Hệ thống chiller là gì? Lợi Ích Mà Nó Đem Lại

Định nghĩa chiller là gì vẫn còn rất mới mẻ với nhiều người nhưng lại vô cùng thân thiết và có thể nói là không thể thiếu trong các ngành công nghiệp lạnh hiện nay. Hệ thống chiller được ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp thực phẩm, y tế, điện tử,…

Hệ thống chiller là gì?

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller như thế nào?

Lợi ích mà hệ thống chiller đem lại ra sao?

Hãy cùng tôi tìm hiểu thông tin về hệ thống chiller thông qua bài viết sau đây nhé.

Hệ Thống Chiller Là Gì?

Chill hay chiller theo nghĩa của tiếng Anh là lạnh, làm lạnh, có thể làm lạnh nước hoặc dung môi khác với mục đích giảm nhiệt độ đến mức lạnh cần thiết cho sản xuất, lưu trữ hoặc cho các nhu cầu sinh hoạt hay các nhu cầu khác. 

Hệ thống chiller được ứng dụng rất phổ biến và bắt buộc phải có trong các tòa nhà, trung tâm thương mại và trong một số ngành như đông lạnh thủy hải sản.

Hệ thống chiller trung tâm được hiểu là hệ thống lớn. Chúng sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các loại thực phẩm, đồ vật, sản xuất nước lạnh trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, dùng nước đề làm chất tải lạnh. Nước đưa và sẽ làm lạnh qua bình bốc hơi thường là vào 12 độ C và ra là 7 độ C.

Cấu Tạo Và Nguyên Lý Hoạt Động

Cấu tạo

Hệ thống chiller là thiết bị làm lạnh nước sử dụng trong các hệ thống điều hòa không khí trung tâm và các ứng dụng công nghiệp khác. Hệ thống chiller bao gồm các thành phần chính như sau:

• Máy Nén

Máy nén là động cơ chính tạo ra sự chênh lệch áp suất để di chuyển môi chất xung quanh hệ thống. Có nhiều loại máy nén khác nhau được sử dụng trong hệ thống chiller như máy nén ly tâm, máy nén trục vít và máy nén kiểu piston,… Mỗi loại đều có những đặc điểm khác nhau. 

Máy nén có thể rất ồn, âm thanh phát ra liên tục với mức ồn cao, vì vậy nếu ở gần máy làm lạnh thì nên có thiết bị bảo vệ tai.

• Thiết bị bay hơi

Thiết bị bay hơi là thiết bị mà nơi môi chất lạnh hấp thụ nhiệt từ nước hoặc không khí để chuyển sang trạng thái khí. Môi chất lạnh trong thiết bị bay hơi sẽ sôi ở nhiệt độ thấp hơn so với nhiệt độ của môi trường xung quanh để tạo ra hiệu ứng làm mát.

Tùy thuộc vào loại máy làm lạnh, nước sẽ nguội đi khi nhiệt được chiết xuất bởi chất làm lạnh, nước lạnh này sau đó sẽ được bơm xung quanh tòa nhà để cung cấp điều hòa không khí rối quay trở lại thiết bị bay hơi với lượng nhiệt tăng thêm từ tòa nhà.

• Thiết bị ngưng

Mục đích của thiết bị này là loại bỏ nhiệt được thu nhận trong thiết bị bay hơi. Có hai loại bình ngưng chính: làm mát bằng không khí và làm mát bằng nước.

Bình được làm mát bằng nước sẽ lặp lại chu trình nước ngưng giữa tháp giải nhiệt và thiết bị ngưng, chất làm lạnh đi vào thiết bị ngưng từ máy nén sẽ truyền nhiệt của nó sang nước sau đó vận chuyển lên tháp giải nhiệt và bị loại khỏi tòa nhà. 

Thiết bị ngưng làm mát bằng không khí sẽ khác hơn một chút, nó không sử dụng tháp giải nhiệt mà thay vào đó nó thổi không khí trực tiếp qua các thiết bị ngưng lộ ở bên ngoài với chất làm lạnh chảy ở bên trong ống.

• Van tiết lưu

Đây là bộ phận điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh chảy qua hệ thống. khi đi qua van tiết lưu, môi chất lạnh sẽ làm giảm áp suất và nhiệt độ, nhờ đó tạo ra hiệu ứng làm lạnh.

Có nhiều loại van tiết lưu khác nhau được sử dụng trong hệ thống chiller gồm van tiết lưu nhiệt độ, van tiết lưu áp suất, các loại van bướm…

• Bộ nguồn

Được gắn trực tiếp vào máy làm lạnh hoặc có thể tách rời ra để gắn vào tường ở một vị trí khác và nối máy bằng dây cáp điện đến máy làm lạnh. Bộ nguồn được dùng để điều khiển dòng điện đến máy làm lạnh.

Chúng thường chứa bộ khởi động, ngắt mạch, điều khiển tốc độ và giám sát công suất.

• Bộ điều khiển

Bộ điều khiển thường sẽ gắn trên máy làm lạnh. Mục đích là theo dõi hiệu suất của máy làm lạnh và kiểm soát bằng cách điều chỉnh. Bộ phận điều khiển sẽ tạo ra các cảnh báo và tự động ngắt điện hệ thống một cách an toàn. 

Các hệ thống BMS cũng thường kết nối với bộ điều khiển để có thế dễ dàng điều khiển và giám sát từ xa.

Nguyên lý hoạt động

Hệ thống chiller hoạt động dựa trên nguyên lý chuyển hóa trạng thái của nước. Nước từ dạng khí chuyển thành dạng lỏng đông đặc thành rắn. 

Trong quá trình thu nhiệt của hệ thống, nước được chuyển hóa tử thể rắn thành lỏng rồi lại chuyển thành khí. Có nghĩa là dùng nhiệt ở môi trường xung quanh, làm mát môi trường xung quanh và giảm nhiệt độ. Nếu xảy ra tính trạng ngược lại sẽ là quá trình tỏa nhiệt.

Hệ thống chiller thường áp dụng quá trình hóa lỏng sang khí để thu được nhiệt xung quanh và làm lạnh chúng. Gas lỏng bay hơi và thu nhiệt từ nước khiến nước bị mất nhiệt và lạnh đi

Ở quá trình ngược lại thi gas ở trạng thái áp suất thấp sẽ bị nén lại bởi máy nén gas lạnh. Khi đi qua máy nén thì gas sẽ được giải nhiệt hoàn toàn để chuyển sang trạng thái lỏng trong một chu trình khép kín và hệ thống được điều chỉnh bằng van tiết lưu.

Ưu Và Nhược Điểm Của Hệ Thống Chiller

Ưu điểm

• Công suất làm lạnh của hệ thống chiller rất lớn, lên đên 3000 ton phù hợp sử dụng cho các công trình lớn hoặc rất lớn.

• Chiller lắp đặt trên các tầng thượng hay tầng hầm không gây ảnh hưởng đến mỹ quan của công trình.

• Chiller sử dụng nước làm chất tải lạnh và nhờ bơm phân phối nước đến các thiết bị trao đổi nhiệt nên có thể dẫn nước đi xa hoặc cao tầng. 

• Hệ số COP của chiller cao kết hợp với điều khiển van, bơm tối ưu sẽ tiết kiệm năng lượng vận hành đáng kể.

• Tính ứng dụng rộng rãi và thiết kế đa dạng.

• Vận hành và kiểm soát hiệu quả nhờ kết nối với hệ thống quản lý tòa nhà BMS.

• Nhiệt độ nước làm việc ổn định và mức chênh lệch nhiệt độ vào, ra của chiller lên đến 9,5 độ C giúp giảm size ống nước đáng kể.

• Tuổi thọ và độ bền cao

Nhược Điểm

• Chi phí đầu tư cho một hệ thống chiller khá đắt đỏ.

• Quá trình thi công và lắp đặt tương đối phức tạp.

• Điều khiển và vận hành, bảo trì cần phải có đội ngũ chuyên môn kỹ thuật phụ trách.

Ứng Dụng Của Hệ Thống Chiller

Ngày nay, trên thị trường hầu hết những công trình lớn và các trung tâm thương mại đều sử dụng hệ thống chiller. Vì chúng có vai trò cực kì quan trọng trong việc duy trì sự ổn định và làm cho không gian làm việc được thoải mái nhất.

Với những ưu điểm đặc biệt như năng suất giải nhiệt cao, đều và ổn định hơn giải thiệt thông thường nhờ gió. Nên loại máy này không chỉ có ở các trung tâm thương mại mà còn được sử dụng rộng rãi tại các văn phòng làm việc và các xưởng sản xuất.

1/ Trong công nghiệp sản xuất nhựa

Hệ thống chiller làm lạnh có ứng dụng vô cùng quan trọng đối với ngành này. Với công dụng làm lạnh nhanh, hiệu quả nên nó đóng vai trò không thể thiếu.

Được sử dụng để làm mát khuôn nhựa giúp tạo ra năng suất cao đối với các hệ thống máy ép nhựa. Nếu khuôn nhựa không được giải nhiệt liên tục sẽ bị nóng dẫn đến việc chín keo nhựa trong quá trình thổi khuôn. Nếu khuôn nhựa được giải nhiệt tốt thì keo nhựa sẽ được thổi đều và không bị dính thì chất lượng tạo ra sản phẩm sẽ tốt hơn.

Do vậy, hệ thống chiller làm lạnh giúp cho máy ép nhựa tạo ra năng suất cao hơn khi dung trong công nghiệp. Ưu điểm của hệ thống chiller đối với ngành này là giúp làm lạnh khuôn, ép nhanh sẽ tạo ra được sản phẩm đẹp, bóng mịn và nhanh chóng. 

Không những thế, nó còn giúp giảm thời gian chờ làm mát điều này làm tăng năng suất tạo số lượng sản phẩm lớn. Thông thường ngành công nghiệp nhựa luôn đòi hỏi nhiệt độ nước để giải nhiệt khoảng 18 – 19 độ C thì hệ thống chiller đã giúp giải quyết được vấn đề này.

2/ Trong sản xuất sữa

Sữa sau khi lấy sẽ được đưa vào bồn lạnh có nhiệt độ thấp hơn 40 độ C nhờ hệ thống chiller làm lạnh. Sau khi đã trải qua các công đoạn chế biến, sữa sẽ được làm nóng từ 40 độ C đến 90 độ C. 

Tuy nhiên, khi đã vào quá trình đóng hộp, sửa phải được trải qua khâu làm lạnh trong một khoảng thời gian được quy định để đảm bảo chất lượng của sữa. Quá trình làm lạnh sữa được xem là điều quan trọng hàng đầu vì nó quyết định sản phẩm đầu ra có đạt được chất lượng như mong muốn hay không. 

Bên cạnh đó, hệ thống chiller còn được áp dụng để làm lạnh kho lưu trữ sữa để đảm bảo chất lượng và độ tươi ngon của sản phẩm. Do vậy, các nhà máy cần có khâu làm lạnh để giải quyết vấn đề chờ sữa lâu. Nên hệ thống chiller làm lạnh rất quan trọng trong khâu này.

3/ Trong cung cấp nước lạnh trộn bê tông

Hệ thống chiller làm lạnh nước là ứng dụng rất quan trọng trong việc xây dựng vì chúng cung cấp nước được làm lạnh cho bê tông khi trộn. Đây là biện pháp giúp hạn chế tối đa những vết nứt khi thay đổi nhiệt độ bên trong và bên ngoài khi bê tông bị hóa rắn, đồng thời cũng gia tăng tuổi thọ của tường.

Nhiệt độ sau khi trộn bê tông phải dưới 24 độ C vì để tạo ra hỗn hợp bê tông sẽ gồm đá, xi măng, cát, nước sẽ khiến chúng nhanh chóng đông lại. Khi thời tiết nóng bức, nước có thể nhanh chóng nóng lên gây ảnh hưởng đến đến quá trình trộn và chất lượng của bê tông.

Vì vậy, hệ thống chiller sẽ đảm bảo nước luôn ở nhiệt độ phù hợp giúp duy trì nhiệt độ ổn định của nước trong quá trình làm việc.

4/ Trong sản xuất bia và đồ uống

Để đảm bảo được chất lượng đầu ra của sản phẩm bia và các loại đồ uống khác thì hệ thống chiller là thiết bị không thể thiếu. Nó có công dụng  như sau: 

• Làm lạnh đường nhanh sau khi được nấu ở nhiệt độ 80 độ C và cần được hạ xuống khoảng 5-7 độ C trong vòng 30 phút. Nếu làm lạnh chậm sẽ khiến những vi khuẩn có hại phát triển nhanh chóng, sẽ làm giảm chất lượng của bia.
• Giảm nhiệt lượng tỏa ra của bia trong quá trình lên men, nhiệt độ ảnh hưởng rất lớn đối với quá trình lên men bia nên cần phải đảm bảo nhiệt độ phù hợp trong khâu này.
• Giúp bảo quản bia và nhân men giống, quá trình này cần được bảo quản ở nhiệt độ thấp và hệ thống chiller có thể đảm bảo được việc này.

5/ Đối với những ngành công nghiệp khác

• Đối với in ấn, hệ thống chiller giúp loại bỏ nhiệt sinh ra do sự ma sát của các con lăn trong quá trình in.
• Đối với y tế hệ thống chiller giúp giảm nhiệt từ máy quét MRI và làm mát nó.
• Hệ thống chiller còn được sử dụng để làm lạnh hệ thống sản xuất thực phẩm đóng hộp và làm lạnh các thực phẩm tươi sống như hải sản.
• Đối với ngành công nghiệp dược phẩm, chiller được sử dụng để làm lạnh trong quy trình sản xuất thuốc.
• Với ngành công nghiệp điện tử, nó còn giúp làm mát các thiết bị trong quá trình sản xuất như vi mạch và các bo mạch.
• Ngoài ra, hệ thống chiller còn được dùng để làm lạnh trong quá trình sản xuất gỗ, đồ nội thất hay trong các quy trình sản xuất và xử lý hóa chất.

Lợi Ích Mà Hệ Thống Chiller Đem Lại 

Lợi ích mà hệ thống chiller đem lại là rất nhiều đối với đời sống, cụ thể như: 

• Tao ra môi trường mát mẻ cho các tòa nhà, khiến không gian làm việc thoải mái và tốt hơn.
• Giúp tiết kiệm và giảm thiểu sự tiêu thụ năng lượng so với các hệ thống làm mát khác.
• Giúp gia tăng hiệu suất của các thiết bị trong các hệ thống bằng cách giảm nhiệt độ của chúng.
• Làm giảm nhiệt độ của các thiết bị trong các hệ thống sản xuất giúp gia tăng tuổi thọ của chúng.
• Hệ thống chiller giúp tạo ra môi trường làm việc an toàn bằng cách giảm nhiệt độ của các thiết bị trong hệ thống làm việc và chế biến, giảm nguy cơ cháy nổ.

Nói tóm lại, hệ thống chiller mang đến rất nhiều lợi ích cho đời sống con người.

Hướng Dẫn  Sử Dụng Hệ Thống Chiller

Sau đây là hướng dẫn sử dụng hệ thống chiller:

1/ Kiểm tra trước khi khởi động

• Đảm bảo nguồn điện cung cấp cho hệ thống chiller luôn luôn ổn định.
• Kiểm tra mực nước trong bình tích trữ và bổ sung ngay khi cần thiết.
• Kiểm tra các van và phụ kiện trong hệ thống chiller xem có bị rò rỉ hay hư hỏng không.
• Bật quạt tháp giải nhiệt.
• Mở van nước cấp cho hệ thống chiller.

2/ Khởi động hệ thống chiller

• Bật tủ điều khiển của hệ thống chiller.
• Chọn chế độ vận hành hệ thống, thường sẽ là chế độ “auto”.
• Chọn nhiệt độ nước lạnh mong muốn.
• Nhấn nút “Start” để bắt đầu khởi động hệ thống chiller.

3/ Theo dõi hoạt động của hệ thống chiller

• Theo dõi các thông số được hiển thị ở trên màn hình gồm nhiệt độ nước lạnh, nhiệt độ nước nóng và áp suất,…
• Kiểm tra hệ thống chiller có hoạt động bình thường hay không.
• Nếu phát hiện hệ thống xảy ra bất kỳ sự cố nào, phải tắt ngay hệ thống và liên hệ với đội ngũ nhân viên có kỹ thuật hoặc nhà cung cấp để được hỗ trợ.

4/ Tắt hệ thống chiller

• Nhấn nút “Stop” trên tủ điều khiển để tắt hệ thống chiller.
• Tắt quạt tháp giải nhiệt.
• Khóa van nước cấp cho hệ thống chiller.
• Tắt tủ điều khiển của hệ thống.

5/ Bảo trì hệ thống chiller

• Hệ thống chiller cần được bảo trì định kỳ theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
• Việc bảo trì gồm các bước như kiểm tra, vệ sinh và thay thế các bộ phận bị hư hỏng hoặc mòn theo thời gian sử dụng.
• Việc Bảo trì hệ thống định kỳ sẽ giúp đảm bảo hệ thống hoạt động một cách hiệu quả và an toàn.

Một số lưu ý khi sử dụng

• Không khởi động hệ thống khi nguồn điện không ổn định.
• Không để mực nước trong bình tích trữ xuống quá thấp.
• Không sử dụng nước bẩn hay nước có tạp chất để làm mát hệ thống chiller.
• Không tự ý sửa chữa hệ thống chiller nếu không có chuyên môn kỹ thuật.
• Liên hệ ngay với nhà cung cấp để được hỗ trợ và tư vấn nếu gặp bất kỳ sự cố nào trong quá trình vận hành hệ thống.

Hướng dẫn này chỉ mang tính chất tham khảo. Bạn vẫn cần đọc kỹ tài liệu hướng dẫn sử dụng của nhà sản xuất trước khi vận hành hệ thống chiller.

Giải Đáp Các Thắc Mắc Thường Gặp Khi Sử Dụng Hệ Thống Chiller

• Hệ thống chiller hoạt động như thế nào?

Hệ thống hoạt động sử dụng 1 chu trình làm lạnh để làm mát nước. Chu trình này gồm nén, ngưng, giãn và bay hơi.

• Hệ thống chiller được sử dụng ở đâu?

Chúng được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau như điều hòa không khí, khu công nghiệp, làm lạnh thực phẩm,…

• Hệ thống chiller hiệu quả như thế nào?

Hiệu quả của hệ thống được đo bằng hệ số COP. COP càng cao thì hiệu quả của hệ thống chiller càng cao. Có nhiều yếu tố sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả của chiller tùy thuộc vào loại chiller, kích thước và điều kiện vận hành, bảo trì.

• Làm thế nào để bảo trì hệ thống chiller?

Chiller cần được bảo trì định kỳ để đảm bảo nó có thể hoạt động hiệu quả và an toàn. Việc bảo trì sẽ gồm kiểm tra các thành phần chính của hệ thống như máy nén, thiết bị ngưng, thiết bị bay hơi và van tiết lưu.

Các loại van thường được dùng trong hệ thống chiller

Hệ thống chiller sử dụng nhiều loại van khác nhau, mỗi loại có chức năng và vị trí lắp đặt riêng biệt để đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của toàn bộ hệ thống.

Các loại van phổ biến:

• Van bi (Ball Valve): Đóng mở nhanh, điều tiết dòng chảy, thường dùng cho đường ống chính, đường hồi.
• Van chặn (Gate Valve): Đóng mở hoàn toàn, độ kín khít cao, dùng cho đường ống chính, đường ống nhánh.
• Van bướm (Butterfly Valve): Điều tiết lưu lượng, kích thước nhỏ gọn, dùng cho đường ống nước giải nhiệt.
• Van một chiều (Check Valve): Ngăn dòng chảy ngược, bảo vệ máy nén và các thiết bị khác.
• Van cân bằng (Balancing Valve): Cân bằng lưu lượng và áp suất, tăng hiệu suất chiller.
• Van điện từ (Solenoid Valve): Đóng mở tự động bằng tín hiệu điện, điều khiển từ xa.
• Van giảm áp (Pressure Reducing Valve): Giảm áp suất, bảo vệ hệ thống.
• Van Y lọc (Y Strainer): Lọc cặn bẩn, bảo vệ thiết bị.

Ngoài ra, còn có các loại van khác như van tiết lưu (Expansion Valve), van an toàn (Safety Valve), van điều khiển (Control Valve)… được sử dụng tùy thuộc vào yêu cầu cụ thể của từng hệ thống chiller.