Luận văn Thạc sĩ: Thiết kế bếp lò đa nhiên liệu tích hợp bộ thu nhiệt tận dụng

Luận văn thạc sĩ cơ khí nghiên cứu thiết kế bếp lò đa nhiên liệu tích hợp bộ thu nhiệt. Giải pháp giúp tiết kiệm 35% nhiên liệu, hiệu suất cao.

• Tác giả: Nguyễn Huy Phương
• Người hướng dẫn: Ngưt. Đinh Vương Hùng
• Trường học: Trường Đại học Nông Lâm Huế
• Chuyên ngành: Cơ khí - Công nghệ
• Đề tài: Thiết kế bếp lò đa nhiên liệu thu hồi nhiệt
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Thừa Thiên Huế

Tóm tắt

I. Tổng quan bếp lò đa nhiên liệu và xu hướng thu hồi nhiệt

Lịch sử phát triển của bếp lò gắn liền với sự tiến hóa của văn minh nhân loại. Từ những bếp lửa thô sơ thời tiền sử, con người đã không ngừng cải tiến để tạo ra các thiết bị nấu nướng hiệu quả hơn. Các mô hình ban đầu như bếp kiềng ba chân tuy đơn giản nhưng có hiệu suất nhiệt rất thấp, chỉ từ 8-15%, gây lãng phí nhiên liệu và phát thải nhiều khói bụi độc hại. Theo thời gian, các loại bếp lò xây, bếp lò gang ra đời đã cải thiện đáng kể khả năng giữ nhiệt và giảm thiểu khói. Bước ngoặt lớn đến với sự phát minh của bếp gas và bếp điện, mang lại sự tiện lợi và sạch sẽ. Tuy nhiên, ở nhiều khu vực, đặc biệt là nông thôn Việt Nam, nhiên liệu sinh khối (biomass) như củi, trấu, rơm rạ vẫn là nguồn năng lượng chính. Luận văn “Thiết kế bếp lò đa nhiên liệu thu hồi nhiệt” ra đời nhằm giải quyết bài toán tối ưu hóa việc sử dụng các nguồn nhiên liệu này. Thiết kế này không chỉ tập trung vào việc đốt cháy hiệu quả nhiều loại nhiên liệu mà còn tích hợp bộ trao đổi nhiệt để tận dụng nhiệt thải, một khái niệm then chốt trong các bếp lò tiết kiệm năng lượng hiện đại. Đây là một bước tiến quan trọng, hướng tới việc giảm tiêu hao nhiên liệu, bảo vệ môi trường và sức khỏe người sử dụng.

1.1. Lịch sử phát triển từ bếp kiềng đến bếp lò cải tiến

Sự phát triển của bếp lò bắt đầu từ những hố đất đơn giản thời đồ đá, tiến đến các lò xây bằng đá thời trung cổ có ống khói sơ khai. Thế kỷ 19 chứng kiến sự ra đời của lò bằng gang, một vật dụng vừa để nấu nướng vừa trang trí. Sự xuất hiện của bếp gas và bếp điện sau đó đã thay đổi hoàn toàn thói quen nấu nướng, mang lại sự tiện lợi vượt trội. Tại Việt Nam, các loại bếp củi cải tiến không khói đã được nghiên cứu và triển khai từ những năm 2000, như dự án của ECO tại Ba Bể, Bắc Kạn. Các chương trình mục tiêu quốc gia cũng thúc đẩy việc sử dụng bếp cải tiến, giúp tiết kiệm 1.4-1.5 tấn củi mỗi hộ mỗi năm. Các mô hình này là tiền đề quan trọng cho việc nghiên cứu các thiết kế phức tạp hơn như bếp lò đa nhiên liệu thu hồi nhiệt.

1.2. Phân loại các dạng nhiên liệu sử dụng trong lò đốt

Nhiên liệu cho bếp lò được chia thành ba dạng chính: rắn, lỏng và khí. Nhiên liệu rắn là phổ biến nhất, bao gồm nhiên liệu sinh khối (biomass) như củi gỗ, trấu, dăm bào, và nhiên liệu hóa thạch như than đá, than tổ ong. Nhiên liệu lỏng gồm xăng, dầu, cồn công nghiệp, có ưu điểm là dễ cháy nhưng cần hệ thống cung cấp phức tạp. Nhiên liệu khí, chủ yếu là gas (LPG) và khí thiên nhiên, mang lại sự sạch sẽ và kiểm soát nhiệt độ tốt. Một thiết kế bếp lò đa nhiên liệu thành công phải có khả năng đốt cháy hiệu quả cả ba dạng nhiên liệu này, đặc biệt là tối ưu hóa quá trình cháy cho các loại sinh khối sẵn có tại địa phương.

II. Thách thức của bếp truyền thống và nhu cầu tiết kiệm năng lượng

Thực trạng sử dụng bếp đun truyền thống tại Việt Nam, đặc biệt là ở khu vực nông thôn, bộc lộ nhiều vấn đề cấp bách. Theo khảo sát, hơn 80% hộ dân nông thôn miền Trung vẫn sử dụng bếp kiềng hoặc các loại bếp tự chế có hiệu suất nhiệt của lò đốt cực kỳ thấp, chỉ dao động từ 8-15%. Điều này dẫn đến sự lãng phí tài nguyên năng lượng rất lớn. Việc tiêu thụ quá nhiều gỗ củi gây áp lực nặng nề lên tài nguyên rừng, dẫn đến phá rừng và suy thoái môi trường. Hơn nữa, quá trình đốt cháy không hoàn toàn của bếp truyền thống tạo ra lượng lớn khói, bụi và các khí độc hại như CO, SOx, NOx. Báo cáo của VPA chỉ ra rằng, trên thế giới, mỗi năm có hàng nghìn người chết vì hít phải khí thải từ bếp truyền thống. Vấn đề này ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của phụ nữ và trẻ em, những người thường xuyên tiếp xúc với bếp núc. Nhu cầu về một giải pháp thay thế, một loại bếp lò tiết kiệm năng lượng, không chỉ hiệu quả về kinh tế mà còn an toàn cho sức khỏe và thân thiện với môi trường đã trở nên vô cùng cần thiết. Đây chính là động lực cốt lõi cho các đồ án thiết kế lò đốt cải tiến.

2.1. Phân tích nhược điểm của bếp kiềng và lò đốt hở

Bếp kiềng ba chân và các loại lò đốt hở có nhược điểm cố hữu là tổn thất nhiệt rất lớn ra môi trường xung quanh. Ngọn lửa không được che chắn, nhiệt lượng bị phân tán theo cả ba hình thức: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ. Cấu trúc hở cũng khiến quá trình cháy không được cung cấp đủ oxy một cách tối ưu, dẫn đến cháy không hoàn toàn, sinh ra nhiều khói và muội than. Điều này không chỉ làm giảm hiệu suất nhiệt của lò đốt mà còn gây ô nhiễm không khí trong nhà, là nguyên nhân của nhiều bệnh về đường hô hấp và mắt. Việc thiếu hệ thống dẫn khói khiến người nấu phải hít thở trực tiếp khí độc, gây nguy hiểm lâu dài.

2.2. Nhu cầu thực tiễn về bếp lò an toàn và vệ sinh

Nhu cầu của thị trường đòi hỏi một hệ thống bếp lò không chỉ tiết kiệm mà còn phải đảm bảo an toàn và vệ sinh. Bếp truyền thống dễ gây bỏng do lửa trần và tro nóng bắn ra ngoài. Khói bụi bám vào dụng cụ nhà bếp và tường, gây mất vệ sinh và khó chùi rửa. Một thiết kế bếp củi cải tiến không khói phải giải quyết được các vấn đề này. Nó cần có buồng đốt kín để tăng an toàn, hệ thống ống khói hiệu quả để thoát khí thải, và cấu trúc dễ dàng vệ sinh sau khi sử dụng. Việc đáp ứng được các tiêu chí này sẽ giúp nâng cao chất lượng cuộc sống cho các hộ gia đình, đặc biệt là ở khu vực nông thôn.

III. Phương pháp tính toán thiết kế bếp lò đa nhiên liệu tối ưu

Việc thiết kế một bếp lò đa nhiên liệu thu hồi nhiệt hiệu quả đòi hỏi một nền tảng lý thuyết vững chắc về nhiệt học và quá trình cháy. Nền tảng của thiết kế là bài toán cân bằng nhiệt, trong đó năng lượng đầu vào từ nhiên liệu phải bằng tổng năng lượng hữu ích (làm nóng thức ăn, đun nước) và năng lượng tổn thất (qua khói thải, qua thành lò). Để tối ưu hiệu suất nhiệt của lò đốt, cần phải giảm thiểu tối đa các tổn thất. Quá trình tính toán thiết kế lò hơi và bếp lò bắt đầu bằng việc phân tích thành phần hóa học của các loại nhiên liệu dự kiến sử dụng, từ đó tính toán lượng không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy hoàn toàn. Các phản ứng cháy cơ bản của Carbon (C), Hydro (H2), và Lưu huỳnh (S) được xem xét để xác định nhiệt lượng tỏa ra. Dựa trên các tính toán này, các thông số kỹ thuật quan trọng của buồng đốt như thể tích, diện tích ghi lò, và tiết diện ống khói được xác định. Việc áp dụng các nguyên lý truyền nhiệt—dẫn nhiệt, đối lưu, và bức xạ—là chìa khóa để thiết kế hình dạng buồng đốt và bộ trao đổi nhiệt nhằm tối đa hóa khả năng hấp thụ nhiệt của nồi nấu và hệ thống thu hồi.

3.1. Nguyên lý hoạt động bếp thu hồi nhiệt và cân bằng năng lượng

Nguyên lý cốt lõi của bếp thu hồi nhiệt là tận dụng nhiệt thải từ khói lò, vốn bị lãng phí ở bếp truyền thống. Khí nóng sau khi truyền nhiệt cho nồi nấu chính sẽ được dẫn qua một bộ trao đổi nhiệt (collector), thường là một hệ thống ống nước bao quanh thành lò. Tại đây, nhiệt lượng còn lại trong khói sẽ được truyền cho nước, tạo ra nước nóng phục vụ sinh hoạt. Nguyên lý hoạt động bếp thu hồi nhiệt này dựa trên việc thiết lập một bài toán cân bằng năng lượng chi tiết, xác định chính xác lượng nhiệt có thể thu hồi mà không làm ảnh hưởng đến hiệu quả thoát khói của lò. Điều này giúp tăng tổng hiệu suất sử dụng năng lượng của hệ thống lên đáng kể.

3.2. Tính toán lượng không khí và phân tích quá trình cháy

Để quá trình cháy diễn ra hoàn toàn và hiệu quả, việc tính toán chính xác lượng không khí cần cung cấp là cực kỳ quan trọng. Dựa vào thành phần nguyên tố (C, H, S, O) của nhiên liệu sinh khối (biomass), lượng oxy tối thiểu (lý thuyết) được xác định. Trong thực tế, cần cung cấp một lượng không khí dư (thường khoảng 10-20%) để đảm bảo mọi phân tử nhiên liệu đều có cơ hội tiếp xúc với oxy. Thiết kế buồng đốt và các cửa cấp gió phải đảm bảo sự khuấy trộn tốt giữa nhiên liệu và không khí, duy trì nhiệt độ cháy đủ cao và thời gian lưu đủ dài. Việc mô phỏng quá trình cháy CFD (Computational Fluid Dynamics) là một công cụ hiện đại có thể được áp dụng để tối ưu hóa dòng chảy và phản ứng hóa học bên trong lò.

IV. Bí quyết chọn vật liệu và cấu tạo bếp lò đa nhiên liệu

Cấu tạo bếp lò đa nhiên liệu là yếu tố quyết định độ bền, hiệu quả và tính an toàn của sản phẩm. Một thiết kế tối ưu bao gồm các bộ phận chính: buồng đốt, ghi lò, cửa cấp nhiên liệu, cửa cấp gió, hệ thống dẫn khói, và quan trọng nhất là bộ trao đổi nhiệt. Buồng đốt phải được thiết kế với hình dạng phù hợp để tối đa hóa bức xạ nhiệt và thời gian lưu của khí nóng. Ghi lò phải cho phép nhiên liệu cháy đều và tro dễ dàng rơi xuống. Việc lựa chọn vật liệu làm bếp lò chịu nhiệt là cực kỳ quan trọng. Các vật liệu như gạch chịu lửa, bê tông chịu nhiệt, hoặc thép không gỉ được ưu tiên cho các khu vực tiếp xúc trực tiếp với ngọn lửa. Vỏ ngoài của bếp có thể được làm bằng thép tấm hoặc xây gạch, nhưng cần có lớp cách nhiệt ở giữa (như bông gốm, vermiculite) để giảm tổn thất nhiệt ra môi trường và đảm bảo an toàn cho người sử dụng. Trong luận văn, mẫu bếp thử nghiệm được xây bằng gạch, tích hợp bộ thu nhiệt bằng kim loại quanh lò, cho thấy sự kết hợp hiệu quả giữa vật liệu truyền thống và các bộ phận kim loại hiện đại.

4.1. Lựa chọn vật liệu làm bếp lò chịu nhiệt và cách nhiệt

Việc lựa chọn vật liệu làm bếp lò chịu nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ và hiệu suất của bếp. Lõi buồng đốt cần sử dụng gạch samot hoặc bê tông chịu lửa có khả năng chịu được nhiệt độ cao (trên 1000°C) và sốc nhiệt. Vỏ ngoài nên được làm từ vật liệu có hệ số dẫn nhiệt thấp như gạch nung thông thường hoặc có thêm lớp cách nhiệt. Theo bảng hệ số dẫn nhiệt, thép (50 W/m°C) truyền nhiệt rất nhanh, thích hợp cho bộ trao đổi nhiệt, trong khi gạch khô (0.1 W/m°C) lại cách nhiệt tốt. Sự kết hợp thông minh giữa vật liệu dẫn nhiệt tốt và vật liệu cách nhiệt tốt là chìa khóa để hướng dòng nhiệt đến nơi cần thiết và ngăn nó thất thoát ra ngoài.

4.2. Thiết kế chi tiết bộ trao đổi nhiệt Collector thu hồi nhiệt

Trong mẫu bếp nghiên cứu, bộ trao đổi nhiệt được thiết kế dưới dạng một khoang chứa nước (collector) bao quanh thành lò. Cấu trúc này cho phép tận dụng nhiệt lượng truyền qua thành lò do dẫn nhiệt. Khí nóng từ buồng đốt, sau khi đi qua đáy nồi, sẽ tiếp tục di chuyển trong các rãnh dẫn khói tiếp xúc với bề mặt ngoài của collector trước khi thoát ra ống khói. Thiết kế này tối ưu hóa diện tích tiếp xúc nhiệt, giúp truyền lượng nhiệt dư thừa một cách hiệu quả vào nước. Các van an toàn áp suất cũng được tích hợp để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tránh các nguy cơ về quá áp khi nước sôi, biến bếp lò thành một thiết bị đa năng vừa nấu ăn vừa cung cấp nước nóng.

V. Kết quả thực nghiệm và ứng dụng thực tiễn của bếp lò

Kết quả khảo nghiệm thực tế của mẫu bếp lò xây cải tiến trong luận văn đã chứng minh tính ưu việt của thiết kế. Bếp lò cho thấy khả năng làm việc tốt với cả ba loại nhiên liệu phổ biến: củi, than tổ ong và gas công nghiệp, khẳng định đúng tính chất của một bếp lò đa nhiên liệu. Khi thử nghiệm với củi, chỉ sau 30 phút, bếp đã đun sôi được nồi nước 4 lít, đồng thời nồi phụ 4 lít trên khu vực bếp phụ đạt nhiệt độ 80°C. Đặc biệt, hiệu suất nhiệt của lò đốt cao hơn rõ rệt so với bếp kiềng đối chứng, giúp giảm tiêu hao nhiên liệu khoảng 35%. Đây là một con số ấn tượng, mang lại lợi ích kinh tế trực tiếp cho người sử dụng. Hệ thống thu khói hoạt động triệt để, giúp bếp trở thành một bếp củi cải tiến không khói, đảm bảo không gian nhà bếp sạch sẽ và an toàn cho sức khỏe. Bộ phận collector thu hồi nhiệt thừa cũng hoạt động hiệu quả, cung cấp một lượng nước nóng đáng kể cho sinh hoạt. Những kết quả này cho thấy mẫu bếp có tiềm năng ứng dụng rộng rãi, từ quy mô hộ gia đình đến các nhà hàng, quán ăn.

5.1. So sánh hiệu suất và mức tiêu thụ nhiên liệu

Các số liệu thực nghiệm là minh chứng rõ ràng nhất cho hiệu quả của bếp lò tiết kiệm năng lượng. So với bếp kiềng (hiệu suất 13.5%), mẫu bếp cải tiến đã giảm lượng củi tiêu thụ tới 35%. Điều này có nghĩa là với cùng một lượng củi, người dùng có thể nấu được nhiều hơn hoặc tiết kiệm được chi phí mua nhiên liệu đáng kể. Khi sử dụng than tổ ong và gas, bếp cũng cho thấy khả năng duy trì nhiệt ổn định và gia nhiệt nhanh chóng. Việc giảm tiêu hao nhiên liệu không chỉ có ý nghĩa kinh tế mà còn góp phần giảm áp lực khai thác tài nguyên thiên nhiên, bảo vệ môi trường.

5.2. Tiềm năng ứng dụng trong đời sống và sản xuất nhỏ

Với thiết kế linh hoạt, dễ chế tạo từ các vật liệu sẵn có, mẫu bếp lò này có tiềm năng ứng dụng rất lớn. Ở quy mô gia đình, nó giải quyết bài toán đun nấu hàng ngày một cách kinh tế và an toàn. Đối với các cơ sở kinh doanh như nhà hàng, quán ăn, hoặc các cơ sở sản xuất nhỏ cần nhiệt như hệ thống sấy nông sản hay nấu rượu, mô hình này có thể được nhân rộng và tùy chỉnh kích thước. Khả năng tận dụng nhiệt thải công nghiệp (ở quy mô nhỏ) để tạo nước nóng là một giá trị gia tăng đáng kể, giúp giảm chi phí vận hành chung. Đây là một giải pháp thiết thực, góp phần vào sự phát triển bền vững ở các địa phương.

VI. Tương lai của bếp lò và công nghệ khí hóa sinh khối tiên tiến

Thiết kế bếp lò đa nhiên liệu thu hồi nhiệt là một bước tiến quan trọng, nhưng công nghệ năng lượng sinh khối vẫn còn nhiều tiềm năng để phát triển. Hướng đi tương lai tập trung vào việc nâng cao hơn nữa hiệu suất nhiệt của lò đốt và giảm phát thải đến mức tối thiểu. Một trong những công nghệ hứa hẹn nhất là công nghệ khí hóa sinh khối. Thay vì đốt trực tiếp, quá trình khí hóa sẽ chuyển đổi nhiên liệu sinh khối (biomass) rắn thành một hỗn hợp khí cháy (syngas). Khí này sau đó có thể được đốt trong một buồng đốt được thiết kế đặc biệt, tương tự như bếp gas, cho phép kiểm soát ngọn lửa tốt hơn, cháy sạch hơn và đạt hiệu suất cao hơn. Công nghệ này mở ra nhiều ứng dụng đa dạng, không chỉ trong đun nấu mà còn có thể tích hợp với máy phát điện quy mô nhỏ. Ngoài ra, việc nghiên cứu các vật liệu làm bếp lò chịu nhiệt mới, nhẹ hơn và cách nhiệt tốt hơn cũng sẽ giúp các thiết kế bếp lò trong tương lai trở nên gọn nhẹ, di động và hiệu quả hơn. Các mô hình lò đốt rác thu hồi nhiệt cũng là một hướng đi tiềm năng để giải quyết đồng thời vấn đề rác thải và năng lượng.

6.1. Giới thiệu về công nghệ khí hóa sinh khối Gasification

Công nghệ khí hóa sinh khối là quá trình chuyển đổi nhiệt hóa, oxy hóa một phần sinh khối ở nhiệt độ cao (800-900°C) trong điều kiện thiếu không khí. Sản phẩm tạo ra là khí tổng hợp (syngas), chủ yếu gồm CO, H2, và CH4. Ưu điểm của phương pháp này là khí được làm sạch trước khi đốt, giảm thiểu phát thải độc hại. Syngas có thể được sử dụng linh hoạt như nhiên liệu cho động cơ đốt trong để phát điện hoặc đốt trực tiếp để sinh nhiệt với hiệu suất rất cao. Đây được xem là công nghệ then chốt để khai thác năng lượng sinh khối một cách sạch sẽ và hiệu quả trong tương lai.

6.2. Hướng nghiên cứu và phát triển các mẫu bếp lò thế hệ mới

Các nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc tích hợp công nghệ khí hóa sinh khối vào các thiết kế bếp lò gia dụng và công nghiệp nhỏ. Mục tiêu là tạo ra những chiếc bếp "lai", có thể hoạt động ở cả chế độ đốt trực tiếp và chế độ khí hóa, tùy thuộc vào loại nhiên liệu và nhu cầu sử dụng. Bên cạnh đó, việc ứng dụng vật liệu composite chịu nhiệt, gốm kỹ thuật, và các thiết bị điều khiển tự động (cung cấp không khí, nhiên liệu) sẽ giúp tối ưu hóa quá trình cháy một cách thông minh. Hướng tới các đồ án thiết kế lò đốt không chỉ tiết kiệm năng lượng mà còn thông minh và thân thiện với người dùng là mục tiêu cuối cùng.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN NGHIÊN CỨU 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA BẾP LÒ Từ xưa đến nay chúng ta đã được nghe qua rất nhiều câu chuyện về sự tích “Ông Táo, Bà Táo”, thần lửa, cái bếp lò… Điều đó chứng tỏ chiếc bếp ngày xưa đã là một dụng cụ không thể thiếu trong mỗi căn nhà, căn hộ. Chiếc bếp lò, xuất hiện từ lúc con người đã biết tạo ra lửa để làm chín thức ăn và trải qua hàng ngàn năm chiếc bếp đã thay đổi rất nhiều từ hình dáng cho đến máy móc bên trong của nó.

Điều đó đã được các nhà khoa học, khảo cổ ghi chép lại như một lịch sử để chứng minh sự phát triển của chiếc bếp nói riêng và sự phát triển của con người nói chung [9]. Bếp củi truyền thống Các nhà khảo cổ học cho rằng con người, cách đây khoảng 1 triệu năm, bắt đầu học cách sử dụng lửa. Thời điểm từ biết dùng lửa cho đến biết dùng lửa để làm chín thức ăn kéo dài không lâu, vì thực phẩm sau khi làm chín bằng lửa sẽ ngon hơn dễ ăn hơn thực phẩm sống. Các chứng tích từ thời đồ đá gồm các lỗ hõm vào mặt đất, có đặt thêm miếng đá vào bên trong chứng minh là vị trí dùng đốt lửa.

Thực phẩm được xiên qua cây và nướng trên ngọn lửa hoặc cuộn trong đất sét, lá cây và vùi trực tiếp vào than hồng. Mãi cho đến thời trung cổ thì phương pháp nấu thức ăn này cũng không thay đổi nhiều. Thời điểm này lò dùng đốt lửa thay vì trực tiếp trên nền đất, họ bắt đầu kê lên cao, trên các chân, các phiến đá. Lúc này họ chưa có giải pháp cho việc thoát khói, giải pháp thô sơ là các đường rạch vào tường vào nóc để khói thoát ra.

Khoảng từ thế kỷ thứ 9 chỗ đốt lửa được chỉnh thành lò tượng tự như lò sưởi, di chuyển từ giữa phòng vào một cạnh tường và được thiết kế thêm ống dẫn khói ra ngoài. Đầu tiên ống dẫn khói được làm bằng gỗ, sau đó mãi vào cuối thời trung cổ, khoảng thế kỷ 13 thì được làm bằng đá. PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 5 Đến khoảng cuối thế kỷ thứ 19 còn có loại lò bằng gang, được gọi là máy nấu, ở nhiều kích cỡ lớn nhỏ và hình dạng khác nhau. Các loại lò này được chạm trổ, điêu khắc như một vật trang trí trong nhà.

Trong khi máy nấu đang được yêu chuộng ở đỉnh điểm thì một phát minh mới khác ra đời: bếp gas. Bếp gas được ứng dụng đầu tiên tại Đức ở vào khoảng cuối thế kỷ thứ 19. Bếp loại này được ứng dụng nhiều vào thời điểm từ thế kỷ 19 sang 20. Lợi thế của loại nguyên liệu mới này quá rõ ràng.

Nhiệt năng tập trung hơn và cần là có. Qua phát minh này, người ta tiết kiệm rất nhiều năng lượng và thời gian. Ngoài ra không có khói, không có tro và bồ hóng. Bếp điện đầu tiên đã được trưng bày trong triển lãm thế giới vào năm 1893 tại Chicago.

Cho đến nay, rất nhiều các phương pháp làm chín thực phẩm đã du nhập vào trong bếp của từng gia đình: từ hơi nóng, hơi lạnh từ nguồn nhiệt bên trên , bên dưới, rồi từ nướng đến microwave. Microwave là tần số cao (high frequency), sóng điện tử khoảng giữa sóng radio và sóng hồng ngoại. Chúng có tác dụng trực tiếp lên các phân tử nước trong thực phẩm mà không tỏa nhiệt. Các phân tử nước qua tác động của sóng bắt đầu xoay, cọ xát với nhau và phát ra nhiệt làm nóng thực phẩm.

Chén dĩa, đồ dựng thực phẩm thực chất không bị nóng trực tiếp qua quá trình này nhưng sẽ bị nóng do nhiệt năng từ thực phẩm truyền qua [9]. Từ năm 1984 trên thị trường có một phương pháp nấu khác nữa là nấu bằng cảm ứng. Về bề ngoài cách nấu này không khác mấy so với bếp điện có mặt bếp bằng caran. Sự khác biệt đầu tiên chúng ta nhận biết là khi vặn bếp, nếu chúng ta không đặt nồi lên thì mặt bếp vẫn không nóng.

Với cuộn đồng cảm ứng trong mặt bếp một dòng điện hai chiều được tạo ra, dòng điện này tạo ra từ trường thay đổi rất nhanh. Khi nồi nấu (được làm từ kim loại) có từ tính và được đặt lên mặt bếp, từ trường sẽ tạo ra điện áp trong đáy nồi. Điện áp sẽ tạo ra dòng điện gọi là eddy current chạy trong đáy nồi khiến đáy nồi cũng như thực phẩm trong nồi nóng lên nhanh chóng. Nấu theo phương pháp cảm ứng (nấu bếp từ) rất tiết kiệm.

Nồi phản ứng nhanh đối với sự thay đổi nhiệt độ, tương tự như bếp gas. Thời gian nấu nóng lên còn ngắn hơn so với bếp gas. Như vậy, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật thì những chiếc bếp ngày trước “cồng kềnh” đã trở nên đẹp mắt, sang trọng hơn. Những kĩ thuật tiên tiến đều được áp dụng cho bếp để tiết kiệm thời gian cũng như chùi rửa hàng ngày cho các chị em nội trợ.

TÌNH HÌNH CẢI TIẾN BẾP LÒ TRÊN THẾ GIỚI Thuật ngữ bếp cải tiến bắt đầu xuất hiện từ thế kỷ XX được gọi là ICS (viết tắt của Improved Cook Stove). PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 6 Bếp cải tiến là một kiểu bếp cần ít nhiên liệu và tạo ra ít khói hơn bếp truyền thống để nấu cùng một lượng thức ăn [3]. Trước thực trạng thiếu chất đốt các nước trên thế giới đã tích cực nghiên cứu cải tiến bếp đun. Ở Châu Phi, nghiên cứu áp dụng bếp đun cải tiến bắt đầu từ những năm 1980.

Tổ chức GTZ đã phát triển bếp cải tiến cho người dân địa phương và bán trong các chợ. Một tổ bộ phận cải tiến bếp kiềng được thành lập và quy định bắt buộc ít nhất mỗi hộ gia đình có một bếp cải tiến. Tuy nhiên, thiếu cơ chế chính sách nên sau khi kết thúc chương trình bếp cải tiến có xu hướng giảm do không còn nhận được hỗ trợ kinh phí. Năm 2003, Trung tâm xúc tiến năng lượng thay thế (AEPC) và Sở Khoa học Công nghệ - Khoa học Môi trường Nepal xúc tiến chương trình nghiên cứu triển khai bếp đun cải tiến tại 30/75 huyện với khoảng 250.

Năm 2008, tổ chức VPA (Voluntary Program Activities) thực hiện nghiên cứu cải tiến bếp kiềng tại Peru xây dựng được 82.099 bếp với kế hoạch đến năm 2011 giảm được 74.233 tấn gỗ/năm và 331.754 tấn CO2 trong vòng 7 năm. Sử dụng bếp truyền thống còn gây ra một số bệnh về hô hấp. Theo số liệu của VPA: năm 2004, có 2.500 trẻ em dưới 14 tuổi chết tại Peru, trung bình 1 năm trên thế giới có 1.000 người chết vì hít phải khí thải từ bếp truyền thống [13]. Nghiên cứu đã xác định được một số lợi ích thu được từ việc sử dụng bếp cải tiến như sau: - Giảm nhu cầu sử dụng năng lượng không tái tạo.

- Giảm khí CO2 và bảo vệ rừng địa Phương. - Giảm khói, cải thiện chất lượng không khí trong nhà, bảo vệ sức khỏe. - Tiết kiệm gỗ, thời gian và kinh phí. - Bảo vệ rừng hiệu quả trong việc bảo tồn và phòng chống xói mòn đất.

- Giảm các chất khí có hại. ỨNG DỤNG BẾP LÒ CẢI TIẾN Ở VIỆT NAM. Ở Việt Nam, diện tích rừng suy giảm nhanh nên việc nghiên cứu cải tiến các bếp tiết kiệm củi được bắt đầu từ rất sớm. Năm 2000, ECO và dự án LSNG đã nghiên cứu thử nghiệm 6 bếp tại huyện Ba Bể, tỉnh Bắc Cạn [11].

Năm 2007, trong khuôn khổ các hoạt động của Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng và tiết kiệm và hiệu quả, Trung tâm năng lượng tái tạo và cơ chế phát triển sạch, Viện Năng lượng được Ban Chỉ đạo Chương trình giao thực hiện dự án “Triển khai diện rộng bếp đun cải tiến tiết kiệm năng lượng sử dụng phụ phẩm PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 7 nông, lâm nghiệp tại các hộ gia đình nông thôn”. Chương trình đã triển khai ít nhất 1500 bếp cải tiến tại ba tỉnh lựa chọn là Phú Thọ, Thanh Hoá và Hòa Bình. Kết quả nói trên tính toán sơ bộ cho thấy mỗi hộ gia đình sử dụng bếp đun cải tiến thì mỗi năm có thể tiết kiệm ít nhất 1,4-1,5 tấn củi. Năm 2011, Hội Liên hiệp phụ nữ huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên thử nghiệm bếp lò cải tiến tại 2 xã Bình Thành và Bộc Nhiêu.

Kết quả triển khai được 116 bếp xách tay và 14 bếp xây cố định. Việc nghiên cứu cải tiến bếp theo hướng tiết kiệm củi còn được nhiều tổ chức, cá nhân quan tâm. Tuy nhiên các nghiên cứu trên chủ yếu tập trung vào việc tiết kiệm nguồn chất đốt là củi nên vẫn chưa chấm dứt tình trạng khai thác gỗ, củi bừa bãi từ rừng. Bếp tiết kiệm năng lượng TK90 Việc tận dụng các chất thải trong sản xuất nông nghiệp làm chất đốt cũng được nghiên cứu và áp dụng như: sản xuất củi trấu, sản xuất than cốt dừa, sản xuất khí gas từ chất thải.

Tuy nhiên, chi phí sản xuất cao, sản phẩm than bánh chỉ sử dụng cho các lò sấy, chưa phù hơp với điều kiện nấu ăn của các hộ gia đình dân tộc thiểu số. Chính vì vậy sáng kiến thiết kế một kiểu bếp phù hợp để sử dụng lõi ngô cho việc đun nấu hàng ngày chưa được phổ biến. CÁC LOẠI BẾP ĐUN, LÒ ĐỐT 1. Bếp kiềng: Là loại bếp đơn giản có 3 chân, được làm bằng 3 cục đá, 3 viên gạch hay làm vành thép có 3 chân, nhiên liệu chủ yếu là các phụ phẩm nông - lâm nghiệp như: Rơm, rạ, lõi ngô, trấu, củi.

PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.com to remove the waterma 8 Hiện nay, ở Việt Nam các hộ nông dân phổ biến sử dụng củi, rơm, rạ hoặc các loại nhiên liệu có sẵn khác từ thiên nhiên trong việc đun nấu hàng ngày ở nhiều hộ gia đình khu vực miền núi, nông thôn vẫn còn phổ biến. Theo nghiên cứu hiện vẫn còn khoảng 56% dân số Việt Nam đang đun nấu hàng ngày bằng củi. Loại bếp này hiệu suất nhiệt thấp, khi đun nấu gây nhiều khói bụi và khí độc hại, là nguyên nhân gây bệnh về mắt và đường hô hấp, ảnh hưởng lớn đến sức khoẻ của người đun nấu. Bếp lò: Là loại bếp ba mặt lò được xây bít kín lại.

Nồi có thể đặt lên tấm sắt hoặc trực tiếp trên lửa. Lợi thế của loại bếp này là giảm lượng củi cần thiết, tro than không bắn, văng ra ngoài.