MỞ ĐẦU 1. Tinh cấp thiết của đề tai 1. Yêu cầu thực tiễn của đề tài Trong kỹ thuật làm lạnh và điều hòa không khí (DHKK), chúng ta có rất nhiễu phương pháp dé điều chỉnh nhiệt độ và độ 4m của không khí nhằm dat được các yêu cau sử dụng trong sản xuất cũng như sinh hoạt đời thường. Con người cũng đã biết nhiều cách làm lạnh ngay cả khi nền khoa học chưa phát triển để dự trữ và bảo quản sản phẩm.
Qua đó, chúng ta có thể phân làm hai loại làm lạnh là làm lạnh tự nhiên: làm lạnh băng tuyết, nước đá đóng băng hay ngâm trong nước lạnh và làm lạnh nhân tạo. Trong thời đại ngày nay, làm lạnh nhân tạo được sử dụng rộng rãi và ứng dụng trong nhiều ngành khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống: việc tạo ra môi trường làm lạnh theo kỹ thuật có nhiều cách khác nhau như: - Lam lạnh bằng giãn nở đoạn nhiệt các khí và hơi - Lam lạnh bang tiết lưu tác nhân lạnh - Làm lạnh bang dòng lưu động qua ống - Làm lạnh bằng hap thụ hiệu ứng nhiệt độ - Lam lạnh bằng từ trường - Lam lạnh băng phương pháp bay hơi. Mỗi cách làm lạnh này đều có ưu nhược điểm khác nhau tùy vào điều điện hoàn cảnh mà được ứng dụng một cách thích hợp. Tuy nhiên khi mà việc sử dụng năng lượng không hiệu qua hay chi phí năng lượng tăng cao thì việc sử dụng các thiết bị làm lạnh tiêu tốn năng lượng lớn dẫn đến gia tăng chi phí sử dụng.
Mặc dù các thiết bị làm lạnh hiện nay có nhiều bước tiến đáng kế trong thiết kế va sử dụng sao cho việc tiêu tốn năng lượng ở mức thấp như sử dụng công nghệ inverter cho máy lạnh có máy nén hơi, sử dụng máy lạnh hấp thu rộng rãi hơn. Tuy vậy, ngay cả khi đối với loại máy lạnh hấp thụ mặc dù cho thấy ưu điểm vượt trội trong việc sử dụng năng lượng nhưng chế tạo thiết bị đòi hỏi chính xác và vẫn phải tốn chỉ phí cho nguồn nhiệt néu không có nguồn nhiệt thừa để sử dụng, chưa kể việc cần có diện tích lắp đặt, đầu tư trang thiết bị và chi phù hợp với phụ tải lớn, hệ thong phải phù hợp công năng của công trình. Song song với đó là các nguy hại về môi trường khi các tác nhân lạnh trong các loại máy lạnh này rò rỉ ra môi trường. Các tác nhân lạnh này là một trong các lý do chính yêu dân đên sự âm lên toàn cầu cũng như sự suy giảm tâng ozone dân đên nhiêu GVHD: TS.
Nguyễn Thế Bảo HVTH: Đinh Trung Nghĩa hệ lụy về sinh thái và sức khỏe của con người. Ngoài ra, việc tiêu thụ một lượng lớn điện năng để điều hòa không khí làm gia tăng gánh nặng truyền tải điện năng cũng như chỉ phí xây dựng thêm các nhà máy điện đề đáp ứng nhu câu sử dụng của con người. Do vậy, xuất phát từ những van dé trên, phương pháp làm lạnh bay hoi đã cho thay ưu điểm khi việc làm lạnh không khí băng cách bốc hơi của nước trong không khí để hạ nhiệt độ không khí xuống nhiệt độ yêu cau can thiết. Phương pháp này có ưu điểm là đơn giản, dé sử dụng, rẻ tiền, nâng cao hiệu quả sử dung năng lượng, hạn chế ô nhiễm môi trường.Tuy nhiên có một lưu ý đó là phương pháp làm lạnh bay hơi này làm cho độ âm trong không khí tăng cao (RH ~100%) sẽ gây ra các tác hại không mong muốn về sức khỏe cho con người hay các hư hại về máy móc hoặc hư hại sản phẩm do nam mốc, vi khuẩn phát triên nhanh trong môi trường có độ âm cao.
Do đó, việc khử âm là một yếu tố quan trọng trong phương pháp làm lạnh bay hơi. Và một trong những phương pháp tốt để khử độ âm cao trong không khí là có thể sử dụng chất hút âm để xử lý độ âm trong không khí trước khi cấp vào không gian điều hòa. Hơn nữa, điều kiện khí hậu của miền Nam Việt Nam thuộc loại nhiệt đới gió mùa nên nhiệt độ va độ 4m tương đối cao do vậy quá trình làm lạnh bay hơi thường không dat được hiệu quả cao khi không có biện pháp khử 4m. Kết hợp hai phương pháp này có thể cho chúng ta một giải pháp hữu hiệu trong lĩnh vực ĐHKK và các giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả phù hợp với đặc điểm khí hậu Nam Việt Nam.
Dựa trên những phân tích trên, việc nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm phương pháp làm lạnh bay hơi kết hợp với việc hút âm bằng chất hút âm lỏng từ đó đưa ra phương án, sơ đồ cụ thé áp dụng cho hệ thống điều hòa không khí trong sản xuất và sinh hoạt. Liên hệ với thực tiễn trên thé giới và Việt Nam Đối với phương pháp làm lạnh bay hơi thì đây là một biện pháp tương đối đơn giản và rẻ tiền được áp dụng rộng rãi trong nghiên cứu và được thương mại hóa với nhiều sản phẩm đa dạng được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau như các máy làm mát (air cooler) công suất lớn cho các nhà máy của hãng Nakami cung cấp lượng gió đến 30,000 m3/h và tiêu thụ từ 25-30 lít nước một giờ như mô tả trong Hình 1. Nguyễn Thế Bảo HVTH: Đinh Trung Nghĩa Hình 1.1: Máy làm mát bằng phương pháp bay hơi của hãng Nakami Ngoài ra còn có kiểu làm mát bang các tam mành bang PVC va cho nước tưới lên các tam mành này, không khí đi qua các tam mành này sẽ hòa trộn với nước để giảm nhiệt độ của không khí rồi cấp vào phòng điều hòa. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi cho các nhà máy dệt may, giày da, trong nhà kinh nông nghiệp hay trong chăn nuôi (Hình 1.2: Làm mát bang tam manh Trong dân dụng, các hãng sản xuất giới thiệu loại quạt phun sương hay quạt hơi nước ứng dụng phương pháp làm lạnh bay hơi này để điều hòa nhiệt độ trong phòng (Hình 1.3: Quạt phun sương hay quạt hơi nước trong dan dụng Mặc dù các sản phẩm này thé hiện những ưu điểm của phương pháp làm lạnh bay hơi như có thé giảm được nhiệt độ phòng xuống từ 3~5°C nhưng nhược điểm của phương pháp nay là không kiểm soát được độ âm, điều này đã ảnh hưởng rất nhiều tới sức khỏe của con người và các thiết bị do không khí sau khi hòa trộn với nước có nhiệt độ thấp hơn ban đầu nhưng độ âm lại cao được cấp trực tiếp vào không gian điều hòa làm cho môi trường luôn bị âm ướt.
Do vậy, việc khử 4m sao cho dat được cầu vé chất lượng không khí cấp vào không gian điều hòa là khá quan trọng đối với phương pháp làm lạnh bay hơi và một trong những cách là dùng cha hút âm để khử 4m trong không khí trước khi cấp vào không gian điều hòa. Việc khử âm bang chất hút 4m trên thế giới được ứng dụng từ những năm 1930 trong công nghiệp với ngân sách déi dào hay những lĩnh vực có rủi ro cao do độ 4m cao như trong nhà máy bán dẫn, nhà máy sản xuất rượu bia với quá trình lên men cần độ âm thấp dé hạn chế vi sinh hay trong lĩnh vực hàng hải dùng chất hút âm dé hạn chế sự ngưng tụ và ăn mòn do độ âm trong các kiện hàng hay như việc dùng hệ thống hút âm để bảo quản sản phẩm trong các kho hàng. Trong lĩnh vực điều hòa không khí, thì việc dùng chất hút âm bắt đầu được ứng dụng rộng rãi từ những năm 1985 như dùng trong các siêu thị tại Mỹ khi sự cải tiến công nghệ, sự chênh lệc về chi phí năng lượng giữa điện năng và nhiệt năng làm cho việc sử dụng hệ thống hút âm băng chất hút âm trở nên thuận tiện hơn. Hơn nữa, việc sử dụng hệ thống chất hút âm này để khử âm trong không khí ngoài việc được sử dụng đơn lập thì nó còn được sử dụng kết hợp với các hệ thống khác như với hệ thống làm lạnh có máy nén hơi hay với phương pháp làm lạnh bay hơi,.1 Các nghiên cứu và ứng dụng trên thế giới Hệ thống hút âm băng chất hút âm được dùng trong lĩnh vực điều hòa không khí có thé chia làm hai loại chính là hệ thông hút âm bang chat hút âm ran và hệ thong hút âm băng chất hút âm long vớ nhiêu loại chat hút âm dùngtrong nghiên cứu và thương mại hóa.
Trong lĩnh vực thương mại, hãng Kathabar (www.com) giới thiệu hệ thống hút 4m lỏng năm 1910 được sử dụng trong quá trình sản xuất hóa chất và hóa dầu, đến năm 1930, công ty Niagara Blower dùng dung dich chất hút âm Tri-ethylence Glycol (TEG) kết hợp với hệ thong làm lạnh. Nguyễn Thế Bảo HVTH: Đinh Trung Nghĩa Kathapac System Schematic ¬⁄ Coolant In ^ _ Heat In Dry, Conditioned Ar Out Hot. Moist Air Out + Moist Air In 2 & Conditioner Hình 1.4: Sơ đỗ hệ thống chat hút 4m của hãng Kathabar Kathapac Conditioners 300G FV Hinh 1.5: Thiét bi cua hang Kathabar Bên cạnh đó, còn có hệ thống hút âm băng chất hút âm răn dạng rotor kết hợp với hệ thống làm lạnh tiêu biêu như của hang Trane (www.6: So đồ xử ly không khí dùng chat hút 4m rắn dang rotor kết hợp với hệ thống lạnh của hãng Trane Ngoài ra, các hoạt đông nghiên cứu và phát triển việc hút âm băng chất hút âm cũng được chú ý ở nhiều nước (Mei et al, 1992) với sự tham gia của chính phủ Hoa Ky cũng như của các trường đại học, viện nghiên cứu, các công ty tư nhân với qui mô nghiên cứu đa dạng như: phòng Năng Lượng Hoa Ky (DOE) tài trợ cho các nghiên cứu ở viện nghiên cứu Năng Lượng Mặt Trời (SERI), phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge.; viện nghiên cứu Khí (GRI) với ngân sách 4 triệu USD mỗi năm cho công nghệ chất hút âm; viện nghiên cứu SERI phát triển công nghệ hút âm dạng bánh xe hút âm; trường đại hoc Illinois 6 Chicago (UIC) nghiên cứu dang bánh xe hút âm, trường dai học Missouri xây dựng hệ thống dtr liệu cho chất hút âm ran và lỏng phù hợp với việc kiểm soát chất lượng không khí trong nhà. Còn các công ty tư nhân như tập đoàn Mecker thương mại hóa hệ cho hệ thống hút âm dùng trong hệ thong HVAC; công ty Gershon Meckler phát triển hệ thống hút âm hai cấp kết hợp với hệ thống HVAC truyền thống dùng trong các tòa nhà thương mại.