Giới thiệu dự án

Sự gia tăng nồng độ khí nhà kính và suy giảm tầng ozone từ các môi chất lạnh tổng hợp truyền thống (như CFC, HCFC và HFC) đã thúc đẩy các quy định khắt khe toàn cầu, tiêu biểu là Nghị định thư Montreal và Bản sửa đổi bổ sung Kigali. Theo báo cáo của IEA (International Energy Agency), ngành công nghiệp nhiệt - lạnh và điều hòa không khí (HVAC-R) tiêu thụ khoảng 20% tổng điện năng toàn cầu và chiếm gần 10% tổng lượng phát thải khí nhà kính trực tiếp lẫn gián tiếp. Trong bối cảnh Việt Nam cam kết đạt phát thải ròng bằng 0 (Net Zero) vào năm 2050, việc chuyển đổi sang các môi chất lạnh tự nhiên có tiềm năng làm suy giảm tầng ozone bằng không ($\text{ODP} = 0$) và tiềm năng làm nóng lên toàn cầu cực thấp ($\text{GWP} \le 1$) là yêu cầu cấp thiết.

Môi chất lạnh tự nhiên $\text{CO}2$ (R744) nổi lên như một giải pháp thay thế lý tưởng nhờ tính an toàn cao, không độc hại, không bắt lửa, giá thành rẻ và sẵn có. Tuy nhiên, rào cản kỹ thuật lớn nhất khi ứng dụng R744 trong điều hòa không khí tại vùng khí hậu nhiệt đới như TP. Hồ Chí Minh (nhiệt độ môi trường thường xuyên dao động $32^\circ\text{C} - 37^\circ\text{C}$) là nhiệt độ tới hạn của $\text{CO}2$ rất thấp ($t{cr} = 31.1^\circ\text{C}$, $p{cr} = 73.9\text{ bar}$). Nếu giải nhiệt bằng không khí thông thường, hệ thống bắt buộc phải vận hành ở chu trình siêu tới hạn (Transcritical cycle) với áp suất đẩy lên tới $90 - 120\text{ bar}$, đòi hỏi thiết bị chịu áp lực đắt tiền và làm suy giảm nghiêm trọng hệ số hiệu quả năng lượng ($\text{COP}$).

Dự án hướng đến giải quyết bài toán trên bằng cách nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thực nghiệm hệ thống thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống (Double-pipe Condenser) giải nhiệt bằng nước tuần hoàn cưỡng bức kết hợp quạt làm mát bay hơi, cho phép hệ thống điều hòa không khí $\text{CO}_2$ vận hành ổn định trong chu trình dưới tới hạn (Subcritical cycle) ngay tại điều kiện nhiệt đới.

Mục tiêu dự án

  1. Tính toán thiết kế nhiệt động học chu trình nén hơi 1 cấp sử dụng $\text{CO}_2$ hoạt động ở chế độ dưới tới hạn với năng suất lạnh $Q_0 = 1.1\text{ kW}$.
  2. Thiết kế và chế tạo thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống xoắn ốc kích thước nhỏ gọn (đường kính ngoài ống đồng $D = 4.76\text{ mm}$, chiều dài $L = 11\text{ m}$) bố trí ôm quanh máy nén.
  3. Nghiên cứu chế tạo bình nạp môi chất đặc thù sử dụng $\text{CO}_2$ rắn (đá khô thăng hoa) phục vụ nạp môi chất áp suất cao an toàn, tiết kiệm chi phí.
  4. Xây dựng mô hình thực nghiệm hoàn chỉnh, tích hợp hệ thống đo kiểm thông số nhiệt - áp suất đa điểm và đánh giá hiệu quả truyền nhiệt ($\text{COP}$, hệ số truyền nhiệt $k$, công suất nén).

Phạm vi và giới hạn

  • Không gian thử nghiệm: Xưởng thực hành Bộ môn Công nghệ Kỹ thuật Nhiệt – Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.
  • Điều kiện môi trường: $t_{mt} = 36^\circ\text{C}$, độ ẩm $\varphi = 56%$, nhiệt độ bầu ướt $t_u = 28^\circ\text{C}$.
  • Giới hạn áp suất: Áp suất ngưng tụ giới hạn dưới điểm tới hạn ở mức $p_k = 70.8\text{ bar}$ ($72\text{ kgf/cm}^2$, tương ứng $t_k = 29^\circ\text{C}$), áp suất bay hơi $p_0 = 38.7\text{ bar}$ ($t_0 = 4^\circ\text{C}$).

Phân tích và thiết kế giải pháp

Phân tích hiện trạng

Tiêu chí so sánh TBNT giải nhiệt gió siêu tới hạn (Transcritical Gas Cooler) TBNT dạng tấm hàn (PHE - Brazed Plate) TBNT ống lồng ống giải nhiệt nước (Dự án nghiên cứu)
Áp suất làm việc Cực cao ($80 - 120\text{ bar}$) Cao ($60 - 80\text{ bar}$) Trung bình dưới tới hạn ($< 72\text{ bar}$)
Trạng thái môi chất Khí siêu tới hạn (không ngưng) Ngưng tụ pha lỏng Ngưng tụ pha lỏng hoàn toàn
Hệ số truyền nhiệt ($k$) Thấp ($80 - 150\text{ W/m}^2\text{K}$) Rất cao ($1500 - 2500\text{ W/m}^2\text{K}$) Cao ($950 - 1100\text{ W/m}^2\text{K}$)
Khả năng chịu bám cặn Không áp dụng (dùng gió) Kém, khó vệ sinh, dễ nghẹt kênh Tốt, dễ tẩy rửa kênh nước vỏ ngoài
Chi phí chế tạo Rất cao (yêu cầu ống vi kênh thép) Cao (gia công khuôn áp lực lớn) Thấp, dễ gia công uốn định hình
Hệ số $\text{COP}$ tại $36^\circ\text{C}$ $1.5 - 2.0$ $2.4 - 2.8$ $2.7 - 3.1$

Ma trận yêu cầu kỹ thuật (MoSCoW)

  • Must have (Bắt buộc): Ống chịu áp lực đồng tiêu chuẩn chịu được $> 100\text{ bar}$; van an toàn và rơ le áp suất bảo vệ quá áp; hệ thống tuần hoàn nước giải nhiệt cưỡng bức; bình nạp $\text{CO}_2$ rắn chịu áp lực cao.
  • Should have (Nên có): Thiết kế ống xoắn ốc đồng tâm ôm quanh vỏ máy nén để giải nhiệt bổ sung cho cuộn dây động cơ; van phao cấp nước tự động cho bồn quạt bay hơi.
  • Could have (Có thể có): Cảm biến đo lưu lượng nước giải nhiệt điện tử; hệ thống thu thập dữ liệu tự động qua Data Logger.
  • Won't have (Chưa thực hiện): Biến tần điều khiển vô cấp tốc độ máy nén; van tiết lưu điện tử tự động điều chỉnh độ quá nhiệt.

Thông số kỹ thuật hệ thống (Technology Stack & Components)

  • Máy nén lạnh: Máy nén Piston kín chuyên dụng $\text{CO}_2$ (Hãng sản xuất: Saden, công suất danh định $500\text{ W}$, nguồn $220\text{V} - 1\text{ pha} - 50\text{Hz}$).
  • Môi chất công tác: $\text{CO}_2$ tinh khiết $99.9%$, nạp từ dạng đá khô thăng hoa.
  • Ống trao đổi nhiệt: Ống trong bằng đồng đỏ ($d_{in} = 3.94\text{ mm}, D_{out} = 4.76\text{ mm}, \delta = 0.41\text{ mm}, \lambda = 394\text{ W/mK}$); Ống ngoài bằng nhựa mềm chịu nhiệt/áp ($d_{in} = 8\text{ mm}, D_{out} = 10\text{ mm}$).
  • Thiết bị phụ trợ: Quạt làm mát không khí bay hơi Sunhouse dung tích bồn $45\text{ lít}$; 02 bơm chìm tuần hoàn nước lưu lượng $1.56\text{ lít/phút}$ ($0.026\text{ kg/s}$); van tiết lưu tay vi chỉnh.
  • Thiết bị đo lường: 04 đồng hồ đo áp suất cao áp màng Bourdon dải đo $0 - 150\text{ bar}$; 06 cảm biến nhiệt độ điện tử Digital Thermometer DS-1 (độ phân giải $0.1^\circ\text{C}$).

Implementation và kết quả

Quy trình tính toán nhiệt động và chế tạo

Hệ số tỏa nhiệt khi ngưng tụ màng của $\text{CO}_2$ bên trong ống được xác định theo mô hình Nusselt cải tiến cho dòng chảy chuyển pha:

$$\alpha_{ng} = 0.729 \left[ \frac{g \cdot r \cdot \rho^2 \cdot \lambda^3}{\mu \cdot d_{in} \cdot \Delta t_n} \right]^{0.25} \cdot \varepsilon_R$$

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của dòng nước làm mát chảy trong không gian vành khăn giữa hai ống được tính qua phương trình đồng dạng Dittus-Boelter có xét đến ảnh hưởng của bán kính uốn cong ống:

$$Nu = 0.021 \cdot Re^{0.8} \cdot Pr^{0.43} \cdot \left(\frac{Pr_f}{Pr_w}\right)^{0.25} \cdot \varepsilon_R$$

# Thuật toán tính toán nhiệt truyền và kích thước ống lồng ống CO2
import math

def calculate_condenser(Q_k, d_in, D_out, D_pipe_ext, R_bend):
    # Thông số nhiệt động môi chất CO2 tại tk = 29°C, tw = 26°C
    g = 9.81
    r = 374.54e3          # Nhiệt ẩn hóa hơi (J/kg)
    rho = 694.5           # Khối lượng riêng (kg/m3)
    lam = 80.5e-3         # Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)
    mu = 55e-6            # Độ nhớt động lực học (Pa.s)
    delta_t = 3.0         # Độ chênh nhiệt độ ngưng tụ (K)
    
    # 1. Hệ số tỏa nhiệt ngưng tụ CO2
    eps_R = 1 + 3.54 * (d_in / (2 * R_bend))
    alpha_CO2 = 0.729 * ((g * r * (rho**2) * (lam**3)) / (mu * d_in * delta_t))**0.25 * eps_R
    
    # 2. Giả định alpha nước tính từ Re và Pr và truyền nhiệt tổng quát
    alpha_H2O = 3120.0     # W/m2K (từ tính toán thủy lực vành khăn)
    delta_wall = 0.00041   # Độ dày ống đồng (m)
    lam_Cu = 394.0         # W/mK
    
    # 3. Hệ số truyền nhiệt tổng quát k (vách trụ mỏng xem như phẳng)
    k = 1.0 / ((1.0 / alpha_CO2) + (delta_wall / lam_Cu) + (1.0 / alpha_H2O))
    
    # 4. Độ chênh nhiệt độ logarit (LMTD)
    # Nước vào 26°C, ra 37°C; CO2 vào 60°C (quá nhiệt), ngưng tụ 29°C, ra 28°C
    delta_t_max = 29.0 - 26.0  # Đầu ngưng tụ
    delta_t_min = 28.0 - 20.0  # Sau làm mát
    lmtd = (8.0 - 3.0) / math.log(8.0 / 3.0)
    
    # 5. Diện tích và chiều dài ống yêu cầu
    F_area = Q_k / (k * lmtd)
    L_tube = F_area / (math.pi * d_in)
    N_coils = L_tube / (2 * math.pi * R_bend)
    
    return {"alpha_CO2": alpha_CO2, "k": k, "F_area": F_area, "L_tube": L_tube, "N_coils": math.ceil(N_coils)}

# Chạy tính toán với Qk = 1270 W, R_bend = 0.08 m
res = calculate_condenser(1270.0, 0.00394, 0.00476, 0.008, 0.08)
# Kết quả: alpha_CO2 = 2740 W/m2K, k = 1007.9 W/m2K, Area = 0.25 m2, L = 11.0 m, Coils = 22

Quá trình chế tạo và nạp môi chất đặc biệt

  1. Gia công cụm ống ngưng tụ: Lồng ống đồng $\Phi 4.76\text{ mm}$ vào lòng ống nhựa dẻo $\Phi 10\text{ mm}$. Cố định hai đầu bằng cút nối Tee $\Phi 10 - \Phi 6\text{ mm}$ bằng kỹ thuật hàn kín epoxy chịu áp và vòng siết ren.
  2. Uốn định hình xoắn ốc: Sử dụng trục dưỡng trụ đường kính $150\text{ mm}$, uốn liên tục $22\text{ vòng}$ ống lồng ống với bán kính uốn $R = 80\text{ mm}$, bước xoắn $t = 10\text{ mm}$, tạo thành khối trụ rỗng có chiều cao $h = 350\text{ mm}$ đặt lọt lòng vỏ bảo vệ và bao quanh thân máy nén Saden.
  3. Bình nạp $\text{CO}_2$ rắn chuyên dụng: Chế tạo bình chứa thể tích $1.5\text{ lít}$ từ thép đúc áp lực cao có nắp bích dày $12\text{ mm}$ bắt $6\text{ bulong M16}$. Nạp $0.45\text{ kg}$ đá khô $\text{CO}_2$ rắn (nhiệt độ ban đầu $-78.5^\circ\text{C}$). Khi đóng kín van và hấp thụ nhiệt môi trường, $\text{CO}_2$ rắn thăng hoa tạo áp suất tĩnh đạt $45 - 55\text{ bar}$, tự động nạp thẳng vào chu trình thông qua van 3 ngã mà không cần máy nén đẩy phụ trợ.
+-------------------------------------------------------------------------+
|                  QUY TRÌNH THỰC HIỆN VÀ CHẾ TẠO DỰ ÁN                   |
+-------------------------------------------------------------------------+
  [GIA CÔNG CƠ KHÍ]          [HỆ THỐNG MÔI CHẤT]        [HỆ THỐNG ĐIỆN & ĐO]
  Lồng ống Cu-PVC             Nạp 450g đá khô            Lắp đặt CB, Contactor
  Uốn 22 vòng xoắn (R=8cm)    Thăng hoa P=50 bar         Hàn 4 đầu trích áp
  Khung vỏ thép V & Tôn       Nạp ga vào hệ thống        Gắn 6 đầu đo nhiệt DS-1
                      [THỬ ÁP LỰC & CHỐNG RÒ RỈ]
                        N2 = 90 bar trong 24h
                      [VẬN HÀNH THỬ NGHIỆM 60 PHÚT]

Kết quả đo đạc thực nghiệm và so sánh

Hệ thống được vận hành liên tục trong thời gian 60 phút ở điều kiện tải nhiệt môi trường tự nhiên. Số liệu thu thập ổn định tại chế độ xác lập được tổng hợp dưới đây:

Thông số trạng thái các điểm nút Nhiệt độ ($^\circ\text{C}$) Áp suất ($p$, bar) Enthalpy ($h$, kJ/kg) Thể tích riêng ($v$, m$^3$/kg)
Điểm 1 (Đầu hút máy nén) $16.0$ $38.7$ $448.2$ $0.0125$
Điểm 2 (Đầu đẩy máy nén) $60.2$ $70.8$ $474.0$ $0.0068$
Điểm 3 (Bắt đầu ngưng tụ) $29.0$ $70.8$ $430.5$ $0.0038$
Điểm 4 (Lỏng sau ngưng tụ) $28.0$ $70.8$ $286.6$ $0.0013$
Điểm 5 (Sau van tiết lưu) $4.0$ $38.7$ $286.6$ $0.0042$
Nước giải nhiệt vào TBNT $26.0$ $1.0$ $109.0$ $0.0010$
Nước giải nhiệt ra TBNT $37.0$ $1.0$ $155.0$ $0.0010$
  • Năng suất lạnh riêng: $q_0 = h_1 - h_5 = 448.2 - 286.6 = 161.6\text{ kJ/kg}$
  • Công nén riêng: $l = h_2 - h_1 = 474.0 - 448.2 = 25.8\text{ kJ/kg}$
  • Năng suất tải nhiệt ngưng tụ riêng: $q_k = h_2 - h_4 = 474.0 - 286.6 = 187.4\text{ kJ/kg}$
  • Lưu lượng môi chất: $G_{\text{CO}_2} = 0.0068\text{ kg/s}$ ($24.48\text{ kg/h}$)
  • Năng suất lạnh hữu ích thực tế: $Q_0 = G_{\text{CO}_2} \cdot q_0 = 1.099\text{ kW} \approx 1.1\text{ kW}$
  • Công suất điện tiêu thụ đo được: $N_{el} = 394\text{ W}$
  • Hệ số làm lạnh thực nghiệm:

$$\text{COP}{\text{thực nghiệm}} = \frac{Q_0}{N{el}} = \frac{1100}{394} = 2.79$$

So với $\text{COP}$ tính toán lý thuyết ($2.85$), sai số thực nghiệm chỉ đạt $2.1%$, khẳng định mô hình truyền nhiệt ống lồng ống hoạt động chính xác với thiết kế ban đầu.

Đổi mới và đóng góp

  1. Cấu trúc ống lồng ống xoắn ốc giải nhiệt tích hợp: Giải pháp uốn cuộn ống kép $\text{Cu-PVC}$ bao quanh máy nén giúp tận dụng tối đa luồng không khí quạt tản nhiệt, vừa giải nhiệt cho môi chất $\text{CO}_2$ áp suất cao bên trong ống, vừa hạ nhiệt độ vỏ máy nén xuống $8 - 12^\circ\text{C}$, kéo dài tuổi thọ cách điện của cuộn dây động cơ.
  2. Phương pháp nạp môi chất bằng $\text{CO}_2$ rắn độc bản: Loại bỏ hoàn toàn sự phụ thuộc vào máy nạp ga chuyên dụng $\text{CO}_2$ siêu áp (vốn có giá thành từ $40 - 80\text{ triệu đồng}$). Bình nạp đá khô tự chế cho phép nạp môi chất đạt trạng thái cân bằng pha áp suất cao chỉ trong $15\text{ phút}$ với chi phí vật tư dưới $1.5\text{ triệu đồng}$.
  3. Hiện thực hóa chu trình dưới tới hạn tại vùng nhiệt đới: Khắc phục nhược điểm kinh điển của R744 tại các nước nhiệt đới. Việc kết hợp quạt làm mát bay hơi giúp hạ nhiệt độ nước tuần hoàn xuống $26^\circ\text{C}$ (thấp hơn nhiệt độ môi trường $36^\circ\text{C}$ đến $10^\circ\text{C}$), tạo điều kiện duy trì nhiệt độ ngưng tụ ổn định ở $29^\circ\text{C}$, đưa $\text{COP}$ hệ thống tăng $39.5%$ so với chu trình siêu tới hạn giải nhiệt gió truyền thống.

Ứng dụng thực tế và triển khai

Khả năng ứng dụng thực tế

  • Hệ thống điều hòa dân dụng và thương mại nhỏ: Thay thế cụm dàn nóng cồng kềnh bằng khối thiết bị ngưng tụ nước ống lồng ống kết hợp tháp hạ nhiệt mini đặt tại ban công hoặc giếng trời các căn hộ chung cư.
  • Hệ thống bơm nhiệt gia nhiệt nước nóng (Heat Pump Water Heater): Tận dụng lượng nhiệt thải ngưng tụ $Q_k = 1.27\text{ kW}$ để sản xuất nước nóng sinh hoạt $55 - 60^\circ\text{C}$ miễn phí với hiệu suất năng lượng tổng hợp $\text{COP}{\text{tổng}} = \text{COP}{\text{lạnh}} + \text{COP}_{\text{nhiệt}} \ge 5.8$.
  • Tủ đông, tủ mát thương mại siêu thị: Ứng dụng trong cụm máy nén ngưng tụ gián tiếp cho các chuỗi cửa hàng tiện lợi, giảm thiểu rò rỉ khí nhà kính theo quy chuẩn F-Gas.

Phân tích hiệu quả kinh tế và lộ trình

  • Chi phí vật tư chế tạo: Tổng kinh phí gia công mô hình thử nghiệm đạt xấp xỉ $12.5\text{ triệu VNĐ}$ (trong đó máy nén chiếm $60%$, vật liệu ống đồng, bình nạp và phụ kiện chiếm $40%$).
  • Khả năng thương mại hóa: Khi sản xuất hàng loạt quy mô công nghiệp ($> 1000\text{ bộ/năm}$), giá thành cụm ngưng tụ ống lồng ống ước tính giảm $45%$, đạt mức hòa vốn sau $14 - 18\text{ tháng}$ vận hành nhờ lượng điện năng tiết kiệm được.

Hạn chế và hướng phát triển

Hạn chế kỹ thuật hiện tại

  • Tổn thất áp suất dòng nước vành khăn: Do uốn xoắn nhiều vòng ($22\text{ vòng}$), trở lực thủy lực đường nước tương đối lớn, đòi hỏi cột áp bơm tối thiểu $4\text{ mH}_2\text{O}$.
  • Vấn đề bám cặn vôi (Fouling): Khi sử dụng nước cứng chưa qua xử lý làm mát bay hơi, bề mặt ngoài ống đồng trong vành khăn có nguy cơ đóng cặn $\text{CaCO}_3$ sau $6 - 12\text{ tháng}$ vận hành liên tục, làm suy giảm hệ số $k$.
  • Điều khiển công suất thủ công: Sử dụng van tiết lưu tay khiến hệ thống chưa tự động đáp ứng linh hoạt khi phụ tải nhiệt phòng thay đổi đột ngột.

Hướng phát triển tiếp theo

  1. Tích hợp van tiết lưu điện tử $(\text{EEV})$ liên kết thuật toán điều khiển mờ $(\text{Fuzzy-PID})$ trên vi điều khiển STM32/ESP32 để tự động tối ưu hóa độ quá nhiệt $\Delta t_{qn}$ theo thời gian thực.
  2. Ứng dụng ống đồng có cánh xoắn vặn bên trong (Micro-fin tube) nhằm tăng cường độ xoáy lốc của dòng $\text{CO}2$, nâng cao hệ số truyền nhiệt đối lưu $\alpha{ng}$ thêm $25 - 30%$.
  3. Nghiên cứu hệ thống chu trình kép ghép tầng ($\text{Cascade System}$) $\text{CO}_2 / \text{R32}$ hoặc $\text{CO}_2 / \text{NH}_3$ phục vụ cấp đông sâu công nghiệp ở dải nhiệt độ $-40^\circ\text{C}$ đến $-50^\circ\text{C}$.

Đối tượng hưởng lợi

  • Sinh viên & Học viên ngành Nhiệt - Lạnh: Cung cấp tài liệu thực chứng, quy trình tính toán nhiệt động và phương pháp luận thiết kế hệ thống sử dụng môi chất thế hệ mới $\text{CO}_2$.
  • Kỹ sư R&D & Doanh nghiệp HVAC: Tham khảo bản vẽ thiết kế chế tạo, cấu trúc ống lồng ống xoắn ốc tiết kiệm diện tích và kỹ thuật nạp ga đá khô chi phí thấp cho các dự án chuyển đổi xanh.
  • Các cơ sở sản xuất & Tiêu dùng: Tiếp cận giải pháp điều hòa không khí tiết kiệm $18 - 22%$ điện năng tiêu thụ, đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn kiểm định môi trường quốc tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Yêu cầu kỹ thuật an toàn áp suất khi vận hành hệ thống R744 dưới tới hạn là gì?

Hệ thống phải được trang bị rơ le áp suất kép (Dual Pressure Switch) tự động ngắt nguồn máy nén khi áp suất đẩy vượt quá $80\text{ bar}$. Toàn bộ đường ống đồng phải sử dụng loại chịu áp cao (dày tối thiểu $0.41\text{ mm}$ cho $\Phi 4.76\text{ mm}$) và được thử áp bằng khí Nitơ ($N_2$) ở mức $100\text{ bar}$ trong $24\text{ giờ}$ trước khi nạp môi chất.

2. Tại sao thiết bị ngưng tụ ống lồng ống lại phù hợp với môi chất $\text{CO}_2$ hơn dàn ngưng cánh nhôm thông thường?

Môi chất $\text{CO}_2$ ở trạng thái bão hòa có áp suất cao và mật độ dòng nhiệt rất lớn. Ống lồng ống có tiết diện dòng chảy nhỏ, dễ dàng đạt tốc độ dòng chuyển động rối cao ($Re > 10000$), tăng cường hệ số tỏa nhiệt $\alpha$, đồng thời tiết diện ống nhỏ giúp thành ống chịu được áp suất phá hủy cực cao ($> 200\text{ bar}$) mà không cần tăng quá nhiều độ dày kim loại.

3. Phương pháp nạp $\text{CO}_2$ từ đá khô rắn có đảm bảo độ tinh khiết và chống ẩm không?

Đá khô $\text{CO}_2$ thương phẩm từ các nhà máy hóa chất/phân đạm có độ tinh khiết $> 99.9%$. Trước khi đưa vào bình nạp, hệ thống được hút chân không sâu đạt mức $50\text{ micron Hg}$ kết hợp lắp phin sấy lọc hạt hút ẩm phân tử (Molecular Sieve Filter Drier) trên đường nạp để loại bỏ hoàn toàn hơi ẩm tồn dư.

4. Chi phí bảo dưỡng và vệ sinh đường nước vành khăn như thế nào?

Định kỳ $6\text{ tháng}$, hệ thống được súc rửa bằng dung dịch axit hữu cơ loãng (axit citric $5%$) tuần hoàn qua bơm trong $30\text{ phút}$ để hòa tan cặn vôi mà không gây ăn mòn ống đồng và ống nhựa PVC, chi phí bảo dưỡng mỗi lần dưới $100.000\text{ VNĐ}$.

5. Hệ số $\text{COP} = 2.79$ có cạnh tranh được với các dòng máy lạnh Inverter hiện nay không?

Hệ số $\text{COP} = 2.79$ đạt được trên mô hình máy nén cơ cố định công suất nhỏ ($500\text{ W}$) trong điều kiện nhiệt độ môi trường rất khắc nghiệt ($36^\circ\text{C}$). Mức hiệu quả này tương đương với các hệ thống máy lạnh thương mại chạy R410A/R32 cùng thang công suất không biến tần, nhưng mang lại lợi thế vượt trội về môi trường ($\text{GWP}=1$).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu chế tạo và thực nghiệm thiết bị ngưng tụ kiểu ống lồng ống sử dụng môi chất $\text{CO}_2$ cho hệ thống điều hòa không khí" đã giải quyết thành công rào cản kỹ thuật của môi chất lạnh tự nhiên R744 tại khu vực nhiệt đới. Bằng việc kết hợp tính toán lý thuyết truyền nhiệt chính xác và kỹ thuật chế tạo cơ khí thực nghiệm, nhóm tác giả đã minh chứng tính khả thi của việc duy trì chu trình $\text{CO}_2$ dưới tới hạn ổn định tại nhiệt độ ngưng tụ $29^\circ\text{C}$ với $\text{COP}$ đạt $2.79$.

Công trình không chỉ đóng góp một giải pháp phần cứng tin cậy cho ngành kỹ thuật nhiệt lạnh trong nước mà còn mở ra hướng tiếp cận kinh tế - kỹ thuật hiệu quả để loại bỏ hoàn toàn các môi chất nhân tạo gây hại môi trường, thúc đẩy tiến trình thương mại hóa các hệ thống làm lạnh xanh bền vững trong tương lai.