Chiller là gì? Cấu tạo của Chiller như thế nào? Hệ thống điều hòa trung tâm water chiller. Vai trò của Chiller trong hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller.

1. Định nghĩa Chiller là gì?

Chiller là một loại máy có chức năng làm nguồn lạnh để cấp lạnh tới các đồ vật, thực phẩm, phòng hay các khu vực cần làm lạnh. Hệ thống chiller là 1 dàn máy sản xuất nước lạnh để cung cấp tới bộ phận tải của hệ thống/ công trình. Hệ thống chiller thường được lắp đặt trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm của các tòa nhà, trung tâm thương mại, siêu thị,...vv. Sử dụng nước làm chất tải lạnh. Nước sẽ được làm lạnh khi qua bình bốc hơi.

Hình ảnh 1 Chiller

2. Cấu tạo của Chiller.

Cấu tạo của 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.

Chiller buộc phải đạt tiêu chuẩn ARI. Việc phân loại Chiller có thể dựa vào Máy nén (Priston, trục vít, ly tâm, xoắn ốc,...) hoặc dựa vào loại thiết bị ngưng tụ như Giải nhiệt nước (water-cooled), Giải nhiệt gió (Air-Cooled), hay thiết bị hồi nhiệt (Heat Recovery).

3. Nguyên lý hoạt động của Chiller

Chiller hoạt động dựa trên các nguyên lý nhiệt học, áp dụng sự chuyển đổi lý tính trạng thái vật chất: Hơi nước ngưng tụ thành chất lỏng, chất lỏng ngưng tụ thành chất rắn.

Theo đó, chất rắn khi chuyển sang trạng thái lỏng hoặc khí sẽ có tính chất thu nhiệt (Tức là lấy nhiệt từ môi trường xung quanh khiến cho nó lạnh đi). Trong quá trình hoạt động của Chiller, Gas lạnh lỏng bay hơi, thu nhiệt từ nước làm cho nước bị mất nhiệt và lạnh đi.

Sau đó, quá trình diễn ra ngược lại: Gas ở trạng thái áp suất thấp sẽ bị nén lại bởi máy nén gas lạnh, lúc này gas đang ở trạng thái hơi áp suất cao. Khi dàn ống đồng thổi gió hoặc từ cooling water đưa gió vào để làm thành gió lạnh thì gas sẽ được giải nhiệt và chuyển sang trạng thái lỏng (hiện tượng thu nhiệt). Tất cả nằm trong 1 chu trình kín. Trạng thái lỏng và hơi của gas được điều chỉnh bằng van tiết lưu.

Hình ảnh mô tả chu trình hoạt động của Chiller

4. Hệ thống điều hòa trung tâm nước (Water Chiller) và vai trò của Chiller trong hệ thống Water Chiller.

Hệ thống điều hòa trung tâm Water-Chiller

Hệ thống điều hòa trung tâm nước (Water chiller) là một hệ thống các cụm thiết bị bao gồm:

- Cụm trung tâm nước (Water - Cooled chiller) 

- Bơm nước lạnh (và Hệ thống đường ống nước lạnh)

- Hệ thống tái sử dụng trực tiếp: AHU hoặc FCU, PAU, PHE,...

- Hệ thống tái sử dụng gián tiếp: Hệ thống đường ống gió thổi qua các phòng sử dụng điều hòa, Các van điều chỉnh ống gió, miệng gió: Damper, VAV,...vv.

- Cooling Tower, hệ thống Bơm và tuần hoàn nước qua Cooling Water.

Trong hệ thống Water Chiller, thì Chiller đóng vai trò là trung tâm của cả hệ thống và chia hệ thống ra làm 2 pha rõ rệt: Pha làm lạnh gồm Bình bay hơi của chiller cùng các thiết bị AHU, FCU. Pha giải nhiệt gồm Bình ngưng tụ Chiller  và Cooling Tower.

Bản chất Chiller là thiết bị tạo ra nước lạnh, nước lạnh này được bơm tới các thiết bị sử dụng như FCU, AHU. Tại đây, nước lạnh trao đổi nhiệt với không khí, sau đó nước lại nóng lên và sẽ quay trở lại Chiller nhả nhiệt vào Gas lạnh và tiếp tục 1 vòng tuần hoàn mới. Tùy theo thiết kế của hệ thống mà có thể có các hệ thống bơm khác nhau được sử dụng. Hệ bơm phổ biến thường gặp là Primary - Secondary hoặc VPF.

Cách hoạt động của hệ thống: Sau khi Gas nhận được nhiệt độ từ nước sẽ nóng lên và bay hơi, gas được nén lên áp suất cao và dẫn tới bình ngưng, tại đây gas sẽ nhả nhiệt vào nước và trở về trạng thái lỏng. Lúc này nước nhận nhiệt từ gas nóng sẽ được bơm về tháp giải nhiệt để nhả nhiệt độ vào không khí ngoài trời và lại tiếp tục tuần hoàn về giải nhiệt cho Chiller. Hệ bơm giải nhiệt độc lập hoàn toàn với Hệ Bơm nước lạnh.

Còn đối với hệ thống Air-Cooled-Chiller thì sau khi Gas nhận nhiệt từ nước sẽ bay hơi và được nén lên bình ngưng. Tại bình ngưng, gas nhả nhiệt trực tiếp ra ngoài không khí và ngưng tụ lại. Do air cooled chiller sử dụng không khí để giải nhiệt nên chiller thường được đặt ngoài trời như các dàn nóng khác.

Hình ảnh hệ thống Air-Cooled-Chiller