So sánh hệ thống Water Chiller và VRF

“So sánh hệ thống VRF và Water Chiller”, đây là một câu hỏi khá phổ biến trong danh sách các câu hỏi phỏng vấn của ngành nhiệt và thông thường thì câu hỏi này chỉ được các nhà tuyển dụng dùng cho các ứng viên Fresh hoặc Junior để đo lường hiểu biết về các hệ thống phổ biến nhất trong hệ thống điều hòa không khí. 

Thực tế thì đây là một câu hỏi không dễ, để trả lời hoàn thiện câu hỏi này cần am hiểu sâu về cả 2 hệ thống này từ: nguyên lý, thiết bị, điều khiển, hoạt động, thi công...

Bạn có thể dễ dàng tìm kiếm được một bài viết so sánh 2 hệ thống VRF và Water Chiller từ internet nhưng đa phần những câu trả lời này đều chỉ rất là sơ bộ và mang tính chủ quan, đi vào ngành nghề của người viết: nếu người viết bài là nhà thầu, họ chỉ quan tâm chủ yếu tới các vấn đề thi công, còn nếu đó là một nhà cung cấp VRF dĩ nhiên hệ thống VRF sẽ được ca ngợi hết lời (như ví dụ trong hình).

Water Chiller - VRF comparison

Trong bài viết này, mình đưa ra một cái nhìn trung lập hơn. Trước khi đi vào so sánh mình sẽ giới thiệu về 2 dạng hệ thống water chiller:

HỆ THỐNG WATER CHILLER:

Sơ bộ cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Water Chillers: 

Hệ thống bao gồm các thiết bị như: Cooling tower, Chiller, AHU, FCU...trong đó thì Chiller đóng vai trò trung tâm của hệ thống và chia nó ra thành 2 pha rõ rệt: bình bay hơi của Chiller và các thiết bị sử dụng như AHU, FCU nằm ở pha làm lạnh còn bình ngưng tụ Chiller và Cooling Tower thuộc về pha giải nhiệt.

Chiller là thiết bị tạo ra nước lạnh, nước lạnh này được bơm tới các thiết bị sử dụng như FCU, AHU. Tại đây, nước lạnh trao đổi nhiệt với không khí rồi nóng lên và quay trở lại Chiller nhả nhiệt vào Gas lạnh và tiếp tục vòng tuần hoàn mới. Tùy theo thiết kế của hệ thống chiller mà có thể có các hệ thống bơm khác nhau được sử dụng, hệ bơm phổ biến nhất hiện nay là Primary - Secondary hoặc VPF.

Water Cooled Chiller - Sample

Nếu hệ thống sử dụng Water Cooled Chiller thì sau khi Gas nhận nhiệt từ nước sẽ nóng lên và bay hơi, gas được nén lên áp suất cao và dẫn tới bình ngưng. Tại bình ngưng, gas sẽ nhả nhiệt vào nước và hóa lỏng trở lại, nước nhận nhiệt từ gas nóng và được bơm tới tháp giải nhiệt để nhả nhiệt đó vào không khí ngoài trời rồi tiếp tục tuần hoàn trở lại giải nhiệt cho chiller. Hệ bơm giải nhiệt là một hệ độc lập so với hệ bơm nước lạnh.

Air Cooled Chiller - Sample

Nếu hệ thống sử dụng Air Cooled Chiller thì sau khi gas nhận nhiệt từ nước sẽ bay hơi và được nén lên bình ngưng. Tại đây, gas nhả nhiệt trực tiếp ra không khí và ngưng tụ lại. Do Air Cooled Chiller sử dụng trực tiếp không khí để giải nhiệt nên Chiller được đặt ngoài trời như các dàn nóng máy lạnh khác.

Mô tả trên đây chỉ là những mô tả rất sơ bộ về hệ thống. Sau đây là phần so sánh Chiller và VRF:

SO SÁNH HỆ THỐNG CHILLER VS VRF:

CÁC ĐIỂM TƯƠNG ĐỒNG:

Water Cooled VRF - Sample

Hệ thống Water Cooled Chiller cần sử dụng Cooling Tower để giải nhiệt cho bình ngưng thì hệ VRF cũng có hệ thống Water Cooled VRF hoàn toàn tương tự. Dàn nóng VRF sẽ được đặt trong phòng máy và nước giải nhiệt sẽ được tuần hoàn qua tháp giải nhiệt được đặt ngoài nhà và dàn ngưng tụ (ví dụ trong hình).

Air Cooled Chiller Installation - Sample

Hệ thống VRF thông thường đặt các dàn nóng bên ngoài nhà và không cần tháp giải nhiệt thì ở hệ Air Cooled Chiller cũng hoàn toàn không cần tới tháp giải nhiệt. Air Cooled Chiller và các cụm dàn nóng thông thường đều được đặt bên ngoài để lấy gió trời giải nhiệt cho bình ngưng.

Các loại thiết bị tiêu thụ: với các thiết bị indoor nhỏ thì hệ VRF dường như chiếm ưu thế hơn một chút về chủng loại và mẫu mã tuy nhiên hệ Chiller cũng có đầy đủ các kiểu thiết bị tương tự: máy âm trần (FCU), máy gắn tường (Wall Mounted), Máy cassette (Chilled Beam)... Với các thiết bị lớn gần đây VRF cũng có một số máy AHU nhưng chủng loại và chất lượng chưa thể so sánh với AHU của hệ Chiller.

Chilled Beam - Sample

MỘT SỐ ĐIỂM KHÁC BIỆT:

Hệ thống Chiller sử dụng môi chất trung gian là nước và cần có một hệ thống bơm riêng cho hệ thống này trong khi đó VRF không cần gắn thêm hệ bơm để phân phối môi chất lạnh.

Đường ống: do sử dụng nước làm môi chất lạnh trung gian nên hệ thống đường ống của hệ water chiller lớn hơn so với VRF. Vật liệu ống của hệ water chiller có thể là thép, nhựa, đồng, gang… trong khi hệ VRF chỉ sử dụng ống đồng.

Trong khi sử dụng VRF bạn chỉ có thể ghép nối các cụm dàn nóng lại để tạo được cụm có công suất cao hơn thì hệ Water Chiller phức tạp và mang tính tùy chỉnh cao hơn. 

Do cấu tạo hệ thống phức tạp hơn nên việc thiết kế lẫn điều khiển hệ thống Water Chiller cũng phức tạp hơn nhiều so với hệ thống VRF. 

Trong khi gas lạnh trong hệ thống VRF chạy khắp công trình thì trong hệ Water Chiller thì môi chất lạnh chỉ nằm trong phòng máy, nếu có xảy ra rò rỉ cũng không gây ảnh hưởng nhiều tới công trình. Một số nước quy định rõ trong tiêu chuẩn thiết kế giới hạn nồng độ gas trên mỗi m2 công trình để phòng người trường hợp gas rò rỉ.

Trong trường hợp có rò rỉ xảy ra trên đường ống thì hệ VRF bắt buộc sẽ phải ngưng hoạt động tuy nhiên Water Chiller vẫn có thể hoạt động tiếp.

MỘT SỐ SAI LẦM TRONG PHÉP SO SÁNH:

VRF Outdoor Unit Installation - Sample

1: Hệ VRF chiếm ít không gian:

Nếu nói hệ thống đường ống của hệ VRF chiếm ít không gian hơn hệ thống đường ống chilled water thì đúng nhưng nêú chỉ là một câu nói chung chung như trên thì chưa chắc đúng.

Vd: 

Với 1 tòa nhà 50 tầng hoặc 100 tầng:

Nếu sử dụng hệ water chiller bạn cũng chỉ cần 1 phòng máy cho cụm chiller và có thể rải rác vài căn phòng máy nhỏ cho các heat exchanger.

Nếu sử dụng hệ VRF thì diện tích cần thiết để đặt số dàn nóng sẽ lớn hơn rất nhiều so với hệ thống chiller.

2: Hệ VRF thay thế được hoàn toàn cho hệ Chiller

Một số người thường nói hệ VRF cũng có thể nâng công suất lên cao mãi, không nhất thiết phải sử dụng chiller với công suất lớn.

Lý thuyết là thế như điều đó không được thực tế cho lắm vì mỗi cụm dàn nóng VRF công suất không thực sự quá cao và đạt tới một mức công suất nào đó thì số lượng dàn nóng này quá nhiều và diện tích chiếm chỗ của chúng quá lớn.

Bên cạnh đó, hệ Water Chiller cũng hoạt động ở dải nhiệt độ rộng hơn, ứng dụng rộng rãi hơn từ lạnh sâu cho tới làm lạnh tiện nghi.

3: VRF chỉ dùng cho công trình nhỏ:

Ở nước ta thì hệ VRF chỉ được chủ yếu thiết kế cho các công trình vừa và nhỏ (khoảng dưới 30 tầng).Tuy nhiên, mình đã từng tham gia thiết kế công trình cao tới 79 tầng nhưng sử dụng VRF. Tùy theo mục đích của công trình và khả năng của chủ đầu tư mà hệ thống nào sẽ đươc chọn lựa khi thiết kế. 

4: VRF tiết kiệm năng lượng hơn so với Chiller:

Mặc dù nói VRF sử dụng gas lạnh trao đổi nhiệt trực tiếp với không khí sẽ cho hiệu suất cao hơn, không tổn thất lạnh khi sử dụng môi chất trung gian như hệ Water Chiller nhưng trong thực tế, đối với các hệ thống lớn thì Water Chiller mới là hệ thống sử dụng hiệu quả năng lượng nhất.

Tuy nhiên, một hệ thống tiết kiệm năng lượng hay không phụ thuộc rất nhiều vào quá trình tính toán, bố trí và thiết kế bản vẽ cũng như hệ thống điều khiển.

Trên đây chỉ là một số so sánh cơ bản, vẫn còn rất nhiều thứ để so sánh giữa 2 hệ thống này nếu đi sâu vào chi tiết.