Trong kỷ nguyên công nghiệp hóa và hiện đại hóa, việc kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm tại các không gian quy mô lớn như nhà máy, trung tâm dữ liệu, bệnh viện hay các tòa nhà chọc trời đã trở thành một yêu cầu thiết yếu. Hệ thống điều hòa Chiller hiện diện như một giải pháp tối thượng, đóng vai trò là trái tim của hệ thống cơ điện lạnh (M&E). Điều Hòa HRT, với tư cách là nhà thầu HVAC hàng đầu Việt Nam và đại lý triệu đô của Daikin, xin cung cấp một bài phân tích chuyên sâu về hệ thống này nhằm hỗ trợ quý chủ đầu tư và các kỹ sư trong việc lựa chọn giải pháp làm mát tối ưu.

1. Hệ thống điều hòa Chiller là gì?

Hệ thống điều hòa Chiller, hay còn gọi là cụm máy làm lạnh nước trung tâm, là một hệ thống thiết bị sử dụng năng lượng điện hoặc nhiệt để tạo ra nguồn nước lạnh. Nguồn nước này sau đó được bơm qua hệ thống đường ống đến các thiết bị trao đổi nhiệt đầu cuối như AHU (Air Handling Unit) hoặc FCU (Fan Coil Unit) để làm mát không khí trong không gian sử dụng.

Khác với các hệ thống điều hòa dân dụng hay hệ thống VRV/VRF sử dụng môi chất lạnh (gas) để trao đổi nhiệt trực tiếp với không khí, Chiller sử dụng nước làm chất tải lạnh trung gian. Việc sử dụng nước mang lại ưu thế tuyệt đối về khả năng truyền tải năng lượng đi xa và kiểm soát nhiệt độ chính xác cho những công trình có diện tích lên đến hàng chục nghìn mét vuông. Trong sơ đồ vận hành tổng thể, Chiller không chỉ là một thiết bị đơn lẻ mà là một tổ hợp các thành phần kỹ thuật phối hợp nhịp nhàng để đạt được hiệu suất giải nhiệt cao nhất.

2. Cấu tạo chi tiết của hệ thống điều hòa Chiller

Để hiểu rõ tại sao hệ thống Chiller có thể vận hành bền bỉ với công suất cực lớn, chúng ta cần phân tích cấu tạo gồm bốn thành phần chính của chu trình nhiệt động học cùng các thiết bị phụ trợ quan trọng.

2.1. Máy nén (Compressor)

Đây là thành phần quan trọng nhất, quyết định công suất và hiệu suất năng lượng của toàn bộ cụm Chiller. Hiện nay, các hãng lớn như Trane, Daikin và Carrier thường sử dụng các loại máy nén sau:

• Máy nén xoắn ốc (Scroll): Thường dùng cho các hệ thống Chiller công suất nhỏ và trung bình, vận hành êm ái và ít hỏng hóc.

• Máy nén trục vít (Screw): Phổ biến nhất trong phân khúc công nghiệp tầm trung, có khả năng điều chỉnh công suất linh hoạt nhờ van trượt.

• Máy nén ly tâm (Centrifugal): Sử dụng cho các hệ thống công suất cực lớn, đạt hiệu suất cao nhất khi vận hành ở mức tải định mức.

2.2. Thiết bị ngưng tụ (Condenser)

Nhiệm vụ của thiết bị ngưng tụ là thải nhiệt từ môi chất lạnh ra môi trường bên ngoài để môi chất chuyển từ thể khí sang thể lỏng.

• Trong hệ thống giải nhiệt nước, thiết bị ngưng tụ là bình trao đổi nhiệt ống chùm, nơi nước từ tháp giải nhiệt sẽ đi qua để mang nhiệt đi.

• Trong hệ thống giải nhiệt gió, thiết bị này là dàn trao đổi nhiệt bằng đồng hoặc nhôm có cánh tản nhiệt và quạt cưỡng bức.

2.3. Van tiết lưu (Expansion Valve)

Thiết bị này giúp giảm áp suất và nhiệt độ của môi chất lạnh trước khi đi vào thiết bị bay hơi. Hiện nay, các hệ thống Chiller hiện đại do HRT phân phối đều tích hợp van tiết lưu điện tử, cho phép kiểm soát chính xác lượng môi chất theo tải lạnh thực tế, giúp tối ưu hóa điện năng.

2.4. Thiết bị bay hơi (Evaporator)

Tại đây, môi chất lạnh ở nhiệt độ thấp sẽ thu nhiệt từ nước, làm nước hạ nhiệt độ xuống mức yêu cầu (thường là 7°C). Nguồn nước lạnh này sẽ là chất tải lạnh chính đi nuôi toàn bộ tòa nhà.

3. Phân loại hệ thống điều hòa Chiller