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, với các đặc điểm sau:
Tìm hiểu hệ thống lạnh cỡ nhỏ
Đặc điểm của hệ thống lạnh cỡ nhỏ
Công suất lạnh: Hệ thống có năng suất lạnh lên đến 18kW (15,000 kcal/h).
Môi chất lạnh: Chủ yếu sử dụng các loại Freon, phù hợp cho làm lạnh trực tiếp, do tính chất dễ sử dụng và hiệu quả cao trong các ứng dụng nhỏ.
Loại máy nén: Máy nén có thể là kín, nửa kín, hoặc hở, phù hợp với các ứng dụng khác nhau, từ dân dụng (tủ lạnh, máy lạnh gia đình) đến thương mại (tủ và thiết bị lạnh thương mại, kho lạnh nhỏ).
Nhiệt độ bay hơi: Thường nằm trong khoảng từ -45°C đến 10°C, nhưng đôi khi có thể giảm xuống đến -100°C để phục vụ các ứng dụng đặc biệt.
Các thành phần chính
- Thiết bị ngưng tụ: Có thể sử dụng loại làm mát bằng không khí cưỡng bức (dàn quạt) hoặc làm mát bằng nước (bình ngưng). Các hệ thống nhỏ ít sử dụng dàn tưới để làm mát.
- Thiết bị bay hơi: Thường là dàn làm lạnh không khí kiểu đối lưu tự nhiên hoặc cưỡng bức, giúp tăng hiệu quả làm lạnh.
- Thiết bị tiết lưu: Sử dụng van tiết lưu cân bằng trong hoặc ngoài để điều chỉnh lượng môi chất lỏng vào dàn bay hơi. Trong các thiết bị nhỏ như tủ lạnh gia đình, ống mao được dùng thay cho van tiết lưu.
Nhờ các đặc điểm trên, hệ thống lạnh cỡ nhỏ đáp ứng tốt nhu cầu làm lạnh trong không gian nhỏ, dễ lắp đặt và bảo trì, đồng thời tiết kiệm chi phí vận hành.
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.
Nguyên lý hoạt động: Nhiệt độ buồng lạnh được điều chỉnh bởi thermostat. Khi nhiệt độ đạt mức yêu cầu, thermostat sẽ ngắt máy nén và khi nhiệt độ lên cao vượt mức cho phép, máy nén sẽ được bật lại. Để ngăn môi chất lạnh lỏng không đọng lại ở dàn bay hơi khi máy ngừng hoạt động, van điện từ được lắp đặt trước van tiết lưu. Ngoài ra, hệ thống còn có van chặn trước và sau máy nén, cũng như hồi nhiệt trên đường ống lỏng và đường ống hơi để tăng hiệu quả lạnh.
Rơle bảo vệ áp suất: Rơle áp suất cao và thấp được sử dụng để bảo vệ máy nén khi áp suất quá cao hoặc quá thấp, ngăn ngừa các tác động xấu đến hiệu suất làm việc và tuổi thọ máy.
Điều chỉnh nhiệt độ qua rơle áp suất thấp: Một số hệ thống sử dụng rơle áp suất thấp để điều chỉnh nhiệt độ, yêu cầu van điện từ phải có trước van tiết lưu. Khi nhiệt độ trong buồng đạt yêu cầu, thermostat sẽ ngắt dòng van điện từ để đóng van và ngừng cấp lỏng cho dàn bay hơi. Khi nhiệt độ tăng cao, hệ thống sẽ nối lại van điện từ để tiếp tục hoạt động.
Sơ đồ hệ thống dùng máy nén hở kiểu ΦAK của Nga
Hệ thống này khác với sơ đồ trên ở chỗ sử dụng máy nén hở, còn các thành phần khác thì tương tự. Van điện từ cũng được lắp trước van tiết lưu để đảm bảo an toàn và tránh hiện tượng đọng lỏng ở dàn bay hơi.

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
Hơi Freon R12 từ dàn bay hơi được máy nén hút về, nén lên áp suất cao và đưa vào bình ngưng làm mát bằng nước. Sau khi hơi Freon ngưng tụ thành lỏng, nó được dẫn qua phin sấy lọc và van tiết lưu, giảm áp suất để vào dàn bay hơi và thu nhiệt từ môi trường lạnh, tạo ra vòng tuần hoàn kín.

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.
Nguyên lý hoạt động
Nhiệt độ trong buồng lạnh được điều chỉnh nhờ rơle áp suất thấp (pressostat). Khi đạt nhiệt độ yêu cầu, thermostat sẽ ngắt mạch van điện từ, ngừng cấp lỏng cho dàn bay hơi. Khi nhiệt độ tăng cao hơn mức quy định, thermostat sẽ mở van điện từ, cho phép cấp lỏng vào dàn bay hơi.
Quản lý áp suất
- Áp suất ngưng tụ được điều chỉnh tự động nhờ van điều chỉnh nước làm mát vào bình ngưng.
- Rơle áp suất cao bảo vệ máy nén khỏi áp suất quá cao.
Cấu hình hệ thống
Hệ thống này có khả năng cung cấp năng suất lạnh từ 10 đến 14 kW, có thể dùng để cấp lạnh cho bốn buồng khác nhau trong các cửa hàng thương mại:
- Mỗi buồng có đường cấp lỏng và đường hơi hút riêng biệt.
- Trên đường cấp lỏng, trước van tiết lưu của mỗi cụm dàn bay hơi, người ta lắp một van điện từ để điều chỉnh dòng chảy.
Tình huống hoạt động
Khi tất cả các van điện từ đều đóng (tức là tất cả các buồng đều đủ lạnh), áp suất phía hút sẽ giảm xuống dưới mức cho phép, khiến rơle áp suất thấp ngắt mạch cấp điện cho máy nén, làm máy nén ngừng hoạt động.Khi một trong bốn buồng cần cấp lạnh, van điện từ của buồng đó sẽ mở ra, cho phép lỏng tràn vào dàn, làm tăng áp suất hút và kích hoạt lại máy nén.
Điều chỉnh nước làm mát
Áp suất ngưng tụ trong bình ngưng cũng được điều chỉnh nhờ van điều chỉnh nước:
- Khi áp suất đầu đẩy quá cao, cửa van tự động mở ra cho nước vào nhiều hơn.
- Khi áp suất đầu đẩy xuống quá thấp, cửa van tự động khép lại để giảm lưu lượng nước.
Giải pháp tiết kiệm nước
Để tiết kiệm nước trong điều kiện Việt Nam, nhiều cơ sở sử dụng nước tuần hoàn hoặc thay thế bình ngưng làm mát bằng nước bằng dàn ngưng quạt (giải nhiệt gió). Dù hiệu suất lạnh có thể thấp hơn, nhưng thiết bị gọn nhẹ và dễ dàng hơn để lắp đặt.
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.
Nguyên lý hoạt động
Máy lạnh XMBΦYBC-12 hoạt động theo nguyên lý tuần hoàn kín, trong đó:
- Chất lạnh được nén bởi máy nén và sau đó đi vào dàn ngưng quạt để thải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng.
- Lỏng Freon sẽ theo đường ống đi qua phin sấy lọc và van tiết lưu, sau đó vào dàn bay hơi để thu nhiệt từ môi trường xung quanh.
- Hơi Freon sau khi thu nhiệt sẽ được hút trở lại máy nén, tạo thành vòng tuần hoàn.
Quản lý nhiệt độ
Nhiệt độ trong mỗi buồng được điều chỉnh thông qua thermostat, cho phép thiết lập các mức nhiệt độ khác nhau cho từng buồng:
- Khi nhiệt độ đạt yêu cầu, thermostat sẽ ngắt mạch van điện từ, ngừng cấp lỏng cho dàn bay hơi.
- Khi nhiệt độ tăng lên quá mức quy định, thermostat sẽ mở van điện từ, cho phép cấp lỏng vào dàn bay hơi.
Lợi ích của hệ thống
Hệ thống này có khả năng cung cấp năng suất lạnh từ 10 đến 14 kW, phù hợp cho các cửa hàng thương mại với yêu cầu làm mát đa dạng:
- Có khả năng điều chỉnh nhiệt độ khác nhau cho từng buồng, giúp tiết kiệm năng lượng và tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh.
- Dễ dàng lắp đặt và bảo trì nhờ vào thiết kế gọn nhẹ của dàn ngưng quạt.