CHƯƠNG I: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM NƯỚC Mã chương: MH22 - 01 Giới thiệu: Hệ thống điều hòa trung tâm làm lạnh nước là hệ thống được sử dụng rất phổ biến trong những công trình có quy
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM NƯỚC
Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK trung tâm nước
Các bộ phận của hệ thống ĐHKK trung tâm nước
2.1 Máy làm lạnh nước (Water chiller)
2.2 Thiết bị trao đổi nhiệt
2 Chương II: Máy điều hòa nguyên cụm
1 Máy điều hòa lắp mái
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động1.2 Đặc điểm
2 Máy điều hòa dạng tủ giải nhiệt bằng nước
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động1.2 Đặc điểm
3 Chương III: Hệ thống điều hòa không khí VRV
1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK VRV
2 Các bộ phận của hệ thống điều hòa trung tâm VRV
2.3 Đường ống và phụ kiện kết nối3 Các thông số kỹ thuật của hệ thống điều hòa VRV
4 Chương IV: Hệ thống đường ống dẫn nước
2 Các sơ đồ đường ống nước
3 Sơ đồ lắp đặt đường ống nước
3.1 Sơ đồ đường ống dàn lạnh
3.2 Sơ đồ đường ống bình bay hơi
3.3 Sơ đồ đường ống bình ngưng tụ4 Quy trình lắp đặt hệ thống đường ống nước
4.1 Đọc bản vẽ và chuẩn bị thiết bị dụng cụ
4.3 Bọc bảo ôn đường ống
5 Chương V: Hệ thống đường ống gió 1 Đại cương về hệ thống đường ống gió
1.3 Các thông số kỹ thuật
2 Qui trình lắp đặt đường ống gió
2.1 Đọc bản vẽ và chuẩn bị thiết bị, dụng cụ
2.2 Kết nối đường ống gió
2.3 Treo đỡ đường ống gió
2.4 Bọc bảo ôn đường ống gió
6 Chương VI: Miệng thổi, miệng hút, quạt gió và các thiết bị phụ trên đường ống gió
1.2 Các loại miệng hút miệng thổi thông dụng
2.1 Khái niệm và phân loại
2.2 Các loại quạt gió trong hệ thống ĐHKK trung tâm
3 Các thiết bị phụ trên đường ống gió
3.5 Các thiết bị phụ khác
7 Chương VII: Mạch điện điều khiển tự động hóa trong ĐHKK trung tâm nước
3 Vận hành hệ thống điều hòa trung tâm
8 Kiểm tra kết thúc môn học 2 2
CHƯƠNG I: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM NƯỚC
Mã chương: MH22 - 01 Giới thiệu:
Hệ thống điều hòa trung tâm làm lạnh nước được sử dụng phổ biến trong các công trình có quy mô lớn, nơi tải lạnh phân bố không tập trung, chiều cao công trình lớn và không gian lắp đặt hạn chế, với giá thành rẻ Với những đặc điểm này, nó đáp ứng hiệu quả cho quy mô lớn và tối ưu hóa chi phí vận hành Nghiên cứu hệ thống điều hòa trung tâm làm lạnh nước giúp học viên tiếp cận và giải quyết các vấn đề thực tiễn trong thi công và vận hành Việc tối ưu hóa hiệu suất và chi phí vận hành khiến nó trở thành lựa chọn phổ biến cho các dự án có phân bố tải lạnh không đồng đều và không gian hạn chế.
- Phân tích được sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà trung tâm nước;
- Trình bày được cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trên hệ thống;
- Nghiêm túc, cẩn thận, chính xác, chấp hành nội quy phòng học.
1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK trung tâm nước
Máy điều hòa không khí làm lạnh bằng nước (Water Chiller) là hệ thống trong đó cụm máy lạnh không trực tiếp xử lý không khí mà làm lạnh nước đến khoảng 7 °C Nước lạnh sau đó được dẫn qua đường ống có bọc cách nhiệt tới các dàn trao đổi nhiệt gọi là FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm của không khí Như vậy, nước đóng vai trò là chất tải lạnh của toàn bộ hệ thống, cung cấp nguồn lạnh cho các dàn trao đổi nhiệt và giúp điều hòa không khí hiệu quả.
Hình 1.1 Nguyên lý hệ thống điều hòa trung tâm nước
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà water chiller
Trên hình là sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hoà làm lạnh bằng nước
Hệ thống gồm các thiết bị chính sau:
- Tháp giải nhiệt (đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với chiller giải nhiệt bằng gió)
- Bơm nước lạnh tuần hoàn
- Bình giãn nở và cấp nước bổ sung
- Hệ thống xử lý nước
- Các dàn lạnh FCU và AHU
- Hệ thống đường ống vận chuyển và phân phối gió
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm nước bao gồm 4 vòng tuần hoàn:
- Vòng tuần hoàn nước giải nhiệt
Trong hệ thống làm mát bằng nước, nước được bơm từ bể nước giải nhiệt lên thiết bị ngưng tụ Tại đây, nước nhận nhiệt từ môi chất lạnh khiến môi chất lạnh ngưng tụ thành dạng lỏng và nhiệt độ nước tăng lên Nước đã nóng được đưa về tháp giải nhiệt và phun thành các hạt nước nhỏ từ trên xuống dưới, đi qua khối đệm nhả nhiệt cho không khí được quạt gió hút từ dưới lên trên Kết quả là nước rơi xuống bể chứa và quay về nhiệt độ ban đầu để tiếp tục một chu trình mới.
- Vòng tuần hoàn môi chất lạnh
Trong hệ thống lạnh kín, môi chất lạnh ở trạng thái hơi có nhiệt độ và áp suất thấp được máy nén hút lên và nén thành áp suất và nhiệt độ cao, sau đó dẫn tới bộ ngưng tụ Tại ngưng tụ, môi chất lạnh nhả nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ thành chất lỏng, sau đó đi tới thiết bị tiết lưu Tại thiết bị tiết lưu, áp suất được giảm đột ngột xuống áp suất bay hơi và môi chất lạnh phun vào thiết bị bay hơi Ở thiết bị bay hơi, môi chất lạnh nhận nhiệt từ môi trường cần làm lạnh, làm cho nó bay hơi và bắt đầu vòng tuần hoàn của chu trình lạnh.
11 hiện hiệu ứng lạnh, hóa hơi hoàn toàn lại được máy nén hút về tiếp tục một chu trình mới
- Vòng tuần hòa nước làm mát
Trong hệ thống làm lạnh, nước lạnh có nhiệt độ khoảng 12°C từ các dàn trao đổi nhiệt được đưa vào thiết bị bay hơi và nhả nhiệt cho môi chất sôi, làm nước lạnh giảm nhiệt xuống còn khoảng 7°C Nước lạnh được bơm tuần hoàn tới các thiết bị trao đổi nhiệt AHU và FCU để trao đổi nhiệt với luồng khí cần làm mát Tại đây nước lạnh nhận nhiệt từ không khí, nóng lên và được đưa trở về thiết bị bay hơi để tiếp tục chu trình làm lạnh tuần hoàn mới.
- Vòng tuần hòa không khí làm mát
Trong hệ thống điều hòa không khí, luồng khí được quạt đẩy tới dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU Tại đây, không khí nhả nhiệt cho nước làm mát, làm nước lạnh đi và được tuần hoàn để hạ nhiệt Sau khi được làm lạnh, luồng khí lại được quạt thổi tới các khu vực tiêu thụ nhằm thực hiện chức năng làm lạnh cho không gian và các khu vực cần làm mát.
Vòng tuần hoàn an toàn bằng nước mang lại sự yên tâm về an toàn vận hành hệ thống làm mát và giảm thiểu nguy cơ ngộ độc hoặc tai nạn khi có sự cố rò rỉ môi chất lạnh Vì nước hoàn toàn không độc hại, rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài sẽ không gây nguy hiểm cho người vận hành hay môi trường.
- Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điểu kiện vi khí hậu tốt nhất.
Phù hợp cho các tòa nhà như khách sạn, văn phòng, siêu thị hay hội trường, có diện tích sàn rộng và khả năng thích ứng với mọi chiều cao cũng như mọi kiểu kiến trúc, mà vẫn đảm bảo không phá vỡ cảnh quan.
- Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng.
- Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả vềđộ sạch bụi bẩn, tạp chất hoá chất và mùi.
- Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa.
- Là hệ thống có năng suất lạnh lớn nhất trong các loại điều hòa, năng suất lạnh gần như không bị hạn chế
- So với hệ thống điều hoà VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát. b Nhược điểm
- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn
- Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU
- Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp đặc biệt do đọng ẩm
- Lắp đặt khó khăn đặc biệt đường ống gió có kích thước lớn tốn nhiều không gian lắp đặt.
- Không có khả năng tính tiền điện riêng cho từng không gian riêng
- Phải lắp đặt đi kèm với hệ thống điều hòa cục bộ để làm mát cho một số phòng vận hành
- Khả năng sưởi ấm không linh hoạt.
Hệ thống có khả năng điều chỉnh công suất không linh hoạt và quán tính nhiệt lớn khi vận hành, dẫn đến khó khăn trong quá trình khởi động và thời gian đưa hệ thống vào trạng thái ổn định kéo dài Để đạt được hoạt động ổn định, hệ thống phải làm lạnh một lượng nước lớn xuống 7°C trước khi bắt đầu chu trình vận hành.
- Tiêu thụ điện năng cho một đơn vị công suất lạnh cao, đặc biệt khi tải non
- Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề.
- Cần định kỳ sửa chữa bảo dưỡng máy lạnh và các dàn FCU
2 Các bộ phận của hệ thống ĐHKK trung tâm nước
2.1 Máy làm lạnh nước (Water chiller)
Cụm máy lạnh chiller là thành phần quan trọng nhất của hệ thống điều hòa không khí theo kiểu làm lạnh bằng nước Nó được dùng để làm lạnh nước xuống khoảng 7°C, nước sau đó được tuần hoàn qua các thiết bị làm lạnh và trao đổi nhiệt cho không gian cần làm lạnh Trong hệ thống này, nước đóng vai trò chất tải lạnh, mang nhiệt từ khu vực cần làm lạnh và được máy lạnh chiller làm lạnh lại liên tục để duy trì hiệu quả vận hành.
- Các cụm chiller được được chia làm nhiều loại khác nhau:
+ Theo kiểu máy nén như: máy nén pittong roto, trục vít và tuabin, kiểu kín, nửa kín hoặc kiểu hở
+ Theo môi chất lạnh sử dụng như: Gas R22, R134a, R404a, R32…
+ Theo phương pháp giải nhiệt được chia làm: Chiller giải nhiệt gió và chiller giải nhiệt nước.
- Cụm Chiller là một hệ thống lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy nhà chế tạo, với các thiết bị sau:
Máy nén khí có nhiều dạng, trong đó phổ biến là máy nén trục vít, máy nén kín và máy nén pittông nửa kín Trong một cụm máy nén được lắp song song, hệ thống có khả năng điều chỉnh công suất tổ hợp khi tăng hoặc giảm tải, đồng thời đảm bảo cho các máy vận hành luân phiên, giảm dòng điện khởi động và tăng tuổi thọ của toàn bộ hệ thống.
Thiết bị ngưng tụ phụ thuộc vào hình thức giải nhiệt: giải nhiệt bằng nước sẽ dùng bình ngưng, trong khi giải nhiệt bằng gió sẽ dùng dàn ngưng Nếu giải nhiệt bằng nước, hệ thống thường đi kèm tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt để đảm bảo vòng làm mát liên tục Thực tế, giải nhiệt bằng nước được ưa chuộng hơn nhờ hiệu quả làm mát cao và sự ổn định của hệ thống.
Hình 1.3 Cụm máy chiller giải nhiệt nước
Bình bay hơi thường dùng là bình bay hơi ống đồng có cánh, môi chất lạnh sôi bên ngoài ống và nước được tuần hoàn chảy bên trong Bình bay hơi được bọc cách nhiệt và duy trì nhiệt độ không xuống quá 0°C nhằm ngăn nước đóng băng gây nổ vỡ bình Công dụng của bình bay hơi là làm lạnh nước trong chu trình làm lạnh Tủ điện điều khiển của hệ được lắp đặt với hệ thống tự động hóa, bao gồm các nút ấn, đèn tín hiệu cảnh báo và thiết bị bảo vệ tự động; một số cụm nước làm lạnh hiện đại dùng màn hình cảm ứng để điều khiển và cài đặt các thông số vận hành.
Hình 1.4 Cụm máy chiller giải nhiệt gió
Khi lắp đặt cụm chiller, cần dành không gian đủ để vệ sinh và bảo dưỡng các bình ngưng Không gian quanh hệ thống phải thông thoáng để dễ dàng di chuyển và thực hiện thao tác trên toàn bộ cụm chiller, từ đó nâng cao hiệu suất làm mát và độ an toàn khi vận hành.
Khi lắp cụm chiller ở các phòng tầng trên cần lắp thêm các bộ chống rung
Máy lạnh chiller điều khiển phụ tải theo bước, với các cụm máy có thời gian làm việc không đồng đều; vì vậy người vận hành cần thường xuyên hoán đổi tuần tự thứ tự khởi động của các cụm máy để cân bằng tải và tăng tuổi thọ hệ thống Trong tủ điện điều khiển được lắp đặt công tắc hoán đổi vị trí các máy nhằm thực hiện việc xoay vòng khởi động một cách an toàn và thuận tiện Nhờ quy trình vận hành này, hệ thống chiller có thể tối ưu hiệu suất, giảm mài mòn và đáp ứng tải lạnh hiệu quả hơn.
MÁY ĐIỀU HÒA NGUYÊN CỤM
Máy điều hòa lắp mái
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động1.2 Đặc điểm
2 Máy điều hòa dạng tủ giải nhiệt bằng nước
1.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động1.2 Đặc điểm
3 Chương III: Hệ thống điều hòa không khí VRV
1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK VRV
2 Các bộ phận của hệ thống điều hòa trung tâm VRV
2.3 Đường ống và phụ kiện kết nối3 Các thông số kỹ thuật của hệ thống điều hòa VRV
4 Chương IV: Hệ thống đường ống dẫn nước
2 Các sơ đồ đường ống nước
3 Sơ đồ lắp đặt đường ống nước
3.1 Sơ đồ đường ống dàn lạnh
3.2 Sơ đồ đường ống bình bay hơi
3.3 Sơ đồ đường ống bình ngưng tụ4 Quy trình lắp đặt hệ thống đường ống nước
4.1 Đọc bản vẽ và chuẩn bị thiết bị dụng cụ
4.3 Bọc bảo ôn đường ống
5 Chương V: Hệ thống đường ống gió 1 Đại cương về hệ thống đường ống gió
1.3 Các thông số kỹ thuật
2 Qui trình lắp đặt đường ống gió
2.1 Đọc bản vẽ và chuẩn bị thiết bị, dụng cụ
2.2 Kết nối đường ống gió
2.3 Treo đỡ đường ống gió
2.4 Bọc bảo ôn đường ống gió
6 Chương VI: Miệng thổi, miệng hút, quạt gió và các thiết bị phụ trên đường ống gió
1.2 Các loại miệng hút miệng thổi thông dụng
2.1 Khái niệm và phân loại
2.2 Các loại quạt gió trong hệ thống ĐHKK trung tâm
3 Các thiết bị phụ trên đường ống gió
3.5 Các thiết bị phụ khác
7 Chương VII: Mạch điện điều khiển tự động hóa trong ĐHKK trung tâm nước
3 Vận hành hệ thống điều hòa trung tâm
8 Kiểm tra kết thúc môn học 2 2
CHƯƠNG I: HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA TRUNG TÂM NƯỚC
Mã chương: MH22 - 01 Giới thiệu:
Hệ thống điều hòa trung tâm làm lạnh nước là giải pháp phổ biến cho các công trình có quy mô lớn, phụ tải phân bố không đồng đều, chiều cao công trình lớn và không gian lắp đặt hạn chế, đồng thời có chi phí đầu tư hợp lý Vì đặc tính này, việc nghiên cứu hệ thống này sẽ giúp học viên nắm bắt các khía cạnh thiết kế, vận hành và tối ưu hóa trong thực tiễn Những hiểu biết này giúp người học tiếp cận nhanh hơn và giải quyết hiệu quả các bài toán gặp phải khi triển khai hệ thống trong dự án, từ lựa chọn công suất đến đánh giá hiệu suất và chi phí vận hành Do đó, hệ thống này xứng đáng được đưa vào chương trình đào tạo và phân tích sâu để nâng cao năng lực giải quyết vấn đề của các kỹ sư điều hòa.
- Phân tích được sơ đồ và nguyên lý làm việc của hệ thống điều hoà trung tâm nước;
- Trình bày được cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trên hệ thống;
- Nghiêm túc, cẩn thận, chính xác, chấp hành nội quy phòng học.
1 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ĐHKK trung tâm nước
Máy điều hòa không khí làm lạnh bằng nước (water chiller) là hệ thống điều hòa trong đó dàn máy lạnh không trực tiếp xử lý không khí mà làm lạnh nước đến khoảng 7°C Nước lạnh được dẫn qua đường ống có lớp bọc cách nhiệt đến các dàn trao đổi nhiệt gọi là FCU và AHU để xử lý nhiệt ẩm của không khí Như vậy trong hệ thống này nước được sử dụng làm chất tải lạnh.
Hình 1.1 Nguyên lý hệ thống điều hòa trung tâm nước
Hình 1.2 Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hoà water chiller
Trên hình là sơ đồ nguyên lý của hệ thống điều hoà làm lạnh bằng nước
Hệ thống gồm các thiết bị chính sau:
- Tháp giải nhiệt (đối với máy chiller giải nhiệt bằng nước) hoặc dàn nóng (đối với chiller giải nhiệt bằng gió)
- Bơm nước lạnh tuần hoàn
- Bình giãn nở và cấp nước bổ sung
- Hệ thống xử lý nước
- Các dàn lạnh FCU và AHU
- Hệ thống đường ống vận chuyển và phân phối gió
Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm nước bao gồm 4 vòng tuần hoàn:
- Vòng tuần hoàn nước giải nhiệt
Trong hệ thống làm lạnh bằng nước, nước ở bể giải nhiệt được bơm đến thiết bị ngưng tụ Tại đây, nước nhận nhiệt từ môi chất lạnh khiến môi chất lạnh ngưng tụ thành dạng lỏng và nhiệt độ nước tăng lên; nước được đưa trở về tháp giải nhiệt để làm mát Nước được phun thành các hạt nhỏ rơi xuống qua khối đệm nhả nhiệt, nơi không khí được quạt gió hút từ dưới lên trên để trao đổi nhiệt Kết quả là nước hạ nhiệt và quay trở lại bể chứa ở nhiệt độ ban đầu để tiếp tục một chu trình làm lạnh mới.
- Vòng tuần hoàn môi chất lạnh
Trong chu trình lạnh, môi chất lạnh ở trạng thái hơi có nhiệt độ và áp suất thấp được máy nén hút và nén lên áp suất cao và nhiệt độ cao, sau đó đi tới thiết bị ngưng tụ Tại đây, môi chất lạnh nhả nhiệt cho nước làm mát và ngưng tụ thành chất lỏng ở áp suất cao, rồi tiếp tục đi qua thiết bị tiết lưu để giảm áp suất đột ngột xuống áp suất bay hơi Môi chất lạnh phun hoặc chảy vào thiết bị bay hơi, nơi nhận nhiệt từ môi trường cần làm mát và bay hơi hoàn toàn, trở thành hơi có áp suất thấp, quay trở lại máy nén để lặp lại chu trình.
11 hiện hiệu ứng lạnh, hóa hơi hoàn toàn lại được máy nén hút về tiếp tục một chu trình mới
- Vòng tuần hòa nước làm mát
Trong hệ thống điều hòa, nước lạnh có nhiệt độ lúc vào khoảng 12°C từ các dàn trao đổi nhiệt đi vào thiết bị bay hơi (evaporator) và nhả nhiệt cho môi chất sôi, làm lạnh môi chất và giảm nhiệt độ xuống khoảng 7°C Nước lạnh sau đó được bơm tuần hoàn tới các thiết bị trao đổi nhiệt AHU và FCU, nơi nó nhận nhiệt từ luồng không khí cần làm mát và nóng lên trở lại trước khi được đưa trở lại thiết bị bay hơi để tiếp tục chu trình làm lạnh Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra liên tục, đảm bảo hiệu quả làm lạnh và sự ổn định của hệ thống điều hòa không khí.
- Vòng tuần hòa không khí làm mát
Không khí được điều hòa trong không gian được quạt đẩy tới dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU Tại đây, không khí nhả nhiệt cho nước làm mát qua hệ trao đổi nhiệt, làm giảm nhiệt độ của không khí Không khí đã được làm lạnh sau đó được quạt thổi tới các khu vực phục vụ để thực hiện chức năng làm lạnh.
Với vòng tuần hoàn an toàn bằng nước, hệ thống làm lạnh không sợ ngộ độc hay tai nạn khi rò rỉ môi chất lạnh, vì nước hoàn toàn không độc hại Nhờ đặc tính này, nguy cơ liên quan đến chất làm lạnh được giảm thiểu, đảm bảo an toàn cho người vận hành và môi trường, đồng thời tăng độ tin cậy của hệ thống.
- Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điểu kiện vi khí hậu tốt nhất.
Giải pháp này phù hợp cho các tòa nhà như khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, có diện tích sàn rộng và khả năng thích nghi với mọi chiều cao, mọi kiểu kiến trúc, giúp công trình không phá vỡ cảnh quan và mang lại sự hài hòa thẩm mỹ.
- Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng.
- Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả vềđộ sạch bụi bẩn, tạp chất hoá chất và mùi.
- Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa.
- Là hệ thống có năng suất lạnh lớn nhất trong các loại điều hòa, năng suất lạnh gần như không bị hạn chế
- So với hệ thống điều hoà VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên rất dễ kiểm soát. b Nhược điểm
- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn
- Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU
- Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạp đặc biệt do đọng ẩm
- Lắp đặt khó khăn đặc biệt đường ống gió có kích thước lớn tốn nhiều không gian lắp đặt.
- Không có khả năng tính tiền điện riêng cho từng không gian riêng
- Phải lắp đặt đi kèm với hệ thống điều hòa cục bộ để làm mát cho một số phòng vận hành
- Khả năng sưởi ấm không linh hoạt.
Hệ thống có quán tính nhiệt lớn và khả năng điều chỉnh công suất không linh hoạt trong quá trình vận hành Sau khi vận hành, hệ thống phải làm lạnh một lượng nước lớn xuống còn 7°C trước khi đi vào hoạt động ổn định.
- Tiêu thụ điện năng cho một đơn vị công suất lạnh cao, đặc biệt khi tải non
- Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề.
- Cần định kỳ sửa chữa bảo dưỡng máy lạnh và các dàn FCU
2 Các bộ phận của hệ thống ĐHKK trung tâm nước
2.1 Máy làm lạnh nước (Water chiller)
Cụm máy lạnh chiller là thiết bị quan trọng nhất của hệ thống điều hòa kiểu làm lạnh bằng nước, đảm bảo làm lạnh chất lỏng và cung cấp nguồn lạnh cho toàn bộ chu trình Trong hệ thống điều hòa không khí, nước được làm lạnh tới khoảng 7 °C và đóng vai trò như chất tải lạnh, nhận nhiệt từ không khí và truyền sang nước để quá trình làm mát diễn ra hiệu quả.
- Các cụm chiller được được chia làm nhiều loại khác nhau:
+ Theo kiểu máy nén như: máy nén pittong roto, trục vít và tuabin, kiểu kín, nửa kín hoặc kiểu hở
+ Theo môi chất lạnh sử dụng như: Gas R22, R134a, R404a, R32…
+ Theo phương pháp giải nhiệt được chia làm: Chiller giải nhiệt gió và chiller giải nhiệt nước.
- Cụm Chiller là một hệ thống lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy nhà chế tạo, với các thiết bị sau:
Máy nén có nhiều dạng, phổ biến nhất là máy nén trục vít, máy nén kín và máy nén pittông nửa kín Trong một cụm máy nén lắp song song, hệ thống có thể điều chỉnh công suất tổ hợp theo tải và đảm bảo các máy vận hành luân phiên Việc vận hành luân phiên giữa các máy giúp giảm dòng điện khởi động và tăng tuổi thọ cho toàn bộ hệ thống máy nén.
Thiết bị ngưng tụ được lựa chọn dựa trên hình thức giải nhiệt: giải nhiệt bằng nước dùng bình ngưng, giải nhiệt bằng gió dùng dàn ngưng Đối với giải nhiệt bằng nước, hệ thống còn có tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt để đảm bảo lưu thông và làm mát hiệu quả Thực tế, giải nhiệt bằng nước thường được ưa chuộng nhờ hiệu quả cao và sự ổn định của hệ thống so với giải nhiệt bằng gió.
Hình 1.3 Cụm máy chiller giải nhiệt nước
+ Bình bay hơi: Bình bay hơi thường sử dụng là bình bay hơi ống đồng có cánh Môi chất lạnh sôi ngoài ống, nước chuyển động trong ống Bình bay hơi được bọc các nhiệt và duy trì nhiệt độ không được quá dưới 7 0 C nhằm ngăn ngừa nước đóng băng gây nổ vỡ bình Công dụng bình bay hơi là làm lạnh nước + Tủ điện điều khiển: Được lắp đặt tự động hóa đầu ra là các nút ấn, các đèn tín hiệu cảnh báo, các thiết bị bảo vệ tự động Một số cụm water chiller hiện đại sử dụng màn hình cảm ứng để điều khiển, cài đặt các thông số vận hành
Hình 1.4 Cụm máy chiller giải nhiệt gió
Khi lắp đặt cụm chiller cần lưu ý để dành không gian cần thiết để vệ sinh các bình ngưng Không gian máy thông thoáng, có thể dễ dàng đi lại xung quanh cụm máy lạnh để thao tác
Khi lắp cụm chiller ở các phòng tầng trên cần lắp thêm các bộ chống rung
Máy lạnh chiller điều khiển phụ tải theo bước với các cụm máy có thời gian làm việc không đồng đều, nên người vận hành thường xuyên hoán đổi tuần tự khởi động của các cụm máy cho nhau để cân bằng tải và kéo dài tuổi thọ hệ thống Để thực hiện việc này, tủ điện điều khiển được trang bị công tắc hoán đổi vị trí các máy, cho phép thay đổi thứ tự hoạt động mà không cần tác động từng bộ phận Việc sử dụng công tắc hoán đổi vị trí đúng cách giúp tối ưu hiệu suất, giảm mài mòn và tăng độ tin cậy của máy lạnh chiller trong quá trình vận hành.
Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước
2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước là loại máy điều hòa tích hợp toàn bộ các thiết bị như máy nén, bình ngưng và dàn bay hơi được bố trí gọn trong một vỏ tủ, giúp lắp đặt và vận hành tiện lợi Phía trên dàn bay hơi là quạt ly tâm, đảm bảo luồng khí phân phối ổn định Bình ngưng làm mát bằng nước nên máy được lắp đặt đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước để tuần hoàn nước làm mát hiệu quả Tủ có cửa gió để lắp đặt ống gió phân phối và có cửa gió hồi, thuận tiện cho việc kết nối và điều chỉnh luồng khí.
Có 33 cửa lấy gió tươi và các phin lọc trên đường ống gió, giúp cung cấp không khí sạch và tối ưu cho hệ thống điều hòa Máy có năng suất lạnh lên tới 370 kW, chủ yếu dùng cho điều hòa công nghệ và thương mại.
Theo phương pháp thổi gió thì máy điều hòa dạng này gồm 2 loại chính:
- Loại đặt sàn thổi gió trực tiếp vào không gian điều hòa
Hình 2.8 Máy lạnh nguyên cụm dạng tủ loại đặt sàn thổi trực tiếp
- Loại đặt sàn thổi gió gián tiếp qua hệ thống đường ống gió
Hình 2.9 Máy lạnh nguyên cụm dạng tủ loại đặt sàn thổi gián tiếp
Về cơ bản các hệ thống điều hòa nguyên cụm dạng tủ giải nhiệt bằng nước bao gồm các thành phần chính sau:
- Cụm máy lạnh: Toàn bộ cụm máy được lắp đặt trong một tủ kín giống như tủ áo quần:
+ Máy nén kiểu kín là các loại máy nén roto lăn hoặc máy nén xoắn ốc. + Dàn lạnh cùng kiểu ống đồng cánh nhôm có quạt ly tâm
+ Thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống nên rất gọn nhẹ
Hệ thống kênh đẩy gió và kênh hút, cùng miệng thổi và miệng hút gió, được chế tạo từ tole tráng kẽm và bọc cách nhiệt bằng bông thủy tinh để tăng khả năng cách nhiệt và hạn chế tổn thất nhiệt Miệng thổi được thiết kế để phân phối luồng không khí trong gian máy đồng đều, từ đó tối ưu hóa lưu thông và nâng cao hiệu quả làm mát cũng như tiết kiệm năng lượng cho hệ thống.
- Hệ thống giải nhiệt bao gồm tháp giải nhiệt, bơm nước giải nhiệt và hệ thống đường ống dẫn được lắp đặt bên ngoài phòng điều hòa
Hình 2.10 Nguyên lý cấu tạođiều hòa nguyên cụm dạng tủ
1 Máy nén; 2 Thiết bị ngưng tụ; 3 Thiết bị tiết lưu; 4 Thiết bị bayhơi; 5 Quạt ly tâm; 6 Vỏ; 7 Đường gió cấp; 8 Đường gió hồi; 9 Đường gió tươi; 10 Đường ống nước giải nhiệt
Tùy theo hệ thống giải nhiệt bằng gió hay bằng nước mà IU được nối với tháp giải nhiệt hoặc dàn nóng; giải nhiệt bằng nước thường cho hiệu quả và độ ổn định cao hơn giải nhiệt bằng gió Đối với máy giải nhiệt bằng nước, cụm máy đã đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh và máy nén, khi kết nối ra bên ngoài chỉ còn là đường ống nước giải nhiệt.
Được sản xuất và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên độ tin cậy cao, tuổi thọ dài và mức độ tự động hóa cao Với giá thành rẻ và thiết kế gọn nhẹ, máy dễ vận hành và tiết kiệm chi phí cho doanh nghiệp Chỉ cần kết nối với hệ thống nước giải nhiệt và hệ thống ống gió là máy sẵn sàng hoạt động, giúp tối ưu vận hành và tiết kiệm không gian làm việc.
- Lắp đặt nhanh chóng không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng.
- Có cửa lấy gió tươi nên có khả năng điều tiết được dưỡng khí trong phòng điều hòa
Bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất (sợi, dệt) và các khu vực như nhà hàng, siêu thị, nơi có thể chịu được độ ồn cao Nếu lắp đặt hệ thống điều hòa tiện nghi, cần có phòng máy cách âm và bố trí tiêu âm cho cả đường hút và đường đẩy để tối ưu hiệu suất và âm thanh.
- Vận hành kinh tế trong điều kiện tải không thay đổi.
- Hệ thống kênh gió quá lớn nên chỉ có thể sử dụng trong các tòa nhà có không gian lắp đặt lớn
Hệ thống điều hòa trung tâm xử lý nhiệt ẩm tập trung tại một vị trí, nên phù hợp nhất cho các không gian rộng và đông người Ngược lại, với các tòa nhà có nhiều phòng nhỏ, mỗi phòng yêu cầu chế độ vận hành khác nhau, không gian lắp đặt hạn chế và mức đồng thời làm mát không cao, hệ thống này không tối ưu cho các công trình như văn phòng, khách sạn hay công sở.
Hệ thống điều hòa trung tâm thường được thiết kế để hoạt động ở tải 100%, nhằm đảm bảo hiệu suất và cấp lạnh liên tục cho toàn khu Trong thực tế, khi có nhiều phòng được sử dụng cùng lúc, một số phòng có thể đóng cửa nhưng hệ thống vẫn duy trì luồng lạnh và nhiệt độ đồng đều cho toàn khu vực.
Cụm máy lạnh phải được lắp đặt chắc chắn trên các bệ móng bê tông hoặc khung giá kim loại có chiều cao tối thiểu 100 mm.
Cụm máy lạnh thổi trực tiếp được lắp đặt ngay trong phòng điều hòa và kết nối với hệ thống giải nhiệt được lắp đặt ở bên ngoài, tạo thành một cấu hình điều hòa vừa gọn gàng vừa tối ưu hoạt động làm lạnh Phương pháp lắp đặt của loại điều hòa này được trình bày như hình sau.
Hình 2.11 Nguyên tắc lắp đặt điều hòa nguyên cụm dạng tủ giải nhiệt nước thổi gió trực tiếp không ống gió
Máy lạnh gián tiếp thổi gió được lắp đặt trong phòng riêng, sử dụng hệ thống ống gió treo trần và các miệng thổi bố trí hợp lý để đảm bảo phân phối gió đều khắp không gian điều hòa Cửa lấy gió tươi được đặt ở phía dưới qua cửa chớp gió có phin lọc nhằm nâng cao chất lượng không khí và hiệu quả vận hành Phương pháp lắp đặt của loại điều hòa này được trình bày chi tiết trong hình minh họa phía sau.
Hình 2.12 Nguyên tắc lắp đặt điều hòa nguyên cụm dạng tủ giải nhiệt nước thổi gió gián tiếp có ống gió
Việc lắp đặt các cụm máy lạnh được bố trí khoa học nhằm tạo không gian cho thiết bị giải nhiệt, bảo đảm tuần hoàn gió và khoảng trống cần thiết cho quá trình vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng Cách bố trí này được thể hiện rõ trong hình minh họa phía dưới nhằm tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh và thuận tiện cho công tác bảo trì.
Hình 2.13 Nguyên tắc lắp đặt cụm máy lạnh dạng tủ giải nhiệt nước
Tháp giải nhiệt được lắp đặt bên ngoài không gian điều hòa, cách tường tối thiểu 1500 mm để tránh hơi nước sinh ra trong quá trình vận hành ngấm vào tường Khoảng cách này giúp bảo vệ kết cấu tường và tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh của hệ thống.