Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều hòa không khí sử dụng sử dụng năng lượng mặt trời

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................
...........................
.......................................................................................................
........................... ...........................................................................
....................................................... ...............................................
................................................................................... ...................
.......................................................................................................
........ ..............................................................................................
.................................... ..................................................................
................................................................ ......................................
............................................................................................ ..........
.......................................................................................................
................. .....................................................................................
............................................. .........................................................
......................................................................... .............................
..................................................................................................... .
.......................................................................................................
.......................... ............................................................................
...................................................... ................................................
.................................................................................. ....................
.......................................................................................................
....... ...............................................................................................
................................... ...................................................................
............................................................... .......................................
........................................................................................... ...........
.......................................................................................................


................

Hưng Yên, ngày….
tháng…. năm 2019
Giáo viên
hướng dẫn

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

.......................................................................................................
........................... ...........................................................................
....................................................... ...............................................
................................................................................... ...................
.......................................................................................................
........ ..............................................................................................
.................................... ..................................................................
................................................................ ......................................
............................................................................................ ..........
.......................................................................................................
................. .....................................................................................
............................................. .........................................................
......................................................................... .............................
..................................................................................................... .
.......................................................................................................
.......................... ............................................................................


...................................................... ................................................
.................................................................................. ....................
.......................................................................................................
....... ...............................................................................................
................................... ...................................................................

............................................................... .......................................
........................................................................................... ...........
.......................................................................................................
................ ......................................................................................
............................................

Hưng Yên, ngày….
tháng…. năm 2019
Giáo viên
phản biện


MỤC LỤC

4


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: bảng các giá trị của hệ số ai31
Bảng 2.2: bảng các giá trị của hệ số Di32
Bảng 2.3 Bảng các giá trị hệ số hiệu chỉnh F theo dãy ống

5


DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Các q trình nhiệt trên đồ thị P-T9
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.11
Hình 2.2 Mối quan hệ giữa chu trình thuộc loại hấp thụ và chu trình Rankine13
Hình 2.3 Sơ đồ chu trình kết hợp14

Hình 2.4 Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ một cấp18
Hình 2.5 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ hai cấp19
Hình 2.6 Sơ đồ máy lạnh hấp thụ ba cấp21
Hình 2.7 Sơ đồ tính hệ số truyền nhiệt qua nền đất26
Hình 2.8 Đồ thị i-c của máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr34
Hình 2.9 Đồ thị log p-T của máy lạnh hấp thụ H2O-LiBr
Hình 2.10 Bình phát sinh37
Hình 2.11 Bình ngưng tụ
Hình 2.12 Bình bốc hơi
Hình 2.13 a) Bình hấp thụ; b) Bình hấp thụ có bơm dung dịch
Hình 2.14 Đồ thị xác định hệ số tỏa nhiệt49
Hình 2.15 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu αdi khi Re≤2320
Hình 2.16 Xác định hệ số tỏa nhiệt đối lưu αdi khi Re>2320
Hình 3.1 chu trình máy lạnh hấp thụ trên đồ thị log p-T và đồ thị i-c
Hình 3.2 sơ đồ bố chí hệ thống

6


LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả
nước, ngành điều hịa khơng khí (ĐHKK) cũng đã có bước phát
triển vượt bậc, ngày càng trở nên quen thuộc hơn trong đời sống
và sản xuất.
Ngày nay, điều hịa tiện nghi và điều hịa cơng nghệ khơng thể
thiếu trong các tịa nhà, khách sạn, siêu thị, các dịch vụ du lịch,
văn hóa, y tế, thể thao… Trong những năm qua ngành ĐHKK cũng
đã hỗ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế, góp phần để nâng cao
chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình cơng nghệ như trong các
ngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, in ấn, điện tử, máy tính, cơ khí

chính xác …
Trong thời đại ngày nay, khi mà nguồn tài nguyên năng lượng
trên thế giới như than đá, dầu mỏ… đang ngày càng cạn kiện dần
thì việc nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng mới, năng
lượng tái tạo là hết sức cần thiết cho sự phát triển bền vững của xã
hội. Các dạng năng lượng tái tạo rất đa dạng bao gồm: năng lượng
mặt trời, năng lượng gió, địa nhiệt, sinh khối… Năng lượng mặt trời
là nguồn năng lượng dồi dào và phong phú nhất trong tất cả các
loại năng lượng tái tạo.
Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, với đề tài được giao là: “
Nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí sử dụng
năng lượng mặt trời” đã giúp em hiểu được hơn về cấu trúc,
cách vận hành điều hịa khơng khí. Từ đó làm nền tảng quan trọng
cho nguồn kiến thức của em sau này khi hoạt động hay làm việc
về điều hịa khơng khí.
Với sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Th.S Phạm
Hữu Hưng cùng các thầy cô giáo trong bộ môn, em đã hoàn

7


thành cơ bản nội dung của đồ án. Mặc dù rất cố gắng nhưng do
trình độ chun mơn và kiến thức của bản thân có hạn nên đồ án
vẫn cịn nhiều hạn chế. Kính mong thầy cơ cùng các bạn đóng
góp ý kiến để đồ án có thể hồn thiện tốt hơn.
Em xin chân thành cảm
ơn !
Sinh viên thực hiện

8

CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐHKK VÀ TÌNH HÌNH
SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI TRONG CÁC HỆ THỐNG
ĐHKK
1.1 Khái niệm về điều hịa khơng khí
Điều hịa khơng khí (điều tiết khơng khí) là q trình tạo ra
và duy trì ổn định các thơng số vi khí hậu của khơng khí trong
phịng theo một chương trình định sẵn khơng phụ thuộc vào điều
kiện bên ngồi.
Khơng gian điều hồ ln luôn chịu tác động của rất nhiều
nhiễu loạn bên trong và bên ngồi làm cho các thơng số của nó
ln ln có xu hướng xê dịch so với thơng số yêu cầu đặt ra. Vì
vậy nhiệm vụ của hệ thống điều hồ khơng khí là phải tạo ra và
duy trì chế độ vi khí hậu trong khơng gian mà nó đảm nhận.
Khác với thơng gió, trong hệ thống điều hịa, khơng khí trước
khi thổi vào phịng đã được xử lý về mặt nhiệt ẩm. Vì thế điều
tiết khơng khí đạt hiệu quả cao hơn thơng gió.
1.2 Cơ sở kỹ thuật điều hịa khơng khí.
1.2.1 Lịch sử phát triển điều hịa khơng khí tại Việt Nam

Đối với Việt Nam, là một đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng
và ẩm. Điều hịa khơng khí có ý nghĩa vơ cùng to lớn trong việc
phát triển kinh tế của nước ta. Điều hòa khơng khí đã xâm nhập
vào hầu hết các ngành kinh tế, đặc biệt là ngành chế biến và
bảo quản thực phẩm, các ngành công nghiệp nhẹ, ngành xây
dựng.
Nhược điểm chủ yếu của ngành lạnh nước ta là quá nhỏ,
non yếu và lạc hậu, chỉ chế tạo ra các loại máy lạnh amoniac
loại nhỏ, chưa chế tạo được các loại máy nén và thiết bị cỡ lớn,

9


các loại máy lạnh Freon, các thiết bị tự động. Ngành lạnh nước ta
chưa đước quan tâm và phát triển đúng mức dẫn đến việc các
đơn vị, xí nghiệp sử dụng lạnh chưa hợp lý gây thiệt hại và lãng
phí tiền vốn. Ở Việt Nam hiện nay, việc tính tốn thiết kế hệ
thống điều hịa khơng khí cho một cơng trình nào đó đều chỉ là
tính tốn từng bộ phận riêng lẻ, lựa chọn các thiết bị của các
nước trên thế giới để lắp ráp thành một cụm máy, ta chưa chế
tạo được từng thiết bị cụ thể hoặc chế tạo được nhưng chất
lượng còn kém.
Cùng với sự phát triển kinh tê của đất nước trong nhưng
năm gần đây, ở các thành phố lớn phát triển lên hàng loạt các
cao ốc, nhà hàng, khách sạn, các rạp chiếu phim, các biệt thự
sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người tăng cao, ngành
điều hịa khơng khí đã bắt đầu có vị trí quan trọng và có nhiều
hứa hẹn trong tương lai.
Trong điều kiện hiện nay, khi cuộc sống của người dân ngày
càng được cải thiện đáng kể về mọi mặt thì việc các tịa nhà trọc
trời, khách sạn, nhà hàng, siêu thị, trung tâm thương mại… sử
dụng hệ thống điều hịa khơng khí là một điều hợp lý và cấp
thiết nhất là trong điều kiện khí hậu ngày càng nóng lên trên
tồn thế giới vì hiệu ứng nhà kính mà Việt Nam của chúng ta
cũng đang phải chịu ảnh hưởng lớn từ hiện tượng này. Việc các
hệ thống điều hòa trung tâm hầu như đã chiếm lĩnh tất cả các
cao ốc, văn phòng, khách sạn, các trung tâm mua sắm… đã
chứng minh một thực tế rõ ràng vị trí quan trọng của ngành điều
hịa khơng khí trong sinh hoạt và trong mọi hoạt động sản xuất.

Việc này còn cho ta thấy ngành lạnh nước ta đang ngày càng
phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng.

10


1.2.2 Điều hịa khơng khí và tầm quan trọng của điều hịa
khơng khí

Mơi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất
nhân tạo quan hệ mật thiết với nhau bao quanh con người có
ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con
người và thiên nhiên (theo điều 1, Luật bảo vệ môi trường của
Việt Nam). Môi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự
nhiên và xã hội cần thiết cho sự sinh sống, sản xuất của con
người, như mơi trường tài ngun thiên nhiên, mơi trường khơng
khí, mơi trường đất, mơi trường nước, mơi trường ánh sáng…
Trong đó mơi trường khơng khí có ý nghĩa sống cịn để duy trì sự
sống trên trái đất, trong đó có sự sống của con người. Mơi trường
khơng khí có đặc tính là khơng thể chia cắt, khơng có biên giới,
khơng ai có thể sở hữu riêng cho mình, mơi trường khơng khí
khơng khí khơng thể trở thành hàng hóa, do đó nhiều người
không biết giá trị vô cùng to lớn của mơi trường khơng khí, chưa
q trọng mơi trường khơng khí và chưa biết cách tạo ra một
mơi trường khơng khí trong sạch khơng ơ nhiễm.
Cũng giống như các lồi động vật khác sống trên trái đất,
con người có thân nhiệt không đổi (37 0C) và luôn luôn trao đổi
nhiệt với mơi trường khơng khí xung quanh. Con người ln phải
chịu sự tác động của các thơng số khơng khí trong mơi trường
khơng khí như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất độc hại và

tiếng ồn. Chúng có ảnh hưởng rất lớn đến con người theo hai
hướng tích cực và tiêu cực. Do đó để hạn chế những tác động
tiêu cực và phát huy những tác động tích cực của môi trường
xung quanh tác động đến con người, ta cần phải tạo ra một môi
trường thoải mái, một không gian tiện nghi cho con người.
Những điều kiện tiện nghi đó hồn tồn có thể thực hiện được

11


nhờ kỹ thuật điều hịa khơng khí.
Mơi trường khơng khí khơng những tác động tới con người
mà cịn tác động tới đời sống sinh hoạt và các quá trình sản xuất
của con người… Con người tạo ra sản phẩm và cũng tiêu thụ sản
phẩm đó. Do đó con người là một trong những yếu tố quyết định
năng suất lao động và chất lượng sản phẩm. Như vậy, mơi khơng
khí trong sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng chính là yếu
tố gián tiếp nâng cao năng suất lao động. Mặt khác, mỗi ngành
kỹ thuật lại yêu cầu một chế độ, vì khí hậu riêng biệt do đó ảnh
hưởng của mơi trường khơng khí đối với sản xuất khơng giống
nhau. Hầu hết các quá trình sản xuất thường kèm theo sự thải
nhiệt, thải khí CO2 và hơi nước, có khi cả bụi và các chất độc hại
vào môi trường không khí ngay bên trong nơi làm việc, làm thay
đổi nhiệt độ và độ ẩm khơng khí trong phịng đồng thời gây ra
những ảnh hưởng khơng tốt đến q trình sản xuất và chất
lượng sản phẩm. Chẳng hạn như trong các quá trình sản xuất
thực phẩm chúng ta đều cần duy trì nhiệt độ và độ ẩm theo tiêu
chuẩn. Độ ẩm thấp quá làm tăng nhanh sự thoát hơi nước trên
mặt sản phẩm, do đó tăng hao trọng, có khi làm giảm chất lượng
sản phẩm (gây nứt nẻ, vỡ do sản phẩm bị giịn q khi khơ).

Nhưng nếu lớn q cũng làm môi trường phát sinh nấm mốc. Một
số ngành chế biến socola cần nhiệt 7-80C, kẹo cao su là 200C,
nếu nhiệt độ không đạt yêu cầu sẽ làm hư hỏng sản phẩm. Độ
trong sạch của khơng khí tác động đến con người mà còn tác
động trực tiếp đến chất lượng sản phẩm. Bụi bẩn bám trên sản
phẩm không chỉ là giảm vẻ đẹp mà cịn làm hỏng sản phẩm.
Tóm lại, con người và sản xuất đều cần có mơi trường khơng
khí với các thơng số thích hợp. Mơi trường khơng khí tự nhiên
khơng thể đáp ứng được những địi hỏi đó. Vì vậy phải sử dụng

12


các biện pháp tạo ra vi khí hậu nhân tạo bằng điều hịa khơng
khí.
Điều hào khơng khí là q trình tạo ra và duy trì ổn định
trạng thái khơng khí trong nhà theo một chương trình định trước,
khơng phụ thuộc vào trạng thái khơng khí ngồi trời.
Điều hịa khơng khí khơng chỉ giữ vai trị rất quan trọng trong
đời sống hàng ngày mà còn đảm bảo được chất lượng của cuộc
sống con người cũng như nâng cao hiệu quả lao động và chất
lượng của sản phẩm trong công nghiệp sản xuất. Đồng thời nó
cũng có những ý nghĩa to lớn đối với việc bảo tồn các giá trị văn
hóa và lịch sử.
1.3 Phân loại các hệ thống điều hồ khơng khí
- Ba mức độ quan trọng của các hệ thống điều hồ:
+ Hệ thống điều hịa khơng khí cấp I:
Là hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các thơng số vi
khí hậu trong nhà với mọi phạm vi thơng số ngồi trời, ngay cả ở
những thời điểm khắc nghiệt nhất trong năm về mùa hè lẫn mùa

đông.
+ Hệ thống điều hịa khơng khí cấp II:
Là hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các thơng số vi
khí hậu trong nhà với sai số không quá 200 giờ trong 1 năm, tức
tương đương khoảng 8 ngày trong 1 năm. Điều đó có nghĩa trong
1 năm ở những ngày khắc nghiệt nhất về mùa hè và mùa đông
hệ thống có thể có sai số nhất định, nhưng số lượng những ngày
đó cũng chí xấp xỉ 4 ngày trong một mùa.
+ Hệ thống điều hịa khơng khí cấp III:
Khái niệm về mức độ quan trọng mang tính tương đối và

13


không rõ ràng. Chọn mức độ quan trọng là theo yêu cầu của
khách hàng và thực tế cụ thể của cơng trình. Tuy nhiên hầu hết
các hệ thống điều hồ trên thực tế được chọn đều là hệ thống
điều hoà cấp III. Hệ thống điều hồ có khả năng duy trì các
thơng số tính tốn trong nhà với sai số không quá 400 giờ trong
1 năm, tuơng đương 17 ngày.
- Theo phương pháp xử lý nhiệt ẩm
+ Hệ thống điều hồ kiểu khơ:
Khơng khí được xử lý nhiệt ẩm nhờ các thiết bị trao đổi nhiệt
kiểu bề mặt. Đặc điểm của việc xử lý khơng khí qua các thiết bị
trao đổi nhiệt kiểu bề mặt là khơng có khả năng làm tăng dung
ẩm của khơng khí. Q trình xử lý khơng khí qua các thiết bị trao
đổi nhiệt kiểu bề mặt tuỳ thuộc vào nhiệt độ bề mặt mà dung
ẩm khơng đổi hoặc giảm. Trên thực tế, q trình xử lý ln ln
làm giảm dung ẩm của khơng khí.
+ Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt:

Với Hệ thống điều hồ khơng khí kiểu ướt khơng khí sẽ được
xử lý qua các thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp. Kết quả của
q trình trao đổi nhiệt ẩm có thể làm tăng, giảm hoặc duy trì
khơng đổi dung ẩm của khơng khí.
- Theo đặc điểm khâu xử lý nhiệt ẩm
+ Hệ thống điều hoà cục bộ:
Là hệ thống nhỏ chỉ điều hịa khơng khí trong một khơng
gian hẹp, thường là một phịng. Kiểu điều hồ cục bộ trên thực
tế chủ yếu sử dụng các máy điều hoà dạng cửa sở, máy điều hoà
kiểu hai mảnh và máy điều hoà ghép.
+ Hệ thống điều hoà trung tâm:

14


Là hệ thống mà khâu xử lý khơng khí thực hiện tại một trung
tâm riêng biệt, sau đó được dẫn theo hệ thống kênh dẫn gió đến
các nơi tiêu thụ. Hệ thống điều hoà trung tâm trên thực tế là
máy điều hồ dạng tủ, ở đó khơng khí được xử lý nhiệt ẩm tại tủ
máy điều hoà rồi sẽ được dẫn theo hệ thống kênh rồi đến các
phòng.
- Theo đặc điểm mơi chất giải nhiệt
+ Giải nhiệt bằng gió (Air Cooled)
Tất cả các máy điều hồ cơng suất nhỏ đều giải nhiệt bằng
khơng khí, cịn các máy điều hồ cơng suất trung bình có thể
giải nhiệt bằng gió hoặc nước và hầu hết các máy công suất lớn
đều giải nhiệt bằng nước.
+ Giải nhiệt bằng nước (Water Cooled)
Để nâng cao hiệu quả giải nhiệt, các máy công suất lớn sẽ sử
dụng nước để giải nhiệt cho thiết bị ngưng tụ. Đối với các hệ

thống này đòi hỏi trang bị đi kèm là hệ thống bơm, tháp giải
nhiệt và đường ống dẫn nước.
- Theo khả năng xử lý nhiệt ẩm
+ Máy điều hoà một chiều lạnh (Cooled Only Air
Conditioner)
Là máy chỉ có khả năng làm lạnh về mùa hè về mùa đơng
khơng có khả năng sưởi ấm.
+ Máy điều hồ hai chiều nóng lạnh (Heat Pump Air
Conditioner)
Là máy có hệ thống van đảo chiều cho phép hoán đổi chức
năng của các dàn nóng và lạnh về các mùa khác nhau. Mùa hè
bên trong nhà là dàn lạnh, bên ngoài là dàn nóng về mùa đơng

15


sẽ hoán đổi ngược lại.
- Theo đặc điểm của máy nén lạnh
Người ta chia ra các loại máy điều hoà có máy nén pitơng
(reciprocating compressor), trục vít (screw compressor), kiểu
xoắn, ly tâm (scroll compressor).
- Theo đặc điểm, kết cấu và chức năng của các máy
điều hòa
+ Theo đặc điểm này có nhiều cách phân loại khác nhau.
+ Ví dụ theo đặc điểm dàn lạnh có thể chia theo các loại
•

Dàn lạnh đặt sàn, treo tường, áp trần, gắn trần, âm trần, vệ
tinh.

• Theo cơng suất có thể chia ra làm loại nhỏ, trung bình và lớn.
• Theo chức năng có thể chia ra làm hệ thống điều hồ cơng
nghiệp và dân dụng.
- Chọn thơng số tính tốn bên ngồi trời.
Thơng số ngồi trời được sử dụng để tính tốn tải nhiệt căn
cứ vào tầm quan trọng của cơng trình, tức là tùy thuộc vào cấp
của hệ thống điều hịa khơng khí và lấy theo TCVN 5687 – 1992.
Nhiệt độ và độ ẩm tính tốn ngồi trời
Trong đó:
Tmax, Tmin – nhiệt độ lớn nhất và nhỏ nhất tuyệt đối trong năm đo
lúc 13÷15 giờ
Ttbmax, Ttbmin – nhiệt độ của tháng nóng nhất trong năm
φ13-15max, φ13-15min – độ ẩm đo lúc 13÷15 giờ của tháng
nóng nhất và lạnh nhất trong năm.

16


1.4 Tình hình sử dụng năng lượng mặt trời trong hệ thống ĐHKK
1.4.1 Một số cơng trình sử dụng máy lạnh hấp thụ trên thế
giới

- Máy lạnh và hệ thống sưởi ấm dùng năng lượng mặt trời lắp
đặt ở tòa nhà văn phòng Hightext/Solarnext, Rimsting, Đức:
+ Được lắp đặt vào năm 2007 ở Rimsting để làm lạnh và sưởi
ấm văn phòng, hệ thống sử dụng 37m2 tấm thu phẳng và 34m2
bộ thu thủy tinh chân không, một hệ thống đốt dầu gia nhiệt
cung cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ EAW Wegracal SE 15 có
cơng suất 15kw sử dụng mơi chất H2OLiBr. Ngồi ra, hệ thống
cịn có bồn chứa 2.000 lít nước nóng dự trữ và 1.000 lít nước lạnh

dự trữ.
- Khách sạn Rethymno ở Crete, Bắc Hy Lạp:
+ Hoạt động từ năm 2000, sử dụng MLHT Sole Climasol XZR
30/105 cơng suất 105 kW để làm mát cho diện tích là 3.000m2
và được cung cấp nhiệt bởi 450m2 Collector tấm phẳng có lớp
phủ chọn lọc được lắp đặt trên mái nhà. Chi phí lắp đặt ban đầu
là 146.000 Euro được tài trợ 50% từ chính phủ Hy Lạp, thời gian
hồn vốn là 5 năm. Toàn bộ hệ thống đã giúp tiết kiệm lượng
điện để làm mát khoảng 70.000 kwh/năm và dầu diesel để sưởi
ấm 20.000 lít/năm.
1.4.2 Các nghiên cứu trong nước

Cơng trình nghiên cứu khoa học: “Máy lạnh hấp thụ sử dụng
năng lượng mặt trời” của tác giả Hoàng Dương Hùng, trường đại
học Bách Khoa Đà Nẵng và đồng tác giả Trần Ngọc Lân, sở khoa
học Công Nghệ Quảng Trị.
Đề tài này nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm mẫu
máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt trời với cặp môi chất

17


là than hoạt tính và methanol để sản xuất nước đá. Hệ thống
được mô tả như sau: máy lạnh hấp thụ sử dụng năng lượng mặt
trời bao gồm thiết bị hấp thu năng lượng bức xạ mặt trời, trong
đó có chứa than hoạt tính, thiết bị ngưng tụ làm mát bằng khơng
khí đối lưu tự nhiên và thiết bị bay hơi thiết kế để có thể làm đá,
chứa thực phẩm cần bảo quản. Ngồi ra cịn có van chặn bình
chứa môi chất môi lỏng và van tiết lưu. Máy lạnh hấp thụ năng
lượng mặt trời loại này làm việc theo kiểu gián đoạn. Vào ban

ngày, van chặn được mở ra và van tiết lưu được đóng lại. Trong
giai đoạn này, dưới tác động của các tia bức xạ mặt trời, tác
nhân lạnh sẽ bay hơi khỏi than hoạt tính, ngưng tụ trong thiết bị
ngưng tụ và được chứa trong bình chứa. Vào ban đêm, xảy ra
quá trình làm lạnh, khi nhiệt độ của hệ thống giảm, than hoạt
tính làm nhiệm vụ hấp thụ môi chất lạnh (methanol) áp suất môi
chất trong hệ thống giảm xuống, khi áp suất đạt đến áp suất bay
hơi thì mở van tiết lưu. Mơi chất lạnh sẽ được tiết lưu vào thiết bị
bay hơi, thu nhiệt sản phẩm và bay hơi, hơi môi chất được than
hoạt tính hấp thu hết. Trong q trình sinh nhiệt.
- Mơ tả các q trình làm việc:
Q trình làm việc của hệ thống có thể trình bày trên đồ thị
hình 1.1

18


P

2

Pk

1

4

Ta2

Ta1

3

Po

Tg1

Tg2

T

Hình 1.1 Các quá trình nhiệt trên đồ thị P-T
* Quá trình cấp nhiệt:
1-2 Quá trình bộ thu hấp thu năng lượng mặt trời, than hoạt tính
nhả mơi chất lạnh (methanol) áp suất và nhiệt độ của môi chất
trong hệ thống tăng lên đến giá trị PK và Tg1
2-3 Quá trình ngưng tụ mơi chất lạnh xảy ra, đồng thời bộ thu
vẫn tiếp tục nhận bức xạ mặt trời nên mơi chất lạnh vẫn tiếp tục
thốt ra từ than hoạt tính nên nhiệt độ mơi chất tăng đến nhiệt
độ Tg2 áp suất hầu như không đổi ở áp suất Pk
* Quá trình giải nhiệt và làm lạnh
3-4 Quá trình giải nhiệt của bộ thu (sau khi môi chất lạnh đã
ngưng tụ hết vào bình chứa) áp suất và nhiệt độ trong hệ thống
giảm đến Po và Ta1
4-1 Quá trình bay hơi của môi chất lạnh trong thiết bị bay hơi,
hơi mơi chất được than hoạt tính hấp thụ hết nên áp suất hệ
thống hầu như không đổi Po, nhiệt độ hơi môi chất trước lúc bị

19

hấp thụ giảm dần đến nhiệt độ Ta2
Với đề tài này tác giả đã chế tạo thử nghiệm thành công máy
sản suất nước đá có các điều kiện sản xuất phù hợp với Việt Nam
như: giá thành thấp, các nguyên vật liệu dễ kiếm (than sọ dừa,
methanol), dễ chế tạo và đề tài cũng khẳng định chúng ta có thể
dễ chế tạo máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời để làm lạnh với
nhiều mục đích khác nhau. Thiết bị có thể được chế tạo và ứng
dụng rộng rãi ở Việt Nam.
1.4.3 Tận dụng nhiệt năng để điều hịa khơng khí.

Việt Nam là một nước nhiệt đới, nên khí hậu nóng làm cho
con người chóng

mệt. Vì vậy, nhu cầu về lạnh để điều hồ

khơng khí trong sinh hoạt, sản xuất tiêu thụ một lượng điện năng
đáng kể. Cho nên, máy lạnh hấp thụ (MLHT) sử dụng các nguồn
năng lượng khác nhau: năng lượng nhiệt mặt trời, tận dụng nhiệt
năng thừa, phế thải, thứ cấp, rẻ tiền như khói thải, nguồn nhiệt
thải có nhiệt độ thấp... có ý nghĩa rất quan trọng. Hiện nay, một
số nơi ở Việt Nam đã sử dụng hệ thống MLHT thay cho hệ thống
máy lạnh nén hơi thông thường. Tuy nhiên, do giá thành quá đắt
nên MLHT ở nước ta sử dụng chưa nhiều và chưa phổ biến.
Trên thế giới, việc sử dụng năng lượng mặt trời (NLMT) vào
điều hịa khơng
khí đã được các nước hết sức quan tâm và đưa vào ứng dụng
thực tế từ nhiều năm nay. Chẳng hạn trong năm 2008, có
khoảng 450÷500 hệ thống lạnh dùng NLMT đã được cài đặt.
Trong đó, 60% hệ thống lạnh hấp thụ, 11% hệ thống lạnh hấp

phụ, 29% còn lại là các hệ thống mở sử dụng sự hấp thụ của
dung dịch khác. Trong 500 hệ thống được lắp đặt vào năm 2008,
có gần 400 hệ thống được đặt ở Châu Âu. Theo thống kê, tính

20


riêng thị trường máy lạnh dùng NLMT ở Châu Âu, mỗi năm tăng
trưởng từ 50 - 100% và đang ngày càng tiếp tục tăng cao.
⇒

Tổng kết chương 1: Ở chương 1, chúng ta đã tìm hiểu tổng

quan về điều hịa khơng khí và tình hình sử dụng năng lượng mặt
trời trong các hệ thống điều hịa khơng khí. Qua đó biết được lịch
sử hình thành cũng như tầm quan trọng của điều hịa khơng khí
trong đời sống, xã hội. Biết được các hệ thống điều hòa thường
dùng trong thực tế hiện nay cũng như biết được ưu nhược điểm
của từng loại.
CHƯƠNG II. ĐẶC TÍNH CƠNG NGHỆ
VÀ TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT
2.1 Đại cương về máy lạnh hấp thụ
2.1.1 Nguyên lí làm việc của máy lạnh hấp thụ

Về cơ bản máy lạnh hấp thụ cũng giống như máy lạnh nén
hơi, chỉ khác trong máy lạnh nén hơi, máy nén dùng điện thì
trong máy lạnh hấp thu được “máy nén nhiệt” dùng nhiệt của
nguồn gia nhiệt. Cụm “máy nén nhiệt” bao gồm: thiết bị hấp
thụ, bơm dung dịch, bình sinh hơi và van tiết lưu thực hiện chức
năng “hút” hơi sinh ra từ bình bay hơi và “nén” lên áp suất cao

đẩy vào bình ngưng tụ.

21


QK
3
NT
TL

PK

TLDD

2
QH SH
BDD
QA

P0
BH
4

HT
1

Q0
Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ.

Trong đó:

SH: Bình sinh hơi
BDD: Bơm dung dịch
HT: Bình hấp thụ
TLDD: Tiết lưu dung dịch
Tại bình sinh hơi, dung dịch giàu tác nhân lạnh ở áp suất P K
nhận nhiệt lượng từ nguồn nóng, sơi và hơi tác nhân lạnh được
sinh ra. Hơi này được dẫn tới bình ngưng tụ, tại đây nó nhả nhiệt
lượng Qk cho nước lam mát và ngưng tụ thành lỏng. Sau khi ra

22


khỏi bình ngưng, qua van tiết lưu để giảm áp suất và đi vào binh
bay hơi. Tại bình bay hơi tác nhân lỏng nhận nhiệt lượng Q 0 của
vật cần làm lạnh để hòa hơi. Hơi tác nhân lạnh thấp áp này được
dẫn vào bình hấp thụ và được hấp thụ bởi dung dịch nghèo tác
nhân lạnh xuống từ tiết lưu dung dịch.
Dung dịch giàu tác nhân lạnh sau khi nhận nhiệt, sơi và hóa
hơi trở thành dung dịch nghèo. Dung dịch nghèo tác nhân lạnh
này được dẫn qua van tiết lưu dung dịch để giảm áp suất và đi
vào bình hấp thụ. Tại đây dung dịch nghèo sẽ hấp thụ tác nhân
lạnh đến từ bình bay hơi và trở thành dung dịch giàu. Nhiệt
lượng sinh ra trong quá trình hấp thụ tại bình Q A được truyền ra
bên ngồi. Dung dịch giàu tác nhân lạnh được bơm lên áp suất
cao nhờ bơm dung dịch và đi vào bình sinh hơi để thực hiện một
chu trình mới. trong quá trình hoạt động của máy lạnh hấp thụ
có hai vịng tuần hồn rõ dệt:
+Vịng tuần hồn dung dịch: HT-BDD-SH-TLDD và trở lại HTDD.
+Vịng tuần hồn mơi chất lạnh: 1-HT-BDD-SH-2-3-4-1.
Qua q trình hoạt động của máy lạnh hấp thu ta thấy rằng

quá trình hoạt động này cũng tương tự giống máy lạnh nén hơi.
Tuy nhiên điều khác biệt là ở cách đưa tác nhân lạnh đến áp suất
ngưng tụ. trong máy lạnh nén hơi, hơi tác nhân lạnh được nén
bởi máy nén cơ còn trong máy lạnh hấp thụ hơi tác nhân lạnh
được hóa lỏng sau đó dùng bơm dung dịch bơm lên áp suất
ngưng tụ rồi hóa hơi trở lại. Như vậy cùng độ chênh áp suất thì
cơng để cấp cho máy nén cơ trong máy lạnh nén hơi lớn hơn
nhiều so với công để cấp cho bơm dung dịch trong máy lạnh hấp
thụ (do chất lỏng có thể tích riêng rất nhỏ) nhưng lại tiêu tốn
nhiệt năng lớn để hòa hơi tác nhân lạnh. Tóm lại trong máy lạnh

23


nén hơi năng lượng dùng chủ yếu là cơ năng với máy lạnh hấp
thụ thì cơ năng tiêu tốn rất ít mà chủ yếu là nhiệt năng cấp cho
bình bay hơi.

2.1.2 Chu trình lý thuyết

Hình 2.2 Mối quan hệ giữa chu trình thuộc loại hấp thụ và chu trình
Rankine
Khảo sát sơ đồ 2.2, trong sơ đồ hiện tại có hai chu trình
riêng biệt. Chu trình thứ nhất là chu trình ngược chiều, ta phải
dùng công cấp vào máy nén để đưa chất mơi giới từ áp suất
thấp trong bình bốc hơi đến áp suất cao hơn trong bình ngưng
tụ. Ở chu trình thứ hai, ta co thể nhận cơng sinh ra từ tua bin khi
cho chất môi giới giãn nở từ áp suất cao trong lò hơi đến áp suất
thấp trong bình ngưng, đây là chu trình thuận chiều.
Nếu ta thiết lập các giả thiết sau:

- Áp suất làm việc của bình ngưng trong chu trình ngược
chiều và áp suất lam việc của lị hơi trong chu trình thuận chiều
bằng nhau.
- Lưu lượng chất môi giới đi qua tua bin bằng lưu lượng chất

24


môi giới đi qua máy nén
- Áp suất lam việc của bình bốc hơi trong chu trình ngược
chiều và áp suất làm việc của bình ngưng trong chu trình thuận
chiều bằng nhau.
Khi các giả thiết trên được thỏa mãn, có thể kết hợp hai
chu trình ở hình trên thành một chu trình mới bằng cách loại bỏ
cả máy nén và tua bin. Ta có sơ đồ chu trình mới thể hiện trên
hình 2.3

Hình 2.3 Sơ đồ chu trình kết hợp
Trong sơ đồ này ta thấy hình A và D chính là lị hơi và bình
ngưng trong chu trình thuận chiều. Thực tế cho thấy, nhiệt độ
của lò hơi trong chu trình thuận chiều thường phải lớn hơn nhiệt
độ của bình ngưng trong chu trình ngược chiều kết hợp với giả
thiết thứ nhất áp suất trong bình ngưng và trong bình A phải
giống nhau, nhất định chất làm việc trong bình A khơng phải
chất thuần khiết mà là sự hịa trộn từ hai chất thuần khiết khác
nhau. Và để đảm bảo điều kiện này thì hai chất thuần khiết đó
phải có nhiệt độ sôi khá cách biệt nhau khi ở cùng điều kiện áp

25