Phân biệt hệ thống Điều hòa không khí Water Chiller và VRV

Công trình cần điều hòa không khí là tòa nhà văn phòng có diện tích điều hòa và tải lạnh tương đối lớn, nên hệ thống điều hòa không khí cục bộ sẽ không phù hợp bằng hệ thống điều hòa không khí trung tâm. Sau đây An Phát M&E sẽ cùng các bạn so sánh hai phương án thiết kế hệ thống điều hòa không khí Water Chiller và VRV.

Hệ thống Điều hòa không khí Water Chiller

Hệ thống Water Chiller là hệ thống dùng nước lạnh để làm chất tải lạnh trung gian. Cụm máy lạnh không trực tiếp xử lí không khí mà làm lạnh nước. Nước lạnh được làm lạnh ở bình bay hơi từ 12°C xuống khoảng 7°C rồi được dẫn theo các đường ống có bọc cách nhiệt đưa đến các dàn lạnh FCU hoặc AHU để sử lý nhiệt ẩm không khí. Nhiệt thải ở thiết bị ngưng tụ có thể thải cho nước (hệ Chiller giải nhiệt nước) hoặc gió (hệ Chiller giải nhiệt gió).

He Thong Water Chiller
Hệ thống Water Chiller

Năng suất lạnh của một Chiller có thể từ vài chục kW đến hàng chục ngàn kW. Hoạt động hiệu quả cao trong các lĩnh vực có nhu cầu lạnh tương đối ổn định như phân xưởng dệt, in ấn, nhà máy dược và các tòa nhà, công trình lớn hoạt động 24/24 như khách sạn, bệnh viện… với diện tích sàn trên 20.000 m², năng suất lạnh trên 3000 kW.

1. Giải nhiệt dàn nóng bằng gió

Loại chiller giải nhiệt bằng gió: không sử dụng tháp giải nhiệt mà trao đổi nhiệt trực tiếp từ gas nóng áp suất cao với không khí. Loại này hiệu suất lạnh kém hơn rất nhiều so với loại chiller giải nhiệt nước (hiệu suất gấp 1,5 lần so với chiller gió). Ví dụ với một công suất điện chiller gió sản sinh ra 3 kw lạnh thì chiller nước sản sinh ra 4,5 kW lạnh. Nhưng do một số điều kiện đặc biệt người ta vẫn dùng hệ chiller gió giải nhiệt.

He Thong Water Chiller Giai Nhiet Bang Gio
Hệ thống Water Chiller giải nhiệt dàn nóng bằng gió

Ưu điểm:

  • Đối với công trình vừa và nhỏ thì chi phí đầu tư, vận hành thấp hơn so với giải nhiệt bằng nước. Do không có sử dụng bơm nước giải nhiệt, tháp giải nhiệt, đường ống nước giải nhiệt.
  • Do chỉ sử dụng không khí để giải nhiệt nên có thể làm việc ở những nơi thiếu nước sử dụng, nguồn nước không đảm bảo do bụi bẩn, nhiễm phèn.

Nhược điểm:

  • Chỉ thích hợp cho công trình vừa và nhỏ.
  • Nhiệt độ ngưng tụ và áp suất ngưng tụ cao hơn so với giải nhiệt bằng nước ® sử dụng công nén lớn hơn ® tốn năng lượng và COP thấp hơn so với giải nhiệt bằng nước.

2. Giải nhiệt dàn nóng bằng nước

Hệ làm lạnh cooling water chiller giải nhiệt nước gồm 3 thành phần cơ bản: Tháp giải nhiệt, Chilller và thiết bị phụ như: bơm, đường ống nước, hệ thống cấp nước bổ sung…

Máy làm lạnh nước cùng hệ thống bơm nước thường được bố trí ở tầng hầm hoặc tầng trệt và tháp giải nhiệt được đặt trên sân thượng.

Nước được làm lạnh trong bình bay hơi rồi được bơm nước lạnh đưa nước tới các thiết bị trao đổi nhiệt AHU hoặc FCU. Tại đây không khí được hút vào FCU để trao đổi nhiệt với nước. Không khí nhả nhiệt và giảm nhiệt độ xuống, sau đó được thổi vào không gian cần làm mát. Còn nước thì nhận nhiệt và nhiệt độ nước tăng lên sau đó sẽ được bơm đẩy về bình bay hơi để tái làm lạnh và tiếp tục chu trình tuần hoàn.

He Thong Water Chiller Giai Nhiet Bang Nuoc
Hệ thống Water Chiller giải nhiệt dàn nóng bằng nước

Ưu điểm:

  • Chất chuyển tải lạnh là nước nên không ảnh hưởng đến con người khi xảy ra sự cố rò rỉ đường ống môi chất lạnh ra ngoài.
  • Thích hợp cho không gian rộng lớn và đông người như rạp chiếu phim, hội trường… do có đường ống cung cấp gió tươi làm cho không gian trở nên trong lành thoáng mát.
  • Thích hợp cho các tòa nhà cao tầng như khách sạn, cao ốc văn phòng… do có công suất lớn và không bị ảnh hưởng bởi chiều cao.
  • Hệ thống hoạt động ổn định, tuổi thọ cao.
  • Nhiệt độ ngưng tụ và áp suất ngưng tụ thấp hơn so với giải nhiệt bằng không khí → sử dụng công nén thấp hơn → ít tốn năng lượng và COP cao hơn so với giải nhiệt bằng không khí.

Nhược điểm:     

  • Hệ thống chỉ có thể sử dụng cho các công trình vừa và lớn.
  • Phải có không gian lắp đặt tháp giải nhiệt, bơm, đường ống nước giải nhiệt.
  • Không thể sử dụng ở vùng thiếu nước và nguồn nước dơ bẩn.
  • Lắp đặt và vận hành tương đối phức tạp.
  • Đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề.
  • Vận hành bảo dưỡng tương đối phức tạp.

Hệ thống Điều hòa không khí VRV-VRF

Máy điều hoà VRV ra đời từ những năm 1982 trước yêu cầu về tiết kiệm năng lượng và những yêu cầu cấp thiết của các nhà cao tầng.

Cho tới nay vẫn chưa có tên gọi tiếng Việt nào phản ánh đúng bản chất máy điều hoà kiểu VRV. Tuy nhiên trong giới chuyên môn người ta đã chấp nhận gọi là VRV như các nước vẫn sử dụng và hiện nay được mọi người sử dụng rộng rãi. Máy điều hoà VRV do hãng Daikin của Nhật phát minh đầu tiên. Hiện nay hầu hết các hãng đã sản xuất các máy điều hoà VRV và đặt dưới các tên gọi khác nhau, nhưng về mặt bản chất thì không có gì khác.  

Tên gọi VRV xuất phát từ các chữ đầu tiếng Anh: Variable Refrigerant Volume, nghĩa là hệ thống điều hoà có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất tuần hoàn và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài.

Máy điều hoà VRV ra đời nhằm khắc phục nhược điểm của máy điều hoà dạng rời là độ dài đường ống dẫn gas, chênh lệch độ cao giữa dàn nóng, dàn lạnh và công suất lạnh bị hạn chế. Với máy điều hoà VRV cho phép có thể kéo dài khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh lên đến 100m và chênh lệch độ cao đạt 50m. Công suất máy điều hoà VRV cũng đạt giá trị công suất trung bình.

Hệ VRV là hệ thống điều hòa không khí, một dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh (thường gọi là một mẹ nhiều con), làm lạnh trực tiếp không khí phòng trong các dàn bay hơi. VRV cũng có hai loại giải nhiệt gió và giải nhiệt nước nhưng chủ yếu là loại giải nhiệt gió. Loại giải nhiệt nước hầu như chưa được ứng dụng.

He Thong Vrv
Hệ thống VRV

Hệ thống bao gồm các thiết bị chính: Dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn và phụ kiện.

Dàn nóng: dàn nóng là một dàn trao đổi nhiệt lớn ống đồng, cánh nhôm trong có bố trí một quạt hướng trục. Môtơ máy nén và các thiết bị phụ của hệ thống làm lạnh đặt ở dàn nóng. Máy nén lạnh thường là loại máy ly tâm dạng xoắn.

Dàn lạnh: Dàn lạnh có nhiều chủng loại như các dàn lạnh của các máy điều hòa rời. Một dàn nóng được lắp không cố định với một số dàn lạnh nào đó, miễn là tổng công suất của các dàn lạnh dao động trong khoảng từ 50-130% công suất dàn nóng. Nói chung các hệ VRV có số dàn lạnh trong khoảng từ 4 đến 16 dàn. Hiện nay có một số hãng giới thiệu các chủng loại máy mới có số dàn nhiều hơn.

Trong một hệ thống có thể có nhiều dàn lạnh kiểu dạng và công suất khác nhau. Các dàn lạnh hoạt động hoàn toàn độc lập thông qua bộ điều khiển. Khi số lượng dàn lạnh trong hệ thống hoạt động giảm thì hệ thống tự động điều chỉnh công suất một cách tương ứng.

Các dàn lạnh có thể được điều khiển bằng các Remote hoặc các bộ điều khiển theo nhóm thống.

Nối dàn nóng và dàn lạnh là một hệ thống ống đồng và dây điện điều khiển. Ống đồng trong hệ thống này có kích cỡ lớn hơn máy điều hòa rời. Hệ thống ống đồng được nối với nhau bằng các chi tiết ghép nối chuyên dụng gọi là các REFNET rất tiện lợi.

Hệ thống có trang bị bộ điều khiển tỷ tích vi (PID) để điều khiển nhiệt độ phòng.

Hệ có hai nhóm đảo từ và điều tần (Inverter) và hồi nhiệt (Heat recovery). Máy điều hoà VRV kiểu hồi nhiệt có thể làm việc ở 2 chế độ sưởi nóng và làm lạnh.

Ưu nhược điểm của hệ thống VRV:

Ưu điểm:

  • Một dàn nóng cho phép lắp đặt với nhiều dàn lạnh với nhiều công suất, kiểu dáng khác nhau. Tổng năng suất lạnh của các IU cho phép thay đổi trong khoảng lớn 50-130% công suất lạnh của OU.
  • Thay đổi công suất lạnh của máy dễ dàng nhờ thay đổi lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống thông qua thay đổi tốc độ quay nhờ bộ biến tần.
  • Hệ vẫn có thể vận hành khi có một số dàn lạnh hỏng hóc hay đang sửa chữa.
  • Phạm vi nhiệt độ làm việc nằm trong giới hạn rộng.
  • Chiều dài cho phép lớn (100m) và độ cao chênh lệch giữa OU và IU: 50m, giữa các IU là 15m.
  • Nhờ hệ thống ống nối REFNET nên dễ dàng lắp đặt đường ống và tăng độ tin cậy cho hệ thống.
  • Hệ thống đường ống nhỏ nên rất thích hợp cho các tòa nhà cao tầng khi không gian lắp đặt bé.

Nhược điểm:

  • Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả làm việc chưa cao.
  • Số lượng dàn lạnh bị hạn chế nên chỉ thích hợp cho các hệ thống công suất vừa. Đối với các hệ thống lớn thường người ta sử dụng hệ thống Water chiller hoặc điều hòa trung tâm.
  • Giá thành cao nhất trong các hệ thống điều hoà không khí.

Chế độ làm việc của máy điều hoà VRV:

  • Chế độ lạnh: Tất cả các phòng đều làm lạnh.
  • Chế độ hồi nhiệt: Một số phòng làm lạnh, một số phòng sưởi ấm.
  • Đối với máy có chế độ hồi nhiệt ngoài cặp đường ống lỏng đi và gas về còn có thêm đường hồi và hệ thống chọn nhánh.
  • Chế độ sưởi: Tất cả các phòng đều sưởi ấm.

So sánh phương án thiết kế

Để có cái nhìn tổng quát nhất về hai hệ thống điều hòa không khí Water Chiller và VRV, ta có bảng so sách sơ lược về hai hệ thống:

Bảng so sánh hệ thống Water Chiller và VRV

    Water Chiller VRV
1 Năng suất lạnh Năng suất lạnh của một Chiller có thể từ vài chục kW đến hàng chục ngàn kW Năng suất lạnh của dàn nóng loại VRV-III  54HP là 148kW. Tuy nhiên một công trình có thể sử dụng không hạn chế số dàn nóng do đó năng suất lạnh là không có giới hạn. Hiện nay đã có loại VRV dàn nóng tới 64HP với năng suất lạnh khoảng 186kW.
2 Những lĩnh vực ứng dụng hiệu quả Các phân xưởng cần khống chế cả nhiệt độ và độ ẩm, làm việc liên tục 3 ca 24/24 như sợi dệt, in ấn, chế biến… Chỉ sử dụng cho điều hòa tiện nghi ở các công trình cỡ nhỏ, trung bình và lớn như các tòa nhà văn phòng, khách sạn, trường học, bệnh viện, cửa hàng, siêu thị, nhà hàng…
Các tòa nhà cao tầng hoặc các công trình lớn có nhu cầu cấp lạnh 24/24 như khách sạn, khu liên hợp thể thao, bệnh viện,… với diện tích sàn trên 20.000m2, năng suất lạnh trên 3000 kW. Nhu cầu lạnh phải tương đối ổn định. VRV đặc biệt thích hợp và tiết kiệm năng lượng cho các ứng dụng lạnh cục bộ, phân tán, không ổn định như tòa nhà văn phòng cho thuê và cần tính tiền điện riêng biệt…
3 Đặc điểm máy nén Rất nhiều loại máy nén từ xoắn ốc, pittông, trục vít đến tuabin Xoắn ốc

Rôto (biến tần hoặc kỹ thuật số)

4 Thiết bị ngưng tụ Bình ngưng giải nhiệt (và tháp giải nhiệt) Dàn ngưng giải nhiệt gió
Dàn ngưng giải nhiệt gió Bình ngưng giải nhiệt nước và tháp giải nhiệt
5 Thiết bị bay hơi Bình bay hơi làm lạnh nước (có tổn thất năng lượng cho môi chất trung gian) Dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp
6 Hệ thống phụ trợ Tháp giải nhiệt và hệ thống bơm nước giải nhiệt Không có (VRV đơn giản hơn)
Bình giản nở và hệ thống đường ống, phụ kiện và bơm nước giải nhiệt
7 Phương án sưởi ấm mùa đông Nếu dùng tháp giải nhiệt thì mùa đông phải dùng điện trở sưởi hoặc dùng nồi hơi đun nước nóng. Bơm nhiệt rất tiện lợi và hiệu quả
Nếu là Chiller giải nhiệt gió có thể dùng bơm nhiệt
8 Phòng máy Cần có phòng máy để đặt Chiller và bơm nước các loại, phòng đặt AHU… Không cần phòng máy vì dàn nóng có thể đặt trên tầng thượng hoặc ban công
9 Công nhân vận hành Cần có một đội công nhân vận hành, sửa chữa, bảo dưỡng thường xuyên với trình độ cao vì phải kết hợp giữa Chiller với hệ thống tháp giải nhiệt, bơm nước lạnh, vận hành lò hơi… Không cần công nhân vận hành vì hệ thống có thể làm việc hoàn toàn tự động gần giống như máy điều hòa hai cụm gia dụng.
10 Khả năng tự động Khó tự động hóa hơn vì phải kết hợp giữa ba hệ thống là Chiller, bơm tháp giải nhiệt và bơm nước lạnh Rất cao vì chỉ có một hệ tuần hoàn gas lạnh gần giống máy điều hòa hai cụm gia dụng
11 Khả năng chạy giảm tải Khó hơn vì hệ Chiller đa số là được điều chỉnh năng suất lạnh theo bậc và chỉ chạy hiệu quả ở 60 ÷ 100% tải, tuy nhiên hiện nay đã có một số Chiller biến tần Rất dễ dàng và có thể điều chỉnh được xuống 3 ÷ 10% năng suất lạnh, hầu như không có tổn thất năng lượng
12 Khả năng tính tiền điện riêng biệt Thường không thể tính tiền điện riêng biệt cho các hộ riêng lẻ mà chỉ có thể tính khoán theo m2 sử dụng, rất thiệt thòi cho các hộ sử dụng ít hoặc không sử dụng, dễ dẫn đến tình trạng dùng tháo khoán gây lãng phí. Có thể tính tiền điện riêng biệt, dễ dàng cho từng dàn lạnh riêng rẻ.
Có khả năng tự động tính tiền điện riêng biệt khi lắp đồng hồ nước lạnh nhưng phức tạp và chính xác vì nhiệt độ nước lạnh thay đổi.
13 Khả năng mở rộng hệ thống điều hòa Không có khả năng mở rộng do các hệ thống đường ống nước, bơm nước đã cố định. Có khả năng mở rộng dễ dàng bằng cách lắp đặt thêm các tổ máy mới.
14 Độ phức tạp của công tác vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa Cao vì có nhiều hệ thống: lạnh, nước, hóa chất thiết bị tẩy rửa bình ngưng và tháp giải nhiệt, xử lý nước,… Rất đơn giản vì chỉ cần vệ sinh dàn nóng, dàn lạnh.
15 Độ ồn Tiếng ồn lớn do máy nén lớn, bơm nước và tháp giải nhiệt lớn, tuy nhiên có thể khắc phục Thấp do máy nén công suất nhỏ, quạt công suất nhỏ
16 Tuổi thọ và độ tin cậy của máy nén Cao do tốc độ thấp Trung bình, do tốc độ cao
17 Tuổi thọ các thiết bị khác Tương đương Tương đương
18 Khả năng rò rỉ môi chất Không Có, tuy nhiên gas lạnh an toàn, nồng độ cho phép 1,44kg/m3 và có nhiều biện pháp bảo đảm an toàn.
19 Ảnh hưởng do thải nhiệt dàn nóng Nếu dùng tháp giải nhiệt có thể gây rêu mốc, ẩm ướt Không vì không khí nóng được xả lên trời
20 Giá vận hành Cao vì cần nhiều công nhân và nhiều loại vật liệu phụ Thấp vì hầu như được tự động hóa hoàn toàn.
21 Tiêu tốn điện năng để chạy máy Cao Thấp hơn (Theo các thống kê thực tế, thấp hơn khoảng 30%)
22 Vốn đầu tư ban đầu Tương đương Tương đương (trước đây cao hơn hệ chiller từ 20 ÷ 30%)

Kết luận: Dựa vào những phân tích ưu nhược điểm của hệ thống VRV, Water Chiller và phương án giải nhiệt. Kết hợp với đặc điểm công trình tòa nhà văn phòng UOA Tower là một công trình lớn, cao tầng, có năng suất lạnh lớn. Vì mục đích sử dụng là văn phòng nên yêu cầu không khí trong phòng sạch sẽ và thông thoáng để nhân viên làm việc có hiệu quả hơn. Công trình có 4 tầng hầm nên diện tích lắp đặt máy không bị ảnh hưởng. Thì hệ thống điều hòa không khí Water Chiller là hợp lý nhất. Công trình nằm ở TpHCM nên không lo về nguồn nước nên chọn phương án giải nhiệt bằng nước. Vậy công trình sử dụng hệ thống điều hòa không khí Water Chiller giải nhiệt bằng nước.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *