Lắp đặt và vận hành hệ thống điều hòa không khí water chiller kết hợp tích trữ lạnh tại xưởng nhiệt đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

TỔNG QUAN

Tổng quan về hệ thống ĐHKK Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh

Việt Nam nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, khiến điều hòa không khí trở thành một phần thiết yếu trong sinh hoạt và công nghiệp Những năm gần đây, sự phát triển kinh tế đã thúc đẩy ngành điều hòa không khí có những bước tiến vượt bậc, khẳng định vị trí quan trọng của nó trong đời sống và sản xuất.

Khi đời sống người dân ngày càng nâng cao, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí cũng tăng theo Hiện nay, điều hòa đã trở thành thiết bị thiết yếu trong các tòa nhà, bệnh viện, xí nghiệp, khách sạn, văn phòng và cả hộ gia đình Đối với những không gian lớn, hệ thống điều hòa công suất nhỏ không đủ đáp ứng, nên người ta đã chuyển sang sử dụng "WATER CHILLER" với công suất lớn hơn Tuy nhiên, việc vận hành các hệ thống này cần một lượng điện năng lớn, có thể chiếm đến 30% tổng năng lượng sử dụng của nhà máy Ngoài ra, hiện tượng quá tải lưới điện vào giờ cao điểm và giá điện cao gấp 3 lần vào giờ thấp điểm là những vấn đề cần lưu ý.

Giảm thiểu chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa không khí là một trong những vấn đề được nhiều người quan tâm hiện nay Việc áp dụng các biện pháp tiết kiệm năng lượng không chỉ giúp giảm hóa đơn tiền điện mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

Để giảm điện năng cho hệ thống điều hòa không khí, một biện pháp hiệu quả và đơn giản là áp dụng công nghệ tích trữ lạnh Công nghệ này không chỉ giúp tiết kiệm năng lượng mà còn tối ưu hóa hiệu suất làm mát, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Tích trữ lạnh có 2 cách thức là: Tích trữ 1 phần và tích trữ toàn phần:

- Đối với tích trữ 1 phần: Hệ thống tích trữ lạnh trong suốt giờ thấp điểm, và chỉ bổ sung tải một phần cho tải lạnh trong giờ cao điểm

Hệ thống tích trữ toàn phần với khả năng trữ lạnh trong giờ thấp điểm và cung cấp lạnh cho tải trong giờ cao điểm mang lại hiệu quả kinh tế tối ưu Việc ngưng hoạt động của hệ thống Water Chiller trong thời gian này giúp tiết kiệm chi phí và nâng cao hiệu suất sử dụng năng lượng.

Chúng ta biết rằng hiện tại, ngành điện đang áp dụng chính sách ba giá cho các hóa đơn tiền điện

Giờ thấp điểm: từ 22h đến 4h

Giờ bình thường: từ 4h đến 6h

Giờ cao điểm: từ 6h đến 22h

Giá điện trong giờ cao điểm cao gấp ba lần so với giờ thấp điểm, vì vậy việc hạn chế sử dụng máy lạnh trong giờ cao điểm là cần thiết Chúng ta có thể tích trữ năng lượng lạnh trong giờ thấp điểm để đảm bảo đáp ứng đủ nhu cầu làm lạnh của khách hàng mà vẫn tiết kiệm chi phí điện năng.

Hệ thống lạnh hoạt động bằng cách tích trữ năng lượng lạnh vào ban đêm khi giá điện thấp và giải phóng năng lượng này để cung cấp lạnh cho hệ thống vào ban ngày khi giá điện cao Quá trình này diễn ra liên tục theo chu kỳ hàng ngày.

Chúng ta đã tận dụng nguồn điện giá rẻ để vận hành hệ thống lạnh vào ban đêm, thay vì sử dụng điện trong giờ cao điểm với mức giá cao Nhờ đó, chi phí tiền điện cho việc vận hành hệ thống lạnh được giảm đáng kể.

1.1.1 Nguyên lý chung của hệ thống ĐHKK Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh

Nguyên lý của công nghệ tích trữ lạnh là lưu trữ lạnh trong thời gian hệ thống hoạt động ở chế độ phụ tải thấp, thường vào ban đêm khi nhu cầu sử dụng điện thấp và giá điện rẻ, sau đó cung cấp lạnh cho hệ thống khi phụ tải cao Hệ thống bao gồm chiller chạy cho bể tích trữ, và bể tích trữ cung cấp cho các thiết bị như AHU và FCU.

Vào ban đêm, các chillers thường ngừng hoạt động do nhu cầu tải lạnh giảm Lúc này, bể trữ lạnh kết nối với hệ thống chiller sẽ được sử dụng để lưu trữ năng lượng lạnh.

Năng lượng được lưu trữ trong bồn sẽ được cung cấp lại vào ban ngày khi có nhu cầu sử dụng Bể trữ lạnh có thể hỗ trợ hoặc thay thế hoàn toàn quá trình làm lạnh của Chiller trong thời gian ban ngày.

1.1.2 Các phương pháp tích trữ lạnh

Theo chế độ làm việc

Tích trữ lạnh toàn phần là phương pháp hiệu quả, trong đó vào giờ cao điểm, hệ thống Chiller không hoạt động do toàn bộ tải lạnh đã được đáp ứng từ lượng lạnh được tích trữ trong bể.

Tích trữ lạnh là phương pháp hiệu quả trong việc quản lý tải lạnh, trong đó Chiller cung cấp một phần tải lạnh cho hệ thống trong giờ cao điểm, trong khi phần còn lại được hỗ trợ bởi bể tích trữ lạnh.

Theo dung dịch trong bể

- Tích trữ lạnh dùng nước

- Tích trữ lạnh dùng băng

- Tích trữ lạnh dùng dung dịch (PCMs)

1.1.3 Các chất biến đổi pha thường được sử dụng phổ biến trong hệ thống điều hòa không khí Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh

Hiện nay, các chất được sử dụng trong công nghệ tích trữ lạnh bao gồm nước, băng, muối Eutectic, Glycol và Glycerin Những chất này giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bằng cách hoạt động trong thời gian thấp điểm Mỗi loại chất có nhiệt độ tích trữ, nhiệt độ xả tải và nhiệt độ biến đổi pha riêng biệt, ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống tích trữ lạnh.

- Nước là chất trữ lạnh dưới dạng nhiệt hiện Nhiệt độ tích trữ thường từ 4 o C đến

7 o C và nhiệt độ xả tải từ 5 o C đến 8 o C

Băng và muối Eutectic, một hỗn hợp gồm 60% NaNO3 và 40% KNO3, hoạt động như chất trữ lạnh với nhiệt ẩn Nhiệt độ trữ lạnh của băng dao động từ -9°C đến -3°C, trong khi nhiệt độ xả tải nằm trong khoảng từ 1°C đến 3°C, thấp hơn so với nước.

Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước

1.2.1 Các nghiên cứu ngoài nước

Nghiên cứu của Rismanchi và các cộng sự cho thấy việc sử dụng tích trữ băng cho điều hòa không khí tại các tòa nhà văn phòng ở Malaysia có thể giảm chi phí hàng năm lên đến 35% Hệ thống này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn góp phần bảo tồn nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải CO2, SO2, NOx, CFCs Theo báo cáo, các tòa nhà văn phòng tiêu thụ khoảng 21% tổng lượng điện năng của cả nước, cho thấy nghiên cứu này có tiềm năng lớn trong việc giảm tiêu thụ năng lượng.

Theo tạp chí ASHRAE, một hệ thống lưu trữ năng lượng nhiệt (TES) tại một văn phòng 5184m² ở Phoenix đã giúp tiết kiệm chi phí điện năng từ 15% đến 19% so với hệ thống không có TES, với mức giá điện giờ cao điểm là 0.2$/KWh và thấp điểm là 0.1$/KWh.

Benjamin và các cộng sự đã phát triển hệ thống tích trữ lạnh theo mùa, trong đó nước được lưu trữ dưới dạng băng vào mùa đông để giữ năng lượng, và sau đó được sử dụng để làm mát vào mùa hè Bài báo cũng chỉ ra rằng hệ thống này chưa được thương mại hóa do chi phí cao, nhưng vẫn có tiềm năng lớn trong việc giảm tải cho lưới điện vào mùa hè.

Yingming Xie và các cộng sự đã nghiên cứu phương pháp tích trữ năng lượng lạnh, trong đó hệ số truyền nhiệt tổng thể được tính toán và phân tích qua các bộ trao đổi nhiệt khác nhau Nồng độ natri dodecyl benzen sulfonat (SDS) được sử dụng để tăng cường độ hydrat hóa, kết hợp với nhiệt độ đầu vào và tốc độ chảy Kết quả nghiên cứu cho thấy hiệu suất lưu trữ lạnh có thể được cải thiện đáng kể khi thêm một bộ trao đổi nhiệt.

Xiwen Cheng và các cộng sự đã nghiên cứu và đề xuất một chất thay đổi pha nhằm lưu trữ năng lượng ở nhiệt độ thấp (CTES) thông qua phương pháp tích trữ lạnh với nhiều vật liệu biến đổi pha (PCM) Nghiên cứu này cũng mô phỏng quá trình trao đổi nhiệt, chỉ ra tỷ lệ và mật độ tích trữ lạnh với số lượng lớn, đồng thời cho thấy mức độ chính xác của đơn vị CTES giảm so với các đơn vị CTES trong cùng một giai đoạn.

Công nghệ tích trữ lạnh kết hợp với chất biến đổi pha mới đang được ứng dụng trong hệ thống điều hòa không khí Nghiên cứu của Xiao-Yan Li và cộng sự đã phát hiện ra một chất biến đổi pha mới, nhằm nâng cao hiệu quả của công nghệ tích trữ lạnh Qua khảo sát thực nghiệm bồn tích trữ lạnh sử dụng dạng khối cầu, nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các đặc tính nhiệt động của hệ thống Sau khi vận hành, hệ thống lạnh được tích trữ tại bồn số (9) với bơm P12 đã cho thấy những kết quả khả quan.

Nghiên cứu về vận chuyển chất tải lạnh vào bồn trữ chứa khối cầu sử dụng chất biến đổi pha đã chỉ ra nhiều kết quả quan trọng cho hệ thống điều hòa không khí Cụ thể, công suất xả tải tăng nhanh hơn khi tốc độ dòng chất lỏng (HTF) lớn hơn đầu vào, dẫn đến hệ số trao đổi nhiệt đối lưu cao hơn, từ đó cải thiện quá trình truyền nhiệt Kết quả từ đo DSC cho thấy chất biến đổi pha HS-2 có điểm nóng chảy 8,5 ºC và điểm liên kết 7,4 ºC Hệ số Stefan cao làm tăng nhiệt độ đầu vào, giảm thời gian tan băng, trong khi nhiệt độ chất lỏng truyền nhiệt cao cũng rút ngắn thời gian xả băng.

Hình 1.2 Sơ đồ thực nghiệm hệ thống lạnh [6]

E Oró và các cộng sự [7] đã nghiên cứu và xem xét tính năng của vật liệu chuyển đổi pha (PCM) làm tăng mật độ truyền nhiệt trên bề mặt vật liệu, và ảnh hưởng của chúng đến công nghệ tích trữ lạnh trong chất lượng thực phẩm Hơn 88 mẫu vật liệu có thể được sử dụng làm chất biến đổi pha và khoảng 40 chất biến đổi pha có sẵn tính thương mại Bên cạnh đó những ứng dụng của chất biến đổi pha ở nhiệt độ thấp có thể được tìm thấy, một trong số đó dùng để tích trữ băng

Qinghua Yu và các cộng sự đã nghiên cứu vật liệu chuyển đổi pha (PCM) dạng đá bột từ MEPCMSs, nhằm đạt nhiệt độ phù hợp cho hệ thống tích trữ lạnh Hệ thống này bao gồm một ống chứa chất lỏng có khả năng thay đổi pha ở bên trong, trong khi lớp ngoài là chất rắn biến đổi pha Quá trình hóa rắn bắt đầu từ tâm ống và diễn ra ra ngoài, với sự thay đổi nhiệt độ xuống J (DJ) Vật liệu lõi bao gồm melamine formaldehyde (MF) và DJ, trong khi lớp vỏ chủ yếu từ DJ Hỗn hợp chất thơm với diethylbenzene được xem là thành phần chính, và lớp vỏ được bảo đảm không bị phá vỡ nhờ việc thêm aluminium oxide (Al2O3), hạt nano hoặc đồng phủ trên vỏ FM.

Hình 1.3 Mô hình nghiên cứu thí nghiệm chất biến đổi pha [8]

Yeuhong Bi và các cộng sự đã nghiên cứu sự giảm năng lượng Entropy trong quá trình tích trữ và xả tải của hệ thống trữ lạnh sử dụng khí hydrate Kết quả cho thấy rằng, để đạt được các đặc tính tối ưu của hệ thống lưu trữ lạnh hydrate, cần duy trì tỷ lệ chất thay đổi pha Bên cạnh đó, việc điều chỉnh và kiểm soát tốc độ truyền nhiệt liên tục trong quá trình nạp và xả hydrat là rất quan trọng Phân tích sự thay đổi Entropy trong quá trình này cũng đóng vai trò quan trọng trong thiết kế tối ưu của hệ thống tích trữ lạnh bằng hydrate.

Nghiên cứu của Tadafumi và cộng sự chỉ ra rằng vật liệu lưu trữ dạng đá bột có khả năng duy trì dung tích lớn ở nhiệt độ làm việc Sự kết hợp của các chất rắn trên bề mặt truyền nhiệt tạo ra một lớp chịu nhiệt, giúp giảm tỷ lệ lưu trữ một cách đáng kể Để tối ưu hóa quá trình tích trữ năng lượng, việc ngăn chặn sự kết tinh của lớp rắn dày trên bề mặt là rất quan trọng Tetra-n-butyl amoni bromua (TBAB) clathrat hydrate được xác định là một vật liệu lưu trữ hiệu quả nhờ vào các tính chất nổi bật của nó.

Lucio Melone và cộng sự đã nghiên cứu và ứng dụng vật liệu thay đổi pha (PCM) trong thiết kế hệ thống tích trữ lạnh Kết quả cho thấy, các vật liệu này có khả năng duy trì nhiệt độ bên trong lâu gấp 10 lần so với vật liệu cellulose tương tự có độ dày.

2 cm Kết quả thí nghiệm đã được đánh giá bằng cách xem xét các tham số nhiệt vật liệu như đồng nhất

Changjiang Wang và các cộng sự đã nghiên cứu hiệu suất của vật liệu biến đổi pha trong ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh cho các tòa nhà Họ đề xuất một phương pháp hệ thống trữ lạnh sử dụng nước hoặc băng làm chất tải lạnh Nghiên cứu này đã được kiểm chứng qua thực nghiệm và mô phỏng số, cho thấy nước có khả năng tích trữ năng lượng hiệu quả Kết quả cho thấy nước và băng là những vật liệu biến đổi pha hứa hẹn nhờ vào mật độ nhiệt ẩn cao của chúng.

1.2.2 Các nghiên cứu trong nước

Nguyễn Quốc Định đã nghiên cứu công nghệ tích trữ lạnh cho hệ thống điều hòa không khí water chiller, áp dụng thiết kế bình trữ lạnh cho hệ thống điều hòa không khí của nhà máy Mabuchi Motor Nghiên cứu so sánh hiệu quả kinh tế giữa hệ thống điều hòa có và không có bình trữ lạnh, cho thấy việc sử dụng công nghệ này giúp giảm chi phí vận hành đáng kể, giảm tải cho lưới điện trong giờ cao điểm, và gián tiếp giảm lượng khí thải CO2 từ nhà máy điện.

Hình 1.4 Cấu tạo thiết bị tích trữ lạnh trong nghiên cứu [13]

Lê Thị Việt Hương đã nghiên cứu thiết kế thiết bị tích trữ lạnh cho hệ thống điều hòa không khí Water Chiller tại sân bay Đà Nẵng, ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh tiên tiến.

Lý do chọn đề tài

Ô nhiễm môi trường và sự hạn chế của năng lượng hóa thạch đang trở thành một cuộc khủng hoảng toàn cầu nghiêm trọng Các ngành công nghiệp đối mặt với nguy cơ thiếu năng lượng và nguồn dự trữ gần cạn kiệt, do đó việc tiết kiệm năng lượng, đặc biệt trong các thiết bị tiêu thụ như hệ thống điều hòa không khí, là vô cùng cần thiết Sự phát triển của các tòa nhà cao tầng, xí nghiệp, trung tâm thương mại và nhà máy đã dẫn đến nhu cầu sử dụng điện ngày càng tăng Trong giờ cao điểm, lưới điện quốc gia phải chịu tải lớn, ảnh hưởng đến việc sử dụng và truyền tải điện tại các khu vực tiêu thụ.

Biểu đồ tiêu thụ điện cho thấy hệ thống điều hòa không khí tiêu thụ năng lượng cao nhất trong tổng sản lượng điện Do đó, việc tiết kiệm điện trong hệ thống này không chỉ giúp doanh nghiệp giảm chi phí mà còn giảm tải cho lưới điện quốc gia.

Hình 1.8 Phần trăm tiêu thụ điện của các hệ trong một tòa nhà

Để giải quyết vấn đề tiết kiệm điện cho điều hòa không khí, phương pháp tích trữ là một trong những giải pháp hiệu quả Nhóm chúng em, dưới sự hướng dẫn của giáo viên, thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Lắp đặt và vận hành hệ thống Water Chiller tích trữ lạnh”.

Mục tiêu của đề tài

 Phân tích chất biến đổi pha (PCM) với nồng độ thích hợp cho hệ thống Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh

 Lắp đặt bồn tích trữ lạnh kết hợp với hệ thống điều hòa không khí Water Chiller

Vận hành hệ thống Water Chiller kết hợp với việc tích trữ lạnh giúp ghi nhận các thông số đạt được, từ đó đánh giá hiệu quả của hệ thống về mặt năng lượng và kinh tế.

Phương pháp nghiên cứu

Nhóm thực hiện đề tài đã áp dụng kiến thức tích lũy từ 4 năm học, đặc biệt là từ các môn thực tập điện lạnh 1 đến điện lạnh 4, cùng với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô Đồng thời, nhóm cũng tổng hợp nhiều phương pháp khác nhau để hoàn thiện đề tài.

 Tổng quan các nghiên cứu liên quan, đưa ra động lực nghiên cứu cho đề tài này

 Phân tích so sánh và đánh giá kết quả

Với những kiến thức chưa hoàn chỉnh, cũng như đề tài của nhóm còn nhiều thiếu sót

Do vậy nhóm mong nhận được sự góp ý của quý Thầy/Cô và các bạn sinh viên để đề tài của nhóm có thể hoàn thiện hơn.

Phạm vi nghiên cứu

Hệ thống Water Chiller đã được lắp đặt và vận hành tại xưởng Nhiệt của trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật TP.HCM Hệ thống này sử dụng các thiết bị có sẵn và được tận dụng lại nhằm phục vụ cho các nghiên cứu.

Thời gian thực hiện từ tháng 02/2020 đến tháng 08/202

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Các tính chất của Glycerin

Về mặt vật lý, glycerine là chất hòa tan trong nước, trong, gần như không màu, không mùi, nhớt, chất lỏng hút ẩm có nhiệt độ sôi cao:

Công thức: C3H8O3 Độ nhớt: 1,412 Paãs Điểm nóng chảy: 17,8 °C (290,9 K; 64,0 °F)

Tên khác: Glycerin; Glycerine; Propantriol

Nhiệt dung riêng: 2.43 kJ/KgK

Glycerin tạo ra liên kết hydro mạnh với các phân tử nước, làm giảm các liên kết hydro giữa chúng, từ đó phá vỡ mạng tinh thể băng trừ khi nhiệt độ giảm đáng kể Nhiệt độ đông đặc thấp nhất có thể đạt được khoảng -37,8 độ C khi glycerin chiếm 60-70% trong nước.

Hình 2.1 Điểm đông đặc của dung dịch Glycerin theo phần trăm trọng lượng

Điểm đóng băng của glycerine ở các nồng độ khác nhau được thể hiện trong Hình 2.1, cho thấy glycerine tinh khiết có điểm đóng băng xấp xỉ Những giá trị này giúp giải thích tính chất của glycerine trong các ứng dụng khác nhau.

Nhiệt độ 18 °C hiếm khi xuất hiện ở dạng tinh thể Dữ liệu cho thấy rằng ngay cả một lượng nhỏ nước thường có mặt trong hầu hết các công thức, làm giảm điểm đóng băng của glycerine.

Glycerin được sản xuất từ Propylene thông qua nhiều quy trình khác nhau, trong đó quy trình Epichlorohydrin đóng vai trò quan trọng nhất Quy trình này bắt đầu bằng việc chlor hóa Propylene để tạo ra Allyl Cloride, sau đó Allyl Cloride được oxy hóa bởi Hypochloride (ClO-) để hình thành Diclorohydrin (Cl2-CH-CH2-OH) Chất Diclorohydrin này tiếp tục phản ứng với một bazơ mạnh để tạo ra Epiclorohydrin (ECH) Cuối cùng, ECH được thủy phân để sản xuất Glycerol.

Trong quá trình sản xuất dầu Diesel sinh học, chất lượng Glycerin đạt tiêu chuẩn cao nhất Tuy nhiên, phương pháp này không mang lại hiệu quả kinh tế tốt do năng suất thấp Glycerin được chiết xuất thông qua việc sử dụng vi khuẩn biến đổi gen, giúp phân hủy Phytol và tinh bột.

Tính toán chu trình lạnh

Nhiệt độ sôi của môi chất t0 = tf - ∆𝑡 Trong đó tf = -3 0 C nhiệt độ trong bồn ∆t0 = 8 0 C hiệu nhiệt độ

Nhiệt độ ngưng tụ của môi chất tk = tw2 +∆tk

Nhiệt độ ngưng tụ của nước cao hơn từ 3 đến 5 độ C, với nhiệt độ nước ra khỏi bình ngưng (tw2) là tw1 cộng với 2 đến 6 độ C Nhiệt độ nước khi vào bình ngưng (tw1) được xác định là tu cộng với 3 độ C Trong điều kiện khí hậu tại TP Hồ Chí Minh, với nhiệt độ môi trường là 40 độ C và độ ẩm 74%, ta tính được nhiệt độ nước vào bình ngưng (tu) là 35.5 độ C.

Nhiệt độ hơi hút về máy nén th = t0 +∆th th =t0 + 25 0 C

Nhiệt độ quá lạnh: tql = tw1 + (3 - > 5) 0 C

Các thông số ban đầu:

Nhiệt độ sôi môi chất t0 = - 10 0 C Áp suất bay hơi môi chất p0 = 3.552 bar Áp suất ngưng tụ pk = 18.954 bar

  p  = 5.34 < 9 , nên dùng máy nén 1 cấp dùng R22

BH: thiết bị bay hơi; NT: thiết bị ngưng tụ MN: máy nén; TL: thiết bị tiết lưu

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý chu trình lạnh 1 cấp

Hệ thống lạnh hoạt động dựa trên chu trình tuần hoàn của môi chất lạnh Đầu tiên, hơi bão hòa khô từ thiết bị bay hơi IV được dẫn đến máy nén, nơi nó được nén thành hơi quá nhiệt cao áp qua quá trình 1-2 Sau đó, môi chất đi vào thiết bị ngưng tụ II, nơi nó ngưng tụ thành lỏng hoàn toàn ở trạng thái 3’ và lỏng quá lạnh ở trạng thái 3 Lỏng cao áp tiếp tục đi đến van tiết lưu III, nơi nó được tiết lưu thành hơi bão hòa ẩm hạ áp với thông số trạng thái 4 Cuối cùng, môi chất ở trạng thái 4 vào cụm thiết bị bay hơi IV và bình tách lỏng V, nhận nhiệt đẳng áp đến trạng thái 1’ trước khi trở về máy nén I, từ đó chu trình tiếp tục lặp lại.

Hình 2.3 Đồ thị LogP-h chu trình lạnh 1 cấp

Hình 2.4 Đồ thị T-s chu trình lạnh 1 cấp

Quá trình 1’-1: quá nhiệt hơi hút về máy nén

Quá trình 1-2 : quá trình nén đoạn nhiệt, đẳng entropy ở máy nén

Quá trình 2-3’ : quá trình ngưng tụ đẳng áp ở thiết bị ngưng tụ

Quá trình 3’-3: quá lạnh môi chất lỏng đẳng áp

Quá trình 3-4: quá trình tiết lưu đẳng enthalpy ở van tiết lưu

Quá trình 4-1’: quá trình bay hơi đẳng áp ở thiết bị bay hơi

Bảng 2.1 Thông số trạng thái các điểm nút của R22 Điểm nút Nhiệt độ t( 0 C) Áp suất p(bar)

- Điểm 1’,3’ Tra bảng bão hòa R22 [16 ] theo nhiệt độ

=> vx1 = 60.112 (dm 3 /kg) hx1 = 706.126 (kJ/kg) sx1 = 1.7853 (kJ/kg.K)

=> vx2 = 60.112 (dm 3 /kg) hx2 = 705.044 (kJ/kg) sx2 = 1.7698 (kJ/kg.K)

=> v1 = 67.947 (dm 3 /kg) h1 = 706.013 (kJ/kg) s1 = 1.7843 (kJ/kg.K)

- Điểm 2 : p = pk = 18.954 (bar) s2 = s1 = 1.843 (kJ/kg.k)

=> tx1 = 81.3 ( 0 C) vx1 = 15.82 (dm 3 /kg) hx1 = 749.06 (kJ/kg)

=> tx = 84.24 ( 0 C) vx = 15.12 (dm 3 /kg) hx = 750.5 (kJ/kg)

- Điểm 3 , 4’ : Tra bảng bão hòa R22 [16] theo t = 43 ( 0 C)

Nội suy theo điểm 1’ và điểm 4’

Tính toán chu trình lạnh

 Năng suất lạnh riêng 𝒒 𝟎 kJ/kg

ℎ 1 ′ enthalpy của hơi bão hòa khi ra khỏi thiết bị bay hơi

ℎ 4 enthalpy của môi chất sau khi qua tiết lưu

 Công nén riêng l, kJ/kg l = ℎ 2 - ℎ 1

ℎ 1 enthalpy của hơi vào máy nén

ℎ 2 enthalpy của hơi quá nhiệt khi ra khỏi máy nén

 Năng suất nhiệt riêng 𝒒 𝒌 kJ/kg

ℎ 3 enthalpy của lỏng khi ra khỏi bình ngưng

ℎ 2 enthalpy của hơi khi vào bình ngưng

 Hệ số lạnh của chu trình 𝜺

Tính cách nhiệt, cách ẩm cho bồn tích trữ lạnh

Nhiệt độ trong và ngoài bồn tích trữ lạnh có sự chênh lệch rõ rệt, với áp suất bên ngoài thường lớn hơn áp suất bên trong do tác động của khí quyển Bồn tích trữ lạnh, thường được lắp đặt ngoài trời, phải chịu ảnh hưởng của bức xạ nhiệt, dẫn đến hiện tượng thẩm thấu nhiệt độ và làm tăng độ ẩm bên ngoài vách bồn Sự kết hợp giữa áp suất cao bên trong và nhiệt độ bên ngoài gây ra hiện tượng ngưng tụ hơi nước, ảnh hưởng trực tiếp đến kết cấu của bồn Do đó, việc cách nhiệt và chống ẩm cho bồn là rất cần thiết, và chiều dày của vật liệu cách nhiệt sẽ được tính toán cho vách, nắp và nền của bồn.

2.3.1 Tính chiều dày cách nhiệt cho vách

Vách bồn trữ lạnh được thiết kế với khung xương U65 mm để cố định và giảm thiểu tổn thất nhiệt độ do tác động môi trường Khung xương không chỉ hỗ trợ việc giữ lớp bông thủy tinh cách nhiệt mà còn giúp tăng cường khả năng cách ẩm Lớp bông thủy tinh có tính năng cách nhiệt và cách ẩm tốt, kết hợp với lớp cách nhiệt PE OPP bên ngoài để hạn chế tổn thất nhiệt ra môi trường Chiều dày cách nhiệt của vách bồn trữ lạnh sẽ được tính toán cụ thể trong bài viết này.

Chiều dày lớp cách nhiệt tính toán theo công thức [17]:

 cn – độ dày yêu cầu tính toán cho lớp cách nhiệt

 cn –hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, tra bảng 3.1 tài liệu [17] W/m.K k –hệ số truyền nhiệt (tra bảng 3-3 tài liệu [17])

1– hệ số tỏa nhiệt ra môi trường bên ngoài đến lớp cách nhiệt ngoài, W/𝑚 2 K

2– hệ số tỏa nhiệt của vách bồn tích tữ lạnh vào trong bồn tích trữ lạnh

 i – Bề dày của lớp vật liệu làm cách nhiệt cho bồn, m

– Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu, W/m 2 K Tra tài liệu [17] ta có hệ số = 0,047 W/m 2 K k= 0,29 W/m 2 K;  1 = 23,3 W/m 2 K;  2 = 8W/m 2 K

Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh tỷ trọng 80kg/m 3 [22]:

Lớp cách nhiệt bằng bảo ôn xốp bạc PE OPP [23]:

Chiều dày cách nhiệt cho vách của bồn tích trữ lạnh là:

2.3.2 Tính kiểm tra độ đọng sương trên bề mặt vách ngoài cách nhiệt

Hình 2.5 dưới đây thể hiện sự truyền nhiệt qua vách phẳng Mật độ dòng nhiệt truyền qua vách phẳng được tính như sau:

Hình 2.5: Sơ đồ truyền nhiệt qua vách phẳng

Nhiệt độ và độ ẩm là yếu tố quan trọng trong việc tính toán hệ thống lạnh của các địa phương Theo tài liệu [17], nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất trong mùa hè đạt 40°C với độ ẩm tương ứng là 74% Dựa vào đồ thị 1.1 h-x trong tài liệu [17], ta xác định được nhiệt độ môi trường ts là 34,5°C, trong khi nhiệt độ trong bồn tích trữ lạnh t2 là -3°C và hệ số truyền nhiệt α1 là 23,3 W/m².K, như được trình bày trong bảng 3-7 của tài liệu [17].

Căn cứ theo điều kiện để hiện tượng đọng sương xảy ra khi nhiệt độ tw1 phải lớn hơn nhiệt độ đọng sương ts Vậy nên ta có:

Để ngăn chặn hiện tượng đọng sương trên vách, điều kiện cần thiết là hệ số truyền nhiệt của vách (ks) phải lớn hơn hệ số truyền nhiệt của không khí (kw) Cụ thể, với ks = 2.83 W/m².K và kw = 0.23 W/m².K, ta thấy rằng ks > kw Do đó, hiện tượng đọng sương sẽ không xảy ra trên vách.

2.3.3 Tính toán cách nhiệt nền bồn tích trữ lạnh

Kết cấu cách nhiệt cho nền bồn được thiết kế với khung xương cố định, hỗ trợ lớp bông thủy tinh có khả năng cách nhiệt và chống ẩm tốt Lớp xốp dày và cách nhiệt PE OPP được sử dụng để tăng cường hiệu quả cách nhiệt Việc sử dụng vít giúp tạo ra một khung cách nhiệt nền bồn kiên cố Chiều dày của lớp cách nhiệt cho bồn trữ lạnh sẽ được tính toán cụ thể, với các thông số k = 0,23 W/m².K; α₁ = 23,3 W/m².K; α₂ = 6 W/m².K.

Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh tỷ trọng 80kg/m 3 [22]:

Lớp cách nhiệt bằng bảo ôn xốp bạc PE OPP [23]:

Chiều dày cách nhiệt cho nền của bồn tích trữ lạnh là:

2.3.4 Tính cách nhiệt cho nắp bồn tích trữ lạnh

Kết cấu cách nhiệt cho nắp bồn trữ lạnh bao gồm khung xương U65 mm cố định, hỗ trợ lớp bông thủy tinh có khả năng cách nhiệt và cách ẩm tốt Lớp bông thủy tinh được bảo vệ bởi lớp cách nhiệt PE-OPP bên ngoài, giúp hạn chế tổn thất nhiệt ra môi trường Vít được sử dụng để tạo khung cách nhiệt kiên cố cho nền bồn Chiều dày cách nhiệt nắp bồn sẽ được tính toán cụ thể, với các thông số k = 0,27 W/m².K; α1 = 23,3 W/m².K; α2 = 8 W/m².K.

Lớp cách nhiệt bằng bông thủy tinh tỷ trọng 80kg/m 3 [22]:

Lớp cách nhiệt bằng bảo ôn xốp bạc PE - OPP [23]:

Chiều dày cách nhiệt cho nắp của bồn tích trữ lạnh là:

THIẾT LẬP MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Thiết lập mô hình thí nghiệm chất biến đổi pha (PCM)

Quá trình thí nghiệm sử dụng vật liệu biến đổi pha Glycerin với các nồng độ khác nhau (10%, 20%, 30%, 40%) nhằm theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của dung dịch trong quá trình nạp tải và xả tải Bên cạnh đó, nghiên cứu cũng phân tích các tính chất vật lý và hóa học của Glycerin, cũng như đặc tính của quá trình tích trữ lạnh Ứng dụng của chất biến đổi pha sẽ được triển khai trong bể chứa nước lạnh Water Chiller, góp phần tiết kiệm điện năng tiêu thụ Quy trình cụ thể cho thí nghiệm này sẽ được trình bày dưới đây.

3.1.1 Thiết lập mô hình thí nghiệm nạp tải chất biến đổi pha

Quá trình thí nghiệm được thực hiện với dung dịch Glycerin ở các nồng độ 10%, 20%, 30% và 40%, sau đó được đổ vào các chai có dung tích giống nhau Các chai này được gắn cảm biến nhiệt độ để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ theo thời gian trong quá trình lưu trữ lạnh, được đặt trong ngăn đông của tủ lạnh từ 0 đến 200 phút Hình (3.1) minh họa quá trình thí nghiệm trữ lạnh Glycerin với các nồng độ khác nhau.

Hình 3.1 Mô hình thí ngiệm quá trình nạp tải chất biến đổi pha

3.1.2 Thiết lập mô hình thí nghiệm quy trình xả tải cho vật liệu biến đổi pha Đối với quá trình xả tải, còn được gọi là quá trình tan chảy của vật liệu biến đổi pha Sau khi thực hiện quy trình nạp tải trong thí nghiệm trên, các chai chứa vật liệu biến đổi pha: glycerin 10%, glycrein 20%, glycerin 30% và glycerin 40% đã được tích trữ ở nhiệt độ thấp, những chai này được nhúng trong hộp được bọc cách nhiệt Trong mỗi hộp chứa một lượng nước vừa đủ đê nhúng hoàn toàn chai chứa chất biến đổi pha, lượng nước của bốn hộp là như nhau Mỗi hộp thí nghiệm gồm hai cảm biến nhiệt độ, một cảm biến nhúng vào nước chứa vật liệu biến đổi pha, cảm biến còn lại nhúng vào giữa chai vật liệu biến đổi pha Quan sát sự thay đổi nhiệt độ của vật liệu thay đổi pha và nước trong vật chứa theo thời gian Mô hình thí nghiệm quy trình xả tải của vật liệu thay đổi pha được trình bày trong Hình 3.2 Hình ảnh thực nghiệm quá trình xả tải và làm mát nước của vật liệu thay đổi pha được trình bày trong Hình 3.3

Hình 3.2 Mô hình thực nghiệm quá trình xả tải chất biến đổi pha

Hình 3.3 Hình ảnh thực nghiệm quá trình xả tải chất biến đổi pha

Thiết lập mô hình thực nghiệm vận hành bồn tích trữ lạnh

1-Máy nén; 2-Bình ngưng tụ; 3- Bình bay hơi; 4- Van tiết lưu; 5-Bơm nước lạnh; 6-Tháp giải nhiệt; 7- Bồn tích trữ lạnh; 8-FCU(Fan Coil Unit)

Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý

Dựa vào (Hình 3.4) nguyên lý hoạt động có thể được chia làm 2 bước:

 Bước 1 : Vận hành hệ thống Water Chiller để thực hiện quá trình nạp tải

Máy nén có chức năng hút hơi môi chất để duy trì áp suất bay hơi ổn định trong bình bay hơi, sau đó nén hơi môi chất lên áp suất và nhiệt độ cao Cuối cùng, hơi này được đưa vào bình ngưng để tiếp tục quá trình.

Tháp giải nhiệt và ngưng tụ thành lỏng giúp hạ nhiệt độ môi chất lạnh xuống mức t0 thông qua quá trình giảm áp suất và nhiệt độ qua van tiết lưu, từ đó làm lạnh nước hiệu quả.

Nước được làm lạnh sẽ được bơm vào bồn trữ lạnh, sau đó trải qua quá trình trao đổi nhiệt và nóng lên Nước nóng sẽ quay trở lại bình bay hơi để tiếp tục được làm lạnh Quá trình tuần hoàn này giúp hạ nhiệt độ nước trong bồn trữ lạnh xuống thấp.

 Bước 2 : Dừng chế độ vận hành hệ thống Water Chiller, tiến hành vận hành hệ thống tích trữ lạnh

Nước lạnh được làm lạnh và lưu trữ trong bồn sẽ trao đổi nhiệt với dàn ống, sau đó được bơm đến các FCU để làm lạnh không khí trong phòng Khi nước lạnh trao đổi nhiệt với không khí, nó sẽ nóng lên và quay trở lại dàn ống trong bồn để tiếp tục được làm lạnh.

- Thiết bị đo nhiệt độ

Đồng hồ đo nhiệt độ số DS-1 được trang bị hai đầu đo, bao gồm đầu dò bên trong và bên ngoài Sản phẩm có màn hình hiển thị thời gian và cho phép chuyển đổi giữa đơn vị đo độ Celsius (℃) và Fahrenheit (℉) Với độ chính xác cao và màn hình LCD trực quan, DS-1 là lựa chọn lý tưởng cho việc theo dõi nhiệt độ.

Thiết kế nhỏ gọn và tiện lợi, thiết bị này có dải đo nhiệt độ rộng từ -50℃ đến 70℃, phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau như tủ đông, điều hòa không khí, và tủ lạnh Ngoài ra, nó còn được sử dụng để đo nhiệt độ trong nhà ở, văn phòng và các lĩnh vực khác.

Hình 3.5 Đo nhiệt độ nước vào FCU

Hình 3.6 Đo nhiệt độ nước ra FCU

Hình 3.7 Đo nhiệt độ dung dịch trong bồn trữ lạnh

Hình 3.8 Đo nhiệt độ không khí ra FCU

Công tơ điện 3 pha được sử dụng để đo lường lượng điện tiêu thụ của phụ tải trong quá trình vận hành thử nghiệm hệ thống điều hòa không khí Water Chiller kết hợp với tích trữ lạnh.

Hình 3.9 Công tơ điện 3 pha được sử dụng trong hệ thống

LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐHKK WATER CHILLER KẾT HỢP BỒN TÍCH TRỮ LẠNH

Các thiết bị có sẵn của hệ thống water chiller có sẵn tại xưởng nhiệt

Máy nén là thiết bị chủ chốt trong hệ thống, có nhiệm vụ tăng áp cho môi chất tuần hoàn và tạo lực đẩy cho môi chất này trong toàn bộ hệ thống.

Hình 4.1 Máy nén của hệ thống

-Nguồn điện làm việc: 3Pha, 380V – 420/380V;

- Tốc độ quay: 1450 vòng/ phút;

Cụm bình bay hơi và ngưng tụ

Bình bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng, có chức năng hóa hơi môi chất bão hòa ẩm trong quá trình làm lạnh nước Thiết bị này được thiết kế với môi chất di chuyển bên ngoài ống, trong khi nước chảy bên trong ống trao đổi nhiệt, giúp tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh.

Thông số được ghi trên bình bay hơi là:

- Nhãn hiệu: Toyo-Eng’ NG-Works, LTD;

- Số hiệu của bình bay hơi: 28024436;

Bình ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng nước để giải nhiệt, có chức năng chuyển đổi hơi môi chất có áp suất và nhiệt độ cao thành dạng lỏng sau khi được nén Các thông số kỹ thuật của bình ngưng tụ được ghi rõ để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

- Nhãn hiệu: Toyo-Eng’ NG-Works, LTD;

- Số hiệu của bình bay hơi: 2814431;

Hình 4.2 Cụm bình bay hơi và ngưng tụ

Tháp giải nhiệt là thiết bị quan trọng dùng để làm mát nước từ bình ngưng tụ, giúp thải toàn bộ lượng nhiệt sinh ra trong quá trình ngưng tụ của môi chất lạnh Nước đóng vai trò là chất tải nhiệt trung gian, và nhờ vào quạt gió cùng dàn phun mưa, một phần nước sẽ bay hơi, giảm nhiệt độ xuống mức yêu cầu để được bơm trở lại bình ngưng.

Thông số kỹ thuật được ghi trên tháp giải nhiệt là:

- Moto quạt hút: 2 HP, 3 pha;

- Nguồn điện vào: 50Hz, 380V/3pha;

Thông số kỹ thuật được ghi trên động cơ quạt của tháp giải nhiệt là:

- Công suất: 2 HP, 1.5 KW, 50Hz;

Các dàn lạnh FCU: gồm 4 FCU

Là các dàn lạnh dùng nước làm chất tải lạnh Các FCU dùng để làm lạnh không khí Thông số kỹ thuật của các FCU là:

- Lưu lượng không khí: 800CFM;

Bơm dung dịch lạnh tuần hoàn

Hình 4.5 Bơm dung dịch lạnh

Bơm dung dịch: Bơm được dùng để hút từ bồn tích trữ lạnh để bơm nước vào bình bay hơi

Thông số kỹ thuật của bơm dung dịch là:

- Công suất điện: 10 HP, 7,4KW;

- Nếu chạy tam giác: Tầng số 50Hz;

- Nếu chạy sao: Tầng số 60Hz;

Bơm nước lạnh lên các FCU

Hình 4.6 Bơm nước lạnh lên các FCU

Bơm nước lạnh được sử dụng để hút nước từ bồn chứa và đưa lên các FCU, tạo thành một vòng tuần hoàn trong hệ thống này.

Thông số kỹ thuật của bơm là:

- Công suất điện: 5.5 HP, 3.0 KW;

- Lưu lượng: 150 ÷ 450 l/min Tối đa 450 l/min;

Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ

Hình 4.7 Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ

Bơm nước giải nhiệt bình ngưng tụ là thiết bị quan trọng, được sử dụng để hút nước từ tháp giải nhiệt và đưa vào bình ngưng tụ Chức năng chính của bơm này là giải nhiệt cho môi chất trong bình ngưng và duy trì lượng nước tuần hoàn trong hệ thống, đảm bảo hiệu suất hoạt động của toàn bộ quá trình.

Thông số kỹ thuật của bơm nước lạnh là:

- Công suất điện: 10 HP, 7.4KW;

- Nếu chạy tam giác: Tầng số 50Hz;

- Nếu chạy sao: Tầng số 60Hz;

Tủ điện điều khiển có nhiệm vụ điều khiển hệ thống thông qua các nút nhấn nhờ mạch điện và các thiết bị điện

Hình 4.8 Tủ điện điều khiển hệ thống Water chiller

Thi công bồn tích trữ lạnh

Bảng 4.1 Thông số hình học của bồn tích trữ lạnh

Thông số hình học Kích thước

Chiều cao (H) 1780 mm Đường kính ống nhựa PVC (d) 21.4 mm

Chiều dài ống trao đổi nhiệt 2500 mm

Khoảng cách ống theo phương ngang 200 mm

Khoảng cách ống theo phương đứng 135 mm Đường kính bộ góp trên 150mm

Kích thước bộ góp dưới 300×150×1800 mm

Chiều dày lớp cách nhiệt vách 100 mm

Chiều dày lớp cách nhiệt đáy 200 mm

- Máy cắt, máy khoan, máy hàn, keo dán ống…

- Cờ lê, tua vít, súng bắt rive, kìm, kéo cắt ống, búa…

- Bọc cách nhiệt, Rockwool, xốp tấm, tole lá, thép tấm, thanh u nhôm, mặt bích, si quấn, cách nhiệt ống…

Tiến hành hàn các tấm thép thành khung theo kích thước bản vẽ, đảm bảo sự liên kết kín hoàn toàn để ngăn ngừa rò rỉ dung dịch Việc chế tạo bồn tích trữ lạnh dựa trên nghiên cứu và tính toán thiết kế bồn.

Bồn tích trữ được chế tạo từ vật liệu sắt dày 1,2 mm, với khung bồn làm bằng thép V50 × 50 × 5 mm, giúp tăng cường độ bền và sự kiên cố cho vách bồn.

- Hệ thống bồn tích trữ lạnh được thiết kế với kích thước tương ứng là chiều dài ×chiều rộng × chiều cao: 2950mm × 1800mm × 1480mm

Hình 4.9 Chuẩn bị vật tư, thiết bị, gia công phụ kiện

Hình 4.10 Bồn sau khi hàn

Sau khi hoàn tất quá trình hàn, cần bơm nước vào bồn để kiểm tra rò rỉ Nếu bồn kín, hãy phun một lớp sơn mỏng lên bề mặt để bảo vệ kim loại khỏi tiếp xúc với không khí, nhằm ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn.

Hình 4.11 Thành bồn sau khi được phun sơn

Bồn tích trữ lạnh được trang bị một dàn trao đổi nhiệt với 81 ống nhựa PVC, được sắp xếp thành 9 hàng, mỗi hàng có 9 ống Các hàng ống này kết nối với bộ góp trên và bộ góp dưới, trong đó bộ góp trên có đường kính 150mm và chiều dài 1480mm, giúp phân bố đều lưu lượng chất tải lạnh từ dàn FCU vào dàn trao đổi nhiệt Bộ góp dưới, với kích thước 300mm × 150mm × 1480mm, tập trung chất tải lạnh sau khi trao đổi nhiệt và bơm đi để phân phối đến các dàn FCU.

Bộ trao đổi nhiệt bên trong bồn được bố trí bằng ống PVC Ф21, với khoảng cách giữa các hàng ống nằm ngang là 200mm và giữa các hàng ống đứng là 135mm Khoảng cách này cho phép chất lỏng trao đổi nhiệt hiệu quả với ống nhựa, đồng thời tăng cường hiệu suất nhờ không gian tiếp xúc giữa các hàng ống song song Hình 4.12 và Hình 4.13 minh họa sơ đồ thiết kế của bồn và dàn trao đổi nhiệt theo phương chiếu bằng và chiếu cạnh, trong khi mô hình thiết kế 3D của hệ thống tích trữ lạnh được trình bày ở Hình 4.14.

Hình 4.12 Sơ đồ thiết kế của bộ trao đổi nhiệt (Hình chiếu bằng)

Hình 4.13 Sơ đồ thiết kế bộ trao đổi nhiệt (Hình chiếu cạnh)

Hệ thống bao gồm các thành phần chính như dàn trao đổi nhiệt, ống góp trên và hộp góp dưới, cùng với các ống dẫn chất lạnh từ bình bay hơi và bồn tích trữ Các ống dẫn chất lạnh từ bồn tích đến bình bay hơi và từ FCU về bộ góp trên cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình vận chuyển chất lạnh Nắp bồn giữ cho hệ thống kín và hiệu quả, trong khi ống dẫn chất tải lạnh từ bộ góp dưới đến FCU đảm bảo sự lưu thông liên tục của chất lạnh.

Hình 4.14 Mô hình 3D bồn tích trữ lạnh

Để lắp đặt đường ống bên trong bồn, trước tiên cần sử dụng ống nhựa PVC Ф21 để dán ống định hình bên ngoài Tiếp theo, dùng kẽm giăng ngang bồn để đỡ và cố định các đường ống, sau đó dán keo để đảm bảo chắc chắn Cuối cùng, tiến hành bơm nước để kiểm tra xem có rò rỉ ở đường ống hay không.

Hình 4.15 Lắp đặt ống trong bồn

Hình 4.16 Lắp đặt ống trong bồn

Hình 4.17 Dàn ống đã được lắp đặt vào bồn trữ lạnh

Sau khi hoàn thiện phần bên trong, tiến hành gia công bên ngoài cho bồn bằng các lớp cách nhiệt, cách ẩm và chống thấm nước Khung cố định cho lớp cách ẩm được tạo bằng thanh u nhôm gắn vào thành bồn, phù hợp với kích thước lớp cách ẩm Tiếp theo, lớp xốp tấm và xốp bạc cách nhiệt được lắp đặt để nâng cao khả năng giữ nhiệt Cuối cùng, lớp tole tấm được cố định bằng đinh rút và trám khe hở bằng silicon để bảo vệ lớp cách nhiệt khỏi tác động bên ngoài như mưa và gió, đảm bảo tính giữ nhiệt và kéo dài tuổi thọ cho bồn trữ lạnh.

Hình 4.18 Lắp lớp cách ẩm

Hình 4.19 Lắp lớp xốp tấm

Hình 4.20 Thi công lớp cách nhiệt bạc

Hình 4.21 Lắp đặt tole tấm và trám silicon

Thi công đường ống

Đường ống dung dịch tích trữ lạnh (PCM) vào và ra bồn sử dụng ống PVC Ф114, được kết nối với bình bay hơi và bơm qua các khớp nối bằng mặt bích Ф114 Để đảm bảo sự kín khít giữa khớp nối của mặt bích Ф114 và mặt bích của bồn, cần sử dụng ron lót nhằm ngăn chặn rò rỉ dung dịch.

Hình 4.22 Mặt bích và ron lót Ф114

- Đường chất tải lạnh từ dàn trao đổi nhiệt tới FCU : ống được sử dụng là ống nhựa PVC Ф 60 được nối với bơm đến các FCU

Đường nước từ FCU trở về bồn chứa lạnh sử dụng ống nhựa PVC có đường kính Ф 27 Trên đường ống, cần lắp thêm một van xả và bình dãn nở để đảm bảo hệ thống hoạt động hiệu quả.

+ Van xả: hỗ trợ xả nước khi cần thiết, xem nước có bị bẩn không…

Bình dãn nở giúp tạo không gian cho chất tải lạnh giãn nở khi nhiệt độ nước thay đổi, từ đó giảm thiểu rủi ro cho ống nước trong quá trình vận chuyển.

Các ống dẫn chất tải lạnh bên ngoài bồn có độ cao lớn, do đó cần được cố định để ngăn ngừa tình trạng gãy ống Để đảm bảo an toàn, ống được hỗ trợ bằng các thanh sắt V4 được gia công thành hình chữ I và được cố định bằng tắc kê rút cùng cùm U bolt.

Hình 4.25 Cố định ống bằng thanh đỡ

Chất tải lạnh và dung dịch tích trữ lạnh (PCM) trong ống cần được bọc cách nhiệt hiệu quả để giảm thiểu tổn thất nhiệt trong quá trình hoạt động.

Hình 4.26 Đường ống chưa bọc cách nhiệt

Hệ thống ống nước được bọc cách nhiệt đúng cách với hai lớp bảo vệ, bao gồm lớp bảo ôn bên trong và lớp simili bên ngoài, giúp cải thiện hiệu quả cách nhiệt cho ống.

Ống bảo ôn là vật liệu cách nhiệt dạng ống, có kích thước tùy thuộc vào ống cần bọc Thông thường, ống bảo ôn tiêu chuẩn có hệ số dẫn nhiệt thấp, đạt 0,054 W/mK o C, giúp tối ưu hóa hiệu suất cách nhiệt.

+ Chống cháy lan truyền tự động dập tắt lửa

+ Tỷ trọng ống từ 50 - 80 kg/m 3

Lớp simili được quấn bên ngoài lớp bảo ôn, giúp bảo vệ xốp bảo ôn khỏi tác động của môi trường Mặc dù lớp simili có khả năng cách nhiệt và cách ẩm, nhưng hiệu quả không bằng lớp bảo ôn Thông số si quấn ống gen trong cách nhiệt lạnh rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất cách nhiệt tối ưu.

+ Màu trắng rất dẻo và dai khó đứt

Tất cả các vị trí nối của gen và si quấn đều dùng keo đa năng làm kín

Hình 4.28 Bọc lớp gen cách nhiệt cho đường ống

Hình 4.29 Quấn simili đường ống

Sửa chữa, vệ sinh hệ thống

Do hệ thống đã cũ và không được sử dụng trong thời gian dài, cần tiến hành kiểm tra và vệ sinh từng thiết bị, đồng thời thay thế các thiết bị hư hỏng.

 Vệ sinh tháp giải nhiệt

- Đầu phun nước và các ống phân phối nước tháp giải nhiệt bình thường, không bị tắt nghẽn, chia nước phân đều trên mặt tấm giải nhiệt

- Kiểm tra chất lượng nước để tránh tình trạng ăn mòn, gỉ sét, mốc xanh hoặc tạo chất nhờn gây ảnh hưởng đến hiệu suất giải nhiệt

Bên trong tháp, do được đặt ngoài trời, thường có nhiều lá cây rơi vào, vì vậy cần thường xuyên vệ sinh và sử dụng lưới chắn để đảm bảo khả năng trao đổi nhiệt hiệu quả.

- Bồn chứa nước: lâu ngày không hoạt động nên bám nhiều cặn bẩn, lá cây Van phao vẫn bình thường

Hình 4.30 Vệ sinh tháp giải nhiệt

- Các quạt vẫn hoạt động bình thường nhưng do thời gian dài không sử dụng nên các dàn trao đổi nhiệt bị bám bụi rất nhiều

- Các đường ông thoát nước ngưng cũng bị tắt nghẽn

Khi sử dụng bơm áp lực cao để vệ sinh dàn, cần chú ý xịt nước thẳng vuông góc với bề mặt dàn Việc này giúp tránh tình trạng xịt xéo, có thể gây móp méo các dàn cánh trao đổi nhiệt, đảm bảo hiệu quả vệ sinh và bảo trì thiết bị.

- Phin lọc bám rất nhiều cặn bẩn do thời gian dài không sử dụng

- Tháo phin lọc tiến hành vệ sinh bằng cách lau lưới lọc, hoặc sử dụng hóa chất tẩy rửa chuyên dụng

- Thay các ron cho phin lọc để tăng độ kín cho thiết bị khi lắp vào hệ thống

Hình 4.32 Cặn bẩn rất nhìu tại phin lọc

 Sửa chữa van tiết lưu

- Van tiết lưu bị gãy đường ống của bầu cảm biến, nên cần phải thay thế hoặc sửa chữa

- Để tiết kiệm chi phí, tìm van tiết lưu cũ cùng công suất cùng hãng với van cũ để thay thế

- Thông số của van cũ:

Hình 4.33 Thay thế van tiết lưu

 Hút chân không hệ thống

Hút chân không có thể được thực hiện ở nhiều vị trí khác nhau, bao gồm đầu hút và đầu đẩy của máy nén, cũng như các vị trí để lấy tín hiệu áp suất thấp, áp suất cao và áp suất dầu.

- Nối một dây của đồng hồ đo áp suất chân không với vị trí hút chân không và một dây nối vào máy hút chân không

Khởi động máy hút chân không và mở van đồng hồ ở áp suất thấp Theo dõi kim đồng hồ, đảm bảo nó nằm trong vùng chân không dưới số 0, duy trì áp lực từ 50 đến 75 mmHg, tương đương với độ chân không khoảng -700 mmHg.

Khóa van áp suất thấp và tắt bơm hút chân không, sau đó ngâm áp chân không trong một khoảng thời gian để kiểm tra độ kín của hệ thống một lần nữa.

Hình 4.34 Hút chân không hệ thống

Hình 4.35 Áp suất hút chân không

 Nạp dầu cho hệ thống

Sau khi tiến hành hút chân không, áp suất bên trong và bên ngoài hệ thống chênh lệch, giúp dầu dễ dàng đi vào caste của máy nén Để ngăn không khí xâm nhập, sử dụng gas R22 để đẩy khí ra ngoài, sau đó dùng dây gas dẫn dầu vào thùng cho đến khi dầu đạt mức cho phép trên kính xem dầu thì dừng lại.

Hình 4.36 Dầu được sử dụng cho hệ thống

Hình 4.37 Nạp dầu cho hệ thống

 Nạp gas R22 cho hệ thống

Để nạp gas R22, bạn cần thực hiện các bước sau: Kết nối một đầu dây vào bình gas và đầu còn lại vào van 3 ngã sau bình ngưng Mở van đồng hồ cao áp và bình gas, sau đó mở đầu nối vào van 3 ngã để đuổi không khí trong đường ống Cuối cùng, siết chặt lại các đầu nối để hoàn tất quá trình nạp gas.

Hình 4.38 Nạp gas cho hệ thống

Qui trình vận hành hệ thống ĐHKK Water Chiller kết hợp tích trữ lạnh

- Pha dung dịch Glycerin vào bồn tích trữ lạnh:

Với thể tích nước trong bồn là 8m³, cần khoảng 800kg Glycerin, nhưng do hạn chế về kinh phí, chỉ sử dụng 750kg Glycerin được sử dụng là Glycerin tinh chế 99.7% của hãng WILFARIN, xuất xứ từ Indonesia, với quy cách đóng gói 1 phuy 250kg.

- Kiểm tra đồng hồ đo điện 3 pha dùng để đo lượng điện tiêu thụ trong lúc vận hành

- Kiểm tra nguồn điện, tủ điện

- Kiểm tra đồng hồ đo áp suất đầu đẩy, đầu hút, áp suất dầu của máy nén

- Kiểm tra các van chặn, van ba ngã trên các đường ống

- Kiểm tra hoạt động của van điện từ, van tiết lưu

Hình 4.39 Pha Glycerin cho bồn tích trữ lạnh

Kiểm tra chất lượng nước và hệ thống ống dẫn nước cho tháp giải nhiệt, đảm bảo dung tích trong bồn chứa lạnh, và kiểm tra nước trong dàn ống trao đổi nhiệt là những bước quan trọng Vận hành hệ thống một cách hiệu quả sẽ giúp duy trì hiệu suất làm việc tối ưu.

 Chế độ tích trữ lạnh:

Để khởi động hệ thống, hãy bật nguồn và chuyển tất cả chế độ về chế độ Man Tiếp theo, mở bơm bình bay hơi và bơm tháp giải nhiệt Sau đó, mở van điện từ và bật điện trở sấy dầu máy nén Đợi khoảng 1 đến 2 phút trước khi mở máy nén để chạy.

+ Trong quá trình chạy thường xuyên kiểm tra áp suất đầu hút, áp suất đầu đẩy, áp dầu, dòng điện,… Để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định

+ Ghi chép số liệu trong quá trình hoạt động của hệ thống

Khi nhiệt độ trong bồn tích trữ lạnh đạt yêu cầu, quy trình dừng hệ thống bắt đầu Đầu tiên, dừng máy nén (4), sau đó tắt van điện từ (6), tiếp theo là dừng bơm tháp giải nhiệt (3), và cuối cùng là dừng bơm giàn bay hơi.

Hình 4.40 Tủ điện vận hành hệ thống

Sau khi hoàn tất quá trình tích trữ lạnh, chế độ xả sẽ được kích hoạt khi có nhu cầu sử dụng Để thực hiện chế độ xả, chỉ cần bật bơm và quạt của FCU, sau đó kiểm tra nhiệt độ trong bồn tích trữ cùng với nhiệt độ đầu ra của các dàn FCU.

+ Tắt hệ thống, dọn dẹp vệ sinh xung quanh hệ thống