Điều chỉnh nhiệt độ nước ra tháp giải nhiệt của hệ thống chiller

MỤC LỤC


Mở đầu
Ngày nay, xã hội ngày càng phát triển kéo theo đó chất lượng cuộc sống của
con người ngày càng tăng lên, một phần cũng để thích nghi với điều kiện khắc
nghiệt của thời tiết. Các tòa nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn,... mọc lên càng
nhiều. Một hệ thông không thể thiếu, luôn đi kèm với việc xây dựng các tòa nhà là
hệ thống điều hòa không khí. Xét thấy nó là một hệ thống rất quan trong cần thiết
nên cần được tinh toán thiêt kế mội cách cẩn thận tỷ mỉ để đáp ứng được nhu cầu
của các tòa nhà và nhất là trong giờ cao điểm.
Một hệ thống lạnh gồm nhiều phần cấu thành. Trong khuôn khổ của đồ án em
xin đề cập tới phần thiết kế “hệ thống điều khiển nhiệt độ cho tháp giải nhiệt của
hệ thống chiller”.
Để thiết kế hệ thống điều khiển tháp giải nhiệt của hệ thống chiller cần áp dụng
một số kiến thức cơ sở ngành liên quan đến điền chỉnh hệ thống, một trong số đó là
môn “Lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt”. Cùng với đó ta cần hiểu rõ cấu tạo
nguyên lý hoạt động của hệ thống chiller. Cộng thêm lấy được các thông số nhiệt
độ của nước giải nhiệt và dàn nóng của hệ thống chiller để tính toán thêm phần sát
với thực tiễn.
Giúp xây dựng tính toán chi tiết hệ thống ta cần sử dụng triệt để các kiến thức
đã học trong môn Lý thuyết điều chỉnh quá trình nhiệt và phầm mềm phụ trợ.
Dưới đây em xin trình bày chi tiết nội dung của đồ án: “Tinh toán thiết kế hệ
thống điều chỉnh nhiệt độ tháp giải nhiệt của hệ thống chiller”.


Chương 1: Tổng quan về đối tượng công nghệ
1. Sơ lược về công nghệ và hệ thống.
1.1

Khái quát về hệ thống chiller.

1.1.1 Khái quát về chiller.
Chiller là loại máy phát sinh ra nguồn lạnh để làm lạnh các đồ vật, thực phẩm.
Ở máy lạnh người ta luôn thấy 1 nguồn lạnh và 1 nguồn nóng hơn môi trường xung
quanh dù chạy với nguyên lý nào. Thực ra máy lạnh cũng là máy bơm nhiệt. Tùy
theo mục đích sử dụng mà người ta gọi cho thích hợp. Ở máy lạnh nguồn lạnh
được sử dụng là mục đích
chính, trong khi máy bơm
nhiệt, nguồn nóng chủ yếu
phục vụ chính cho nhu
cầu. Nhiều trường hợp
thuận lợi ta có thể thiết kế
sử dụng cả hai nguồn
nóng và lạnh, tiết kiệm
được rất nhiều năng
lượng. là máy sản xuất
nước lạnh dùng trong hệ
thống điều hòa không khí
trung tâm, sử dụng nước
là chất tải lạnh. Nước sẽ
được làm lạnh qua bình
bốc hơi (thường vào 12 độ và ra 7 độ).
Thực chất máy 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. Ngoài ra có thêm 1 số thiết
bị khác. Thường thì chiller được sản xuất nguyện cụm không tách rời. Chiller phải
đạt tiêu chuẩn theo ARI.


1.1.2 Khái quát về hệ thống làm lạnh nước bằng chiller.

Các thiết bị gồm có:
- Cụm máy lạnh Chiller.
- Tháp giải nhiệt ( nếu sử dụng
TBNT là nước ).
- Bơm nước giải nhiệt, bơm nước
lạnh.
- Dàn lạnh FCU hay AHU.
- Bình giãn nở.

*) Cụm máy chiller:
- Máy nén lạnh(N).
- Dàn bay hơi(HH).
- Dàn ngưng tụ(NT).
- Van tiết lưu( TL).


Hình 1: Chu trình lạnh

Hình 2: sơ đồ khối cơ bản của hệ

thống
- 1-2 : máy nén nén hơi môi chất có nhiệt độ thấp (t o), áp suất thấp (po) lên nhiệt độ
cao (tk), áp suất cao (pk).
- 2-3: hơi môi chất có nhiệt độ cao (t k), áp suất cao (pk) ngưng tụ trên dàn ngưng
thành trạng thái lỏng sôi.
- 3-4: Môi chất tiết lưu đẳng entanpi xuống áp suất thấp po.
- 4-1: Môi chất qua dàn bay hơi, nhận nhiệt từ nước hóa hơi đi vào máy nén.
*) Tháp giải nhiệt:

Tháp giải nhiệt là một thiết bị được sử dụng để giảm nhiệt độ của dòng nước
bằng cách trích nhiệt từ nước và thải ra khí quyển. Tháp giải nhiệt tận dụng sự bay
hơi nhờ đó nước được bay
hơi vào không khí và thải
ra khí quyển. Kết quả là,
phần nước còn lại được làm
mát đáng kể. Tháp giải
nhiệt có thể làm giảm nhiệt
độ của nước thấp hơn so
với các thiết bị chỉ sử dụng
không khí để loại bỏ nhiệt,
như là bộ tản nhiệt của ô tô,
và do đó sử dụng tháp giải
nhiệt mang lại hiệu quả cao
hơn về mặt năng lượng và chi phí.
*) Dàn lạnh FCU hoặc AHU.
FCU (Fan-Coil Unit). Đúng như tên gọi thì cấu tạo cơ bản của FCU gồm có
Quạt - Fan và Dàn ống - Coil, trong một số trường hợp có thêm bộ sấy điện
(heater) nhưng cũng rất hạn chế với điều kiện VN mình. Đây là một thiết bị xử lý
không khí cơ bản, công suất thường khá nhỏ, nếu tớ nhớ không nhầm thì có từ
2kW đến 20kW (có thể khác biệt theo từng hãng). FCU có đầy đủ các kiểu như
Cassette thổi tròn / 4 hướng / 1 hướng, Áp tường / trần, Giấu tường / trần , Treo
tường, Âm trần nối ống gió...


AHU(Air-Handling Unit): Thiết bị xử lý không khí. Cấu tạo của AHU phức tạp
hơn FCU rất nhiều, thường là chia làm nhiều module: hộp hòa trộn, bộ lọc không
khí, bộ gia nhiệt sơ cấp, dàn ống, bộ gia nhiệt thứ cấp, quạt ly tâm... tùy thuộc vào
yêu cầu sử dụng mà lắp đặt bao nhiêu thiết bị. Công suất của AHU rất lớn, tối thiểu
là 30kW (ấy là theo tớ biết) và chỉ có thể là nối ống gió dẫn tới các miệng phân

phối gió mà thôi.

Trong một số tài liệu, người ta coi FCU là AHU loại nhỏ được dùng để cấp lạnh
cho một khu vực nhỏ. Kiểu phân loại này chỉ đúng về mặt cấu tạo và phạm vi sử
dụng.
Để phân biệt được FCU và AHU cần phải căn cứ vào cấu tạo và công suất lạnh.
Ranh giới về cấu tạo có thể là mong manh, nhưng về công suất lạnh thì có thể nhận
biết được đặc biệt rõ ràng.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống làm lạnh nước bằng chiller:
- Máy nén hút hơi môi chất để duy trì áp suất bay hơi không đổi trong TBBH
rồi nén hơi môi chất lên áp suất cao và nhiệt độ cao. Sau đó đưa vào TBNT để
ngưng tụ thành lỏng, qua van tiết lưu hạ áp suất và nhiệt độ môi chất lạnh xuống
nhiệt độ to để làm lạnh nước.
- Nước lạnh được bơm đưa đến các FCU để làm lạnh không khí trong phòng.
Nước lạnh sau khi trao đổi nhiệt sẽ nóng lên rồi quay về TBBH để được làm lạnh.
- Môi chất sau khi đi qua máy nén qua thiết bị ngưng tụ sẽ trao đổi nhiệt nóng
với nước. Nước giải nhiệt sau khi nhận nhiệt sẽ đi vào tháp giải nhiệt để hạ nhiệt
độ sau đó tuần hoàn trở lại dàn ngưng tụ.
1.2

Phân loại lựa chọn hệ thống chiller.


Việc phân loại chiller có nhiều cách:
+ Như theo máy nén (Piston, trục vít, xoắn ốc,...).
- Máy nén piston:
Máy nén kiểu kín:

Máy nén kiểu hở:

Khi máy hoạt động piston sẽ được điều khiển bởi trục khuỷu thông qua thanh
truyền , ở phía trên xilanh sẽ là một van hút và một van xả. Trong một máy nén khí
thường có từ 1 đến sáu xilanh trong đó được gọi là cụm xilanh.
Khi van hút mở ra tại một thời điểm thì piston chuyển về phía trung tâm chêt
dưới thể tích xilanh tăng do đó hơi chảy vào xilanh. Do có sự khác biệt về áp suất
giữa bên trong xilanh và áp suất dòng hút nên van mở mở ra và bứt đầu quá trình
hút.
Tại điểm 2 áp suất trong xilanh lớn hơn so với áp suất của dòng chảy khiến cho
van xả mở ra cho phép khí thoát ra ngoài xilanh đồng thời kết thúc quá trình nạp
khí. Thể tích tiếp tục giảm ở điểm 3 , duy trì đủ một sự khác biệt áp suất để cho
van xả luôn mở . Cũng tại thời điểm 3 này piston đã lên đến điểm chết trên và đảo
ngược hướng . Ở điểm chết trên piston đến một điểm dừng hoàn chỉnh trước khi
đổi chiều áp suất qua van là tương đương do đó các van xả đóng lại .
Khi piston chuyển về điểm 4 tăng thể tích và giảm áp suất trong xilanh , khi áp
suất trong xilanh giảm thì sẽ thấp hơn so với áp suất của dòng hút và van nạp khí
lại được mở và tiếp tục quá trình nạp khí. Chu kỳ sẽ được lặp lại tuần hoàn.
Về cơ bản máy nén khí piston 1 cấp hoạt động dựa trên 3 quá trình cơ bản là :
hút, nén và xả khí.
- Máy nen trục vít:

Máy nén khí trục vít 2 roto có dầu bôi trơn .Các bộ phận làm việc là các loại
máy nén khí trục vít nhưng không tiếp xúc với nhau và không tiếp xúc với thân
máy , các trục vít chỉ cho phép tiếp xúc với nhau trong trường hợp có cung cấp dầu
bôi trơn cho máy nén khí.


Hai trục vít có các mối răng vít ăn khớp và quay ngược chiều nhau.Trục dẫn
nhận truyền động từ động cơ và truyền cho trục bị dẫn
Khi các trục vít quay sẽ xảy ra quá trình hút khí ở đàu hút, tiếp đó là quá trình

nén khí, quá trình kết thúc khi không gian chứa khí nối tiếp với đầu đẩy và lúc này
xảy ra quá trình đẩy khí vào ống đẩy . Khí hoặc hơi được hút này từ đầu này sang
đầu kia của cặp trục.Khe hở giữa hai trục vít và giữa đỉnh răng với thân máy vào
khoảng từ 0.1-0.4 mm
Phần rãnh của roto được nối qua cửa nằm ở phía dưới đầu máy nén với khoang
hút, do có chân không phần được giải phỏng của rãnh sẽ được nạp khí từ khoang
hút do vậy khi có sự ăn khớp vào các răng với rãnh của roto
Để tránh khỏi dòng chảy ngược của khí từ khoang nén và xả về khoang hút, các
răng của roto được chế tạo để giữa chúng tạo thành đường tiếp xúc liên trục.


*) Máy nén xoắn ốc:

Trong quá trình nén, phần xoắn ốc tĩnh được giữ cố định và phần xoắn động di
chuyển trên trục chuyển động lệch tâm. Gas được dẫn vào khoảng trống do hai đĩa
xoắn tạo ra. Hai đĩa khép dần từng nấc và dần tiến vào tâm của hình xoắn ốc, thể
tích nhỏ dần tạo ra áp suất lớn, khi đến tâm thì gas đạt được áp suất đẩy và được
nén qua cổng đẩy ở tâm của scroll cố định. Các túi khí được nén đồng thời và liên
tiếp nên tạo ra sự liên tục, ổn định, hiệu quả và yên tĩnh trong quá trình hoạt động.
+ Theo thiết bị ngưng tụ như giải nhiệt nước (water-cooled), hay giải nhiệt
gió(Air-cooled), ...
*) Chiller giải nhiệt bằng nước:


Gồm 4 phần chính: Máy nén lạnh, Dàn nóng, Dàn Lạnh, Tủ Điều Khiển.
Máy Nén Lạnh:
+ Máy Nén piston (1 piston, 2 piston, 3 piston, 4 piston ...). Thường nhỏ hơn
3 hp dân dụng, hoặc hàng trăm hp trong đông lạnh cho máy nén 2 cấp.
+ Máy Nén Xoắn Ốc (từ 3 hp điện đến 30 hp/block nén điện).
+ Máy Nén Trục Vít (từ 40 hp điện đến 300 hp/block điện).

+ Máy Nén Li Tâm (loại li tâm nhỏ turbo 60 tons -300 tons. Và li tâm lớn từ
300 tons đến hàng ngàn tons).
Dàn Nóng chiller (bình ngưng ống chùm).
+ Dạng ống đồng thẳng từ đầu này sang đầu kia, nước dẩn bên trong ống
đồng. Gas dạng hơi chứa trong bình ngưng, đọng lại thành lỏng được hấp thụ nhiệt
từ nước dẩn qua đến tháp giải nhiệt cooling tower.

Dàn Bay Hơi chiller: bình bay hơi ống chùm loại khô hoặc loại ngập dịch,
bay hơi dạng tấm.
+ Bay Hơi Loại Khô: Nước dẩn qua bình, gas bay hơi bên trong ống đồng,
nhờ các tấm định nước mà nước chảy theo dạng hình sin, tăng quảng đường nước
chảy và tăng hiệu suất trao đổi nhiệt.


+ Bay Hơi Loại ngập dịch: với hiệu suất cao hơn nhiều so với loại khô,
nhưng thường áp dụng với dãy công suất lớn, từ 100 tons trở lên. Nước chảy trong
ống đồng, môi chất lạnh sôi ngoài ống. Bình bay hơi được bọc cách nhiệt và duy trì
nhiệt độ không được quá dưới 7oC nhằm ngăn ngừa nước đóng băng gây nổ vỡ
bình.

+ Bay hơi bằng tấm PHE INOX: Plate heat exchanger : Vì nhu cầu đặt
biệt


Dùng cho ngành thực phẩm : yêu cầu chất lượng nước tốt hơn không làm ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm không dùng nước trực tiếp bị thu nhiệt từ ống
đồng bị oxi hóa.
Dùng cho chất lượng nước không đảm bảo điều kiện PH (có PH tù 6.5 đến 7.5)
với tốc độ chảy của nước và ph như vậy sẻ nhanh chóng ăn mòn ống đồng và nước
thấm vào máy nén gây cháy cuộn dây motor động cơ điện máy nén.

Dùng cho ngành hóa chất (ít tác dụng với inox) và sử dụng ống đồng sẻ gây ra
quá trình hóa tính đến tính chất vật liệu.v.v.
+ Tủ Điều Khiển: Điều Khiển Sự hoạt động của hệ thống chiller:
Điều Khiển on - off với chiller xoắn ốc.
Điều Khiển Giảm tải 25%-50%-75%-100% với chiller trục vít sử dụng thanh
trượt làm giảm tỉ số nén.
Điều Khiển giảm tỉ số nén bằng cách giảm lượng gas cấp vào với chiller li tâm.
Điều Khiển bằng biến tần khi chạy non tải.
Điều khiển khi khởi động Sao - Tam giác.


*) Chiller giải nhiệt bằng gió:
Không sử dụng tháp giải nhiệt cooling tower. Mà trao đổi nhiệt từ gas nóng áp
suất cao với không khí từ quạt hút.

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). Thử nghĩ xem 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 :
- Do chất lượng nước không đảm bảo (axit quá cao, nhiều bụi bẩn khi sử dụng
tháp giải nhiệt sẻ nhanh chóng bám vào thành ống giảm khả năng trao đổi nhiệt).
- Tiết kiệm diện tích so với chiller. Ví dụ như chiller nước thì cooling tower
không đặt được trong nhà xưởng.
- Khi sử dụng tháp giải nhiệt làm tăng độ ẩm xung quanh và vi sinh không tốt
làm ô nhiểm môi trường xung quanh nhà máy ảnh hưởng đến sức khỏe con người
cũng như thực phẩm.
Về cấu tạo chỉ khác chiller giải nhiệt nước là không sử dụng bình ngưng ống
chùm mà là dàn ống đồng cánh nhôm. Tại sao lại là ống đồng cánh nhôm, có một
số giả thuyết :

- Đồng truyền nhiệt tốt hơn nhôm, nhưng tản nhiệt vào không khí lại kém
- Đồng giá cao và nặng hơn nhôm nên không kinh tế bằng nhôm
- Đồng dẩn nhiệt qua cánh tản nhiệt đồng thì nhiệt trên cánh tản nhiệt đồng sẻ
cao, khi đặt trong xưởng sẻ dể gây ra nguy cơ cháy nổ.
- Ống đồng cánh nhôm sẻ tạo ra lượng nhiệt không điều trên toàn bộ dàn coil từ
đó dẩn đến sự đối lưu tốt hơn cho toàn bộ dàn coil.
Phân Loại theo hướng thổi của Quạt và số lượng quạt: Thổi ngang, thổi nghiêng
và thổi trên. Tùy theo vị trí mà ta có thể đặt thêm ống gió để luồng gió nóng không
ảnh hưởng đến môi trường sản xuất.
Quạt thổi ngang công suất nhỏ, hiệu suất cao hơn một ít so với 2 loại còn
lại.Thường thì từ 5 hp đến 15 hp điện, 1 quạt.
Quạt thổi nghiêng công suất lớn hơn thổi ngang, Thường thì từ 15 hp đến 30 hp
điện, 2 Quạt
Quạt thổi trên công suất lớn nhất. Thường thì từ 40 hp điện trở lên, từ 3 quạt trở
lên.
+Ngoài ra còn có loại Chiller hấp thụ. Nó hoạt động nhờ cụm Absorber(Bình
hấp thụ) ,Pump và Generator(Bình sinh hơi) theo một chu trình lạnh hấp thụ.Các
thiết bị còn lại như chu trình lạnh có máy nén hơi.
Nếu phân loại hệ thống chiller theo thiết bị ngưng tụ thì có 2 loại: chiller giải
nhiệt bằng gió và giải nhiệt bằng nước. Đối với mỗi công trình ta chọn một loại
thích hợp để đáp ứng đủ yêu cầu. Mỗi loại có một ưu điểm riêng.
Lấy điều kiện vận hành của hệ thống chiller là ở một toàn nhà lớn trong thành
phố thì ta sẽ chọn hệ thông chiller giải nhiệt bằng nước. Do nguồn nước sạch có
sẵn cung cấp giải nhiệt, có công suất lớn phù hợp với nhu cầu của các tòa nhà, tuy
nhiên không tiết kiệm diện tích mặt bằng bằng chiller giải nhiệt gió, nhưng vấn đề
này không quá đang lo ngại ở đây.
1.3 Lựa chọn loại tháp giải nhiệt.
Để đáp ứng nhu cầu hệ thống, có năng suất giải nhiệt cao hơn so với giải nhiệt
gió, nguồn nước sẵn có ở các thành phố để giải nhiệt giàn ngưng nên ta nên chọn

loại chiller giải nhiệt bằng nước để thiết kế và lắp đặt.


Nguyên lý hoạt động.
Tháp giải nhiệt được thiết kế luồng không khí theo hướng ngược với lưu lượng
nước. Ban đầu luồng không khí tiếp xúc với môi trường màng giải nhiệt, sau đó
luồng không khí kéo lên theo phương thẳng đứng. Lưu lượng nước được phun
xuống do áp xuất không khí và lưu lượng nước rơi xuống qua bề mặt tấm giải
nhiệt, lưu lượng gió theo hướng ngược lại.
Tháp giải nhiệt được ứng dụng cho các ngành như sau:
+ Ngành điện lạnh : Điều hòa, đông lạnh, nước đá...
+ Ngành nhựa : Máy ép nhựa, bao bì nhựa…
+ Ngành thủy hải sản : Chế biến thủy sản…
+ Ngành luyện kim : Thép, nhôm …
+ Ngành dược phẩm.
+ Ngành cáp điện.
+ Và các ngành khác : chế biến rượu, bia, máy nén khí, máy phát điện, xử lý
nước…
Đặc điểm:
+ Vỏ tháp FRP
Vỏ tháp sử dụng chất liệu sợi thủy tinh, đặc điểm của chất liệu là gọn nhẹ,
không gỉ sét,không lão hóa, chống ăn mòn, chống thấm nước, bền lâu, tuổi thọ lâu
dài. tháp giải nhiệt có dạng hình bầu dục, gọn nhẹ, không chiếm diện tích, tùy ý
hướng theo chiều ý muốn.


Chân đỡ vỏ bồn liên thể với vỏ tháp FRP Công ty tận dụng tính năng đặc thù
của sợi thủy tinh không gỉ sét, không lão hóa, chống ăn mòn, chống thấm nước mà
thiết kế chân đỡ vỏ bồn sử dụng vật liệu FRP, không dùng vật liệu sắt dễ bị gỉ sét,
lão hóa, tăng cường thời hạn sử dụng.

+ Đầu phun
Đầu phun được thiết kế với tính năng áp lực nước thấp, xoay vòng theo chiều
kim đồng hồ, cốt đầu phun bằng chất liệu inox, kết hợp với đạc bạn, lực ma sát
thấp, do vậy tạo nên tính ưu điểm không cần thiết sự dụng tấm tản nước, giảm
thiểu thất thoát nước cực thấp.
APC-3RT ~ APC-60RT đầu phun được dùng bằng chất liệu ABS; APC-70RT
trở lên dùng chất liệu hợp kim nhôm. Đầu phun xoay vòng theo lực đẩy của nước
được phun ra theo những đường lỗ phun của ống phu, chia nước phân đều trên bề
mặt tấm giải nhiệt, đạt hiệu quả trong việc trao đổi nhiệt, tốc độ xoay vòng của đầu
phun với mức quay là 2 ~ 23 RPM.
+ Cánh quạt
Chuyên dùng cho tháp giải nhiệt. APC- 3RT ~ APC- 30RT dùng chất liệu ABS,
cố định.
APC-40RT trở lên dùng chất liệu hợp kim nhôm, có thể điều chỉnh góc độ
nghiêng của cánh, tất cả cánh quạt đều được cân chỉnh cân đối, vận hành êm ả,
tiếng ồn thấp, cánh có thể điều chỉnh độ nghiêng tùy vào lượng gió cần thiết mà
chỉnh, để đạt đến công suất tối ưu.
+ Hợp giảm tốc
Môtơ được thiết kế dạng chống thấm nước, chuyên dùng cho tháp giải nhiệt.
APC - 3RT ~ APC - 175RT trực tiếp sử dụng môtơ để vận hành, APC - 200RT trờ
lên môtơ gắn liền với hợp giảm tốc để chuyển động, hợp giảm tốc sử dụng đặc
biệt, được gia công tinh tế, hệ số an toàn cao, sử dụng bền lâu, độ ồn thấp, dễ bảo
dưỡng.
+ Tấm giải nhiệt
Tấm giải nhiệt sử dụng màng PVC, bề mặt có dạng gấp nếp, gợn song, không bị
rút, biến dạng. Duy trì nước đọng tại bề mặt nước đồng thời tăng năng suất giải
nhiệt.


+ Vật kiện bằng sắt

Tất cả các linh kiện sắt được xử lý xi mạ tráng kẽm, chống gỉ sét cục tốt, không
bị gặm mòn theo thời gian.
1.4 Tính toán thông số nhiệt độ nước ra, vào tháp giải nhiệt.
Ta có các thông số thời tiết như sau:
- Nhiệt độ tối cao trung bình tháng nóng nhất ttbmax = 32.8OC.
- Nhiệt độ tối cao tuyệt đối trong vòng 100 năm tmax = 42.8 OC.
- Độ ẩm trung bình lúc 13h tháng nóng nhất 13h = 66.
Các giá trị không khí dùng để tính toán:
Nhiệt độ nhiệt kế khô:
tkk = ttt = = 37.8 OC
Độ ẩm 66. Tra đồ thị h –x của không khí ẩm ta được: tư = 31.5 OC 32 OC
Khi đó:
- Nhiệt độ nước vào bình ngưng( ra khỏi tháp) là:
tw1 = tư + 3K = 35 OC.
- Nhiệt độ nước ra khỏi dàn ngưng (vào tháp) là:
tw2 = tư + 5K = 42 OC.
- Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất lạnh:
tk = tw2 + 5K = 47 OC.
- Lưu lượng thể tích làm mát:
Ww =
Với:
Qk : Nhiệt thải ra bình ngưng.
= 1000 kg/m3: Mật độ của nước.
c = 4.18 kJ/kgK: Nhiệt dung riêng của nước.
= 5K: Hiệu nhiệt độ nước.


- Công suất làm mát cần thiết:
Q=
Với k = 1.1 khi tư = 32, z = 42-37

2. Các vòng điều chỉnh chính và hệ thống điều khiển giám sát.
Để vận hành được hệ thông chiller hoạt động ổn định ngoài cách điều khiển
bằng tay thì ta cần một hệ thông điều khiển tự động một số khâu trong hệ thống. Ví
dụ như: điều khiển máy nén lạnh, điều khiển bơm nước, điểu khiển nhiệt độ tháp
giải nhiệt, điều khiển nhiệt độ dàn ngưng... của hệ thống chiller.
2.1 Điều khiển máy nén lạnh.
Thường được sử dụng trong các máy nén công suất lơn và trung binh bằng cách
thay đổi số vòng quay cua động cơ hay máy nén hoặc khi dùng cơ cấu nâng van
hút kiểu điện từ. Cũng có thể thay đổi công suất lạnh của máy nén một cách liên
tục nhơ van xả tắt hơi nén sang đường hút hoặc dùng van tiết lưu đặt trên đầu hút.
Ngoài ra, ta có thể điểu khiển bằng phương pháp nhảy câp công suât lạnh. Ở đây,
công suất lạnh không được điểu chỉnh từ từ liên tục mà được điều chỉnh nhảy cấp,
tăng giảm đáng kể. Phương pháp hay được sử dụng là khơi động – ngừng máy nén
và phương pháp nâng van hút.
2.2 Điều khiển bơm nước lạnh.
Các bơm nước lạnh trong hệ thống điều hoà chịu trách nhiệm tạo sự tuần hoàn
của nước trong chu trình làm lạnh khép kín. Các bơm nước lạnh được điều khiển
hoạt động theo yêu cầu đáp ứng tải lạnh của các máy lạnh trung tâm Chiller, nó
cho phép hệ thống vận hành với lưu lượng nước cấp tối thiểu cần thiết và tiết kiệm
tối đa điện năng. Khi các máy sản xuất nước lạnh hoạt động các máy bơm nước sẽ
được điều khiển để tham gia các chu trình làm lạnh nước. Số lượng bơm nước
tham gia hoạt động sẽ được quyết định bởi lưu lượng nước làm lạnh yêu cầu của hệ
thống điều hoà, theo số lượng các Chiller tham gia hoạt động hay nói cách khác là
hoạt động theo tải lạnh của hệ thống. Hệ thống Apogee quản lý áp lực trong hệ
thống ống dẫn của hệ thống; van Bypass sẽ tự động được đóng, mở để điều hòa áp
suất giữa đầu Supply & Return khi có sự chênh lệch áp suất giữa hai tuyến ống
“Cấp” và ống “Hồi” (tác động của hệ thống điều hòa khi giảm tải, FCU giảm trao
đổi nhiệt tại các giàn trao đổi nhiệt, các van điều chỉnh vô cấp của các giàn trao đổi
nhiệt đóng bớt lại).
2.3 Điều khiển nhiệt độ dàn ngưng.

Để điều khiển được nhiệt độ dàn ngưng tụ của hệ thống chiller ta sẽ điểu khiển
thông qua nước đi vào làm mát dàn ngưng tụ. Phương pháp điều chỉnh thường là
làm thay đổi lưu lượng nước làm mát nhờ đưa vào đường nước cấp cho thiết bị
ngưng tụ một bộ điều chỉnh nước. Tín hiệu đưa vào ộ điều chỉnh nước là áp suất
ngưng tụ pk lấy từ đường đẩy của máy nén đến bình ngưng hoặc từ cửa trích phía
trên bình ngưng. Van này sẽ đóng bớt lại khi áp suất ngưng tụ giảm thấp hơn định
mức. Khi áp suất ngưng tụ tăng, hộp xếp bị dãn ra, đẩy cần van làm mở to cửa van
để tăng lượng nước vào làm mát. Độ mở van ban đầu được ấn định ban đầu nhờ
điểu chỉnh vít hiệu chỉnh, sau đó thì tùy theo tinh hiêu áp suất p k thay đổi à hộp xếp
sẽ làm cho van mở thêm ra hay đóng bớt lại để thay đổi lượng nước đi vào các cửa
để điều chỉnh áp suất pk trong giới hạn cho phép. Trường hợp máy lạnh làm việc
gián đoạn hay theo chu kỳ thì để tiết kiệm nước làm mát, việc cung cấp nước cho
thiết bị ngưng tụ được thực hiện đồng thời với việc tăt mở máy nen. Khi đó nười ta
có thể sử dụng van điện từ để đóng, mở đường nước ở chế độ làm việc tự động.
Van điện từ nhận tín hiệu từ hệ thống điều khiển tự động: mở van khi khởi động và
đóng khi dừng máy nén. Khi nhiệt độ nước cấp thanh đổi nhiều thì lưu lượng nước
được điều chỉnh bằng van tay. Trong các hệ thông lớn thì tin hiệu tư hệ thống điều
khiển tự động được dẫn tới động cơ bơm nước để lhowir động hay ngừng bơm
nước ngưng tụ, ngoài ra, cũng có thể đặt bơm phụ hoạt động theo tín hiệu nhiệt độ
nước ở đầu ra và đầu vào bình ngưng tụ để điều chỉnh “tinh” áp suất tụ.
2.4 Điều chinh nhiệt độ tháp giải nhiệt.
Để điều chỉnh nhiệt độ của tháp ta điều chỉnh lượng gió hút vào để làm mát
nước giải nhiệt môi chất được phun bên trong. Lượng gió hút vào sẽ được điều
chỉnh thông qua việc điều chỉnh động cơ của quạt hút. Điều chỉnh điện áp vào của
động cơ để làm thay đổi tốc độ của quạt gián tiếp điều chỉnh năng suất giải nhiệt
của tháp phù hợp với nhiệt thải ngưng tụ. Động cơ thay đổi được tốc độ ở đây có
thể là loại nhiều cặp cực với vòng dây riêng rẽ hoặc động cơ Dahlander. Đơn giản
nhất là phương pháp đóng, ngắt động cơ. Ngoài ra còn có thể sử dụng phương pháp

điều chỉnh vô cấp động cơ qua máy biến tần cho động cơ quạt gió hoặc cho bơm
thay đổi lưu lượng nước làm mát.
Trong hai phương án trên ta có thể áp dụng một trong hai biện pháp hoặc cả hai.
Nhưng để đơn giản ta sẽ chọn giải pháp làm mát nước qua tháp giải nhiệt bằng
cách điều chỉnh tốc độ quạt gió.


Thông thường ta nên dùng biến tần để điều chỉnh động cơ bơm hơn là điều
chỉnh động cơ quạt do bơm có công suất lớn hơn như vậy một phần nào tiết kiệm
được điện năng nhiều hơn.
+ Thiết bị trong hệ thống bao gồm: một bộ điều khiển PID, một biến tần, một
cảm biến nhiệt độ.


Chương 2: Thiết kế vòng điều khiển đối tượng đã
cho
1. Luận chứng chọn giải pháp điều khiển.
Để điều khiển được nhiệt độ nước rời tháp giải nhiệt thì ta điều khiển thông qua
bơm nước ngưng hay là tốc độ nước vào tháp giải nhiệt. Ta sử dụng một bộ điều
khiển để có thể điều khiển được tốc độ của bơm, hay điểu khiển lưu lượng nước và
tháp để điều khiển nhiệt độ nước ra khỏi tháp. Để hiểu rõ hơn chúng ta sẽ tìm hiểu
lưu đồ P&ID và sơ đồ cấu trúc sau đây.
1.1

Sơ đồ P&ID.

Lưu đồ P&ID cho quá trình điều khiển động cơ bơm.
Chú thích:
SP: giá trị đặt (Set Point). Bộ điều khiển nhận tín hiệu từ giá trị đặt tính toán tự
động và đưa tín hiệu điều chỉnh tốc độ.

Sau khi giá trị đặt SP được cài đặt, hệ thống sẽ điểu khiển cho nhiệt độ nước ra
khỏi tháp giải nhiệt gần giá trị này nhất. Sau khi tháp giải nhiệt được vận hành,
cảm biến nhiệt độ đo nhiệt độ nước ra khỏi tháp và truyền về bộ xử lí trung tâm.


2.2 Sơ dồ cấu trúc.
Cảm biến nhiệt độ.
Màn hìnhĐộng
hiển cơ bơmBộ điều khiển
thị
PID

Biến tần

- Màn hình hiển thị: dùng để cài đặt chế độ hoạt động, cài đặt nhiệt độ,... Ngoài
ra còn để hiển thị nhiệt độ nước ra khỏi tháp giải nhiệt.
- Bộ điều khiển PID: là bộ điều khiển trung tâm, xử lí các tín hiểu gửi về để
điều khiển tốc độ của động cơ. Động cơ được điều chỉnh tốc độ thông qua biến tần.
- Cảm biến nhiệt độ: thiết bị đo nhiệt độ để đo nhiệt độ nước rời khỏi tháp giải
nhiệt. Sau khi đo xong được truyền về bộ xử lí trung tâm. Cảm biến này để hệ
thống có thể giám sát được nhiệt độ nước ra khỏi tháp.
- Biến tần: thiết bị có chức năng làm thay đổi tần số và dòng điện từ đó làm
thay đổi tốc độ của động cơ điện.
2. Luận chứng lựa chọn thiết bị.
2.1 Lựa chọn thiết bị đo.
2.1.1 Cảm biến đo nhiệt độ:
Để đo nhiệt độ ta dùng các loại nhiệt kế để đo ví dụ: nhiệt kế dãn nở, nhiệt kế
nhiệt điện, nhiệt kế áp suất, nhiệt kế điện trở, nhiệt kế nhiệt điện tử, nhiệt kế bức
xạ. Tùy thuộc vào dải nhiệt độ làm việc và môi trường làm việc của thiết bị mà ta
chọn loại nhiệt kế cho phù hợp. Một số loại nhiệt kế như:

- Nhiệt kế dãn nở:
+ Nhiệt kế bản kim loại kép:

+ Nhiệt kế giãn nở kiểu ống: