Hệ thống điều hòa trung tâm là gì? Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm

Hệ thống điều hòa trung tâm là gì?

Hệ thống điều hòa trung tâm là một loại hệ thống điều hòa không khí quy mô lớn, được thiết kế để kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí cho toàn bộ tòa nhà hoặc các khu vực lớn trong một công trình.

Khác với các hệ thống điều hòa cục bộ chỉ làm mát hoặc sưởi ấm một phòng hoặc một khu vực nhỏ, hệ thống điều hòa trung tâm có thể phục vụ nhiều phòng, nhiều tầng, hoặc thậm chí là toàn bộ tòa nhà từ một điểm điều khiển duy nhất.

Ưu điểm

• Khả năng làm mát hoặc sưởi ấm đồng đều trên diện tích lớn.
• Tiết kiệm không gian sử dụng bên trong tòa nhà.
• Hiệu suất cao khi vận hành ở các khu vực có nhu cầu điều hòa lớn.

Nhược điểm

• Chi phí lắp đặt ban đầu cao.
• Khó khăn trong việc điều chỉnh nhiệt độ riêng lẻ cho từng phòng.

Đọc thêm: Tư vấn lắp đặt hệ thống điều hòa trung tâm

Các bước hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm

Nạp khí lạnh vào không gian cần làm mát

• Hệ thống điều hòa trung tâm hoạt động dựa trên nguyên lý làm lạnh bằng cách hấp thụ nhiệt từ không khí trong không gian và thải nhiệt ra bên ngoài.
• Hệ thống sử dụng một chất làm lạnh (thường là một loại gas) để thực hiện quá trình này. Khi chất làm lạnh di chuyển qua các ống dẫn, nó chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi hấp thụ nhiệt từ không khí trong không gian cần làm mát.

Hệ thống dàn lạnh (Evaporator)

• Dàn lạnh là nơi diễn ra quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí trong phòng và chất làm lạnh. Khi không khí nóng được quạt hút vào qua dàn lạnh, chất làm lạnh sẽ hấp thụ nhiệt và chuyển thành dạng hơi.
• Không khí sau khi được làm lạnh sẽ được đưa trở lại không gian cần làm mát qua hệ thống quạt gió.

Nén chất làm lạnh (Compressor)

• Sau khi chất làm lạnh đã hấp thụ nhiệt và chuyển thành dạng hơi, nó sẽ được đưa đến máy nén.
• Tại đây, chất làm lạnh dạng hơi sẽ được nén lại để tăng áp suất và nhiệt độ, chuẩn bị cho quá trình thải nhiệt ra môi trường bên ngoài.

Thải nhiệt qua dàn nóng (Condenser)

• Chất làm lạnh có nhiệt độ và áp suất cao sau khi ra khỏi máy nén sẽ được dẫn đến dàn nóng.
• Dàn nóng thường được đặt ngoài trời, tại đây chất làm lạnh sẽ thải nhiệt ra môi trường và ngưng tụ trở lại trạng thái lỏng.

Điều chỉnh lưu lượng và áp suất (Expansion Valve)

• Sau khi chất làm lạnh ngưng tụ, nó sẽ đi qua van tiết lưu. Van này có nhiệm vụ điều chỉnh lưu lượng và áp suất của chất làm lạnh, chuẩn bị cho chu kỳ làm lạnh tiếp theo.
• Chất làm lạnh sau khi qua van tiết lưu sẽ giảm nhiệt độ và áp suất, trở lại trạng thái lỏng và sẵn sàng cho chu trình làm lạnh mới.

Hệ thống quản lý và điều khiển

Hệ thống điều hòa trung tâm thường được điều khiển tự động thông qua các bộ điều khiển và cảm biến nhiệt độ. Điều này giúp duy trì nhiệt độ và độ ẩm ổn định trong không gian, đồng thời tiết kiệm năng lượng.

Quá trình tuần hoàn

Quá trình trên lặp đi lặp lại, tạo ra một chu trình khép kín, giúp làm mát không gian một cách hiệu quả và liên tục.

Lợi ích của hệ thống điều hòa trung tâm

• Vì các thành phần chính của hệ thống thường được đặt ngoài trời hoặc trong các khu vực kỹ thuật riêng biệt, không gian bên trong tòa nhà được tối ưu hóa.
• Hệ thống này có khả năng điều hòa không khí đồng đều trong toàn bộ tòa nhà, đảm bảo sự thoải mái cho người sử dụng.
• Khi được thiết kế và vận hành đúng cách, hệ thống điều hòa trung tâm có thể tiết kiệm năng lượng hơn so với các hệ thống điều hòa nhỏ lẻ cho từng phòng.
• Hệ thống điều hòa trung tâm là một giải pháp tối ưu cho việc điều hòa không khí trong các tòa nhà lớn, giúp đảm bảo môi trường làm việc và sinh hoạt thoải mái, hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

Kết cấu tổng thể của hệ thống điều hòa trung tâm

Cấu tạo tổng thể của hệ thống điều hòa trung tâm

Cấu tạo tổng thể của một điều hòa trung tâm bao gồm: Dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn và phụ kiện

• Dàn nóng là một dàn trao đổi nhiệt lớn gồm các ống đồng, cánh nhôm trong có bố trí một quạt hướng trục. Moto 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 ống gió mềm.
• 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 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.

Cấu tạo của hệ thống điều hòa trung tâm VRV

Hệ thống VRV, hay còn gọi là hệ thống VRF (Variable Refrigerant Flow) là một loại hệ thống điều hòa không khí trung tâm có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất làm lạnh (refrigerant) tùy theo nhu cầu của từng khu vực trong tòa nhà. VRV cho phép mỗi khu vực hoặc phòng có thể được điều chỉnh nhiệt độ độc lập mà không ảnh hưởng đến các khu vực khác.

Đọc thêm: Đặc điểm của hệ thống điều hòa trung tâm VRV

Trong một hệ thống có thể có nhiều dàn lạnh với 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 được điều khiển bằng các Remote hoặc các bộ điều khiển theo nhóm thông cửa gió.
• 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 thước cỡ lớn hơn máy điều hòa rời. Hệ thống ống đồng được nối với nhau bằng các chi tiết gép nối chuyên dụng gọi là các REFNET.
• Hệ thống có trang bị bộ điều khiển tỷ tích vi (PID) để điều khiển nhiệt độ phòng lọc bụi
• Hệ thống có hai nhóm đảo từ và điều tần (inverter) và hồi nhiệt (heat recovery). Máy điều hòa VRV kiểu hồi nhiệt có thể làm việc ở 2 chế độ sưởi nóng và làm lạnh.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trung tâm

Quá trình hoạt động của hệ thống điều hòa không khí thông qua dàn nóng, dàn lạnh và môi chất. Nguyên lý hoạt động của điều hòa trung tâm, cơ bản sẽ là:

• Dàn lạnh hoạt động liên tục để cung cấp khí tươi và điều hòa không khí trong phòng.
• Trong khi đó, dàn nóng sẽ hoạt động với sự hỗ trợ của đường ống và môi chất dẫn nhiệt để điều chỉnh nhiệt độ trong phòng đúng với thông số đã cài đặt.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm

• Trong dàn lạnh có 2 bộ phận quan trọng nhất là: cảm biến nhiệt và Board tín hiệu. Cảm biến nhiệt sẽ ghi nhận nhiệt độ bên trong phòng và truyền tín hiệu đó tới board xử lý. Nếu có sự chênh lệch giữa nhiệt độ trong phòng với nhiệt độ đã cài đặt thì board sẽ điều khiển dàn nóng hoạt động.
• Thông qua môi chất, nhiệt độ sẽ được hấp thụ (làm lạnh) hoặc truyền (sưởi) từ không khí trong phòng ra dàn nóng và ra ngoài. Đây là quá trình tuần hoàn, được lặp đi lặp lại cho đến khi nhiệt độ trong phòng bằng với nhiệt độ cài đặt.
• Chỉ khi nào dàn nóng hoạt động thì nó mới cung cấp khả năng làm mát cho dàn lạnh. Vì vậy khi dàn nóng nghỉ thì dàn lạnh sẽ chỉ tiêu hao điện năng như một chiếc quạt gió nình thường.

Do đó, cần thiết lập mức nhiệt độ sao cho thích hợp để dàn nóng không phải hoạt động quá mức dẫn đến hao phí điện năng.

Với mỗi không gian khác nhau, đều có giới hạn về mức nhiệt độ thấp nhất dàn lạnh. Vì vậy, chỉ nên duy trì nhiệt độ từ mức này trở lên để tránh làm dàn nóng phải vận hành liên tục không nghỉ.

Trên đây là toàn bộ thông tin tổng quan về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa trung tâm. Hy vọng với những kiến thức trên sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về điều hòa trung tâm là gì? 

Đọc thêm: Điều hòa trung tâm VRV và VRF có gì khác? Tìm hiểu điều hòa trung tâm Daikin

Tags: điều hòa trung tâm VRV, hệ thống điều hòa trung tâm