TỔNG QUAN
Giới thiệu hệ thống điều hòa water chiller tích trữ lạnh
Hình 1: Hệ thống điều hòa water chiller
Trong cuộc sống hiện đại, hệ thống điều hòa không khí đã trở thành thiết bị thiết yếu cho các tòa nhà, văn phòng, khách sạn và nhà máy sản xuất Những hệ thống này tiêu tốn một lượng điện năng lớn, có thể lên tới 70% tổng năng lượng của nhà máy Hơn nữa, tình trạng quá tải lưới điện trong giờ cao điểm và giá điện cao gấp ba lần so với giờ thấp điểm là những vấn đề cần được chú ý.
Giảm thiểu chi phí điện năng cho hệ thống điều hòa không khí là mối quan tâm hàng đầu của nhiều người hiện nay.
Có nhiều biện pháp hiệu quả để giảm điện năng cho hệ thống điều hòa không khí Trong báo cáo này, tôi xin trình bày một giải pháp tiết kiệm đơn giản và hiệu quả, đó là công nghệ tích trữ lạnh.
Tích trữ lạnh có 2 cách thức là: Tích trữ 1 phần và tích trữ toàn phần
Hệ thống tích trữ lạnh có hai phương pháp chính: tích trữ một phần và tích trữ toàn phần Đối với tích trữ một phần, hệ thống hoạt động trong giờ thấp điểm và chỉ bổ sung một phần tải lạnh trong giờ cao điểm Trong khi đó, tích trữ toàn phần cho phép hệ thống trữ lạnh hoạt động liên tục trong giờ thấp điểm và cung cấp lạnh cho tải trong suốt giờ cao điểm, giúp máy lạnh water chiller ngưng hoạt động, từ đó mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
Chúng ta biết rằng hiện tại, ngành điện đang áp dụng chính sách ba giá cho các hóa đơn tiền điện
Giờ thấp điểm: từ 22h đến 4h.Giờ bình thường: từ 4h đến 6h
Giờ cao điểm: từ 6h đến 22h
Giá điện trong giờ cao điểm cao gấp ba lần so với giờ thấp điểm Để tiết kiệm chi phí, chúng ta cần hạn chế sử dụng máy lạnh trong giờ cao điểm bằng cách tích trữ năng lượng lạnh dưới dạng đá-pin năng lượng trong giờ thấp điểm, đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu lạnh của khách hàng.
Hình 2: Mô tả hệ thống tích trữ
Hệ thống lạnh hoạt động bằng cách tích trữ năng lượng lạnh vào ban đêm khi giá điện thấp, dưới dạng đá Vào ban ngày, khi giá điện cao, năng lượng này sẽ được giải phóng từ đá tan chảy để cung cấp lạnh cho hệ thống Quá trình này diễn ra theo chu kỳ hàng ngày.
Sơ đồ nhu cầu làm lạnh
Hình 3: Sơ đồ nhu cầu làm lạnh
Sơ đồ lắp đặt điển hình:
CH: Máy lạnh trung tâm STL: Bình trữ lạnh (chứa các quả cầu nhiệt) Pch: Bơm lưu chất
Bơm phân phối là thiết bị quan trọng trong hệ thống lưu chất, đặc biệt khi lưu chất trong đường ống có nhiệt độ đông đặt thấp hơn nhiệt độ đông đặt của các quả cầu nhiệt trong bình trữ lạnh (STL).
Vận hành tích trữ ban đêm
Van ba ngã sẽ đóng ở vị trí 1, chu trình làm lạnh theo sơ đồ a-b-c-d Máy lạnh
CH sẽ làm lạnh dòng lưu chất mang năng lượng lạnh, tích trữ trong bình STL, nhằm làm đông các quả cầu nhiệt cho đến khi tất cả chuyển thành nước đá.
Hình 4: Sơ đồ vận hành tích trữ ban đêm
Vận hành phóng thích năng lượng ban ngày
Hình 5: Sơ đồ vận hành phóng thích năng lượng ban ngày
Các van sẽ tự động điều chỉnh đóng hoặc mở dựa trên nhu cầu sử dụng, cho phép dòng lưu chất đi qua bình STL để giải phóng nguồn năng lượng lạnh đã được tích trữ, phục vụ cho các nhu cầu làm lạnh như đá tan chảy.
Chúng ta đã tận dụng nguồn điện giá rẻ vào ban đêm để vận hành hệ thống, thay vì sử dụng điện trong giờ cao điểm với mức giá cao Nhờ đó, chi phí tiền điện cho việc vận hành hệ thống lạnh được tiết kiệm đáng kể.
Áp dụng hệ thống này ngay từ đầu không chỉ giúp tiết kiệm tiền điện mà còn giảm thiểu đáng kể một số chi phí ban đầu.
Giảm công suất lắp đặt máy lạnh (từ 30% - 70%)
Giảm lượng gaz (lạnh) tiêu thụ
Giảm công suất tháp giải nhiệt
Giảm công suất nguồn (điện)-máy biến thế, trạm điện
Giảm kích thước phòng máy
Giảm thiểu quá trình khởi động cho máy lạnh
Giảm chi phí vận hành
Tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống Đối với tầm vĩ mô (quốc gia):
Giảm hiệu ứng nhà kính (do giảm được công suất nguồn phát
1.1.2 Giới thiệu hệ thống đồ án
Hình 7: Sơ đồ nguyên lý
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 rất nhiều dạng , nhưng phổ biến là loại trục vít, máy nén kín, máy nén pittông nửa kín
Thiết bị ngưng tụ đóng vai trò quan trọng trong hệ thống làm mát, được phân loại thành bình ngưng và dàn ngưng tùy thuộc vào phương pháp giải nhiệt Khi sử dụng nước để giải nhiệt, bình ngưng sẽ được áp dụng, trong khi dàn ngưng được sử dụng khi giải nhiệt bằng gió Hệ thống giải nhiệt bằng nước còn bao gồm tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt Tại Việt Nam, máy giải nhiệt bằng nước thường được ưa chuộng do mang lại hiệu quả cao và ổn định hơn.
+ TBBH: được sử dụng ống đồng trơn uốn thành nhiều vòng, nhiều hàng để khi bay hơi có thể tiếp xúc trực tiếp với nước và làm lạnh nước
Máy nén có nhiệm vụ hút hơi môi chất để duy trì áp suất bay hơi ổn định trong TBBH, sau đó nén hơi môi chất lên áp suất và nhiệt độ cao Hơi này được đưa vào TBNT để ngưng tụ thành dạng lỏng, sau đó đi qua van tiết lưu để hạ áp suất và nhiệt độ, tạo ra môi chất lạnh với nhiệt độ thấp nhằm làm lạnh nước.
Nước lạnh được bơm đến các FCU và AHU để làm mát không khí trong phòng Sau khi trao đổi nhiệt, nước lạnh sẽ nóng lên và quay trở lại TBBH để được làm lạnh lại.
Cụm chiller: Máy nén , dàn nóng, bình chứa cao áp, phin lọc, van tiết lưu, mắt gas, van điện từ, đồng hồ áp suất cao và thấp
Bộ xử lý không khí (AHU): Dàn trao đổi nhiệt, quạt ly tâm
Bồn tích trữ lạnh: dàn lạnh, bồn chứa Đường ống đồng: ∅6, ∅8, ∅10 Đường ống nước: ∅21.
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA WATER
Thiết kế mô hình
Hình 8: Bản vẽ khung và bố trí thiết bị
Hình 9: Bản vẽ khung và bố trí thiết bị
Thiết kế mạch điện
Hình 10: Sơ đồ mạch điện
- ON: khởi động thiết bị
- OFF: dừng hoạt động thiết bị
- K2: CONTACTER của quạt dàn nóng
- K4: CONTACTER của bơm nước lạnh
-Đ1, Đ2, Đ3, Đ4: Đèn báo tín hiệu hoạt động
-HP, LP: Áp suất cao, áp suất thấp
Lựa chọn thiết bị mô hình
Hình 12: Máy nén ĐẶC ĐIỂM KỸ THUẬT
Máy nén KULTHORN AW4515EK-792,
Hình 13: Mô hình máy nén
+ Cấu tạo bên trong máy nén:
Hình 14: Cấu tạo bên trong máy nén
Bảng 1: Tên các bộ phận bên trong của máy nén
Nhiệm vụ của máy nén:
+ Hút hơi môi chất lạnh tạo ra ở dàn bay hơi, đồng thời duy trì áp suất cần thiết cho sự bay hơi ở nhiệt độ thấp
Môi chất được nén ở trạng thái hơi từ áp suất ngưng tụ và được đẩy vào dàn ngưng Để đảm bảo hiệu quả hoạt động, cần phải có đủ năng suất, khối lượng và lưu lượng môi chất qua máy nén, phù hợp với tải nhiệt của cả dàn bay hơi và dàn ngưng tụ.
1-Trục khuỷu 7- Clape hút 13- Các tiếp điểm
2-Tay biên 8- Khoang hút 14- Đầu hút
3-Xilanh 9- Tiêu âm 15- Đầu đẩy
5-Khoang nén 11- Roto 17- Mối hàn
- Ở đây nhóm chọn công suất máy nén là 1𝐻𝑃 nên chọn thiết bị dàn nóng chạy với công suất phù hợp với máy nén 1𝐻𝑃
- Có kích thước dàn: 42x14,5x33cm
- Mặt sàn: Tôn tráng kẽm
Dàn nóng có vai trò quan trọng trong quá trình làm lạnh, giúp ngưng tụ môi chất từ hơi quá nhiệt thành dạng lỏng có áp suất và nhiệt độ cao Quá trình này được thực hiện thông qua cánh giải nhiệt, nơi mà nhiệt độ của môi chất được giảm bớt khi trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh.
- Nhiệm vụ: Dàn lạnh có nhiệm vụ làm lạnh, là đóng băng nước trong bồn chứa để tích trữ lạnh
2.3.4 Dàn trao đổi nhiệt AHU:
- Mặt sàn: Tôn tráng kẽm
- Nước lạnh chuyển động bên trong dàn , không khí chuyển động ngang qua bên ngoài dàn, làm lạnh
- Tốc độ vòng quay: 2600 vòng / phút
- Hút hơi lạnh từ AHU và buồng hòa trộn và thổi vào buồng lạnh
- Đường kính ống hút/ống đẩy: 3cm
- Dùng để vận chuyển tuần hoàn nước mát ở bồn tích trữ lạnh lên dàn bay hơi AHU và về lại bồn chứa
Hình 20: Bình chứa cao áp
Bình chứa cao áp được lắp đặt ngay sau bình ngưng tụ, có chức năng chứa lỏng môi chất ở áp suất và nhiệt độ cao, giúp giải phóng bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị ngưng tụ và duy trì sự cấp lỏng liên tục cho van tiết lưu Được đặt ngay dưới bình ngưng, bình chứa này được cân bằng áp suất với bình ngưng thông qua các đường ống cân bằng hơi và lỏng, đồng thời có tác dụng chứa toàn bộ lượng gas trong hệ thống khi cần thực hiện sửa chữa hoặc bảo dưỡng.
+ Inlet connection type: Kết nối loe
+ Outlet connection type: Kết nối loe
-Lọc các chất bẩn và lỏng cuốn theo môi chất trước khi vào ống vanh tiết lưu
- Báo hàm lượng ẩm trong gas lạnh
- Báo hàm lượng tình trạng gas lạnh trên đường lỏng của hệ thống lạnh
Hình 23: Bồn tích trữ lạnh
- Chứ nước để mô chất làm lạnh, làm đá
Hình 24: Van Tiết Lưu và Cấu tạo bên trong VTL
Công dụng van tiết lưu: điều chỉnh lưu lượng chất lỏng trong hệ thống
Nhiệm vụ chính là giảm áp suất của môi chất lạnh từ dạng lỏng cao áp xuống lỏng thấp áp, đồng thời cung cấp đủ lượng môi chất lạnh cho thiết bị bay hơi, nhằm đáp ứng yêu cầu làm lạnh hiệu quả cho thiết bị này.
Cấp dịch cho van tiết lưu
Áp suất làm việc tối đa: 45 bar
+ Điện áp hoạt động: AC220V ± 10% 50 HZ/60 HZ
+ Đầu ra Tải: Máy Nén Rơ Le 10A/220 V/AC
+ Đầu vào tín hiệu: Một dòng NTC-Cảm biến input.20k ×1 5 m
+ Giải quyết Công Suất: 1℃ Độ Chính Xác: ±1℃
Bộ điều khiển nhiệt độ Eliwely 181 được sử dụng phổ biến cho kho lạnh, tủ lạnh, phòng điều hòa và phòng sưởi ấm Thiết bị này có chức năng điều chỉnh nhiệt độ theo cài đặt của người vận hành và hiển thị nhiệt độ hiện tại trong không gian sử dụng.
Xây dựng mô hình
2.4.1 Thi công cắt sắt và hàn khung:
Hình 28: Cắt sắt Hình 29: Hàn khung
2.4.2 Cẳt ván gỗ, cắt Mika, Alu và lắp ráp:
Hình 30: Cắt gỗ Hình 31: Cắt Mika
Hình 32: Lắp alu và mika
2.4.3 Loe ống đồng, đi ống, hàn ống, sơn ống:
Hình 33: Loe ống Hình 34: Đi đường ống
Hình 35: Hàn ống Hình 36: Sơn ống
Hình 37: Lắp tụ điện Hình 38 Tụ đã hoạt động
VẬN HÀNH VÀ ĐO ĐẠT THÔNG SỐ
Hút chân không
Kết nối máy hút chân không với đầu dịch vụ máy nén
Việc hút chân không được tiến hành nhiều lần mới đảm bảo hút kiệt không khí và hơi ẩm có trong hệ thống đường ống và thiết bị
Hút chân không đến 760mmHg, nếu đồng hồ không thay đổi thì hệ thống được coi là kín Ngược lại, nếu đồng hồ có sự thay đổi, cần tiến hành nạp gas để kiểm tra rò rỉ.
Nạp gas, Thử xì
Quá trình nạp gas thử xì cho hệ thống:
B1: Chuẩn bị: ống dẫn gas, bình gas
B2: Tiến hành thao tác đuổi gió gắn chặn đầu nạp vào đầu dịch vụ của máy nén B3: Mở từ từ van của bình gas cho gas thống
Nạp gas cho hệ thống:
Nạp môi chất: R22 Áp suất nạp: 40 PSI Áp suất đẩy: 280 PSI
Khóa van gas khi đồng hồ áp suất hút đã đạt 40 PSI Khóa đầu dịch vụ
Duy trì máy hoạt động 24 tiếng, quan sát nếu thấy áp suất hút giảm tiếng hành thử xì bằng bọt xà phòng
Sau khi thử xì, tiến hành hàn trám lỗ xì hoặc xiết chặt các rắc co Đồng thời nạp thêm gas cho máy
Nếu đồng hồ áp suất không thay thì hệ thống đã kín
Hình 40: Nạp Gas Hình 41: Thử xì
Thông số vận hành
Bảng 2: Thông số vận hành
Thời gian T nc ( o C) I(A) P h (PSI) P đ (PSI) Hiện tượng
9h 30 3,8 39 280 Bắt đầu khởi động máy nén
9h10 20 4,4 40 300 Động sương trên đường hút về MN
9h30 4 4 29 290 Có đá bám trên đường ống của DL
9h40 2 4 28 280 Có đá bám trên đường ống của DL
9h50 0 3,7 28 280 Đá bám dày hơn nhiều hơn ở DL
Kết luận: Sau khoảng thời gian 50 phút nhiệt độ của nước từ 30 o C xuống còn
0 o C Nước trong bồn chưa đã đóng băng và bám trên đường ống khá dày.
