Luận văn Thạc sĩ Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ mặt trời và nhiệt độ môi trường đến hiệu suất lò sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời

1

MỤC LỤC

MỤC LỤC ..................................................................................................... 1
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................ 4
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................... 5
DANH MỤC BẢNG BIỂU ............................................................................ 7
MỞ ĐẦU ....................................................................................................... 8
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .......................................................................... 9
1.1. Công nghệ sấy sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới ................ 11
1.2. Công nghệ sấy sử dụng NLMT ở việt nam....................................... 15
CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM .................................................................... 28
2.1. Đối tượng nghiên cứu ...................................................................... 28
2.2. Phạm vi và mục tiêu nghiên cứu ...................................................... 28
2.3. Phương pháp đo đạc, phân tích ........................................................ 28
2.3.2 Đo nhiệt độ, độ ẩm, năng lượng bức xạ mặt trời ........................ 31
2.3.3 Đo độ ẩm của gỗ trong lị sấy .................................................... 32
2.4. Quy trình sấy gỗ .............................................................................. 36
CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN................................................. 38
3.1. Giải mã lớp hấp thụ nhiệt của lò sấy sử dụng NLMT ....................... 39
3.2. Nhiệt độ lò sấy NLMT trong sấy gỗ keo xẻ ..................................... 45
3.1.1 Nhiệt độ lò sấy vào mùa nhiều nắng .......................................... 46
3.1.2 Nhiệt độ, nhiệt lượng lị sấy vào mùa ít nắng ............................. 49
3.3. Khả năng xả ẩm của lò sấy áp dụng cho sấy gỗ keo xẻ..................... 53
3.3.1 Giai đoạn 1 (giảm độ ẩm gỗ về 30%) ......................................... 53
3.3.2 Giai đoạn 2 (giảm độ ẩm gỗ về độ ẩm bão hòa thớ gỗ, 25%) ..... 55
3.3.3 Giai đoạn 3 (đưa độ ẩm gỗ về giá trị mong muốn) ..................... 56
3.4. Khả năng giảm thải CO2 của lò sấy sử dụng NLMT......................... 58
KẾT LUẬN.................................................................................................. 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 61
PHỤ LỤC 1: QUY TRÌNH VẬN HÀNH LÒ SẤY ...................................... 64
PHỤ LỤC 2: SỐ LIỆU ĐO ĐẠC ................................................................. 66


2

LỜI CẢM ƠN
Để thực hiện và hoàn thành đề tài Luận văn này, tôi đã nhận được sự hỗ
trợ, giúp đỡ và tạo điều kiện từ Dự án “Công nghệ sấy thế hệ mới sử dụng năng
lượng mặt trời ứng dụng trong Nông - Lâm nghiệp tại Việt Nam”, Trung tâm Phát
triển công nghệ cao – Viện Hàn lâm KHCNVN.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tuấn Hồng, người hướng dẫn khoa
học đã dành nhiều thời gian dẫn dắt tơi trong q trình nghiên cứu và hồn thành
Luận văn này.
Tôi xin trân trọng cám ơn Ban giám hiệu, trường Học viện Khoa học và
Cơng nghệ Việt Nam cùng tồn thể các thầy cơ giáo đã tận tình truyền đạt những
kiến thức q báu, giúp đỡ tơi trong q trình học tập và nghiên cứu.
Q trình thực hiện và hồn thành luận văn, tơi ln nhận được sự động
viên, khích lệ từ gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.
Hà Nơi, ngày…tháng … năm 2021
Tác giả

Nguyễn Khắc Hiệp


3

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn về đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của bức xạ

mặt trời và nhiệt độ mơi trường đến hiệu suất lị sấy gỗ sử dụng năng lượng
mặt trời” là cơng trình nghiên cứu của cá nhân tôi trong thời gian qua. Mọi số
liệu sử dụng phân tích trong Luận văn và kết quả nghiên cứu là do tơi tìm hiểu,
phân tích một cách khách quan, trung thực, có nguồn gốc rõ ràng và chưa được
cơng bố dưới bất kỳ hình thức nào.
Tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm nếu có sự khơng trung thực trong thơng
tin sử dụng trong cơng trình nghiên cứu này!
Hà Nội, ngày

tháng

năm 2021

Tác giả

Nguyễn Khắc Hiệp


4

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
EDX

Energy-Dispersive X-ray (Tán xạ năng lượng tia X)

EMC

Equilibrium Moisture Content (Độ ẩm cân bằng)

IR

NLMT
NLBX

Infrared (hồng ngoại)
Năng lượng mặt trời
Năng lượng bức xạ

SEM
UV-VIS
XRD

Scanning Electron Microscopy (Kính hiển vi điện tử quét)
Ultraviolet-Visible (Tử ngoại khả kiến)
X–ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X)


5

DANH MỤC HÌNH
Hình 1. 1 Nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời ở Ấn Độ ................................ 13
Hình 1. 2 Nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời ở Úc. ..................................... 14
Hình 1. 3 Thiết bị sấy gỗ sử dụng lớp phủ nhà sấy có khả năng hấp thụ nhiệt và
làm nóng khơng khí bên trong buồng sấy của Cơng ty Wood-mizer. ............... 15
Hình 1. 4 Thiết bị sấy sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không làm bộ thu nhiệt Công ty TNHH Phát triển Ứng dụng Kỹ nghệ mới (SAV) ............................... 16
Hình 1. 5 Nhà sấy sử dụng hiệu ứng nhà kính có cải tiến - Cơng ty Cổ phần Công
nghệ năng lượng bền vững Việt Nam ............................................................. 18
Hình 1. 6 Nhà sấy sử dụng hiệu ứng nhà kính có cải tiến - Dự án Wecare ....... 18
Hình 1. 7 Nồi hơi có buồng đốt phụ made in Đức và Việt Nam ....................... 21
Hình 1. 8 Sơ đồ luân chuyển chất lỏng tải nhiệt trong thiết bị sấy gỗ kết hợp năng
lượng điện và năng lượng mặt trời ................................................................... 22

Hình 1. 9 Hình ảnh thực tế của lị sấy sử dụng NLMT ..................................... 24
Hình 1. 10 Sơ đồ mặt cắt thể hiện nguyên lý hoạt động của lò sấy NLMT ....... 25
Hình 1. 11 Chu trình làm việc ban ngày........................................................... 26
Hình 1. 12 Chu trình làm việc ban đêm ........................................................... 27

Hình 2. 1 Sơ đồ tia tới và tia phản xạ trên tinh thể ........................................... 29
Hình 2. 2 Cảm biến đo đổ ẩm gỗ solamoist...................................................... 35
Hình 2. 3 Sắp xếp gỗ trong lị sấy .................................................................... 36

Hình 3. 1 Hình ảnh trực quan của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời ........... 39
Hình 3. 2 Ảnh SEM chụp mặt cắt ngang của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời
........................................................................................................................ 40
Hình 3. 3 Phổ EDX của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời của lò sấy .......... 41
Hình 3. 4 Phổ truyền qua hồng ngoại của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời của
lò sấy............................................................................................................... 41


6

Hình 3. 5 Phổ hồng ngoại biến đổi truyền qua của lớp phủ hấp thụ năng lượng
mặt trời của lò sấy (trên) và mẫu PE chuẩn (dưới) ........................................... 42
Hình 3. 6 Giản đồ nhiễu xạ tia X (XRD) của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời
của lò sấy ........................................................................................................ 43
Hình 3. 7 Phổ bức xạ mặt trời .......................................................................... 44
Hình 3. 8 Phổ UV-VIS của lớp phủ hấp thụ năng lượng mặt trời của lị sấy ..... 45
Hình 3. 9 Đồ thị nhiệt độ buồng sấy và điều kiện thời tiết (ngày 26/05/2021) .. 46
Hình 3. 10 Chênh lệch nhiệt độ trong lị và ngồi trời (ngày 26/05/2021) ........ 47
Hình 3. 11 Nhiệt độ bên trong lị sấy và ngồi mơi trường đêm 22/05/2021 ..... 48
Hình 3. 12 So sánh nhiệt độ trong lị và ngồi trời ngày 10/06/2021 ................ 49
Hình 3. 13 Chênh lệch nhiệt độ trong lị và ngồi trời ngày 10/06/2021 ........... 49

Hình 3. 14 So sánh nhiệt độ trong lị và ngồi trời ngày 19/12/2020 ................ 50
Hình 3. 15 Chênh lệch nhiệt độ trong lị và ngồi trời ngày 19/12/2020 ........... 51
Hình 3. 16 Hình so sánh nhiệt độ trong lị và ngồi trời đêm ngày 19/12/2020 rạng
sáng 20/12/2020 .............................................................................................. 52
Hình 3. 17 Chênh lệch nhiệt độ trong lị và ngồi trời đêm ngày 19/12/2020 rạng
sáng 20/12/2020 .............................................................................................. 52
Hình 3. 18 Đường cong độ ẩm trong lị sấy giai đoạn 1 ................................... 54
Hình 3. 19 Đường cong độ ẩm trong lò sấy giai đoạn 2 ................................... 55
Hình 3. 20 Đường cong độ ẩm trong lị sấy giai đoạn 3 ................................... 58


7

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2. 1 Liên hệ giữa EMC của gỗ với độ ẩm tương đối (RH) và nhiệt độ môi
trường (buồng sấy…) ...................................................................................... 34

Bảng 3. 1 Chênh lệch nhiệt độ trong và ngồi lị sấy theo các mẫu thời tiết ..... 53
Bảng 3. 2 Lượng phát thải CO2 của các loại lò sấy .......................................... 59

Bảng phụ lục 2. 1 Nhiệt độ lò sấy và điều kiện thời tiết ngày 26/5/2021 .......... 66
Bảng phụ lục 2. 2 Nhiệt độ bên trong lị sấy và ngồi trời đêm 22/5/2021........ 69
Bảng phụ lục 2. 3 Số liệu nhiệt độ lò sấy ngày 10/06/2021 .............................. 70
Bảng phụ lục 2. 4 Số liệu nhiệt độ lò sấy ngày 19/12/2020 .............................. 72
Bảng phụ lục 2. 5 Số liệu nhiệt độ lò sấy đêm ngày 19/12/2020....................... 74


8

MỞ ĐẦU

Trong chế biến gỗ, sấy là một trong những khâu quan trọng. Có nhiều
phương pháp sấy gỗ khác nhau, ví dụ: sấy hơi quá nhiệt, sấy ngưng tụ ẩm, sấy
chân khơng, sấy cao tần và vi sóng, sấy sử dụng năng lượng mặt trời (hong phơi
tự nhiên hoặc dùng nguyên lý chuyển năng lượng mặt trời thành nhiệt năng…).
Phương pháp hong phơi tự nhiên thường kéo dài và khó kiểm soát chất lượng gỗ
sấy. Phương pháp sấy ngưng tụ ẩm, sấy chân không và sấy cao tần là công nghệ
mới, chi phí đầu tư ban đầu lớn và chỉ thích hợp với sấy một số loại gỗ cao cấp,
đắt tiền. Phần lớn các lò sấy gỗ hiện nay chủ yếu sử dụng cơng nghệ sấy hơi q
nhiệt vì chi phí đầu tư hợp lý, gỗ sau sấy chất lượng đạt yêu cầu người dùng. Tuy
nhiên, phương pháp sấy hơi quá nhiệt thường sử dụng gỗ vụn, nhiên liệu hóa thạch
(than, khí đốt) để cấp nhiệt cho nồi hơi, quá trình này sinh ra CO2, khó bụi gây ơ
nhiễm mơi trường. Do đó, nhu cầu về cơng nghệ sấy gỗ sử dụng nguồn năng lượng
thân thiện môi trường, giảm chi phí nhiên liệu đang được doanh nghiệp và các
đơn vị nghiên cứu trong nghành gỗ quan tâm.
Gần đây, Trung tâm Phát triển công nghệ cao (Viện Hàn lâm KHCNVN)
đã triển khai thực hiện dự án “Công nghệ sấy thế hệ mới sử dụng năng lượng mặt
trời ứng dụng trong Nông - Lâm nghiệp tại Việt Nam” trong đó có thiết bị sấy thế
hệ mới sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT). Lò sấy sử dụng nguyên lý sấy gián
tiếp, mái che lò sấy đồng thời là bộ phận hấp thụ và chuyển hóa năng lượng bức
xạ mặt trời thành nhiệt năng cung cấp cho buồng sấy. Lị sấy có hệ thống điều
khiển thông minh, cân bằng giữa sấy ban ngày và giữ nhiệt vào ban đêm. Lị sấy
có kết cấu khung nhơm hợp kim, có khả năng di chuyển trên ray trượt dễ dàng.
Tuy nhiên, đây là cơng nghệ lị sấy mới và chưa từng được triển khai ở Việt Nam.
Việc nghiên cứu, thử nghiệm, đánh giá khả năng hoạt động thực tế của lò sấy sử
dụng NLMT là cần thiết. Đây cũng chính là mục tiêu chính của đề tài luận văn.
Đề tài bao các nội dung nghiên cứu được trình bày trong 03 chương, cụ thể
như sau:
Chương I: Tổng quan về công nghệ sấy sử dụng NLMT trên thế giới cũng
như ở Việt Nam; giới thiệu về ứng dụng công nghệ sấy sử dụng NLMT trong sấy
gỗ. Chương này cũng trình bày chi tiết về kiến trúc, cấu tạo và nguyên lý hoạt

động của lò sấy sử dụng NLMT của dự án “Công nghệ sấy thế hệ mới sử dụng
năng lượng mặt trời ứng dụng trong Nông - Lâm nghiệp tại Việt Nam”, là đối
tượng nghiên cứu của đề tài luận văn.


9

Chương II: Trình bày phạm vi, mục tiêu và nội dung nghiên cứu, các
phương pháp phân tích sử dụng trong luận văn. Các nội dung nghiên cứu bao
gồm:
- Phân tích, giải mã cấu trúc lớp hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời;
- Khảo sát nhiệt độ của lò sấy sử dụng NLMT theo thời tiết: Mùa nắng (hè,
thu) và mùa ít nắng (đơng, xn) tại khu vực Hà Nội (Khu Phát triển công nghệ
Cổ Nhuế);
- Khả năng sấy (xả ẩm) của lò sấy sử dụng NLMT trong sấy gỗ keo xẻ;
- Tính tốn hiệu quả giảm phát thải CO2 (so sánh với dùng nhiên liệu than,
điện…).
Chương III: Trình bày các kết quả thực nghiệm và lý giải, đánh giá kết quả
đạt được.
Phần Kết luận của luận văn trình bày những kết quả đã đạt được.

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Mặt trời là nguồn cung cấp năng lượng cho sự sống trên trái đất. Bức xạ


10

năng lượng mặt trời gây ra các chu kì và hoạt động tự nhiên trên Trái Đất như
mưa, gió, dịng hải lưu, quang hợp và một số hiện tượng khác. Từ xưa đến nay,
con người đã tận dụng nguồn năng lượng tự nhiên sẵn có này trong các hoạt động

hàng ngày. Điển hình như trong lĩnh vực nơng lâm nghiệp, phơi sấy là công đoạn
quan trọng trong sơ chế, bảo quản sản phẩm sau thu hoạch. Đặc biệt ở các nước
có khí hậu khắc nghiệt, nóng ẩm mưa nhiều, đây là điều kiện thuận lợi cho vi
khuẩn và nấm mốc phát triển, do đó các sản phẩm nơng lâm nghiệp dễ bị hỏng
nếu khơng được phơi, sơ chế. Vì thế, con người đã tận dụng ánh nắng mặt trời để
phơi khô sản phẩm sau thu hoạch nhằm hạn chế hư hỏng cũng như bảo quản để
sử dụng trong thời gian dài.
Về bản chất, sấy là một quá trình làm bốc hơi nước ra khỏi vật sấy bằng
nhiệt. Nhiệt cung cấp cho vật liệu ẩm bằng cách dẫn nhiệt, đối lưu, bức xạ hoặc
bằng năng lượng điện trường có tần số cao. Mục đích của q trình sấy là làm
giảm khối lượng của vật liệu, tăng độ liên kết bề mặt và bảo quản được tốt hơn.
Trong quá trình sấy, nước được bay hơi ở nhiệt độ bất kì do sự khuếch tán bởi sự
chênh lệch độ ẩm ở bề mặt vật sấy. Đồng thời, bên trong vật sấy có sự chênh lệch
áp suất hơi riêng phần của nước tại bề mặt vật sấy và mơi trường xung quanh.
Hiện nay có hai phương pháp sấy sử dụng NLMT đang được áp dụng phổ
biến đó là sấy trực tiếp và sấy gián tiếp.
Sấy trực tiếp là phương pháp mà nguyên liệu sấy hấp thụ trực tiếp năng
lượng bức xạ nhiệt ánh sáng mặt trời để làm bay hơi nước, giảm độ ẩm. Đây là
cách thức sấy truyền thống lâu đời, tuy nhiên nó có nhược điểm là ánh sáng mặt
trời trực tiếp gây ảnh hưởng không tốt đến chất lượng của sản phẩm cần sấy (tia
cực tím trong bức xạ mặ trời gây nứt, cong vênh, giảm chất lượng, thay đổi màu
sắc…), thời gian sấy lâu.
Sấy gián tiếp là phương pháp sử dụng nguồn năng lượng một cách gián tiếp
bằng cách sử dụng vật liệu có hiệu suất hấp thụ bức xạ NLMT cao để chuyển thành
nhiệt làm nóng khơng khí trong buồng sấy, kích thích q trình bay hơi nước, giảm
độ ẩm của ngun liệu sấy. Khơng khí trong buồng sấy thường được lưu chuyển
thông qua hệ thống quạt thổi làm cho nhiệt độ buồng sấy đồng đều, chất lượng sản
phẩm sấy được tốt hơn. Phương pháp sấy gián tiếp phát triển mạnh từ giai đoạn
nửa sau thế kỷ 20, song hành cùng với cuộc cách mạng về khoa học và công nghệ
vật liệu. Tùy vào công nghệ bộ thu nhiệt, cơng nghệ điều khiển tuần hồn gió mà

có nhiều kiểu, loại lò sấy sử dụng năng lượng mặt trời khác nhau.


11

1.1. Công nghệ sấy sử dụng năng lượng mặt trời trên thế giới
Trên thế giới, hiện có nhiều cơng ty cung cấp cơng nghệ lị sấy sử dụng
NLMT cơng suất lớn đến từ các nước công nghiệp tiên tiến cũng như các nước có
nền nơng nghiệp phát triển, ví dụ: Hoa Kỳ, Ấn Độ, Úc, Braxin.
Ekechukwua. O.V và B. Norton [1], 1997 đã chia lị sấy năng lượng mặt
trời nói chung thành hai loại chính, loại có tác động đến tuần hồn gió trong lị
sấy, active dryer (dùng quạt gió); và loại khơng tác động đến tuần hồn gió
(passive dryer). Mỗi loại lò sấy này lại phân thành ba loại theo phương thức hấp
thụ năng lượng mặt trời đó là: loại có tấm hấp thụ là bộ phận khơng tách rời của
lị sấy (sấy sử dụng hiệu ứng nhà kính); loại có tấm hấp thụ nhiệt là bộ phận ngồi
lị sấy, đối với loại này khơng khí nóng do hấp thụ hoặc nhận nhiệt sẽ được phân
phối vào lò sấy nhờ quạt hoặc ống khói; loại thứ ba là hỗn hợp của hai loại trên,
vừa hấp thụ năng lượng trực tiếp thơng qua mái, thành lị vừa hấp thụ gián tiếp
thơng qua bộ phận hấp thụ ngồi lị.
Pallet (1988) đã xây dựng một mơ hình sấy bằng năng lượng mặt trời với
buồng sấy làm bằng tấm polyurethane (dày ~ 120 mm). Trong đó buồng sấy có
cấu trúc bằng khung gỗ với dung tích ~ 10 m3 gỗ xẻ, diện tích bề mặt hấp thụ ~
72 m2 với độ dốc mái ~ 10o. Plumptre (1979) đã nghiên cứu sấy gỗ sồi có chiều
dày 50 - 75 mm bằng lị sấy năng lượng mặt trời và chỉ ra rằng mặc dù thời gian
sấy lâu hơn 2,5 lần so với lò sấy hơi nước cưỡng bức nhưng chất lượng gỗ sau khi
sấy tốt hơn nhiều. Gỗ khơng hoặc rất ít bị nứt bề mặt, nứt đầu và móp méo [2].
Steinman (1989) đã thành cơng trong việc sấy có kiểm sốt sử dụng lị sấy
năng lượng mặt trời. Tác giả công bố rằng chỉ có độ ẩm cân bằng cần được kiểm
sốt trong lị sấy năng lượng mặt trời và cần điều chỉnh để đạt được hiệu suất sấy
tối ưu. Trong nghiên cứu, tác giả sử dụng cửa thơng gió và hơi nước để kiểm sốt

độ ẩm mơi trường [3].
Tschernizt và Simpson (1979) đã nghiên cứu sử dụng lò sấy năng lượng
mặt trời để sấy gỗ sồi đỏ, chiều dày 29 mm tại Madison (Mỹ). Từ độ ẩm ban đầu
~ 84%, độ ẩm sau sấy chỉ còn ~ 9% với thời gian sấy 54 ngày (giảm 3,5 lần so
với phương pháp hong phơi tự nhiên nhưng lâu hơn gấp 2 lần so với sấy bằng
phương pháp cưỡng bức) [4].
Vengert E.M (1979) đã nghiên cứu sấy gỗ thơng tươi kích thước 102 x 51
mm bằng lò sấy năng lượng mặt trời tại Canada. Độ ẩm của gỗ tươi ban đầu giảm
xuống ~ 10 % sau thời gian sấy 30 ngày vào mùa hè và 140 ngày vào mùa đông.
Khi độ ẩm của gỗ ban đầu là 60% thì cần 12 ngày sấy (vào mùa hè) và 100 ngày
(vào mùa đông) để đạt được gỗ sau sấy với độ ẩm ~ 20%. Trong khi đó, cùng loại


12

gỗ và kích thước ván xẻ, sấy bằng phương pháp hong phơi tự nhiên mất 240 đến
243 ngày và chất lượng gỗ kém hơn rất nhiều [5].
Dave Munkittrick (2009) cho rằng, sấy sử dụng năng lượng mặt trời là cách
đơn giản nhất và an toàn để sấy gỗ tươi; gỗ sấy sẽ ít khuyết tật nứt vỡ, cong vênh
hơn so với các lị sấy thơng thường (ví dụ sấy bằng phương pháp cưỡng bức).
Trong thiết kế lò sấy của tác giả, vị trí và hoạt động của cửa thốt khí là rất quan
trọng. Nếu lượng khí ẩm thốt ra q nhiều đồng nghĩa với việc hơi nóng cũng bị
thất thốt, sẽ dẫn tới nhiệt độ sấy giảm. Việc mở cửa thốt khí chỉ được thực hiện
khi độ ẩm gỗ cao hơn điểm bão hoà của thớ gỗ và lượng mở nhiều hay ít tuỳ theo
đặc điểm an tồn của loại gỗ, từ đó khống chế việc giảm ẩm nhanh hay chậm [6].
Để nâng cao hiệu suất hấp thụ bức xạ năng lượng mặt trời, ngoài việc lựa
chọn vật liệu hấp thụ nhiệt, các nghiên cứu thường tập trung vào hướng và kiểu
cách tạo mái hấp thụ năng lượng. Nếu lò sấy có một mái hấp thụ năng lượng thì
mái sẽ quay mặt về hướng nam để có thể đón được ánh sáng mặt trời cả sáng lẫn
chiều. Ngược lại, nếu lị sấy có hai mái, tuỳ thuộc vào kết cấu hầm sấy, hầm sấy

đơn (1 hầm sấy có 2 mái) thì nóc nhà sấy được đặt theo hướng Bắc - Nam, hầm
sấy đơi (1 lị sấy được ngăn đơi thành 2 hầm, mỗi hầm chứa 1 mái) thì nóc nhà
sấy được đặt theo hướng Đông - Tây để 2 bên hầm sấy đều được hấp thụ nhiệt từ
mặt trời như nhau. Để tăng hiệu suất thu hồi nhiệt từ ánh sáng mặt trời, ở những
nước nằm phía Bắc đường xích đạo như Mỹ, Việt Nam… các lò sấy được thiết
kế thay tường lị sấy phía nam, thậm chí cả tường phía đơng và tây bằng tấm hấp
thụ năng lượng mặt trời, ngược lại, những nước phía nam đường xích đạo như
Nam Mỹ, Úc… tường phía Bắc, phía đơng và phía tây sẽ được thay bằng tấm hấp
thụ.
Trên thế giới, hiện có nhiều cơng ty cung cấp lị sấy sử dụng năng lượng
mặt trời công suất lớn đến từ các nước cơng nghiệp tiên tiến cũng như các nước
có nền nơng nghiệp phát triển, ví dụ: Hoa Kỳ, Ấn Độ, Úc, Braxin. Tại Ấn Độ,
Công ty Rudra, Craftwork Solar, Radha…chuyên cung cấp các lò sấy sử dụng
năng lượng mặt trời để sấy rau quả, thực phẩm cũng như sấy gỗ. Hình 1. 1 minh
họa một số nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời ứng dụng rộng rãi ở Ấn Độ [79].


13

Hình 1. 1 Một số nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời tiêu biểu ở Ấn Độ.
(a) Nhà sấy nông lâm sản (Công ty Rudra) [7]; (b) Thiết bị sấy sử dụng ống thu
nhiệt thủy tinh chân không KSD dryer 1000 (Craftwork Solar) [8]; (c) Nhà sấy
KSD dryer SD800 (Cơng ty Radha) [9]; (d) Lị sấy KSD 100 sử dụng ngun lý
bộ thu nhiệt làm nóng khơng khí trước khi đưa vào buồng sấy (Craftwork Solar)
[8].

Đối với hệ thống sấy dùng phương pháp nhà kính (Hình 1.1a, c), ưu điểm
của hệ thống này là khả năng sấy dung tích lớn, ngăn chặn được tia UV tác động
trực tiếp lên sản phẩm cần sấy. Tuy nhiên, phương pháp sấy này sử dụng cơng
nghệ đơn giản, khơng có điều khiển tự động hóa. Trong khi đó, lị sấy của

Craftwork Solar sử dụng phương pháp bộ thu nhiệt và dùng nước, không khí làm
tác nhân vận chuyển nhiệt về buồng sấy. Điều này cho phép điều khiển được nhiệt
độ, độ ẩm trong buồng sấy tương đối tối. Tuy nhiên hệ thống có kết cấu cồng
kềnh, vận chuyển phức tạp, dung tích sấy không lớn.


14

Hình 1. 2 Nhà sấy sử dụng năng lượng mặt trời ở Úc. (a) Nhà sấy nông
lâm sản sử dụng bộ thu nhiệt và dùng nước là tác nhân truyền nhiệt vào buồng
sấy [10]; (b) Nhà sấy nông lâm sản sử dụng nguyên lý làm nóng lớp lớp vật
liệu hấp thụ nhiệt và làm nóng khơng khí trước khi đưa vào buồng sấy [11].
Công ty Solar Dryers Australa Pty Ltd (SDA) [10] cung cấp các hệ thống
sấy sử dụng năng lượng mặt trời. Hệ thống sấy của SDA có các bộ thu nhiệt, dùng
để làm nóng nước trước khi đưa vào buồng sấy. Khơng khí nóng lưu thơng qua
gỗ theo cách tương tự như lị thơng thường bằng quạt áp lực. Hệ thống này có thể
tiết kiệm được tới 80% chi phí sấy so với lị sấy thơng thường. Kích thước lò sấy
đa dạng, từ 10 m3 đến 100 m3, có thể tùy chỉnh thiết kế phù hợp với yêu cầu của
khách hàng (Hình 1.2a). Nhà sấy nơng lâm sản của cơng ty Solarkilns, sử dụng
phương pháp cơng nghệ hồn tồn mới, dùng lớp phủ nhà sấy đa lớp có khả năng
hấp thụ nhiệt và làm nóng khơng khí bên trong. Khơng khí nóng được đưa vào
buồng sấy thơng qua các quạt gió, bố trí và hoạt động có kiểm sốt thơng qua bộ
điều khiển trung tâm. Dung tích lị sấy Solarkilns có thể thay đổi theo yêu cầu, tối
đa lên tới 200 m3 sản phẩm cần sấy (Hình 1.2b) [11].
Sử dụng nguyên lý tương tự, Công ty Wood-mizer (Canada) cung cấp nhà
sấy gỗ có dung tích từ 7 m3 trở lên. Tuy nhiên lị sấy này có hạn chế là sử dụng


15

mái phủ lị sấy dạng cứng, cố định. Do đó, không thuận tiện trong khi di chuyển
nhà sấy đến các địa điểm khác nhau (Hình 1.3).
Các nghiên cứu và thực tế cho thấy rằng sấy gỗ bằng năng lượng mặt trời
giảm được thời gian sấy từ 1,5 - 2 lần so với phương pháp hong phơi tự nhiên và
chất lượng gỗ sấy cao hơn.

Hình 1. 3 Thiết bị sấy gỗ sử dụng lớp phủ nhà sấy có khả năng hấp thụ
nhiệt và làm nóng khơng khí bên trong buồng sấy của Công ty Wood-mizer
[12].

1.2. Công nghệ sấy sử dụng NLMT ở việt nam
1.2.1 Công nghệ sấy sử dụng NLMT ứng dụng trong sấy nông sản
Năm 1996, Viện Cơ điện Nông nghiệp phát triển thiết bị sấy sử dụng năng
lượng mặt trời SD-25 cho các loại rau, củ, trái cây và cá với năng suất 18 kg/mẻ.
Thiết bị bao gồm hai phần chính là buồng sấy lắp nối bằng ống với bộ thu năng
lượng mặt trời. Bộ thu được phủ kính dày 1 - 2 mm, diện tích 2,4 m2. Buồng sấy
có thể tích 1,00 m3, làm bằng kim loại và được cách nhiệt. Thiết bị có thể đối lưu
tự nhiên hoặc đối lưu cưỡng bức bằng một quạt 40 W. Nhiệt độ khơng khí sấy đạt
35 - 50°C so với nhiệt độ 20 – 35 °C của môi trường [16].
Năm 2000, Viện Cơ điện Nông nghiệp đã nghiên cứu thiết kế và lắp đặt
thiết bị sấy hải sản bằng năng lượng mặt trời năng suất 1 tấn/mẻ tại huyện đảo Cô
Tô, tỉnh Quảng Ninh [16]. Đây là thiết bị sấy đối lưu cưỡng bức kiểu buồng với
bộ thu nhiệt 50 m2. Thiết bị sấy cịn có máy phát khí O3, bộ phận điều khiển tự
động làm việc của quạt đảo khí, quạt hút khí và hệ thống ống hồi lưu một phần


16

khí thải. Sản phẩm sau khi sấy có chất lượng tốt hơn phơi nắng và sấy bằng than
củi.

Một nghiên cứu được thực hiện tại trường Đại học Nha Trang đã nghiên
cứu chế tạo và áp dụng máy sấy cá trích xương bằng năng lượng mặt trời [17].
Kết quả của nghiên cứu được báo cáo rằng thiết bị có chi phí thấp nhưng nhiệt độ
đạt được trong buồng sấy thấp và phụ thuộc mạnh vào thời tiết.
Trước đó, Cơng ty cổ phần Đại Thuận (TP Nha Trang, tỉnh Khánh Hòa) đã
xây dựng các phòng sấy sử dụng năng lượng mặt trời để sấy khô các sản phẩm
rau quả. Kết quả cho thấy sản phẩm làm ra có chất lượng đảm bảo các chỉ tiêu về
cảm quan, chất lượng và vệ sinh an toàn thực phẩm. Đặc biệt so sánh về chi phí
đầu tư và vận hành với hệ thống sấy sử dụng dầu diesel truyền thống thì hệ thống
sấy sử dụng năng lượng mặt trời hoàn toàn chiếm ưu thế. Giá thành đầu tư và vận
hành giảm rất nhiều, mang lại lợi ích kinh tế là rất lớn [18].
Đề tài chế tạo máy sấy nông sản/lúa bằng năng lượng mặt trời sử dụng ống
nhiệt thủy tinh chân không, công suất 10kW (tổng diện tích thu 10m2) do Bộ Khoa
học và Cơng nghệ tài trợ cho Công ty TNHH Phát triển Ứng dụng Kỹ nghệ mới
(SAV) thực hiện [19]. Thiết bị sấy hoạt động theo cơ chế đối lưu cưỡng bức, năng
suất sấy khoảng 500 kg thóc/máy mỗi hộ gia đình (từ thóc ướt có độ ẩm khoảng
30 - 33% xuống độ ẩm 13 - 14%) trong một ngày nắng (08 giờ), hiệu suất của bộ
thu năng lượng mặt trời có thể đạt 55 - 65% (Hình 1.4).

Hình 1. 4 Thiết bị sấy sử dụng ống nhiệt thủy tinh chân không làm bộ
thu nhiệt - Công ty TNHH Phát triển Ứng dụng Kỹ nghệ mới (SAV) [19]
Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh đã chế tạo lị sấy kiểu thùng
quay với diện tích tiếp xúc năng lượng bức xạ ~ 3,5 m2 và bình nước nóng có
dung tích 250 lít để sấy cà phê, năng suất 200 kg/mẻ.


17

Đại học Nông lâm Huế cùng với Đại học Nông nghiệp I đã phát triển thiết
bị sấy kiểu bản phẳng dùng hiệu ứng nhà kính để sấy nơng sản.

Nhóm nghiên cứu thuộc Đại học Đà Nẵng và Cao đẳng Công nghiệp Huế
đã xây dựng thiết bị sấy thóc sử dụng hiệu ứng nhà kính kiểu hội tụ kết hợp kiểu
thùng quay công suất 50 kg/mẻ (độ ẩm sản phẩm sau sấy ~ 13%), thời gian sấy ~
6 giờ.
Đại học Bách khoa Hà Nội đã thử nghiệm hệ thống sấy cao su tại Đồng
Nai kiểu bản phẳng với diện tích hấp thụ năng lượng bức xạ mặt trời ~ 200 m2
[20].
Viện Cơ học thuộc Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam kết
hợp với Viện Trao đổi Nhiệt Chất (Viện Hàn lâm Khoa học Bạch Nga) thực hiện
đề tài nghiên cứu quá trình trao đổi nhiệt chất trong việc sấy và bảo quản các nông
sản nhiệt đới như: sấy thuốc lá, sấy ngơ hạt, thốt ẩm cho mật ong, thí nghiệm sấy
cơm dừa, chuối quả, bột dứa. Viện Năng lượng học thuộc Viện Hàn lâm Khoa
học và Công nghệ Việt Nam thực hiện một số đề tài nghiên cứu chế tạo thiết bị
sấy sử dụng công nghệ bơm nhiệt, nghiên cứu quy trình cơng nghệ sấy nhằm tiết
kiệm năng lượng và giá trị một số sản phẩm nông sản.
Năm 2013, một thiết bị sấy cá bằng năng lượng mặt trời kiểu hộp đã được
các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Nơng Lâm TP. Hồ Chí Minh chế tạo [21].
Thiết bị thí nghiệm gồm một bộ thu nhiệt tấm phẳng hai kênh dẫn với dịng khí
đổi ngược chiều (rộng 920 mm), buồng sấy (rộng 1010 mm) và 6 quạt có tổng
cơng suất 120 W. Cá cơm luộc được đặt trên các khay sấy kích thước 1000 mm x
600 mm, mỗi khay chứa 2 kg cá. Kết quả thử nghiệm cho thấy thời gian sấy bằng
thiết bị này ngắn hơn so với phơi nắng tự nhiên. Hơn nữa, màu sắc và mùi vị của
cá cơm sau sấy cũng rất tốt so với phơi tự nhiên.
Năm 2015, tác giả Nguyễn Xuân Trung và Đinh Vương Hùng công bố
nghiên cứu sử dụng năng lượng mặt trời để sấy rau của bằng năng lượng mặt trời
[22]. Nghiên cứu cho thấy thiết bị sấy rau củ bằng năng lượng mặt trời hồn tồn
có khả năng ứng dụng hiệu quả tại Việt Nam, đặc biệt là với quy mô nhỏ, phù hợp
với các cơ sở sản xuất nhỏ, làng nghề chế biến cá khô.
Hiện nay, có một số sản phẩm thiết bị sấy sử dụng năng lượng mặt trời do
Việt Nam sản xuất. Công ty Cổ phần Công nghệ năng lượng bền vững Việt Nam

(Setech) cung cấp thiết bị sấy quy mô công nghiệp và thiết bị sấy quy mơ hộ gia
đình [23]. Về quy trình hoạt động, nhà sấy được đặt ngồi trời, quạt ly tâm sẽ hoạt


18

động liên tục để thổi khí nóng, quạt hút hoạt động liên tục để lưu chuyển khơng
khí bên trong nhà sấy lấy ẩm ra ngồi. Quạt thổi khí nóng và quạt hút khí ẩm được
điều khiển bằng biến tần dựa theo tín hiệu độ ẩm, nhiệt độ bên trong buồng sấy
hoặc có thể điều khiển bật/tắt bằng tay kết hợp điều khiển lưu lượng gió. Dịng
khơng khí sấy đối lưu cưỡng bức tiếp xúc với cả trên và dưới của sản phẩm sấy
nên sản phẩm sấy có độ khơ đồng đều cả 2 mặt đồng thời nhờ kiểm soát nhiệt ẩm
nên độ ẩm cuối của sản phẩm luôn đồng đều, ổn định và đạt u cầu. Ngồi ra,
nhà sấy có thiết bị hỗ trợ nhiệt khi trời khơng có nắng, tức là khi nhiệt độ trong
buồng sấy khơng đủ thì thiết bị hỗ trợ nhiệt tự động cung cấp nhiệt cho q trình
sấy. Bên cạnh đó, chất lượng sản phẩm sau khi sấy bằng thiết bị này đảm bảo có
độ khơ, độ đồng đều, đảm bảo an tồn vệ sinh thực phẩm (Hình 1.5).

Hình 1. 5 Nhà sấy sử dụng hiệu ứng nhà kính có cải tiến - Cơng ty Cổ
phần Cơng nghệ năng lượng bền vững Việt Nam [23].

Hình 1. 6 Nhà sấy sử dụng hiệu ứng nhà kính có cải tiến - Dự án Wecare [24]


19

Năm 2017, dự án Wecare giới thiệu nhà sấy nông sản sử dụng năng lượng
mặt trời có kết cấu đơn giản, phù hợp với vùng nông thôn Việt Nam. Công nghệ
sấy này được phát triển bởi GS.TS Serm Janjai, ĐH Silpakorn (Thái Lan). Nhà
sấy sử dụng các tấm lợp loại đặc biệt, trong suốt có khả năng thu nhiệt vào bên

trong nhà sấy, khử tia UV, tạo nguồn nhiệt cao bên trong nhà sấy. Các tấm lợp
Polycarbonate với lớp chống tia UV ngăn ngừa tiếp xúc trực tiếp nông sản, duy
trì màu sắc tự nhiên. Tuy nhiên, nhà sấy khơng có hệ thống điều khiển điều tiết
nhiệt độ, thời gian sấy lâu [24].

1.2.2 Công nghệ sấy sử dụng NLMT trong sấy gỗ
a. Nhu cầu sấy gỗ ở Việt Nam
Gỗ ở trạng thái tự nhiên, luôn luôn chứa một lượng nước lớn. Khi lượng
nước trong gỗ khơng được thốt ra ngồi hoặc một nước nhỏ trong gỗ được thoát
ra, người ta vẫn gọi đó là “gỗ tươi” hoặc “gỗ chưa được sấy”. Lượng nước tồn tại
trong gỗ sẽ ảnh hưởng đến tính chất của gỗ, chính vì vậy gỗ phải được sấy vì
nhiều lý do như: Sấy sẽ làm cho gỗ có kích thước ổn định, tăng độ bền của gỗ,
giúp cho quá trình xử lý, bảo quản tốt hơn, dễ dàng hơn. Gỗ sẽ không bị mục nát,
ngăn chặn được sự tấn cơng của cơn trùng hoặc nấm. Q trình sấy gỗ làm giảm
lượng nước trong gỗ từ đó giúp giảm trọng lượng của gỗ giúp tiết kiệm được chi
phí vận chuyển.
Ngành gỗ được đánh giá là một trong những ngành có tiềm năng lớn và tốc
độ phát triển nhanh. Từ năm 2016, sản lượng gỗ được sản xuất ra vẫn không
ngừng tăng và tăng theo xu hướng bền vững, với tốc độ tăng trưởng đạt từ 3 - 6%
mỗi năm. Trong đó, những loại gỗ được sử dụng rộng rãi nhất trên thế giới là gỗ
tròn, gỗ tấm, gỗ xẻ, sợi gỗ viên, gỗ nén và gỗ nhiên liệu.
Hiện nay, Việt Nam có hơn 1.000 doanh nghiệp hoạt động sản xuất kinh
doanh về lĩnh vực chế biến gỗ. Chỉ riêng ở tỉnh Bình Dương theo thống kê có hơn
500 doanh nghiệp hoạt động sản xuất kinh doanh về lĩnh vực chế biến gỗ, gồm
200 doanh nghiệp có vốn đầu tư nước ngoài và hơn 300 doanh nghiệp đầu tư trong
nước [13-14]. Xét về mức độ phát triển thì châu Á – Thái Bình Dương, Bắc Mỹ
và Đơng Âu là những khu vực có ngành cơng nghiệp gỗ phát triển mạnh mẽ.
Riêng ở thị trường Châu Á, Việt Nam cũng là một trong những tên tuổi lớn trong
trong ngành công nghiệp này. Theo số liệu thống kê từ Tổng cục Hải quan, kim

20

ngạch xuất khẩu gỗ và sản phẩm gỗ của Việt Nam tăng trưởng liên tục trong giai
đoạn năm 2016 – 2020, với tốc độ tăng trưởng bình quân là 15,5%/năm. Kim
ngạch xuất khẩu bình quân trong giai đoạn năm 2016 – 2020, đạt 9,3 tỷ USD/năm.
Theo đánh giá của Trung tâm nghiên cứu Công nghiệp Italia (CSIL), Việt Nam là
một trong những quốc gia năng động nhất về tốc độ tăng trưởng sản xuất và xuất
khẩu đồ nội thất bằng gỗ. Việt Nam hiện đang là thị trường xuất khẩu đồ nội thất
bằng gỗ lớn thứ 2 châu Á và thứ 5 toàn cầu [15].
Trong ngành chế biến gỗ và nông sản, khâu sấy là một trong những khâu
quan trọng nhất, là khâu tiêu tốn năng lượng nhiều nhất và gây ô nhiễm môi trường
không nhỏ thông qua việc sử dụng năng lượng không sạch như hiện nay (củi,
dầu...). Với tốc độ phát triển không ngừng của ngành công nghiệp chế biến gỗ,
hàng chục ngàn lị sấy, nồi hơi cơng nghiệp được đưa vào sử dụng, mà trong đó
phần lớn là thiết bị sấy gỗ bằng hơi nước và nồi hơi có bồn đốt phụ nhưng hiệu
suất sử dụng năng lượng rất thấp, kém hiệu quả về mặt kinh tế và làm gia tăng
tình trạng ơ nhiễm mơi trường. Vấn đề này đặt ra những yêu cầu cần thiết và cấp
bách phải có các giải pháp giúp cho các doanh nghiệp tăng năng suất, tiết kiệm
năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm mơi trường trong q trình sử dụng và vận hành
các thiết bị sấy và nồi hơi của cơ sở mình. Sử dụng năng lượng mặt trời trong sấy
gỗ và nông sản là một trong những hướng đi đã được các nhà khoa học Việt Nam
thử nghiệm và đã có các kết quả bước đầu.
b. Lò sấy sử dụng NLMT ứng dụng trong sấy gỗ
Năm 2007, Trong khuôn khổ dự án GIZ (Chính Phủ Đức tài trợ), lâm trường
Mad’rak Ban Mê Thuật đã tiếp nhận thiết bị sấy gỗ sử dụng năng lượng mặt trời,
dung tích 20 m3. Phương thức sấy của hệ thiết bị hoạt động dựa trên hiệu ứng nhà
kính, năng lượng mặt trời làm nóng khơng khí bên trong buồng sấy. Toàn bộ mái
nhà và tường bao xung quanh được làm từ các tấm nhựa trong suốt gồm hai lớp,
dày từ 6 - 8 mm. Tuy nhiên, hiệu quả hấp thụ năng lượng mặt trời chưa cao (tấm

hấp thụ có diện tích nhỏ và vật liệu có khả năng hấp thụ kém); hiệu quả sử dụng
nhiệt của lị sấy cịn nhiều bất cập vì thế thời gian sấy kéo dài, vì thế mặc dù lị có
thể vận hành tốt, nhưng khơng được sử dụng thường xun.
Nhóm nghiên cứu của TS. Hoàng Thị Thanh Hương đã thiết kế lị sấy có
dung tích 10 m3, sử dụng năng lượng mặt trời để hỗ trợ cung cấp năng lượng cho
nồi hơi. Thử nghiệm sấy gỗ cho thấy độ ẩm của ván ~ 10,3 %, tốc độ thoát ẩm


21

trung bình là 2,39%/ngày, gỗ khơng bị cong vênh, nứt nẻ, không biến màu sau
khi sấy [25].
PGS. Hứa Thị Phấn cùng các cộng sự đã nghiên cứu chế tạo nồi hơi cải tiến,
kết hợp sử dụng năng lượng mặt trời. Nghiên cứu xây dựng được các thiết bị sấy
gỗ tiết kiệm năng lượng, giảm ô nhiễm môi trường, giảm chi phí sấy. Các thiết bị
này đã được chuyển giao cho nhiều doanh nghiệp sấy gỗ trên cả nước [26]. Lò
sấy năng lượng mặt trời CAXE-2012 công suất 40 m3/mẻ, kết quả nghiên cứu và
thử nghiệm 9 mẻ sấy gỗ keo lai dày 50 mm trên lò sấy sử dụng năng lượng mặt
trời đã cho thấy được hiệu quả giảm ô nhiễm mơi trường, tiết kiệm chi phí năng
lượng (điện năng và nhiên liệu đốt) tới 50%, chất lượng sản phẩm sấy đảm bảo,
thời gian sấy đối với những loại gỗ có bề dày lớn (< 40 - 50 mm) ngang bằng thời
gian sấy của lò sấy hơi nước đơn thuần, giảm chi phí cơng nhân trực sấy.

Hình 1. 7 Nồi hơi có buồng đốt phụ made in Đức và Việt Nam [26]
Trong nghiên cứu của Hoàng Xuân Niên và cộng sự, năng lượng mặt trời
đã được kết hợp với nguồn nhiệt thứ cấp chạy điện để sấy gỗ. Một thiết bị sấy 25
m3/mẻ gỗ đã được chế tạo. Trong đó hệ thống tản nhiệt gồm 26 đường ống có
kích thước 27 mm, dài 2,5 m đã được sử dụng [27]. Thiết bị được đánh giá là đã
tiết kiệm năng lượng và rút ngắn thời gian sấy.

22

Hình 1. 8 Sơ đồ luân chuyển chất lỏng tải nhiệt trong thiết bị sấy gỗ kết
hợp năng lượng điện và năng lượng mặt trời [27]
Gần đây, Trung tâm Phát triển công nghệ cao – Viện Hàn lâm KHCNVN
đã triển khai thực hiện dự án “Công nghệ sấy thế hệ mới sử dụng năng lượng mặt
trời ứng dụng trong Nông - Lâm nghiệp tại Việt Nam” trong đó có tiếp nhận lò
sấy sử dụng NLMT. Mái vòm hấp thụ NLMT có cấu trúc đa lớp. Lớp thứ nhất có
khả năng cách nhiệt, các lớp ở giữa có khả năng hấp thụ NLMT và chuyển đổi từ
quang năng sang nhiệt năng. Lớp thứ ba có tính chất trong suốt và cách nhiệt,
giữa lớp thứ ba và lớp hấp thụ nhiệt tồn tại lớp đệm khơng khí. Khi có ánh nắng
mặt trời, lớp ở giữa sẽ hấp thụ NLMT và nóng lên làm nóng lớp khơng khí xung
quanh. Lượng nhiệt này được đối lưu thơng qua hệ thống quạt gió giúp phân bố
luồng khơng khí nóng trong tồn bộ lị sấy. Đây chính là lị sấy sử dụng NLMT
trong luận văn.
So sánh lò sấy sấy sử dụng NLMT đang được nghiên cứu, triển khai ở Việt
Nam và lò sấy sử dụng NLMT trong luận văn, có thể thấy rằng:
Đối với các lị sấy NLMT dựa trên nguyên lý sấy trực tiếp: Dung tích sấy
nhỏ (< 10 m3), sản phẩm tiếp xúc trực tiếp với ánh sáng mặt trời, tia UV; chỉ phù
hợp với sấy hải sản.
Đối với các lò sấy NLMT dựa trên nguyên lý sấy gián tiếp: Các lò sấy hiện
nay sử dụng môi trường truyền nhiệt trung gian, chủ yếu là nước để chuyển hóa
năng lượng mặt trời thành nhiệt năng nên thiết kế cồng kềnh, phức tạp, hiệu suất


23

chuyển đổi năng lượng khơng cao. Tuy nhiên, lị sấy NLMT trong luận văn khơng
có nguồn cấp năng lượng phụ trợ, khi hoạt động sẽ bị ảnh hưởng nếu thời tiết

khơng thuận lợi.
1.3 Lị sấy sử dụng NLMT thế hệ mới, đối tượng nghiên cứu của luận
văn
1.3.1 Cấu tạo
Lò sấy có dung tích 25 m3, cấu tạo gồm 01 buồng lị, kích thước (rộng ×
dài × cao): 4,00 m × 7,50 m × 3,60 m. Lị sấy có kết cấu khung nhơm hợp kim có
độ bền cao và trọng lượng nhẹ nên cho phép lò di chuyển trên hệ thống ray dễ
dàng. Lò sấy NLMT được lắp đặt tại Khu Nghiên cứu và Triển khai công nghệ
Cổ Nhuế (Hà Nội).
+ Lớp phủ lò sấy đồng thời là lớp hấp thụ nhiệt năng lượng mặt trời hiệu
suất cao và cung cấp nhiệt cho buồng sấy. Mái vịm hấp thụ NLMT có cấu trúc
đa lớp. Lớp thứ nhất có khả năng cách nhiệt, các lớp ở giữa có khả năng hấp thụ
NLMT và chuyển đổi từ quang năng sang nhiệt năng. Lớp thứ ba có tính chất
trong suốt và cách nhiệt, giữa lớp thứ ba và lớp hấp thụ nhiệt tồn tại lớp đệm
khơng khí.
+ Hệ thống quạt lị sấy:
- Hệ thống quạt đối lưu khơng khí tạo ra tốc độ lưu chuyển luồng khơng
khí trong buồng sấy.
- Hệ thống quạt chống quá nhiệt
- Hệ thống quạt vận chuyển nhiệt (Thổi luồng khơng khí nóng vào buồng
sấy; thổi khơng khí lạnh trong buồng sấy vào buồng cộng hưởng)
- Hệ thống quạt lấy gió tươi và xả ẩm (lắp đặt tại chân lị sấy)
+ Hệ thống cảm biến:
- Hệ thống cảm biến nhiệt độ, độ ẩm trong buồng sấy và của nguyên liệu
sấy
- Hệ thống cảm biến nhiệt độ, độ ẩm ngoài trời (trạm thời tiết)
+ Hệ thống phun bù ẩm trong buồng sấy


24

+ Bộ điều khiển trung tâm: Các thiết bị ngoại vi được kết nối về tủ điện
trung tâm và bộ điều khiển. Tồn bộ hoạt động của của lị sấy được giám sát, điều
khiển trên màn hình bộ điều khiển.
Hình 1.9 là một số hình ảnh thực tế của lị sấy sử dụng NLMT. Lò sấy sử
dụng NLMT lắp đặt tại Khu Nghiên cứu và Triển khai công nghệ Cổ Nhuế (Viện
Hàn lâm KHCNVN)

Bên ngồi lị sấy

Bên trong lị sấy

Quạt thổi hơi ẩm từ lò sấy vào
buồng cộng hưởng nhiệt

Quạt thổi hơi nóng vào buồng sấy

Quạt xả ẩm (venting)

Hình 1. 9 Hình ảnh thực tế của lị sấy sử dụng NLMT


25

1.3.2 Nguyên lý hoạt động
Lò sấy NLMT hoạt động theo nguyên lý sấy gián tiếp, lớp phủ lò sấy hấp
thụ năng lượng mặt trời làm nóng khơng khí trong buồng sấy. Lớp phủ lị sấy cấu
tạo gồm 3 lớp: Tính từ bên ngoài vào, gồm 02 lớp nylong trong suốt, ở giữa được
thổi phồng tạo đệm cách nhiệt; lớp thứ 3 là hấp thụ nhiệt. Khoảng không gian
giữa hai lớp nylong và lớp hấp thụ nhiệt tạo thành buồng không khí (buồng cộng

hưởng nhiệt). Khi có ánh nắng mặt trời, lớp hấp thụ nóng lên làm nóng lớp khơng
khí trong buồng cộng hưởng. Buồng cộng hưởng có hệ thống quạt tạo tuần hồn
khơng khí: quạt solar-output đặt tại đỉnh lị sấy, thổi luồng khơng khí nóng vào
buồng sấy; quạt solar-input thu luồng khơng khí lạnh, ẩm từ buồng sấy vào buồng
cộng hưởng (Hình 1.10).
Ngồi ra, khi độ ẩm trong buồng sấy cao hơn khơng khí bên ngồi (do vật
sấy nhả ẩm), hệ thống quạt xả ẩm/lấy khơng khí tươi sẽ mang khơng khí chứa
nhiều hơi ẩm ra ngồi và lấy khơng khí bên ngồi mơi trường (khơng khí tươi,
khơ hơn) vào bên trong buồng sấy.

Hình 1. 10 Sơ đồ mặt cắt thể hiện nguyên lý hoạt động của lò sấy NLMT

Chế độ ban ngày (trời nắng, tích lũy nhiệt)
Khi có ánh sáng mặt trời, lớp hấp thụ nhiệt nóng lên đốt nóng khơng khí
trong buồng cộng hưởng. Buồng cộng hưởng cấp nhiệt cho lị sấy thơng qua các
quạt (solar-output) đặt tải đỉnh lị. Luồng khơng khí nóng này được lưu chuyển
trong buồng sấy thông qua hệ thống quạt đối lưu công suất lớn.