Trong các công trình công nghiệp, tòa nhà cao tầng hay khu chế xuất, hệ thống điều hòa trung tâm sử dụng chiller là giải pháp làm mát hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Khác với điều hòa dân dụng, chiller tạo ra nước lạnh được bơm đi khắp công trình để làm mát gián tiếp thông qua các thiết bị trao đổi nhiệt như AHU, FCU hoặc cuộn coil.
I. Máy lạnh Chiller là gì?
Chiller là một hệ thống làm lạnh công nghiệp, sử dụng chu trình nhiệt động để hạ nhiệt độ môi chất hoặc chất tải lạnh (thường là nước hoặc dung dịch glycol), từ đó phục vụ cho nhu cầu làm mát không khí, máy móc hoặc quy trình sản xuất. Tùy vào thiết kế và ứng dụng, chiller có thể giải nhiệt bằng nước hoặc không khí, và được xem là trung tâm của các hệ thống điều hòa công nghiệp, dây chuyền sản xuất, phòng sạch và nhiều lĩnh vực kỹ thuật cao.
Chiller được ứng dụng trong:
- Hệ thống HVAC trung tâm (trung tâm thương mại, khách sạn, bệnh viện…)
- Dây chuyền làm lạnh trong sản xuất thực phẩm, dược phẩm, nhựa, hóa chất
- Làm mát thiết bị điện tử, laser, trung tâm dữ liệu
II. Cấu tạo của hệ thống Chiller giải nhiệt
Một hệ chiller hoàn chỉnh bao gồm các thành phần chính:
1. Máy nén (Compressor) | Cụm máy Chiller
Cụm máy chính gồm các thành phần cơ khí – điện – điều khiển tích hợp thành một khối thống nhất, có nhiệm vụ tạo nước lạnh phục vụ cho AHU, FCU hoặc các thiết bị trao đổi nhiệt khác. Tạo áp suất và vận chuyển môi chất lạnh qua hệ thống.
Các loại phổ biến: trục vít (screw), ly tâm (centrifugal), xoắn ốc (scroll), piston. Đây là bộ phận tiêu thụ điện chính và ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể.
2. Dàn ngưng tụ (Condenser)
Làm mát môi chất lạnh ở trạng thái khí và hóa lỏng. Có 2 loại dàn ngưng chính:
- Chiller giải nhiệt nước: dùng tháp giải nhiệt, hiệu suất cao.
- Chiller giải nhiệt gió: có quạt giải nhiệt tích hợp, gọn, dễ lắp đặt.
Với chiller nước, dàn ngưng thường là bộ trao đổi nhiệt dạng ống chùm (shell & tube), kết hợp với tháp giải nhiệt để đưa nhiệt ra môi trường. Loại này cho hiệu suất cao, tiết kiệm điện, phù hợp với công trình lớn.
Với chiller giải nhiệt gió, dàn ngưng được tích hợp các quạt ly tâm hoặc hướng trục để thổi không khí qua các ống chứa môi chất, làm mát trực tiếp mà không cần nước phụ trợ. Dễ lắp đặt, gọn nhẹ nhưng hiệu suất thấp hơn, chủ yếu dùng cho công trình vừa và nhỏ.
3. Dàn bay hơi (Evaporator)
Trao đổi nhiệt giữa môi chất lạnh và nước. Nhiệt độ nước sau bay hơi thường giảm từ 12°C – 7°C, tạo nước lạnh cấp cho hệ thống.
4. Van tiết lưu (Expansion Valve)
Giảm áp suất môi chất lạnh, giúp môi chất sôi ở nhiệt độ thấp, sẵn sàng hút nhiệt trong dàn bay hơi.
5. Hệ thống bơm và đường ống nước lạnh
Đảm bảo nước lạnh được lưu thông liên tục từ chiller đến tải (AHU, FCU…) và quay lại. Lưu lượng được tính theo yêu cầu tải lạnh và công suất chiller.
III. Nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller giải nhiệt
Chiller vận hành theo chu trình nhiệt động khép kín, gồm 4 bước:
- Nén khí: Nén môi chất lạnh lên áp suất cao.
- Ngưng tụ: Môi chất giải nhiệt tại dàn ngưng, chuyển từ trạng thái khí thành lỏng.
- Giãn nở: Van tiết lưu làm giảm áp, môi chất thành lỏng áp suất thấp.
- Bay hơi: Môi chất hấp thụ nhiệt từ nước rồi làm lạnh nước, sau đó môi chất hóa hơi quay lại máy nén và tiếp tục chu trình mới.
Nguyên lý hoạt động của chiller dựa trên chu trình “nén – ngưng tụ – giãn nở – bay hơi” của môi chất lạnh trong mạch kín. Môi chất liên tục luân chuyển để hấp thụ nhiệt từ nước, biến nước thành nguồn lạnh phục vụ điều hòa không khí hoặc làm mát thiết bị.
Nhờ quá trình trao đổi nhiệt gián tiếp này, nhiệt độ trong không gian cần làm lạnh luôn được duy trì ổn định và hiệu quả. Đây là cơ sở giúp hệ thống chiller trở thành trung tâm làm mát chính yếu trong các công trình công nghiệp hiện đại.
IV. Các loại Chiller phổ biến hiện nay
1. Phân loại theo phương pháp làm mát/giải nhiệt: Chiller nước & Chiller gió
- Chiller giải nhiệt nước (Water cooled): Hiệu suất cao, dùng tháp giải nhiệt.
- Chiller giải nhiệt gió (Air cooled): Không cần nước phụ trợ, phù hợp cho các không gian hạn chế.
2. Phân loại theo máy nén, máy chiller
- Chiller trục vít: ổn định, dùng nhiều trong nhà máy.
- Chiller ly tâm: cho công suất lớn (trên 500RT/Tấn lạnh), hiệu suất cao.
- Chiller xoắn ốc (scroll): nhỏ gọn, dùng trong công trình vừa và nhỏ.
- Chiller piston: giá rẻ và hiệu suất thấp, ít được dùng hiện nay.
V. Ứng dụng thực tế của hệ thống Chiller
Hệ thống chiller được xem là giải pháp làm mát linh hoạt và hiệu quả, có thể tùy biến theo nhiều quy mô và mục đích sử dụng. Nhờ khả năng kiểm soát chính xác nhiệt độ nước lạnh và hiệu suất làm lạnh cao, chiller được ứng dụng rộng rãi không chỉ trong lĩnh vực điều hòa không khí trung tâm, mà còn trong các ngành công nghiệp chế biến, bảo quản, công nghệ cao và sản xuất sạch.
- Điều hòa không khí trung tâm: Cung cấp và xử lý nước lạnh cho hệ AHU, FCU, làm mát tòa nhà lớn.
- Bảo quản lạnh: Ứng dụng trong kho lạnh, phòng sạch, bảo quản thực phẩm – dược phẩm.
- Làm mát thiết bị điện tử, trung tâm dữ liệu: Làm lạnh và cấp nước để giải nhiệt server, thiết bị viễn thông, máy laser…
- Công nghiệp chế biến và sản xuất: Kiểm soát nhiệt độ trong ép nhựa, đúc khuôn kim loại, xử lý hóa chất, ngành bán dẫn…
VI. Chỉ số kỹ thuật cần quan tâm khi lựa chọn máy lạnh Chiller
- Công suất lạnh (RT/kW): Xác định theo tải nhiệt của công trình.
- Lưu lượng nước lạnh (m³/h): Tỷ lệ với công suất chiller và chênh nhiệt (∆T).
- Hiệu suất năng lượng (COP / IPLV): Thể hiện mức độ tiết kiệm điện.
- Loại môi chất lạnh (R134a, R410A, R1234yf…): Ảnh hưởng đến hiệu suất và tác động môi trường.
- Điện áp, tần số, điều khiển tự động: Cần tương thích với hạ tầng điện và BMS.
VII. Bảo trì và bảo dưỡng hệ thống Chiller
Việc bảo trì chiller cần được thực hiện định kỳ để đảm bảo vận hành ổn định và kéo dài tuổi thọ thiết bị:
- Kiểm tra áp suất gas, dầu bôi trơn
- Làm sạch dàn ngưng, dàn bay hơi, lọc nước
- Đo điện áp, dòng, bảo vệ quá tải máy nén
- Hiệu chuẩn cảm biến, bảng điều khiển
- Bảo trì bơm nước chiller và đường ống định kỳ
Việc bảo dưỡng nên được thực hiện bởi kỹ sư HVAC có kinh nghiệm, theo lịch tháng/quý/năm tùy cường độ sử dụng.
Giải pháp chiller làm lạnh trung tâm tiên tiến, tiết kiệm năng lượng, vận hành ổn định và phù hợp cho các công trình quy mô lớn. Việc lựa chọn đúng loại chiller, cấu hình phù hợp với công suất và ứng dụng sẽ giúp doanh nghiệp tối ưu hóa chi phí đầu tư & vận hành, đồng thời đảm bảo chất lượng không khí và quy trình sản xuất. Hãy liên hệ tới HECOSITE nếu bạn muốn biết thêm chi tiết về các giải pháp làm lạnh tốt nhất.
CÔNG TY TNHH HECOSITE
