Giới thiệu sơ đồ hệ thống lạnh cỡ nhỏ

Hệ thống lạnh cỡ nhỏ thường được sử dụng trong các ứng dụng dân dụng và thương mại, như tủ lạnh, máy lạnh, máy làm mát nước, v.v. Bài viết dưới đây chúng tôi sẽ giới thiệu một số sơ đồ cơ bản của hệ thống lạnh cỡ nhỏ.

Tìm hiểu hệ thống lạnh cỡ nhỏ

Máy lạnh cỡ nhỏ có năng suất lạnh đến 18kW (15000 kcal/h). Mỗi chất lạnh chủ yếu là các loại Freon làm lạnh trực tiếp. Máy nén lạnh gồm các loại kín, nửa kín và hở. Máy lạnh nhỏ sử dụng chủ yếu cho các tủ lạnh sinh hoạt, tủ và thiết bị lạnh thương nghiệp, các buồng lạnh lắp ghép và các kho lạnh nhỏ, máy điều hoà nhiệt độ. Nhiệt độ bay hơi từ 10°C đến – 45°C, đôi khi – 100°C.

Thiết bị ngưng tụ có thể là loại làm mát bằng không khí cưỡng bức (dàn quạt) hoặc làm mát bằng nước (bình ngưng), ít khi làm mát bằng các dàn tưới.

Thiết bị bay hơi thường là các loại dàn làm lạnh không khí kiểu đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức. Thiết bị tiết lưu thường là van tiết lưu cân bằng trong hoặc cân bằng ngoài. Các máy lạnh nhỏ như tủ lạnh gia đình và thương nghiệp sử dụng ống mao làm bộ phận tiết lưu.

Giới thiệu một số sơ đồ hệ thống lạnh cỡ nhỏ

Sơ đồ hệ thống lạnh Freon có máy nén kiểu kín

Hình 1 giới thiệu sơ đồ hệ thống lạnh Freon có máy nén kiểu kín, đặc biệt hay được sử dụng cho các thiết bị lạnh thương nghiệp như tủ lạnh, quầy lạnh, tủ kính lạnh… Hệ thống gồm máy nén kín (lốc) 1, dàn ngưng quạt 2, van tiết lưu nhiệt 5, dàn bay hơi 6 và các dụng cụ và thiết bị phụ. 

1. Máy nén kín; 2. Dàn ngưng quạt, 3. Phin sấy lọc; 4. Bình chứa; 5. Van tiết lưu nhiệt; 6. Dàn bay hơi đối lưu tự nhiên, 7. Bầu cảm nhiệt của van tiết lưu 8. Thermostat; 9. Khởi động từ, 10. Van điện từ; 11. Mắt ga.

Nhiệt độ buồng lạnh được điều chỉnh qua thermostat. Khi đạt nhiệt độ, thermostat cho tín hiệu ngắt mạch máy nén và khi nhiệt độ lên cao vượt mức cho phép, thermostat lại cho tín hiệu để máy nén hoạt động lại.

Bình thường người ta còn lắp một van điện từ trước van tiết lưu để ngăn không cho mỗi chất lạnh lỏng dồn về dàn bay hơi khi máy ngừng hoạt động. Trước và sau máy nén đều có van chặn và trên đường lỏng đến van tiết lưu và hơi về máy nén còn bố trí một hồi nhiệt để tăng hiệu quả lạnh.

Đa số các hệ thống loại này có rơle áp suất cao và thấp để bảo vệ máy nén khi áp suất quá cao và quá thấp. Nếu áp suất quá cao rơle áp suất cao ngắt mạch điện cho máy nén ngừng hoạt động, và nếu áp suất hút quá thấp (ảnh hưởng xấu đến bôi trơn máy nén và hiệu quả kinh tế) rơle áp suất thấp ngắt mạch điện cấp cho máy nén.

Một số hệ thống điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh qua rơle áp suất thấp, khi đó trước van tiết lưu nhất thiết phải có van điện từ. Khi nhiệt độ trong buồng lạnh đạt yêu cầu, thermostat ngắt dòng van điện từ, van điện từ đóng ngừng cấp lỏng cho dàn bay hơi, áp suất bay hơi nhanh chóng tụt xuống dưới mức quy định, rơ le áp suất thấp ngắt mạch cấp điện cho máy nén. Khi nhiệt độ buồng lên quá cao, thermostat nối mạch van điện từ, van điện từ mở cấp lỏng cho dàn bay hơi, áp suất bay hơi tăng lên, rơle áp suất thấp nối mạch lại cho động cơ máy nén hoạt động.

Sơ đồ hệ thống lạnh nhỏ dùng máy nén hở kiểu ΦAK của Nga

Hình 2 mô tả hệ thống lạnh nhỏ dùng máy nén hở kiểu ΦAK của Nga. Hai hệ thống ở hình 1 và 2 chỉ khác nhau ở kiểu máy nén, còn nguyên lí hoạt động giống nhau. Với việc bố trí van điện từ trước van tiết lưu đảm bảo máy hoạt động an toàn, ổn định không có hiện tượng đọng môi chất lạnh lỏng ở dàn bay hơi hoặc máy nén.

1. Rơle áp suất cao và thấp; 2. Máy nén hở kiểu ΦAK (Nga); 3. Phin sấy lọc; 4. Van tiết lưu nhiệt; 5. Dàn bay hơi; 6. Dàn ngưng quạt, 7. Động cơ; 8. Bình chứa 9. Bình tích lỏng;
I- Đường hơi hút về máy nén; II- Đường lỏng cấp cho dàn bay hơi.

Sơ đồ hệ thống lạnh kiểu hở ΦB6 của Nga

Hình 3 giới thiệu sơ đồ hệ thống lạnh kiểu hở ΦB6 của Nga, môi chất lạnh R12, năng suất lạnh 7kW (6000 kcal/h).

1. Máy nén hở; 2. Phin sấy lọc ; 3. Bình ngưng làm mát bằng nước; 4. Van điều chỉnh nước làm mát nhờ tín hiệu áp suất đầu đẩy: 5. Rơle áp suất cao và thấp; 6. Dàn bay hơi tĩnh; 7. Van tiết lưu nhiệt; 8. Hồi nhiệt; 9. Động cơ.

Sơ đồ không gian của hệ thống lạnh AK-ΦB6 cho buồng lạnh

Hình 4 giới thiệu sơ đồ không gian của hệ thống lạnh AK-ΦB6 lắp đặt cụ thể cho buồng lạnh. Để đảm bảo cho lỏng khỏi chảy về máy nén và tuần hoàn dầu dễ dàng, với sáu dàn bay hơi, người ta có thể áp dụng phương pháp hỗn hợp để lắp đặt các dàn bay hơi nghĩa là bốn dàn cấp lỏng từ trên xuống và hai dàn cấp lỏng từ dưới lên.

1. Máy nén hở; 2. Phin sấy lọc ; 3. Bình ngưng làm mát bằng nước; 4. Van điều chỉnh nước làm mát nhờ tín hiệu áp suất đầu đẩy: 5. Rơle áp suất cao và thấp; 6. Dàn bay hơi tĩnh; 7. Van tiết lưu nhiệt; 8. Hồi nhiệt; 9. Động cơ.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau. Hơi Freon R12 sinh ra trong dàn bay hơi được máy nén hút về, nén lên áp suất cao và đẩy vào bình ngưng làm mát bằng nước. Ở trong bình ngưng, hơi Freon thải nhiệt cho nước, ngưng tụ lại thành lỏng. 

Lỏng Freon theo đường ống đi qua phin sấy lọc vào van tiết lưu nhiệt. Qua van tiết lưu Freon lỏng có áp suất thấp và sôi trong dàn bay hơi ở nhiệt độ thấp, thu nhiệt của môi trường lạnh. Hơi lại được máy nén hút về, vòng tuần hoàn kín của mỗi chất lạnh được khép kín.

Sơ đồ nguyên lý máy lạnh XM-ΦY8

1. Máy nén; 2. Động cơ; 3. Van điều chỉnh nước làm mát; 4. Bình ngưng; 5. Rơle áp suất; 6. Hồi nhiệt; 7. Phin sấy lọc; 8. Van điện từ 9. Thermostat; 10. Dàn lạnh tĩnh PCH-12,5C: 12. Van tiết lưu nhiệt; 13. Van điện tử; 14. Dàn quạt.

Nhiệt độ trong buồng lạnh được điều chỉnh nhờ đóng ngắt mạch của rơle áp suất thấp (pressostat). Áp suất ngưng tụ được điều chỉnh tự động nhờ van điều chỉnh nước làm mát vào bình ngưng tụ. Bảo vệ áp suất cao của máy nén nhờ rơle áp suất cao. Có thể điều chỉnh nhiệt độ buồng lạnh chênh nhau 45°C. 

Những hệ thống lạnh nhỏ năng suất lạnh từ 10 đến 14 kW có thể dùng để cấp lạnh cho bốn buồng lạnh của các cửa hàng thương nghiệp với nhiệt độ khác nhau trong mỗi buồng.

Trong trường hợp này từ bảng dụng cụ, phải có đường cấp lỏng và đường hơi hút riêng cho từng cụm dàn bay hơi của từng buồng. Trên đường cấp lỏng, trước van tiết lưu của mỗi cụm dàn của mỗi buồng người ta lắp một van điện từ. Thermostat 9 điều chỉnh nhiệt độ buồng qua việc đóng mở van điện từ 13. Khi nhiệt độ buồng đạt đến mức yêu cầu, thermostat 9 ngắt mạch van điện từ. Van điện từ đóng ngừng cấp lỏng cho dàn bay hơi. Khi nhiệt độ buồng lên cao quá mức quy định, thermostat đóng mạch van điện từ. Van điện từ mở, cấp lỏng cho dàn bay hơi. 

Trường hợp tất cả các van điện từ đều đóng (nghĩa là khi tất cả các buồng đều đủ lạnh) thì áp suất phía hút sẽ đột ngột giảm xuống dưới mức cho phép, rơle áp suất thấp sẽ tác động ngắt mạch cấp điện cho máy nén. Máy nén ngừng làm việc. Khi có một trong bốn buồng cần cấp lạnh, van điện từ buồng đó mở ra, lỏng tràn vào dàn, áp suất hút tăng lên và rơle áp suất lại tác động để đóng mạch cho máy nén hoạt động trở lại.

Áp suất ngưng tụ của mỗi chất lạnh trong bình ngưng cũng được điều chỉnh nhờ van điều chỉnh nước, van điều chỉnh lấy tín hiệu áp suất từ đầu đẩy. Khi áp suất đầu đẩy (áp suất ngưng tụ) quá cao, cửa van tự động mở to ra cho nước vào nhiều hơn. Khi áp suất đầu đẩy xuống quá thấp, cửa van tự động khép lại để nước vào ít hơn. 

Trong nhiều trường hợp, để tiết kiệm nước người ta còn lắp thêm một van điện từ trên đường cấp nước vào bình ngưng. Van điện từ mở đồng thời khi máy nén hoạt động và đóng khi máy nén nghỉ.

Trong hoàn cảnh Việt Nam, việc cung cấp nước thường xuyên cho máy nền nhiều khi gặp khó khăn. Nhiều cơ sở máy lạnh phải sử dụng nước tuần hoàn, nghĩa là phải có bể nước, tháp làm mát nước, bơm nước và hệ thống ống dẫn, dàn phun đi kèm. 

Đối với một máy lạnh nhỏ, điều đó gây tổn phí, cổng kềnh… Nhiều cơ sở lạnh đã chọn phương án dùng dàn ngưng quạt (dàn ngưng giải nhiệt gió) thay cho bình ngưng làm mát bằng nước. Tuy hiệu suất lạnh nhỏ hơn nhưng thiết bị gọn nhẹ hơn, phù hợp với hoàn cảnh Việt Nam.

Sơ đồ không gian của máy lạnh XMBΦYBC-12

Hình 6 giới thiệu sơ đồ không gian của máy lạnh XMBΦYBC-12 14kW dùng dàn ngưng quạt. Máy cấp lạnh cho bốn buồng với bốn nhiệt độ khác nhau giống như trường hợp mô tả trên hình 5. Nguyên tắc hoạt động của sơ đồ hình 5 và 6 cũng giống nhau.

1. Máy nén; 2. Bình chứa; 3. Dàn ngưng quạt; 4. Dàn lạnh tĩnh; 5. Van tiết lưu; 6. Van điện tử, 7. Thermostat; 8. Dàn lạnh quạt; 9. Hồi nhiệt; 10. Phin sấy lọc.