carrier, York, Mc Quay, Hitachi,Climaveneta, Dunham – bush.v.v.

4.3.2. Hệ thống bơm và đường ống nước lạnh:

Bơm nước:

+ Chịu trách nhiệm bơm nước lạnh qua Chiller đến tải sử dụng trực tiếp (Nước lạnh sinh hoạt trao đổi qua tấm PHE, AHU, FCU, PAU.v.v.). Hiệu suất cao hơn nếu mổi chiller có riêng một bơm cho mình, bơm là loại bơm dùng cho nhà cao tầng có độ ồn nhỏ, cột áp không cao lắm (vì cân bằng tuần hoàn kín giữa cột áp đi và cột áp về).

+ Lưu lượng nước từ bơm qua chiller luôn phải được giử ổn định, không tăng hay giảm công suất lưu lượng bơm bằng biến tần nếu không có sự kết hợp có khoa học của hệ thống.

+ Chọn công suất bơm: dựa vào cột áp nước và lưu lượng nước (lưu lượng có sẳn theo thông số Chiller đã chọn). Việc Tính Toán cột áp Bơm nước có phần phức tạp do các thông số toán nhiều (lưu lượng nước, độ dài đường ống, độ cao, sụt áp qua co, cút, Tê, AHU, FCU, PAU .v.v.). Mặt dù có tính toán bằng tay để làm thuyết minh dự thầu, nhưng đa số vẫn dựa vào phần mềm phân tích tính toán để đưa ra kết quả tốt nhất.

– Đường ống:

+ Thường là ống thép đen được bọc cách nhiệt với đường nước lạnh. Ống thép đen hay ống đồng với đường ống nước nóng dẩn ra cooling tower. Hiện nay người ta bắt đầu thiết kế sang ống nhựa PPR cho hệ thống chiller, một số công trình dùng ống loại này hiện đang sử dụng rất tốt.

+ Việc lựa chọn kích thước đường ống dựa vào lưu lượng  mà nó chuyên chở: Đường ống nhỏ quá dẩn đến tổn thất áp suất nước lớn đồng thời đường ống phải chịu áp suất cao hơn khi làm việc. Đường ống quá lớn dẩn đến tăng giá thành do thi công và giá đường ống.

+ Tùy theo lưu lượng mà ta chọn kích thước đường ống, tra theo catalog nhà sản xuất.

4. 3.3. Hệ thống AHU (Air handling unit), FCU (Fan Coil Unit), PAU (Primary Air Unit) hay MAU (Make Up Air): AHU, FCU, PAU bản chất giống nhau nhưng khác mục đích sử dụng.

– AHU: là bộ xử lý nhiệt ẩm hệ thống ống gió trung tâm và chia ra làm nhiều ống gió phụ đi vào không gian điều hòa. Như vậy một AHU có thể có nhiều lớp lọc bụi, nhiều dàn coil ống đồng (nước nóng hoặc lạnh) theo điều kiện xử lý yêu cầu và dùng cho một không gian lớn.

– FCU: thì dùng cho nhiều phòng nhỏ hay khu vực nhỏ nơi mà hệ thống ống gió của AHU không thể tới được, hay với yêu cầu một vài phòng nằm trong khu vực với yêu cầu nhiệt độ và độ ẩm khác với AHU đang lắp sử dụng. FCU không xử lí nhiệt ẩm tốt bằng AHU (do kích thước sản xuất hạn chế). Nên với yêu cầu đòi hỏi cao ta bắt buột sử dụng thêm bộ xử lý PAU (lọc, làm lạnh,gia nhiệt, tách ẩm hay tạo ẩm) được lắp bên ngoài và nối ống gió cho nhiều FCU bên trong.

– PAU: Luôn cấp gió khô hơn không khí trong không gian điều hòa. Khô ở đây nói đến độ chứa hơi ( hay độ khô), không phải độ ẩm tương đối ( vì gió sao khi ra coil FCU thì có độ ẩm tương đối cao 85~95%).Luôn cấp gió nhiệt độ càng thấp ( >9 nếu dùng VAV, > 11 nếu dùng CAV) khi có thể, khi này sẽ giảm được size của FCU hay Indoor Unit.

► Mô hình AHU: Tùy theo nhà sản xuất mà AHU có cấu trúc khác nhau: Là thiết bị trao đổi nhiệt trung gian giữa nước lạnh hoặc nước nóng với không khí cần được điều hòa.