Phân tích kỹ thuật và công nghệ của điều hòa không khí hai chiều đi sâu nghiên cứu hệ thống điều hòa không khí hai chiều hãng DAIKIN

Lời nói đầu

LỜI NÓI ĐẦU
Trong đời sống hằng ngày, nhu cầu sinh hoạt cũng như lao động sản xuất. Điều kiện
môi trường đóng vai trò hết sức quan trọng. Vì vậy nhằm đảm bảo cho hoạt động sinh hoạt
cũng như lao động được tốt hơn, chúng ta cần có môi trường làm việc đảm bảo nhiệt độ và
không khí trong môi trường làm việc luôn trong lành và thích hợp. Trong những năm gần
đây thì do quá trình công nghiệp hóa của nước ta đang phát triển rất nhanh, nên môi trường
sống cũng như môi trường làm việc bị ảnh hưởng rất nhiều do thời tiết và môi trường thay
đổi. Mùa hè thì nắng nóng kéo dài, mùa đông thì lạnh. Điều này làm ảnh hưởng trực tiếp
đến sức khỏe cũng như năng suất lao động của con người. Vậy nên điều hòa không khí là
một thiết bị không thể thiếu trong hầu hết các gia đình, công ty, nhà xưởng.
Từ những vấn đề trên em đã được định hướng lựa chọn đề tài tốt nghiệp: “Phân tích kỹ
thuật và công nghệ của điều hòa không khí hai chiều. Đi sâu nghiên cứu hệ thống điều hòa
không khí hai chiều hãng DAIKIN ”.
Nội dung báo cáo bao gồm:
Chương 1: Tổng quan về kỹ thuật nhiệt của điều hòa không khí hai chiều.
Chương 2: Hệ thống điều hòa nhiệt độ.
Chương 3: Hệ thống điều hòa nhiệt độ hai chiều sử dụng công nghệ biến tần của
hãng DAIKIN.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp em đã nhận được rất nhiều sự giúp đỡ đặc biệt là
thầy PGS.TS. Nguyễn Tiến Ban là người trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Tuy
nhiên với lượng kiến thức và thời gian có hạn của mình nên không tránh khỏi những thiếu
sót. Em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của các thầy cô và của các bạn để hoàn
thiện đề tài của mình hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Sinh viên thực hiện
Trần Văn Quyết

SV: Trần Văn Quyết

1


Lời nói đầu

CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN VỀ KỸ THUẬT NHIỆT CỦA ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ HAI
CHIỀU
1.1 Khái quát chung
Từ xa xưa loài người đã biết sử dụng lạnh trong đời sống: để làm nguội một vật
nóng, người ta đưa nó tiếp xúc với vật lạnh. Ở những nơi mùa đông có băng tuyết thì
vào mùa đông người ta sản xuất nước đá cây ngoài trời, sau đó đưa nước đá cây vào
hầm tích trữ lại, vào mùa hè người ta sử dụng lượng lạnh do nước đá cây nhả ra để bảo
quản rau quả, thịt cá thu hoạch được để dành cho mùa đông.
Ở thế kỷ 17 nhà vật lý người Anh là Bôi và nhà vật lý người Đức là Gerike đã
phát hiện: ở áp suất chân không nhiệt độ bay hơi của nước thấp hơn ở áp suất khí
quyển. Trên cơ sở này năm 1810 nhà bác học người Anh đã chế tạo ra máy lạnh sản
xuất nước đá. Năm 1834 bác sỹ Perkin người Anh đã đưa máy lạnh dùng môi chất
êtylen C H vào ứng dụng. Khi một nhà bác học ở viện hàn lâm Pháp trình bày phương
pháp bảo quản thịt bằng làm lạnh thì công nghệ lạnh mới thực sự phát triển.
Các môi chất lạnh ban đầu được sử dụng là không khí, êtylen C H, ôxit cacbon
CO, ôxít sulfuric SO, peôxit nitơ NO...Về sau môi chất lạnh tìm được là amoniac NH.
Những năm 30-40 của thế kỷ 20 người ta tìm ra các freon, là các dẫn xuất từ dãy hydro
cacbon no.
Năm 1862 máy lạnh hấp thụ ra đời. Năm 1874 kỹ sư Linde người Đức chế tạo
ra máy nén lạnh đầu tiên tương đối hoàn chỉnh. Sang thế kỷ 20 các cơ sở nhiệt động
của máy lạnh đã tương đối hoàn thiện. Máy lạnh hiệu ứng Peltie, hiệu ứng từ trường ra
đời. Công cuộc chạy đua làm lạnh về 0K vẫn tiếp diễn. Kỹ thuật lạnh được ứng dụng
trong nhiều ngành:
1. Trong công nghiệp thực phẩm: bảo quản thịt, cá, rau, quả; trong sản xuất sữa,

bia, nước ngọt, đồ hộp... Nước đá dùng rộng rãi trong ăn uống, bảo quản sơ bộ cá đánh
bắt ở biển.
2. Trong công nghiệp: ngành luyện kim hóa lỏng không khí thu ôxy cấp cho các
lò luyện gang (36 - 38% ôxy), lò luyện thép và hàn cắt kim loại (tới 96 - 99% ôxy);
hóa lỏng, chưng cất không khí thu các đơn chất - khí trơ He, Kr, Ne, Xe - để nạp vào
bóng đèn. Sử dụng lạnh cryo trong siêu dẫn.
3. Trong nông nghiệp: hóa lỏng không khí thu nitơ làm phân đạm.

SV: Trần Văn Quyết

2


Lời nói đầu

4. Trong y tế: dùng lạnh bảo quản thuốc men, máu; dùng nitơ lỏng bảo quản các
phôi, dùng lạnh trong phẫu thuật để giảm bớt chảy máu.
5. Trong quốc phòng: dùng ôxy lỏng cho tên lửa, tàu vũ trụ. Trước khi tên lửa
khai hỏa người ta cho ôxy lỏng có nhiệt độ dạng khí -180C ra khỏi bình chứa nên ta
thấy phần ống phóng ở đuôi có băng và hơi nước ngưng tụ mù mịt, sau ít giây mới
thấy lửa phụt ra, khi tên lửa bay phần đuôi vẫn đóng băng.
6. Điều hòa không khí cho nhà ở, văn phòng làm việc, nhà công cộng, các xí
nghiệp công nghiệp, các phương tiện giao thông.
Ngày nay người ta đã chế tạo được nhiều loại máy nén khác nhau có công suất lạnh
cho 1 máy nén tới 1000MCal/h với môtơ điện tới 400kW.
1.2 Lý thuyết về điều hòa làm lạnh không khí.
1.2.1 Khái niệm về máy lạnh (điều hòa nhiệt độ)
Máy lạnh (điều hòa nhiệt độ) là một thiết bị hoặc một hệ thống có nhiệm vụ duy
trì nhiệt độ môi trường ở mức độ theo yêu cầu sử dụng, trong một không gian nhất
định. Việc làm lạnh được thực hiện theo chu trình lạnh.

1.2.2 Giới hạn của máy lạnh
Máy lạnh chỉ làm việc được khi nơi thoát nhiệt không nóng hơn 48 0 C và nguồn
nhiệt không lạnh hơn 5 0 C, vượt quá giới hạn đó thì máy lạnh không thể bơm nhiệt
được. Một số máy lạnh sẽ tự động ngừng làm việc khi phát hiện ra tình trạng quá giới
hạn đó. Đôi khi nhiệt độ không khí ngoài trời chưa tới 48 0 C nhưng dàn nóng bị nắng
rọi hoặc không đủ thoáng hơi nên nóng lên, khiến ảnh hưởng đến việc bơm nhiệt của
máy lạnh. Do đó nên che nắng và thoát hơi cho giàn nóng.

SV: Trần Văn Quyết

3


Lời nói đầu

1.2.3 Môi chất lạnh, chất tải lạnh.
a. Môi chất lạnh
Môi chất lạnh (gas lạnh) là các chất được nạp vào hệ thống máy lạnh để nó thực
hiện chu trình lạnh. Yêu cầu với với môi chất lạnh:
• Có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiệt độ cần có trong phòng lạnh nhưng áp suất
bay hơi không được quá thấp hoặc quá cao.
• Áp suất ngưng tụ theo điều kiện thường không quá cao.
• Năng suất lạnh riêng khối lượng và năng suất lạnh riêng thể tích hơi hút phải
lớn.
• Không làm hư hỏng các sản phẩm trong bảo quản, chế biến lạnh.
• Không làm hư hỏng các vật liệu chế tạo nên máy lạnh.
• Không độc hại với con người, không cháy nổ, không phá hỏng môi trường.
• Có hệ số tỏa nhiệt lớn, hệ số dẫn nhiệt cao.
• Không phân hủy ở nhiệt độ cao, không tác dụng hóa học với dầu bôi trơn máy
nén.

• Dễ sản xuất, giá thành hạ….
Các môi chất lạnh thông dụng: nước HO, Amoniac NH, Sunfuro SO và các loại
Freon như Freon 12 CFCl, Freon 22 CHFCl…
b. Chất tải lạnh:
Chất tải lạnh là những chất đã được hạ nhiệt độ khi đi qua thiết bị bay hơi của
hệ thống máy lạnh để đưa đi làm lạnh các vật khác. Hệ thống lạnh dùng chất tải
lạnh là hệ thống làm lạnh gián tiếp.
Chất tải lạnh có thể ở thể lỏng (dung dich nước muối NaCl, CaCl, MgCl, glicol,
nước có nhiệt độ bằng hoặc lớn hơn 0C...), thể rắn (nước đá, tuyết CO…), thể khí
(không khí, khí CO, hỗn hợp khí N và H…).
1.2.4 Các phương pháp làm lạnh
Có 6 phương pháp làm lạnh nhân tạo cơ bản:
1. Phương pháp bay hơi khuếch tán
2. Phương pháp hòa trộn lạnh
3. Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công

SV: Trần Văn Quyết

4


Lời nói đầu

4. Phương pháp dùng tiết lưu
5. Phương pháp dùng hiệu ứng điện nhiệt
6. Phương pháp bay hơi chất lỏng.
1.2.4.1 Phương pháp bay hơi khuếch tán
Mỗi một dung dịch lỏng trong môi trường không khí, có một áp suất bốc hơi
nhất định, tùy theo nhiệt độ của dung dịch. Quá trình bốc hơi sẽ làm lạnh dung dịch
dẫn đến hạ nhiệt độ môi trường xung quanh. Làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc của

một dung dịch trong không khí là làm tăng công suất bốc hơi và tăng công suất làm
lạnh.
1.2.4.2 Phương pháp hòa trộn lạnh
Trong cùng điều kiện nhiệt độ môi trường và áp suất khí quyển, nhiệt độ của
nước đá đang tan là 0 0 C. Ta cho thêm ít muối vào trong nước đó, nhiệt độ của nước đá
lúc đó có thể giảm dưới 0 0 C. Khi đá càng tan nhiều thành nước thì nhiệt độ càng hạ
thấp xuống cho đến khi đá tan hoàn toàn. Đá tan vì liên kết phân tử nước bị phá vỡ, do
đó quá trình này sẽ thu một lượng nhiệt lớn từ môi trường xung quanh: tức là hỗn hợp
nước đá + muối càng lạnh hơn khi đá càng tan.
Phương pháp này được ứng dụng nhiều trong ngành công nghiệp khai thác,
đánh bắt thủy sản.

SV: Trần Văn Quyết

5


Lời nói đầu

1.2.4.3 Phương pháp giãn nở có sinh ngoại công
Định nghĩa: Quá trình giãn nở có sinh ngoại công là quá trình giãn nở thuận
nghịch đẳng entropy của các chất từ áp suất cao xuống áp suất thấp. Thường dùng
trong công nghiệp, dùng cho máy lạnh nén khí.
Qm
3
Máy
dãn
nở

bình nóng

2

Pdn
4

Buồng lạnh

Pn
máy nén

Hình 1.1. Nguyên lý máy lạnh nén khí
1

1.2.4.4. Phương pháp dùng tiết lưu

Q0

Quá trình tiết lưu là quá trình giảm áp suất do ma sát mà không sinh ngoại công
khi môi chất chuyển động qua những chỗ có trở lực cục bộ đột ngột.
Thông thường môi chất đi qua các nghẽn với vận tốc rất lớn (15 - 20 m/s);
chiều dài của nghẽn không lớn (chừng 20mm). Nhiệt lượng do ma sát sinh ra tại vị trí
nghẽn đó không kịp truyền ra môi trường xung quanh. Thực tế nhiệt do ma sát sinh ra
không đáng kể. Do đó quá trình trao đổi nhiệt giữa môi chất và môi trường xung
quanh được bỏ qua.Vậy quá trình tiết lưu được xem là quá trình dãn nở đoạn nhiệt
không sinh ngoại công.

Giảm tết diện

Hình 1.2. Dùng ống tiết lưu thay cho máy giãn nở trong máy nén hơi.

1.2.4.5. Phương pháp dùng hiệu ứng điện nhiệt

SV: Trần Văn Quyết

6


Lời nói đầu

Hình 1.3. Hiệu ứng Pentier.
1- tấm đồng; 2,3- thanh bán dẫn có bản chất khác nhau; T 1 >T 2
Năm 1834 nhà vật lý Pentier đã phát hiện ra hiệu ứng vật lý mang tên ông. Hiệu
ứng Pentier được phát biểu như sau: Nếu cho dòng điện chạy qua từ hai chất dẫn điện
khác nhau (Hình 1.3) thì 1 đầu sẽ nóng lên và nhả nhiệt, 1 đầu sẽ lạnh đi và thu nhiệt.
Nếu cho dòng điện chạy ngược lại thì đầu nhả nhiệt sẽ thành đầu thu nhiệt và đầu thu
nhiệt sẽ thành đầu nhả nhiệt. Ưu điểm của phương pháp này là thiết bị không có bộ
phận chuyển động cơ khí nên không gây ồn, thời gian sử dụng lớn; do không có môi
chất lạnh nên không sợ bị rò rỉ. Tuy nhiên do dùng chất bán dẫn nên thiết bị đắt tiền,
hiệu suất làm lạnh thấp.
1.2.4.6. Phương pháp bay hơi chất lỏng
Gas lạnh hay môi chất lạnh (nghiên cứu ở dưới) được bơm vào hệ thống từ các
van nạp, sẽ đi qua máy nén khí. Tại đó nó được nén thành dạng lỏng, sau đó được đẩy
đi qua dàn ngưng tụ rồi qua ống tiết lưu đi tới dàn bay hơi. Trong quá trình bay hơi nó
sẽ lấy đi nhiệt độ của môi trường. Sau đó chúng quay lại dạng khí và được máy nén
hóa lỏng trở lại tạo thành vòng tuần hoàn khép kín.
3

2

ngưng tụ

môtơ điện
máy nén

Tiết
lưu

Bayphương
hơi
Hình41.4. Làm lạnh bằng
pháp1bay hơi chất lỏng

SV: Trần Văn Quyết

7


Lời nói đầu

1.3 Nguyên lý cấu tạo của máy nén.
a Cấu tạo máy nén điều hòa

1. Đầu đẩy

2. Scroll quay

3. Scroll cố định

4. Khớp nối

5. Đầu hút

6. Trục

7. Động cơ
Hình 1.5 Sơ đồ cấu tạo của máy nén
b Nguyên lý hoạt động
Máy nén xoắn ốc (scroll) gồm hai phần xoắn ốc acsimet. Một đĩa xoắn ở trạng
thái tĩnh, đĩa còn lại quay quanh đĩa xoắn cố định. Hai đĩa xoắn này được đặt ăn khớp
vào nhau tạo thành các túi dạng hình lưỡi liềm.
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.

SV: Trần Văn Quyết

8


Lời nói đầu

Hình 1.6 Phần xoắn bên trong máy nén
Nguyên lý làm việc của máy nén scroll:

Hình 1.7 Nguyên lý làm việc
Hình 1.7 thể hiện nguyên lý hoạt động của máy nén scroll. Gas đi vào từ hai lỗ
mở đối tâm (A), được nén giữa các túi dạng lưỡi liềm của hai scroll (B và C), cho đến

khi đến tâm (D) để đạt được áp suất đẩy cần thiết. Quá trình hút và nén gas diễn ra đều
đặn, liên tục không xảy ra sự rung động và chấn động.
1.4 Lý thuyết về điều hòa làm nóng không khí
1.4.1. Đặt vấn đề
Từ xa xưa, con người luôn có ý thức tạo ra điều kiện không khí tiện nghi cho
mình: mát mẻ vào mùa hè, ấm áp vào mùa đông. Chính vì thế, điều hòa nhiệt độ hai
chiều ra đời. Máy điều hòa hai chiều được thiết kế theo dạng truyền nhiệt giải phóng
từ nơi này sang nơi khác.
Máy điều hòa hai chiều hoạt động cũng tương tự như tủ lạnh, nhưng khác ở chỗ
nhiệt tỏa ra từ đằng sau tủ lạnh là bắt nguồn từ bên trong, một dàn bay hơi hấp thụ
nhiệt từ không khí trong tủ lạnh, sau đó truyền ra ngoài qua dàn ngưng phía sau
tủ. Máy điều hòa hai chiều cũng hoạt động giống vậy, nhưng thay vì một dàn như tủ

SV: Trần Văn Quyết

9


Lời nói đầu

lạnh thì máy điều hòa hai chiều có tới hai dàn, một dàn trong nhà và một dàn bên
ngoài được nối với nhau để kéo nhiệt từ không khí ngoài trời và truyền vào nhà.
1.4.2. Phương thức tạo nhiệt sưởi vào mùa đông trong máy điều hòa
Bằng cách đóng mở các van điện từ, khiến cho đường đi của môi chất lạnh thay
đổi, dẫn tới hoán đổi vai trò của hai dàn trao đổi nhiệt là dàn ngưng tụ (tỏa nhiệt) và
dàn bay hơi (thu nhiệt). Ở chế độ làm mát, dàn bay hơi ở bên trong nhà, dàn ngưng tụ
ở bên ngoài nhà. Ở chế độ làm ấm, dàn ngưng tụ lại ở trong nhà, dàn bay hơi ở ngoài
nhà. Ngoài ra máy điều hòa hai chiều còn được trang bị bộ nhiệt điện trở để sưởi ấm
thêm.
1.4.3. Cấu tạo van đảo chiều điện từ

Hình 1.8. Cấu tạo van đảo chiều điện từ điều hòa hai chiều.
1. Cuộn hút điện từ của van.
2. Ty van điều khiển.
3. Ty van chính.
A. Lối vào đường đẩy máy nén.
B. Lối vào dàn ngưng tụ.
C. Lối vào đường hút máy nén.
D. Lối vào dàn bay hơi.
CHƯƠNG 2
HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA NHIỆT ĐỘ HAI CHIỀU
2.1 Nguyên lý hoạt động chung, chức năng, phân loại của hệ thống điều hòa nhiệt
độ.

SV: Trần Văn Quyết

10


Lời nói đầu

* Chế độ làm mát của điều hòa
Khi chưa cấp điện vào cuộn hút điện từ của van, nhờ lực đẩy của lò xo mà ty
van điều khiển ép về phía bên phải. Ống b đang có áp suất hút thông với ống c, lúc này
áp lực sẽ đẩy ty van chính về phía bên trái, do đó cửa A thông với cửa B, cửa C thông
với cửa D (Hình 2.1). Lúc này hệ thống làm việc ở chế độ làm mát (Hình 2.3a): 5 là
dàn bay hơi, 2 là dàn ngưng tụ.

Hình 2.1. Van đảo chiều ở chế độ làm mát
* Chế độ làm ấm của điều hòa

Bắt đầu chế độ làm ấm của điều hòa, bộ phận điều khiển của máy đưa tín hiệu
điều khiển tác động đến cuộn dây cuộn hút điện từ của van. Cuộn dây cuộn hút điện từ
sẽ hút ty van điều khiển về bên trái đồng thời nén lò xo lại, ống b được thông với ống
a. Ống b đang có áp suất hút thông với ống a, lúc này ty van chính sẽ bị áp lực đẩy về
bên phải, do đó cửa A thông với cửa B, cửa C thông với cửa D (Hình 2.2). Lúc này hệ
thống làm việc ở chế độ làm ấm (Hình 2.3b): 5 là dàn ngưng tụ, 2 là dàn bay hơi.

Hình 2.2. Van đảo chiều ở chế độ làm ấm.

SV: Trần Văn Quyết

11


Lời nói đầu

Hình 2.3.a. Sơ đồ máy lạnh làm việc ở chế độ làm mát

Hình 2.3.b. Sơ đồ máy lạnh làm việc ở chế độ làm ấm
Hình 2.3 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của điều hòa nhiệt độ hai chiều ở hai chế độ
làm mát và làm ấm.
Sơ đồ bao gồm:
1. Máy nén.

SV: Trần Văn Quyết

12


Lời nói đầu

2. Dàn trao đổi nhiệt ngoài nhà.
3. Phin lọc.
4. Ống mao dẫn.
5.Dàn trao đổi nhiệt trong nhà.
6. Động cơ quạt.
7. Van đảo chiều.
8. Bình tách lọc.
Trong thực tế, khi máy chuyển từ chế độ làm mát sang chế độ làm ấm, năng
suất trao đổi nhiệt giữa dàn bay hơi với dàn ngưng tụ và năng suất lạnh của máy điều
hòa nhiệt độ đều tăng cao dẫn đến máy bị quá tải, dễ bị hư hỏng. Để đảm bảo máy hoạt
động tốt, làm việc ổn định ở cả 2 chế độ thì ta phải giảm năng suất lạnh của máy khi
làm việc ở chế độ làm ấm.
Đối với máy lạnh một khối, người ta lắp đặt thêm một ống mao phụ nối tiếp với
ống mao chính và một van một chiều mắc song song với ống mao phụ. Khi máy làm
việc ở chế độ làm mát thì van một chiều mở, môi chất chạy qua ống mao chính qua
van một chiều rồi đi vài dàn hơi. Khi máy làm việc ở chế độ làm ấm, van một chiều
được điều khiển đóng lại, môi chất chạy qua cả hai ống mao chính và ống mao phụ.
Trở lực của ống mao tăng lên làm cho lưu lượng môi chất qua giàn bay hơi giảm và
làm giảm nguy cơ quá tải nhiệt. Hình 2.4 giới thiệu sơ đồ giảm tải nhiệt bằng ống mao
phụ. Sơ đồ bao gồm:
1. Van điện một chiều

2. Ống mao phụ

3. Ống mao chính

4. Phin lọc

Hình 2.4. Sơ đồ giảm tải nhiệt bằng ống mao phụ.

SV: Trần Văn Quyết

13


Lời nói đầu

Trong máy điều hòa hai khối, để khắc phục tình trạng quá tải, người ta có thể
dùng cách giống như máy lạnh một khối hoặc dùng cách gắn các bộ cảm biến nhiệt độ
trên các dàn trao đổi nhiệt. Tín hiệu nhiệt sẽ chuyển thành tín hiệu điện.
Khi nhiệt độ trong trong phòng bị tăng cao đột ngột (6 - 7 C), qua bộ điều khiển
relay nhiệt sẽ tác động ngắt nguồn vào của động cơ quạt gió ở dàn bên ngoài phòng.
Quạt dừng lại nên nhiệt thu từ dàn ngoài phòng giảm làm cho nhiệt độ dàn trong
phòng giảm theo. Khi nhiệt độ giảm xuống khoảng 4,5 – 5 C thì relay nhiệt lật trạng
thái, cấp nguồn cho quạt dàn ngoài hoạt động. Việc này lặp đi lặp trong suốt quá trình
điều hòa hoạt động.

Hình 2.5. Sơ đồ mạch điện khối ngoài phòng của điều hòa hai khối.
2.2 Mạch điện điều hòa.
2.2.1. Máy lạnh sử dụng công nghệ inverter
Máy lạnh sử dụng inverter là những máy lạnh sử dụng công nghệ biến tần
(inverter). Toàn bộ việc điều tiết độ lạnh trong phòng của máy được kiểm soát thông
qua bo mạch điện tử vi xử lí thông minh thay cho công nghệ sử dụng relay cảm biến
nhiệt của các dòng máy lạnh thông thường.
* Tính tiết kiệm của điều hòa inverter
Điều hoà inverter đã thay thế tụ điện thông thường bằng mạch biến tần để thay
đổi tốc độ máy nén bằng thay đổi tần số nguồn cung cấp. Chế độ cáp phun lạnh thông
thường đã thay đổi bằng chế độ tiết lưu tự động. Động cơ máy nén quạt dàn nóng và
dàn lạnh cũng thay đổi từ điện áp AC thông thường sang điện áp DC.

SV: Trần Văn Quyết

14


Lời nói đầu

Đặc biệt phần máy nén có trang bị nam châm noedym (nam châm đất hiếm)
mạnh hơn gấp 10 lần so với nam châm thường. Điều đó đã làm cho động cơ máy nén
có thể chạy từ 0 vòng/phút lên 6000 vòng /phút và đã loại bỏ đi được dòng khởi động
động cơ máy nén.
Đối với phòng bình thường một máy điều hòa inverter 12000BTU khi chạy
máy sẽ hoạt động từ 0W đến 1200W và máy nén sẽ chạy từ 0vòng /phút đến 6000
vòng /phút. Khi ta để nhiệt độ trong phòng 25 0 C, trong vòng 40 phút máy sẽ làm việc
hết công suất là 6000 vòng/phút. Khi nhiệt độ trong phòng giảm thì điện năng cũng
giảm và tốc độ của máy nén cũng giảm, sau 40 phút nhiệt độ đã đạt theo cài đặt của
người sử dụng là 25 0 C thì tốc độ của máy nén chỉ còn là 3000 vòng/phút tương đương
với điện năng tiêu thụ là 600W. Chính điều đó đã tiết kiệm đi được 50% điện năng.

Hình 2.7. Khả năng tiết kiệm của máy lạnh Inverter so với máy lạnh thông thường.
2.2.2 Điều hòa inverter dùng vi xử lý hãng Renesas
Hệ thống dùng vi điều khiển trung tâm SuperH M16C/Tiny của hãng Renesas.
Vi điều khiển có bộ nhớ on-chip flash hoạt động với tần số tối đa 50Hz với 16 bit
timer đa chức năng và bộ chuyển đổi A/D tốc độ cao. Ở hình 2.8 sử dụng khối điều
khiển trung tâm SuperH M16C/Tiny có bộ chuyển đổi tương tự - số A/D, RAM,
ROM, CPU, Timer, cổng truyền thông nối tiếp Serial…Vi xử lý dùng bộ điều chỉnh độ
rộng xung (Inverter control PWM) để điều khiển bộ nghịch lưu. Ngoài ra vi điều khiển
trung tâm còn điều khiển chế độ quạt làm mát cưỡng bức ( FAN MOTOR) bằng một

SV: Trần Văn Quyết

15


Lời nói đầu

timer và giao tiếp với khối điều khiển hệ thống ( System Control MCU) thông qua một
cổng truyền thông nối tiếp serial.
Hệ thống dùng biến tần gián tiếp có điều chỉnh hệ số công suất. Dòng điện xoay
chiều đi vào hệ thống sẽ qua bộ chỉnh lưu có điều chỉnh hệ số công suất (PFC – Power
Factor Correction). Dòng điện xoay chiều sẽ được chỉnh lưu thành dòng một chiều
bằng cầu chỉnh lưu 4 diode. Dòng 1 chiều này sẽ đi qua cuộn lọc rồi được băm xung
qua IGBT, sau đó đi qua tụ lọc để trở thành điện áp 1 chiều bằng phẳng. Nguồn 1
chiều này lại tiếp tục được đưa vào bộ nghịch lưu để trở thành dòng điện xoay chiều
có thể thay đổi được tần số. Mục đích là thay đổi tần số dòng điện cấp cho động cơ
máy nén qua đó thay đổi tốc độ máy nén.

Hình 2.8. Điều hòa inverter sử dụng vi xử lý hãng Renesas.

SV: Trần Văn Quyết

16


Lời nói đầu

Hình 2.9. Khối trong nhà và khối điều khiển từ xa nhà của điều hòa inverter
dùng vi xử lý hãng Renesas.

Hình 2.10. Khối ngoài nhà của điều hòa inverter dùng vi xử lý hãng Renesas.

2.3

Các trang bị điện cho hệ thống.

2.3.1 Máy nén lạnh

SV: Trần Văn Quyết

17


Lời nói đầu

Máy nén lạnh cũng giống như máy nén để bơm xe, làm nhiệm vụ nén ga lạnh
(môi chất lạnh) từ áp suất thấp trong dàn bay hơi (dàn lạnh) lên áp suất cao trong dàn
ngưng (dàn nóng). Trong các máy nhỏ, máy nén cùng động cơ điện được đặt trong
cùng một vỏ sắt và được hàn kín thành một khối đặt phía sau máy. Cả khối đó thường
được gọi là blốc của máy.
2.3.2 Bộ ngưng tụ

Dàn nóng hay thường gọi dàn ngưng, được cấu tạo thường là các ống đồng
hoặc nhôm mà ga lạnh đi trong đó. Được uốn hình chữ U nối tiếp nhau xuyên qua vô
số các cánh tản nhiệt mỏng, các cánh tản nhiệt bám chắc và bám sát quanh ống chữ U
này. Kiểu thiết kế này làm cho bộ ngưng tụ có diện tích tỏa nhiệt tối đa đồng thời
chiếm một khoảng không gian tối thiểu.
Ở đây quá trình ngược lại với trong dàn lạnh, ga lạnh từ trạng thái hơi (áp suất
cao và nhiệt độ cao) nhả nhiệt ra không khí và biến thành trạng thái lỏng giống như
nước, nhưng ở áp suất cao (gần giống quá trình chưng cất rượu). Nhiệt độ ở dàn ngưng

phụ thuộc vào khả năng làm mát của dàn. Nhiệt độ không khí càng thấp, không khí lưu
thông tốt thì nhiệt độ ngưng càng thấp và máy lạnh làm việc càng hiệu quả.
Để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt, ở cả dàn lạnh và dàn nóng đều có các cách trao
đổi nhiệt dưới các hình thức khác nhau, có thể là các tấm nhôm mỏng.
2.3.3 Các cảm biến trong hệ thống điều hòa nhiệt độ

SV: Trần Văn Quyết

18


Lời nói đầu

Cảm biến là thiết bị dùng để đo, đếm, cảm nhận,…các đại lượng vật lý không
điện thành các tín hiệu điện.
* Hoạt động:
Trong điều hòa, cảm biến nhiệt độ là thiết bị để đo nhiệt độ trong phòng và
điều chỉnh độ lạnh sao cho đúng với cài đặt của người sử dụng. Khi đó nhiệt độ từ môi
trường sẽ được cảm biến hấp thu, tại đây tùy theo cơ cấu của cảm biến sẽ biến đại
lượng nhiệt này thành một đại lượng điện nào đó. Như thế cảm biến được coi là một
yếu tố hết sức quan trọng trong hệ thống HVAC “nhiệt độ môi trường cần đo” và
“nhiệt độ cảm nhận của cảm biến”.

SV: Trần Văn Quyết

19


Lời nói đầu

Cảm biến nhiệt độ dàn Cảm biến nhiệt độ phòng
(đầu đồng)

(đầu nhựa)

2.3.4 Các cụm thiết bị khác
a. Ống mao dẫn (capile):
Ga lạnh sau khi ngưng có áp suất cao và nhiệt độ gần bằng nhiệt độ môi trường.
Để ga có nhiệt độ thấp, người ta cho ga qua một ống có đường kính rất bé, gọi là ống
mao dẫn hoặc là ống capile. Ống mao dẫn nối dàn nóng và dàn lạnh. Khi đi từ dàn
nóng đến dàn lạnh qua ống mao dẫn ga sẽ giảm áp suất và nhiệt độ đến nhiệt độ cần
làm lạnh.
Trong dàn lạnh ga lại nhận nhiệt của vật cần làm lạnh, sau đó lại được máy nén
hút và nén lên đến áp suất cao. Như vậy ta nói ga lạnh đã thực hiện được một chu trình
lạnh và quá trình cứ thế lặp đi, lặp lại cho đến khi máy bị hỏng.
b. Van tiết lưu (dùng trong máy inverter)
Đối với các máy có năng suất lạnh lớn để giảm áp suát và nhiệt độ từ dàn nóng
đến dàn lạnh người ta dùng van tiết lưu. Van tiết lưu thực chất là van có tiết diện rất
nhỏ, khi ga lỏng lạnh qua đó, áp suất và nhiệt độ được giảm xuống. Để điều chỉnh
nhiệt độ, người ta có thể thay đổi tiết diện của van.
Ngoài các thiết bị chính trên, tủ lạnh hoặc máy điều hòa nhiệt độ đều có rơle
nhiệt độ. Khi nhiệt độ đạt đến trị số yêu cầu, rơle sẽ tác động làm cho máy nén ngừng
chạy. Khi nhiệt độ tăng lên, rơle lại tác động cho máy chạy lại
c. Van đảo chiều

SV: Trần Văn Quyết

20

Lời nói đầu

d. Bình lọc và hút ẩm

*. Chức năng:
Bộ hút ẩm có chất hút ẩm và lưới lọc (phin lọc) dùng để loại trừ các tạp chất hoặc hơi
ấm

trong

chu

trình

làm

lạnh.

Nếu có hơi ấm trong chu trình làm lạnh, thì các chi tiết ở đó sẽ bị mài mòn hoặc đóng
băng ở bên trong van giãn nở dẫn đến bị tắc kẹt. Còn gọi là hiện tượng tắc ẩm.
*. Cấu tạo:
Bình lọc (hút ẩm) môi chất lạnh là một bình kim loại bên trong có lưới lọc và chất hút
ẩm . Chất hút ẩm là vật liệu có đặc tính hút chất ẩm ướt lẫn trong môi chất lạnh. Bên

SV: Trần Văn Quyết

21


Lời nói đầu

trong bầu lọc/hút ẩm, chất khử ẩm được đặt giữa hai lớp lưới lọc hoặc được chứa trong
một túi khử ẩm riêng. Túi khử ẩm được đặt cố định hay đặt tự do trong bầu lọc. Khả
năng hút ẩm của chất này tùy thuộc vào thể tích và loại chất hút ẩm cũng như tuỳ
thuộc

vào

nhiệt

độ.

Phía trên bình lọc (hút ẩm) có gắn cửa sổ kính để theo dõi dòng chảy của môi chất, cửa
này còn được gọi là mắt ga. Bên trong bầu lọc, ống tiếp nhận môi chất lạnh được lắp
đặt bố trí tận phía đáy bầu lọc nhằm tiếp nhận được 100% môi chất thể lỏng cung cấp
cho van giãn nở.
*. Nguyên lý hoạt động.
Môi chất lạnh, thể lỏng, chảy từ bộ ngưng tụ vào lỗ (1) bình lọc (hút ẩm), xuyên qua
lớp lưới lọc (2) và bộ khử ẩm (3). Chất ẩm ướt tồn tại trong hệ thống là do chúng xâm
nhập vào trong quá trình lắp ráp sửa chữa hoặc do hút chân không không đạt yêu cầu.
Nếu môi chất lạnh không được lọc sạch bụi bẩn và chất ẩm thì các van trong hệ thống
cũng như máy nén sẽ chóng bị hỏng.
Sau khi được tinh khiết và hút ẩm, môi chất lỏng chui vào ống tiếp nhận (4) và thoát ra
cửa (5) theo ống dẫn đến van giãn nở.
Kính quan sát là lỗ để kiểm tra được sử dụng để quan sát môi chất tuần hoàn trong chu
trình làm lạnh cũng như để kiểm tra lượng môi chất.
Có hai loại kính kiểm tra: Một loại được lắp ở đầu ra của bình chứa và loại kia được
lắp ở giữa bình chứa và van giãn nở.

SV: Trần Văn Quyết

22


Tài liệu tham khảo

2.4

Điều khiển hệ thống

2.4.1 Kiếm soát tình trạng đóng băng dàn lạnh
Hơi nước ngoài không khí khi đi xuyên qua giàn lạnh sẽ ngưng tụ trên bề
mặt phía ngoài các ống giàn lạnh. Nếu áp suất trong giàn bay hơi hạ xuống thấp,
số nước ngưng tụ nói trên sẽ đóng băng làm tắc nghẽn đường lưu thông của gió
thổi xuyển qua giàn bay hơi. Năng suất lạnh giảm ngay. Để ngăn ngừa tình trạng
này có một vài giải pháp sau:
•

Cắt nối ly hợp máy nén

Bên trong máy nén có trang bị bộ li hợp điện từ. Bộ ly hợp này được điều khiển
nhờ một công tắc ổn nhiệt (cảm biến đồng gắn ở giàn). Công tắc này cảm biến
theo áp suất, nghĩa là theo nhiệt độ của giàn bay hơi. Khi nhiệt độ của giàn bay
hơi hạ xuống đến gần điểm đóng băng, công tắc ngắt mạch điện, cho máy nén
ngừng bơm.
Lúc nhiệt độ giàn lạnh tăng lên mức qui định thì công tắc ổn nhiệt sẽ đóng mạch
để máy nén vận hành trở lại.

•

Dùng van kiểm soát

Một phương pháp khác được dùng chống đóng băng giàn lạnh là tiết lưu dòng
hơi môi chất lạnh từ giàn lạnh chạy về giàn nóng. Phương pháp này thực hiện
được nhờ kiểm soát áp suất, có nghĩa là nhiệt độ của môi chất lạnh trong giàn
bay hơi. Một vài kiểu van khác nhau được dùng cho hệ thống này:


Tài liệu tham khảo

+) Van điều khiển POA
+) Van điều áp giàn bay hơi EPR
+) Van tiết lưu STV
Tính hiệu suất áp suất của giàn bay hơi sẽ điều khiển hoạt động của van. Khi áp
suất bên trong giàn bay hơi hạ xuống, van tiết lưu sẽ giảm bớt lưu lượng dòng
môi chất lạnh trở về máy nén, khi áp suất trong giàn bay hơi tăng lên, van tiết lưu
sẽ mở lớn cho nhiều môi chất lạnh trở về máy nén. Động tác này của van tiết lưu
giúp kiểm soát được áp suất bên trong giàn bay hơi, có nghĩa là kiểm soát được
nhiệt độ giàn bay hơi nhằm ngừa tình trạng đóng băng giàn bay hơi.
Một chức năng khác của van tiết lưu là tự động điều chỉnh nhiệt độ không khí
trong phòng theo chế độ đặt trước.
2.4.2 Thiết bị an toàn, bảo vệ hệ thống
a. Công tắc nhiệt độ môi trường(cảm biến ruồi):
Cảm biến này cảm biến nhiệt độ môi trường bên ngoài, được bố trí trên giàn
lạnh.
Lưu ý: Riêng điều hòa inverter của hãng DAIKIN ngoài giàn nóng cũng được bố
trí thêm một cảm biến đặt phía sau giàn tản nhiệt, mục đích của nó là cảm biến
nhiệt độ môi trường xung quanh cũng như nhiệt độ giàn tản nhiệt để tăng giảm
tốc độ quay của máy nén và quạt tản nhiệt giàn.

Tài liệu tham khảo

Cảm biến này cảm biến nhiệt độ môi trường , nó được trang bị nhằm ngăn cản
không có máy nén hoạt động trong các trường hợp:
+ Lúc không cần thiết phải làm lạnh.
+ Bị hỏng hóc bên trong máy nén.
+ Bị mất ga, mất áp suất.
Cảm biến này thường được gắn phía ngoài giàn tản nhiệt.

b. Công tắc bảo vệ áp suất thấp (máy công suất lớn khoảng 48000BTU trở
lên):
Công tắc này ngắt mạch điện khi áp suất môi chất lạnh trong hệ thống tụt xuống
thấp, được hàn gắn vào đường ống hút của cục nóng. Khi xảy ra tình trạng áp
suất thấp nghĩa là môi chất lạnh bị thất thoát thiếu hụt hoặc do thiếu dầu nhờn,
nếu tiếp tục cho máy nén hoạt động có thể dẫn đến việc phá hỏng máy nén.
c. Công tắc bảo vệ áp suất cao (máy công suất lớn khoảng 48000BTU trở
lên):
Công tắc này được bố trí trên đường ống đẩy của máy nén. Khi áp suất bơm tăng
lên quá cao, công tắc sẽ ngắt điện không cho máy nén hoạt động.
2.4.3 Phân phối không khí đã được điều hòa
Không khí sau khi được điều hòa sẽ được thổi ra môi trường qua cửa thổi gió ra.
Không khí cung cấp cho quá trình trao đổi nhiệt được tái luân lưu. Nghĩa là được
hút từ phía trên máy, rồi được điều hòa, nghĩa là được làm lạnh hoặc được sưởi
ấm và thổi ra cửa ra.