Hệ thống Chiller giải nhiệt nước là gì? Cấu tạo, Nguyên lý

CEO Robert Chinh 2025-04-29 11:50:06 695

Nội dung chính [ Hiện ]

Hệ thống Chiller giải nhiệt nước có vai trò rất quan trọng, giúp xử lý tải nhiệt lớn, làm mát nhanh. Cùng Yên Phát tìm hiểu cấu tạo, cách vận hành và lợi ích của hệ thống này trong bài viết.

1. Hệ thống Chiller tản nhiệt nước là gì?

Hệ thống Chiller giải nhiệt nước (Water Chiller) được hiểu đơn giản là hệ thống làm lạnh nguồn nước trong công nghiệp.

Tháp giải nhiệt làm giảm nhiệt độ dòng nước nóng của máy móc từ 40 - 90 độ C xuống 28 - 30 độ C. Hệ thống chiller sẽ làm lạnh dòng nước này xuống 6 - 7 độ C.

Dựa vào công suất điện năng tiêu thụ, chiller sẽ tách riêng 2 dòng nhiệt nóng và nhiệt lạnh.

Phần nhiệt nóng không còn khả năng sử dụng được đẩy ra ngoài môi trường bằng tháp giải nhiệt.

Còn phần nhiệt lạnh được tận dụng để tản nhiệt, tạo ra nước lạnh, sử dụng với nhiều mục đích khác nhau.

2. Cấu tạo chung của hệ thống chiller giải nhiệt nước

Hệ thống chiller hạ nhiệt nước có cấu tạo gồm 5 phần chính. Mỗi phần đều có chức năng riêng nhưng vẫn hỗ trợ cho các hoạt động của nhau.

2.1. Máy nén gas

Máy nén gas là bộ phận trung tâm, có vai trò quan trọng với chiller.

Thiết bị này có nhiệm vụ chính là nén môi chất dạng khí (trạng thái hơi gas) từ áp suất thấp lên áp suất cao để chuyển sang dạng lỏng.

Máy nén sẽ làm tăng nhiệt độ của môi chất lạnh rồi đưa vào dàn ngưng tụ.

2.2. Dàn bay hơi

Dàn bay hơi (dàn lạnh) là nơi trao đổi nhiệt gián tiếp giữa môi chất lạnh và nước glycol. Nước sẽ hấp thụ nhiệt từ môi chất dạng lỏng và được làm lạnh.

Dàn lạnh của hệ thống chiller được chia làm 3 loại phổ biến:

Bay hơi loại khô: Bên trong đường ống đồng gas bay hơi, nước sẽ chạy theo đường hình sin (nhờ tấm định hình) để tăng cường trao đổi nhiệt.
Bay hơi loại ngập dịch: Đường ống dẫn nước được đặt ngay trong bể chứa chất làm lạnh, giúp bề mặt ống tiếp xúc trực tiếp với nước lạnh, tản nhiệt. Dàn này thường dùng cho các dòng chiller có công suất trên 100 tons.
Bay hơi bằng tấm PHE INOX: Sử dụng các tấm PHE bằng inox xếp chồng lên nhau để thực hiện trao đổi nhiệt.

2.3. Dàn ngưng tụ

Còn được gọi là dàn nóng - nơi thực hiện trao đổi nhiệt giữa không khí hoặc nước với môi chất lạnh.

Nhờ sự hỗ trợ của quạt gió hoặc tháp tản nhiệt để làm mát môi chất lạnh, ngưng tụ thành dạng lỏng để truyền sang van tiết lưu.

2.4. Van tiết lưu

Van tiết lưu có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh, nước glycol trong hệ thống.

Theo đó, van sẽ điều chỉnh gas dạng lỏng từ áp suất cao xuống áp suất thấp. Tạo ra quá trình bay hơi, thu nhiệt, đưa vào dàn lạnh.

2.5. Đường ống và tháp giải nhiệt

Đường ống là cầu nối giữa các bộ phận, giúp phân chia và truyền nước từ vị trí này sang vị trí khác.

Tháp giải nhiệt là bộ phận quan trọng, hỗ trợ tản nhiệt nguồn nước nóng một cách nhanh chóng.

3. Cách vận hành của hệ thống chiller hạ nhiệt nước

Hệ thống chiller hạ nhiệt nước hoạt động theo nguyên lý trao đổi nhiệt. Chuyển hóa nước từ dạng khí ngưng tụ sang lỏng rồi đông đặc thành rắn.

Nước sẽ được đường ống vận chuyển xuống dàn bay hơi, làm lạnh xuống 7 độ C.

Nước lạnh được truyền đến các thiết bị trao đổi nhiệt AHU/FCU trong điều hòa không khí hoặc sản xuất công nghiệp.

Tại bình ngưng, nước lạnh được dùng để tản nhiệt cho môi chất lạnh. Lúc này, nhiệt độ nước tăng lên 37 độ C, được chuyển đến tháp giải nhiệt để làm mát.

Tháp sẽ hạ nhiệt nước xuống khoảng 30 độ C, tiếp tục đưa về bình ngưng, lặp lại chu trình tuần hoàn.

4. Phân loại hệ thống chiller tản nhiệt nước

Hiện nay, để đáp ứng nhu cầu sản xuất của mọi doanh nghiệp quy mô từ nhỏ đến lớn, có tới 4 mẫu chiller tản nhiệt nước:

Chiller dùng máy nén piston: Là dòng chiller sử dụng máy nén cấp 1, thường có công suất < 3HP, phù hợp cho dân dụng, nhà xưởng nhỏ.
Chiller dùng máy nén xoắn ốc: Thường là chiller có công suất vừa và nhỏ, tỉ số nén khá giống piston nhưng có lưu lượng lớn hơn.
Chiller dùng máy nén trục vít: Công suất vượt trội >30HP, có tỉ số nén và lưu lượng lớn, ứng dụng nhiều trong công nghiệp, khu thương mại.
Chiller dùng máy nén ly tâm: Dòng chiller sử dụng 1 trong 2 loại máy nén là: máy có ly tâm nhỏ (turbo 60 tons - 300 tons) và máy có ly tâm lớn (turbo 300 tons - hàng nghìn tons).

5. Ứng dụng của chiller hạ nhiệt nước

Chiller tản nhiệt nước được xem là giải pháp làm mát máy móc trong sản xuất hiệu quả. Vì vậy, hệ thống được ứng dụng phổ biến trong đời sống với 2 nhiệm vụ chính:

Điều hòa không khí: Ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí trong thương mại dân dụng. Nơi có hệ thống cục bộ, VRV hoặc VRF còn nhiều hạn chế như: trung tâm mua sắm, khu chung cư, bệnh viện,...
Giảm nhiệt máy móc: Ứng dụng để trao đổi nhiệt, làm mát hệ thống máy móc, thiết bị trong các xưởng sản xuất, khu công nghiệp như: chế biến thực phẩm, sản xuất nhựa, đúc kim loại,...

6. Ưu điểm của chiller hạ nhiệt nước

Sở dĩ Chiller hạ nhiệt nước được ứng dụng ngày càng nhiều trong các doanh nghiệp là do hệ thống có những ưu thế vượt trội như:

6.1. Công suất cực mạnh, phù hợp công trình lớn

Đa dạng các mẫu máy, công suất dao động từ 60 đến hàng nghìn tons. Nhiều thiết bị có công suất cực mạnh, đáp ứng tốt nhu cầu của các công trình lớn.

6.2. Hiệu suất tản nhiệt nhanh, tiết kiệm điện năng

Quy trình hoạt động thông minh, giúp tối ưu hoạt động trao đổi nhiệt. Từ đó, hiệu suất tản nhiệt nhanh, làm mát máy hiệu quả.

Mỗi chiller thường được trang bị từ 3 - 5 cấp giảm tải, tiết kiệm được lượng lớn điện năng tiêu thụ.

Quy trình tuần hoàn, tận dụng nguồn nước có sẵn để truyền nhiệt và làm mát, càng giúp tiết kiệm năng lượng tốt hơn.

6.3. Động cơ chạy êm, hạn chế ồn

Hệ thống chiller hoạt động ổn định, chất liệu bền bỉ, có tuổi thọ sử dụng lâu dài.

Các thiết bị chạy êm, hạn chế tiếng ồn, không ảnh hưởng môi trường làm việc xung quanh.

7. So sánh chiller hạ nhiệt nước với chiller giải nhiệt gió

Hiện nay có 2 loại chiller hạ nhiệt được sử dụng rộng rãi là chiller giải nhiệt nước và chiller giải nhiệt gió.

So sánh	Chiller giải nhiệt nước	Chiller giải nhiệt gió
Cấu tạo	Sử dụng tháp giải nhiệt để hỗ trợ quá trình trao đổi nhiệt. Cấu tạo gồm 5 bộ phận chính: máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, van tiết lưu và tháp giải nhiệt.	Không sử dụng tháp giải nhiệt mà mượn sức gió của quạt. Cấu tạo gồm 4 phần chính: máy nén, dàn nóng, dàn lạnh, van tiết lưu.
Cách hoạt động	Hoạt động theo nguyên lý nhiệt học, chuyển đổi trạng thái vật chất. Theo đó, trao đổi nhiệt khi chuyển hóa nước từ khí sang dạng lỏng rồi đông thành dạng rắn.	Hoạt động theo nguyên lý cưỡng bức làm lạnh bằng khí gas. Khi ga nóng sinh ra áp suất cao hơn không khí sẽ trao đổi nhiệt, làm lạnh trực tiếp.
Công suất	Công suất cực lớn, dao động từ 60 tons - trên 1000 tons. Phù hợp cho khu thương mại, công nghiệp quy mô lớn.	Hiệu suất làm lạnh chỉ bằng 70% chiller giải nhiệt nước. Chỉ phù hợp với các nhà xưởng, công trình quy mô nhỏ.

8. Lưu ý cần nhớ khi thiết kế, lắp đặt hệ thống chiller giải nhiệt nước

Để đảm bảo hệ thống chiller giải nhiệt nước được lắp đặt đúng và vận hành an toàn, cần ghi nhớ những điều sau:

Xác định quy mô doanh nghiệp, lựa chọn chiller có công suất phù hợp. Tránh sử dụng chiller công suất quá kém, không đáp ứng được nhu cầu làm mát.
Tính toán tải lạnh và lưu lượng nước chính xác để ước tính được công suất, không gian lắp đặt và chi phí đầu tư thiết bị.
Chọn vị trí lắp đặt hợp lý, có khoảng cách đảm bảo với nhà xưởng, diện tích đủ lớn, lắp vừa hệ thống đường ống nước.
Đảm bảo hệ thống bơm nước hoạt động đồng bộ. Vận chuyển nước thuận lợi để không làm ảnh hưởng hiệu quả làm mát của toàn hệ thống.
Cần lắp đặt cả van xả, thiết bị đo lường áp suất, đo nhiệt độ để theo dõi hoạt động, hiệu quả của hệ thống.

Hệ thống Chiller giải nhiệt nước không chỉ sở hữu công suất lớn, làm lạnh nhanh mà còn có độ bền vượt trội. Nhờ vậy, hệ thống được ứng dụng nhiều trong các tòa chung cư, trung tâm thương mại.

Hỏi Đáp