Trong các hệ thống công nghiệp, việc kiểm soát nhiệt độ đóng vai trò cực kỳ quan trọng để đảm bảo thiết bị vận hành ổn định, sản phẩm đạt chất lượng và dây chuyền hoạt động liên tục. Một trong những thiết bị không thể thiếu để thực hiện nhiệm vụ này là Chiller – hay còn gọi là thiết bị kiểm soát nhiệt độ.

Bài viết dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ Chiller là gì, nguyên lý hoạt động ra sao, vì sao cần kiểm soát nhiệt độ, và các dòng Chiller của SMC đang được ứng dụng rộng rãi trong những ngành công nghiệp nào.

Chiller - thiết bị kiểm soát nhiệt độ

Chiller là gì?

Chiller là thiết bị dùng để kiểm soát nhiệt độ của nước hoặc dung môi tuần hoàn, nhằm mục đích điều chỉnh hoặc duy trì nhiệt độ ổn định cho các ứng dụng và thiết bị trong sản xuất.

Trong các nhà máy, Chiller thường được sử dụng để:

• Làm mát thiết bị gia nhiệt
• Ổn định nhiệt độ khuôn
• Giữ nhiệt độ môi trường hoặc thiết bị ở mức tối ưu
• Ngăn ngừa hư hỏng thiết bị do quá nhiệt

Việc duy trì nhiệt độ ổn định giúp đảm bảo thiết bị hoạt động bền bỉ, giảm lỗi sản phẩm và nâng cao hiệu suất sản xuất.

Vì sao cần kiểm soát nhiệt độ trong sản xuất?

Ngăn ngừa hư hỏng thiết bị

Nhiều máy móc công nghiệp hoạt động với mức nhiệt rất cao. Ví dụ:

• Máy hàn kim loại
• Thiết bị sử dụng laser
• Máy gia nhiệt khuôn

Nếu không được làm mát, các thiết bị này dễ hỏng do tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao. Chiller cung cấp nước làm mát tuần hoàn, giúp ổn định nhiệt độ và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Chiller được sử dụng nhiều trong các ứng dụng hàn

Ổn định chất lượng sản phẩm

Nhiều ứng dụng sản xuất cần kiểm soát nhiệt độ nhằm ổn định chất lượng sản phẩm. Ví dụ, trong quá trình ép nhựa, nhiệt độ khuôn thay đổi sẽ làm:

• Biến dạng sản phẩm
• Sai lệch kích thước sản phẩm đúc
• Tăng tỷ lệ lỗi

Khuôn đúc quá nóng gây biến dạng sản phẩm đúc

Chiller giúp làm mát khuôn kim loại cho các sản phẩm nhựa, duy trì nhiệt độ khuôn ổn định, đảm bảo sản phẩm đồng nhất và đạt chất lượng.

Ngăn chặn biến đổi cấu trúc vật liệu

Một số vật liệu thay đổi cấu trúc khi nhiệt độ dao động quá lớn (như vật liệu nghiền – cần dùng Chiller để làm mát vỏ máy nghiền). Nhờ kiểm soát nhiệt độ chính xác, Chiller giúp bảo toàn tính chất vật liệu trong suốt quá trình gia công.

Sử dụng Chiller cho máy nghiền

Nguyên lý hoạt động của Chiller

Hãy lấy một ví dụ: Sử dụng Chiller làm mát mỏ hàn.

Để làm mát mỏ hàn, nước sẽ đi qua mỏ hàn, sau đó nước nóng sẽ được dẫn qua một bộ phận làm lạnh để làm hạ nhiệt độ nước xuống và đổ vào tank chứa. Nước đã làm mát lại được bơm hút từ tank chứa đến làm mát mỏ hàn, tạo thành một vòng tuần hoàn khép kín (như ảnh). Hệ thống này được tích hợp trong một thiết bị gọi là Chiller (thiết bị kiểm soát nhiệt độ).

Như vậy, có thể hiểu đơn giản Chiller hoạt động giống như một vòng tuần hoàn làm lạnh khép kín:

1. Nước làm mát hấp thụ nhiệt từ thiết bị sản xuất
2. Nước nóng trở về Chiller
3. Trong Chiller, nước được làm lạnh qua bộ trao đổi nhiệt
4. Nước lạnh quay lại thiết bị để tiếp tục làm mát

Để dễ hình dung, hãy tưởng tượng khi bạn cần làm mát một ấm nước nóng, nếu bạn:

• Ngâm ấm nước vào xô nước lạnh => ấm sẽ truyền nhiệt vào nước, làm nước nhanh chóng nóng lên => không thể làm mát tiếp được.
• Liên tục thêm nước mới vào xô => gây lãng phí
• Sử dụng đá => đá tan và phải bổ sung liên tục => gây lãng phí

Chiller giải quyết toàn bộ nhược điểm này. Như ví dụ trên, chất lỏng tuần hoàn làm mát sẽ đi qua bộ trao đổi nhiệt. Bộ trao đổi nhiệt được đặt trong xô nước, giúp làm mát và giảm nhiệt độ của nước trong xô. Sau đó chất lỏng được đưa về làm lạnh trở lại trong thiết bị bằng mạch làm lạnh, và lại được đưa quay ngược trở về để tiếp tục làm mát. Nguồn nước tuần hoàn luôn được làm lạnh liên tục bên trong thiết bị, không bị thất thoát và không cần thay mới. Đây là hệ thống làm mát hiệu quả – ổn định – tiết kiệm năng lượng.

Nguyên lý hoạt động đơn giản của Chiller

Chiller SMC – Độ chính xác cao và vận hành tối ưu

Chiller của SMC có khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác ±0.1°C. Chiller lưu thông chất lỏng đến nhiệt độ cần thiết, vì vậy nó có thể được sử dụng như một thiết bị điều chỉnh nhiệt độ (làm mát hoặc giữ nhiệt độ không đổi).

Ngoài ra, sử dụng Chiller cũng cho phép bạn điều khiển và giám sát từ xa. Chiller của SMC được thiết kế với chuẩn truyền thông nối tiếp RS-232C/RS-485 và liên kết đến I/O, có thể đọc dữ liệu, ghi dữ liệu, tự chẩn đoán và các chức năng hữu ích khác, giúp bạn ghi lại các biến quá trình liên quan như áp suất, lưu lượng và nhiệt độ.
 
Chiller thích hợp cho các thiết bị yêu cầu độ ổn định cực cao như:

• Laser
• Thiết bị phân tích
• Máy CNC
• Máy ép nhựa
• Hệ thống LCD
• Thiết bị quang học

SMC thiết kế nhiều dòng Chiller để phù hợp với từng môi trường và nhu cầu.

Các dòng Chiller SMC phổ biến 

Chiller SMC phân thành 5 loại: loại tiêu chuẩn, loại giá đỡ, loại biến tần, loại hai kênh và loại kháng môi trường.

1. Loại tiêu chuẩn

• Thiết kế nhỏ gọn, tiết kiệm không gian (dòng HSRE: HRS012/ HRS018/ HRS024)
• Tự động khởi động lại sau khi mất điện
• Bảo vệ mức chất lỏng thấp
• Có chức năng hẹn giờ
• Phổ biến nhất là dòng dùng gas lạnh (dải nhiệt độ hoạt động từ 5 đến 40°C)

Ứng dụng: máy công cụ laser, sản xuất khuôn ép nhựa, thiết bị phân tích, thiết bị sản xuất LCD.

2. Loại giá đỡ (Rack Mount Type)

• Nhỏ gọn, tiết kiệm không gian: lắp được nhiều Chiller trong khung 19 inch
• Hoạt động mà không cần tháo thiết bị ra khỏi giá đỡ
• Làm lạnh theo nguyên lý Peltier (hiệu ứng nhiệt điện)
• Môi trường làm việc yên tĩnh hơn với cấu trúc không có bộ phận chuyển động, không máy nén khí

3. Loại Inverter – Tiết kiệm năng lượng

• Sử dụng hệ điều khiển biến tần
• Giảm tiêu thụ điện đến 53%
• Công suất vận hành:
  • Làm mát bằng khí: 9.5 kW
  • Làm mát bằng hơi nước: 11 kW
• Dải nhiệt độ cài đặt: 5°C – 40 °C
• Hoạt động ổn định, kiểm soát nhiệt độ chính xác ±0.1°C.

Đây là lựa chọn lý tưởng cho nhà máy theo định hướng tiết kiệm năng lượng – tối ưu vận hành.

4. Loại hai kênh (Dual-Channel Chiller)

• Kiểm soát hai mức nhiệt độ khác nhau cùng lúc với hai kênh chất lỏng riêng biệt
• Thiết kế riêng cho máy gia công laser
• Giảm điện năng tiêu thụ khoảng 30%

5. Loại kháng môi trường

• Dùng trong môi trường nhiều bụi, nước bắn, hoặc hơi ẩm
• Dễ dàng bảo dưỡng
• Bền bỉ và ổn định trong điều kiện khắc nghiệt

Ứng dụng của Chiller trong công nghiệp

Chiller được dùng rộng rãi trong:

• Công nghiệp điện tử và bán dẫn: làm mát đèn UV trong các thiết bị làm khô, duy trì nhiệt độ buồng xử lý trong quy trình etching/sputtering, …
• Dây chuyền sản xuất LCD: kiểm soát nhiệt độ dung dịch xử lý bề mặt, làm mát hệ thống exposure, ...
• Thiết bị laser: làm mát bộ phận chiếu xạ trong ứng dụng laser, làm mát phần được chiếu tia laser trong các ứng dụng laser
• Hàn: làm mát mỏ hàn và nguồn điện trong máy hàn hồ quang
• In công nghiệp: làm mát con lăn mực hoặc đèn UV trong máy in công nghiệp
• Công nghệ ép nhựa: làm mát khuôn ép nhựa
• Thiết bị quang học: ổn định nhiệt độ block quang học, làm mát cảm biến ảnh và camera công nghiệp, kiểm soát nhiệt độ thấu kính hoặc module chiếu sáng, …
• Hệ thống năng lượng tái tạo
• Ngành y tế – phòng thí nghiệm: kiểm soát nhiệt độ của chùm tia điện được chiếu xạ trong kính hiển vi điện tử

• Ngành công nghiệp nặng: làm mát và ổn định nhiệt độ trong quá trình xử lý vật liệu hàng loạt (như máy nghiền,…)
• Làm mát trong quá trình xử lý nước
• Sử dụng trong thiết bị làm lạnh cryogetic
• Sử dụng trong dây chuyền lắp ráp tự động hóa

Nhờ khả năng làm mát chính xác và linh hoạt, Chiller góp phần duy trì năng suất, giảm lỗi sản phẩm và bảo vệ thiết bị.

Các thông số quan trọng khi chọn Chiller

Khi lựa chọn Chiller cho dây chuyền sản xuất, việc nắm rõ các thông số kỹ thuật là yếu tố quyết định để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, đủ tải và tối ưu chi phí vận hành. Dưới đây là những thông số quan trọng mà kỹ sư cần xem xét:

Công suất làm lạnh (Cooling capacity)

Đây là thông số chính phản ánh khả năng hấp thụ nhiệt của Chiller.

Công suất làm lạnh phải đủ bù lại lượng nhiệt sinh ra từ thiết bị (laser, khuôn ép, nguồn hàn, bộ chiếu UV…) để đảm bảo nhiệt độ luôn ổn định.

Nếu chọn công suất quá thấp, Chiller phải chạy liên tục, gây quá tải và nhanh hỏng; còn công suất quá lớn dẫn đến lãng phí điện năng. Kỹ sư nên chọn công suất ≥ 120% tải nhiệt thực tế để đảm bảo dự phòng khi môi trường nóng hơn hoặc thiết bị tăng chu kỳ làm việc.

Lưu lượng bơm và cột áp (Rated flow – Pump head)

Lưu lượng cho biết tốc độ tuần hoàn chất lỏng qua thiết bị cần làm mát và quay lại Chiller.

Lưu lượng và cột áp phải phù hợp với:

• Chiều dài đường ống
• Tổn thất áp suất qua fitting
• Yêu cầu lưu lượng tối thiểu của thiết bị (laser, hàn, CNC…)

Nếu lưu lượng quá thấp, khả năng truyền nhiệt kém. Nếu cột áp không đủ, dòng chảy không ổn định và có thể gây nên hiện tượng xâm thực.

Độ chính xác (Độ ổn định nhiệt - Temperature stability)

Độ chính xác càng cao, sản phẩm và thiết bị càng ổn định. Đây là thông số quan trọng nhất đối với ứng dụng yêu cầu chính xác cao.

Chiller SMC cho phép kiểm soát nhiệt độ với sai số chỉ ±0.1°C, đáp ứng các yêu cầu ổn định nhiệt độ gắt gao.

Cơ chế làm lạnh và chất lỏng tuần hoàn

Công nghệ làm lạnh quyết định khả năng trao đổi nhiệt và hiệu suất làm lạnh của Chiller. Tùy từng model, Chiller có thể sử dụng môi chất lạnh gas hoặc sử dụng module Peltier (nhiệt điện). Gas lạnh thường phù hợp dải công suất lớn, còn Peltier tối ưu cho môi trường yêu cầu độ ồn thấp, độ rung thấp hoặc không dùng máy nén.

Tùy vào môi trường, kỹ sư có thể chọn loại chất lỏng tuần hoàn là nước máy hoặc nước có thêm glycol 15% (chống đông – chống ăn mòn).

Chuẩn kết nối truyền thông

Trong các nhà máy theo định hướng tự động hóa và Công nghiệp 4.0, việc giám sát và đọc dữ liệu vận hành từ xa rất quan trọng.

Chiller SMC hỗ trợ các chuẩn truyền thông như RS-232C và RS-485, cho phép:

• Đọc và ghi dữ liệu
• Giám sát tình trạng vận hành
• Kết nối I/O
• Tự chẩn đoán lỗi

Nhờ đó, kỹ sư có thể theo dõi các giá trị áp suất, lưu lượng, nhiệt độ theo thời gian thực và tích hợp vào hệ thống quản lý của nhà máy.

Các thiết bị phụ trợ giúp tối ưu hiệu suất Chiller

Để hệ thống Chiller SMC hoạt động hiệu quả nhất, chúng tôi khuyến nghị sử dụng các thiết bị phụ trợ như:

• Đầu nối khí
• Ống dây khí
• Bộ lọc công nghiệp
• Cảm biến áp suất
• Cảm biến lưu lượng

Các thiết bị này giúp Chiller vận hành ổn định, đảm bảo chất lượng dòng chảy tuần hoàn. Temas cung cấp trọn bộ Chiller SMC cùng các thiết bị đi kèm, giúp Quý khách hàng an tâm về chất lượng.

Chiller là giải pháp quan trọng trong mọi dây chuyền sản xuất hiện đại, giúp kiểm soát nhiệt độ ổn định, bảo vệ thiết bị, giảm lỗi sản phẩm và tối ưu hóa hiệu suất nhà máy. Với các dòng sản phẩm đa dạng, Chiller SMC đáp ứng linh hoạt nhu cầu của nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

Temas là nhà phân phối chính thức của SMC tại Việt Nam. Liên hệ chúng tôi để được tư vấn dòng sản phẩm chiller phù hợp với yêu cầu của bạn.