Tích trữ lạnh trong hệ thống điều hòa không khí

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 101 5.1 Tổng quan về công nghệ tích trữ lạnh. Trong cuộc sống hiện đại, hệ thống điều hòa không khí là một trong những trang bị không thể thiếu trong các tòa nhà văn phòng, khách sạn, nhà hàng, ngân hàng, siệu thị, … Để vận hành những hệ thống như vậy, chúng ta cần một nguồn năng lượng lớn (chủ yếu là điện năng), có thể chiếm đến 70% tổng năng lượng sử dụng trong các tòa nhà. Hình 5.1 Vì vậy các nhà cung cấp điện phải lắp đặt các máy phát điện công suất lớn sao cho bằng công suất giờ cao điểm và do đó đối với giờ thấp điểm thì máy phát điện sẽ non tải, hiệu suất vận hành sẽ thấp. Hình 5.1 là nguồn năng lượng lạnh được tích trữ thành dạng băng mà các xứ nóng hằng mong ước. Hậu quả của nó là đầu tư sẽ gia tăng và hoạt động không kinh tế. Vì vậy các nhà cung cấp điện sẽ đưa ra những chính sách giá làm thế nào để giảm phụ tải đỉnh và chuyển sự tiêu thụ đó vào các giờ thấp điểm, bình thường theo nguyên lý “san bằng phủ tải đỉnh”. TÍCH TRỮ LẠNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ Chương V Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 102 Điều này sẽ giúp nhà cung cấp điện giảm việc đầu tư cho nguồn máy phát điện và vận hành chúng một cách kinh tế nhất. Một trong những phương pháp này là nhà cung cấp đưa ra biện pháp “điện ba giá”. Đối với người sử dụng điện, để tránh phải trả giá điện của giờ cao điểm cần có biện pháp tích cực để giảm sử dụng điện để sản xuất vào giờ cao điểm, tăng sản xuất vào giờ thấp điểm và bình thường. Về mặt năng lượng thì không tiết kiệm được, tuy nhiên về mặt giảm chi phí năng lượng điện cho sản xuất thì sẽ cải thiện rõ rệt. Như vậy làm thế nào để giảm thiểu được chi phí điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa không khí là một trong những vấn đề đang được nhiều người quan tâm nhất hiện nay. Để giải quyết được vấn đề trên thì có rất nhiều biện pháp, và một trong những biện pháp để thực hiện việc giảm chi phí năng lượng là sử dụng hệ thống tích trữ lạnh. Hình 5.2 giới thiệu một dạng Module tích trữ băng tại Zambia. Hình 5.2 Theo một số tài liệu thì công nghệ tích trữ lạnh trên thế giới được quan tâm đến rất sớm, ở Mỹ nó được phát triển từ những năm 1930, tuy nhiên công nghệ này bắt đầu được sử dụng rộng rãi vào năm 1970 – 1980. Công nghệ tích trữ lạnh thường được sử dụng để cấp lạnh cho các building cao ốc văn phòng, hội chợ, khu thương mại, siêu thị, bệnh viện, trường hoc, nhà máy chế biến thực phẩm,… Theo Potter – 1994 thì trong các hệ thống tích trữ lạnh được sử dụng thì có 80% đến 85% hệ thống tích trữ băng, 10% đến 15% tích trữ nước lạnh và khoảng 5% hệ thống tích trữ muối eutectic. Theo một số tài liệu thì tại Nhật, năm 1998 có 5566 công trình điều hòa không khí có sử dụng tích trữ lạnh. Hình 5.3 là một khu đặt các bồn tích trữ lạnh tại Nhật Bản. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 103 Hình 5.3 Ở Malaysia, họ đã cho xây dựng một hệ thống cung cấp lạnh cho một khu vực rộng lớn (áp dụng bình trữ lạnh). Họ xây dựng mạng lưới đường ống dẫn nước lạnh tới từng hộ tiêu thụ và bán năng lượng (lạnh) cho những ai có nhu cầu (giống như cung cấp nước vậy). Hình 5.4 giới thiệu sơ đồ nguyên lý của hệ thống tích trữ lạnh điển hình. Hình 5.4 Hệ thống lạnh sẽ vận hành để tích trữ năng lượng (lạnh) vào ban đêm (điện giá rẻ) dưới dạng đá, và sẽ giải phóng nguồn năng lượng này (đá tan chảy) cung cấp lạnh cho hệ thống vào ban ngày (điện giá cao). Quá trình này sẽ lập lại theo chu kỳ hằng ngày, cụ thể như sau: Hệ thống tích trữ lạnh được chia thành 02 giai đoạn : Giai đoạn thứ nhất : Là giai đoạn nạp tải vào trong hệ thống tích trữ lạnh. Hệ thống gồm 02 vòng tuần hoàn tương đương : Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 104 o Vòng tuần hoàn thứ nhất nối với Chiller với hệ thống tích trữ lạnh. o Vòng thứ hai nối Chiller với hộ tiêu thụ lạnh. Hai vòng này đặt song song với nhau trong hệ thống. Ở trường hợp thứ nhất khi hộ tiêu thụ lạnh ít tải (thường vào ban đêm), ứng với vẫn Chiller hoạt động hết công suất, một phần tác nhân lạnh trung gian sẽ đi vào hệ thống tích trữ lạnh. Tại đây, hệ thống tích trữ lạnh sẽ hấp thụ năng lượng lạnh này. Giai đoạn thứ 2 : Là giai đoạn xả tải từ hệ thống tích trữ lạnh. Trường hợp này khi tải của hộ tiêu thụ lạnh lớn hơn tải của máy nén cần thiết khi hoạt động hết công suất, hệ thống tích trữ lạnh sẽ được xả tải thông qua tác nhân lạnh trung gian trong hệ thống để bù vào tải của Chiller để đáp ứng đầy đủ tải lạnh cho hộ tiêu thụ. Trường hợp này cũng được sử dụng để ngưng vận hành máy lạnh vào giờ cao điểm, khi đó tải lạnh của hộ tiêu thụ sẽ được cung cấp từ hệ thống tích trữ lạnh, nhờ đó chi phí điện cho hệ thống lạnh sẽ được giảm đáng kể. Ứng với chế độ hoạt động ta có các chế độ hoạt động như sau : o Chế độ 1 : Vòng tuần hoàn bao gồm Chiller và hệ thống tích trữ lạnh. Đây là chế độ nạp tải hoàn toàn cho hệ thống tích trữ lạnh, điều này xảy ra khi hộ tiêu thụ không sử dụng tải. o Chế độ 2 : Vòng tuần hoàn bao gồm Chiller, hệ thống tích trữ lạnh (nạp tải), hộ tiêu thụ lạnh. Điều này xảy ra khi khi tải của hộ tiêu thụ là nhỏ hơn tải định mức của Chiller. Hệ thống tích trữ lạnh hấp thụ năng lượng một phần từ Chiller. o Chế độ 3 : Vòng tuần hoàn bao gồm Chiller, hệ thống tích trữ lạnh(xả tải), hộ tiêu thụ lạnh. Điều này xảy ra khi tải của hộ tiêu thụ là nhỏ hơn tải định mức của Chiller. Bồn trữ lạnh đã hấp thụ trong chế độ trước để bù vào tải của Chiller đáp ứng đầy đủ cho hộ tiêu thụ. o Chế độ 4 : Vòng tuần hoàn bao gồm hệ thống tích trữ lạnh và hộ tiêu thụ lạnh. Đây là chế độ xả tải của hệ thống tích trữ lạnh, điều này xảy ra khi ta muốn ngừng máy nén vì một lý do nào đó và tải tiêu thụ nhỏ hơn tải của hệ thống tích trữ lạnh hiện có. Như vậy, chúng ta đã sử dụng được nguồn điện giá rẻ để vận hành hệ thống (tích trữ ban đêm), thay vì vận hành hệ thống trong giờ cao điểm, (phải trả tiền điện giá cao trong giờ cao điểm). Do đó chúng ta đã tiết kiệm đáng kể chi phí tiền điện cho việc vận hành hệ thống lạnh. Ngoài việc tiết kiệm tiền điện, khi áp dụng hệ thống này ngay từ đầu, chúng ta còn có thể tiết kiệm được đáng một số chi phí ban đầu như sau: Đối với các công trình: o Giảm công suất lắp đặt máy lạnh (từ 30% - 70%) o Giảm số lượng tác nhân lạnh có hại cho môi trường như : CFC,HCFC,… Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 105 o Giảm công suất tháp giải nhiệt. o Giảm công suất nguồn điện - máy biến thế, trạm điện. o Giảm kích thước phòng máy, chi phí mặt bằng, nhà xưởng. o Tăng khả năng tin cậy do hệ thống giảm kích cỡ và đơn giản hơn. o Đơn giản hóa hệ thống chính. o Giảm thiểu quá trình khởi động cho máy lạnh. o Giảm chi phí vận hành. o Tăng hiệu suất của toàn bộ hệ thống. o Cho phép sử dụng điện vào giờ thấp điểm với chi phí là thấp nhất. Đối với tầm vĩ mô (quốc gia): o Giảm hiệu ứng nhà kính (do giảm được công suất nguồn phát của các nhà máy nhiệt điện). o Giảm công suất cho các nhà máy điện trong giờ cao điểm. o Tăng hiệu suất máy phát. o Giúp cân bằng phụ tải hệ thống điện lưới quốc gia. Tuy nhiên hiệu suất làm lạnh của máy lạnh sẽ thấp khi hoạt động ở nhiệt độ thấp. Nhưng bù lại, do chênh lệch giá điện cao (gấp hơn ba lần) cho nên việc áp dụng hệ thống này cũng mang lại hiệu quả rất cao. Tại Việt Nam thì đây là một công nghệ mới và đã bắt đầu đưa vào với mục đích tiết kiệm năng lượng, ví dụ như Siêu thị BigC Hải Phòng, nhà máy Dược OPV – Bình Dương, VTV Center. Hy vọng trong tương lai các nhà sản xuất sẽ xây dựng các nhà máy chế tạo các quả cầu nhiệt, bình tích trữ lạnh tại Việt nam. Lúc đó giá thành sẽ giảm, và bài toán thiếu hụt năng lượng phần nào sẽ được giải quyết. 5.2 Một số công trình ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh tiêu biểu trên thế giới. Trên thực tế thì cũng chưa có các con số thống kê một cách cụ thể là ở các nước trên thế giới họ ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh cho bao nhiêu công trình và nó chiếm tỉ trọng là bao nhiêu phần trăm của tổng phụ tải đỉnh của công trình. Do đó theo tài liệu [18, trang 31] và một số tài liệu trên internet thì trên thế giới có một số công trình tiêu biểu đã ứng dụng công nghệ tích trữ lạnh vào hệ thống điều hòa không khí tung tâm như sau: 5.2.1 Ở Pháp: French Ministry of Finance (France) Hình 5.5 giới thiệu các bình tích trữ lạnh loại STL – 00 – 448 của toàn nhà Prestious. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 106 Hình 5.5 Toàn nhà này sử dụng 5 máy lạnh nước trung tâm (Water Chiller) với công suất mỗi máy lá 1100kW và sử dụng loại bình tích trữ lạnh STL-00-448 với công suất tích trữ mỗi ngày là 25000kWh. Ta có thông số kỹ thuật của công trình đó như sau: - Tiêu thụ năng lượng mỗi ngày: 120000kWh - Nhu cầu tải lạnh cực đại: 9000kW - Năng lượng lạnh tích trữ được trên ngày: 25000kWh - Loại bình tích trữ: STL – 00 – 448. - Số lượng bình tich trữ: 8 Đặc tính kỹ thuật hệ thống tích trữ lạnh của công trình này như sau: - Bình tích trữ lạnh được sử dụng để đạt được yêu cầu tải đỉnh giữa 8 giờ đến 19 giờ. Hệ thống tích trữ lạnh này gồm 8 bình lắp song song và được nạp tải vào các giờ ban đêm bởi 3 máy làm lạnh trung tâm (Chiller) với công suất 2500kW tại - 5,5 0 C tới -10C. - Hệ thống bình tích trữ lạnh đã cho phép Bộ tài chính tiết kiệm được chi phí vận hành và có được năng lượng lạnh dự trữ. 5.2.2 Ở Malaysia: a. Bệnh viện Serdang Malaysia Hệ thống điều hòa không khí trong bệnh viện này kết hợp với bình tích trữ lạnh STL – AC.00 – 400. Thông số kỹ thuật của hệ thống điều hòa không khí của bệnh viện Serdan: - Nhu cầu tải cực đại: 2000tấn lạnh - Năng lượng lạnh được trữ trên ngày: 21096kWh - Thể tích bình tích trữ: 400m3 - Số lượng bình tích trữ: 2 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 107 - Đường kính bình tích trữ: 3,4m - Chiều dài bình tích trữ: 21m Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống điều hòa không khí của bệnh viện Serdan: - Hệ thống máy bao gồm hai bình tích trữ lạnh 200m3, với hai máy làm lạnh tung tâm cơ bản (400tấn lạnh) và hai máy làm lạnh trung tâm chạy bằng nước muối (374 tâ1n lạnh). - Bình trích trữ lạnh sẽ cung cấp 23% nhu cầu tải cho bệnh viện và được nạp tải vào ban đêm. b. Viện nghiên cứu công nghệ nguyên tử Malaysia: Hình 5.6 giới thiệu bồn tích trữ lạnh loại STL tại viện nghiên cứu công nghệ nguyên tử Malaysia. Hình 5.6 Các thông số kỹ thuật của hệ thống điều hòa không khí của viện nghiên cứu: - Yêu cầu tải cực đại: 1500tấn lạnh - Tổng năng lượng tích trữ được trên ngày: 21658,56kWh. - Thể tích bình tích trữ STL: 400m3 - Số lượng bình tích trữ: 1 Các đặc tính kỹ thuật của hệ thống điều hòa không khí của viện nghiên cứu: - Hệ thống máy gồm một bình tích trữ STL đặt đứng (400m3) và máy làm lạnh tung tâm nước muối 383tấn lạnh. - Bình tích trữ lạnh STL cung cấp khoảng 49% năng lượng lạnh yêu cầu và được nạp tải vào ban đêm. 5.2.3 Ở Nhật Bản: Nhà máy hóa chất YOKHAICHI – Tokyo Nhật Bản – 1990, sử dụng 2 bình tích trữ lạnh STL-C.00-12. Với năng lượng lạnh tích trữ được trên ngày là 660kWh. 5.2.4 Ở Đức: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 108 Cao ốc văn phòng Frankfurt - 1985 có sữ dụng bình tích trữ lạnh STL-00-70 với công suất tích trữ trên ngày là 4000kWh. Hình 5.7 là bồn tích trữ lạnh STL -00 -70 đang được chuẩn bị lắp đặt ở Cao ốc văn phòng Frankfurt. Hình 5.7 5.2.5 Ở Mỹ: Công trình LYNWOOD JAIL Los Angless (USA) – 1998, sử dụng bình tích trực lạnh STL –AC.00 – 600 với công suất tích trữ trên ngày là: 33000kWh. 5.2.6 Ở Đài Loan: Đài Loan hiện nay đang là nước rất phát triển về công nghệ sản xuất bồn tích trữ băng sử dụng ống thép hoặc ống đồng chịu được áp lưc cao (>12bar). Một công ty chuyên về thi công và lắp đặt hệ thống bổn tích trữ dạng này cho biết họ đã thi đông được một số công trình lớn như sau: Công trình 1: National Taiwan University Hospital. Dyn – 1080x9 (sets) Công trình 2: National Kaohsiung First University of Science and Technology. Dyn – 900x6 (sets) Công trình 3: Kusan University. Dyn – 815x5 (sets) Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 109 Nhận xét: Qua những thông tin, hình ảnh, thông số về ứng dụng của công nghệ tích trữ lạnh ta thấy công nghệ này được ứng dụng rộng rãi từ rất sớm và không chỉ áp dụng vào một lĩnh vực với một mục đích như là điều hòa không khí mà nó còn được áp dụng vào những công trình khác nhau với nhiều mục đích khác nhau. 5.3 Cơ sở ứng dụng nguyên lý hoạt động của hệ thống tích trữ lạnh. Theo tài liệu [10] thì nguyên lý chung của các hệ thống tích trữ lạnh là tích trữ lạnh dưới nhiều dạng: nước lạnh, băng,…lúc hệ thông ở chế độ phụ tải thấp, giá điện rẽ và giải phóng lạnh cung cấp cho hệ thống ở chế độ phụ tải cao, điện giá cao. Nhìn chung công nghệ tích trữ lạnh có ý nghĩa giảm chi phí năng lượng cho hệ thống bằng sự tập trung năng lượng dưới dạng tích trữ.  Về phương pháp tích trữ lạnh thì chúng ta thường sử dụng hai phương pháp sau:  Tích trữ toàn phần. Là phương pháp tích trữ mà vào lúc giờ cao điểm thì hầu như là 100% tải của công trình được cung cấp bởi hệ thống bồn tích trữ lạnh, con hệ thống Chiller lúc đó tạm thời ngưng làm việc.  Tích trữ một phần. Là phương pháp tích trữ mà vào lúc giờ cao điểm thì sự cung cấp tải cho công trình được thực hiện đồng thời bởi hệ thống Chiller và hệ thống bồn tích trữ lạnh. o Tích trữ một phân kiểu san bằng tải. Ở phương pháp này thì kích thước và giá thành của Chiller, bồn tích trữ lạnh được thiết kế ở mức tối thiểu nhưng vẫn đáp ứng được tải đỉnh. o Tích trữ một phần kiểu giới hạn tải yêu cầu. Công trình 4: Ren – ai Building, ministry of transportation and communications. Dyn – 225x28 (sets) Công trình 6: National Taiwan University of Arts Dyn – 1250x2 (sets) Công trình 5: Center of Sounth Taiwan Science Park Administration. Dyn – 815x4 (sets) Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 110 Phương pháp này là sự kết hợp giữa phương pháp tích trữ toàn phần và tích trữ một phần kiểu san bằng tải.  Về công nghệ, có ba sơ đồ chính sử dụng:  Tích trữ lạnh dùng nước lạnh: Loại này còn được gọi là tích trữ dạng nhiệt dung riêng hay nhiệt hiện, (nhiệt dung riêng của nước Cp=4,18kJ/kg). Nhờ vào sự phân tầng của hai khối nước lạnh và nước ấm tách biệt biệt nhau trong bồn tích trữ lạnh. Khối nước có nhiệt độ cao hơn ở phía đỉnh bồn chứa.  Tích trữ lạnh dùng băng: Loại này sử dụng cả nhiệt ẩn và nhiệt hiện nên khả năng tích trữ năng lượng của băng gấp 7 lần của nước. Dựa vào nhiệt độ đông đặc tạo băng của nước là khoảng 0 0 C, ta sử dụng một số công nghệ tạo băng để tích trữ lạnh và thu được kết quả rất khả quan. o Tich trữ băng dạng tĩnh. Trong quá trình tạo băng thì băng bám bên ngoài ống, còn khi xả băng thì thì chất tải lạnh có thể di chuyển bên trong hoặc bên ngoài ống.  Băng tan chảy bên ngoài ống. Trong công nghệ tích trữ băng dạng tĩnh – băng tan chảy bên ngoài ống còn hai sơ đồ chính là: - Làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh. - Làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh. Tích trữ băng dạng này thì nếu đối với loại băng tan chảy bên ngoài ống thì nguyên lý nó như sau: - Lúc nạp tải cho bồn tích trữ thì chất tải lạnh hoặc môi chất lạnh chạy bên trong ống và làm lạnh nước bên ngoài ống cho đến khi đóng băng hết thì thôi. - Sau đó, lúc xả tải thì nước khoảng 120C được cho chảy vào bồn tích trữ và làm tan băng, nhiệt độ nước giảm xuống đạt khoảng 70C và được đem ra ngoài đi tới hộ sử dụng. Hình 5.8 mô tả quá trình hình thành và tan băng bên ngoài ống. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 111 Hình 5.8  Băng tan chảy bên trong ống. Còn nếu bình tích trữ băng dạng băng tan chảy bên trong ống thì về mặt nguyên lý nó hoạt động như hình 5.9: Hình 5.9 - Lúc nạp tải thì chất tải lạnh (thường Etylen Glycol) chảy bên trong ống và làm lạnh các ống đó. Bên ngoài các ống đó chứa nước, nước sẽ bị làm lạnh cho tới khi đóng băng hoàn toàn. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 112 - Lúc xả tải thì chất tải lạnh chảy bên trong ống (lúc đó chất tải lạnh có nhiệt độ cao) và làm tan băng, sau đó chất tải lạnh được làm lạnh và nhiệt độ thấp xuống. Chảy ra ngoài và đi tới bộ tro đổi nhiệt trung gian hoặc chảy thẳng tới hộ tiêu thụ để cung cấp tải lạnh. o Tích trữ băng dạng động. Điểm khác biệt của công nghệ này là thiết bị tạo băng và tích trữ băng được phân biệt rõ ràng. Thiết bị tạo băng được đặt phía trên bồn tích trữ, có dạng tấm, bên trong là tác nhân lạnh bay hơi trực tiếp còn bề mặt ngoài có nước tưới qua. Bình thường khi nạp tải thì băng được tạo ra và bám ở trên các thiết bị tạo băng, đến khi xả tải thì băng được rơi xuống bồn tích trữ lạnh và làm lạnh nước để cấp đi cho phụ tải. o Tích trữ băng dạng bột băng. Ở hệ thống này thì thiết bị tạo băng và bồn tích trữ có thể chung thành một khối hoặc tách rời nên cơ cấu cơ động hơn hệ thống tích trữ dạng động. Thiết bị tạo băng tương tự như thiết bị tạo đá vảy, khi lớp băng mỏng được tạo trên bề mặt thiết bị thì ngay lập tức sẽ được cánh gạt tách ra. Các mảnh băng nay có kích thước rất nhỏ và mịn, chúng được hòa trộn với dung dịch Glycol từ 5 đến 10% để tạo thành một hỗn hợp sệt và được bơm đến bồn tích trữ lạnh. Tại đây chúng được bơm đến các thiết bị tao đổi nhiệt dạng tấm, và chúng được trao đổi nhiệt với nước hồi về từ phụ tải và lạnh nước đó xuống nhiệt độ cần thiết để tiếp tục đem tới cung cấp lạnh cho phụ tải. o Tích trữ băng dạng nỗi (Ball Ice). Các hệ thống này còn được họi là quả cầu băng (Nodule). Tích trữ băng dạng này thì các quả cầu (Nodule) này sẽ được chứa trong các bồn chứa lớn (Tank). Trong chế độ nạp tải thì chất tải lạnh đi qua bình chứa và trao đổi nhiệt với các Nodule và làm hình thành băng trong các Nodule. Khi xả tải thì chất tải lạnh có nhiệt độ cao đi vào bồn chứa và làm tan băng trong các Nodule Hai quá trình nạp và xả này được mô tả như hình 5.10 sau: Hình 5.10  Tích trữ lạnh dùng muối Eutectic: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 113 Loại này sử dụng tính biến đổi pha của muối eutectic, năng lượng tích trữ chủ yếu là nhiệt ẩn, còn nhiệt hiện không đáng kể. Bảng 5.1 tóm tắt các đặc tính của một số sơ đồ tích trữ lạnh. Bảng 5.1 Chất dùng để tích trữ Nhiệt độ tích trữ, 0C Nhiệt độ xả tải, 0 C Nhiệt độ biến đổi pha, 0C Dung tích, m 3 /kWh Nước 4 ÷7 5 ÷ 8 … 0,0861 ÷ 0,169 Băng -9 ÷ -3 1 ÷ 3 0 0,0193 ÷ 0,0265 Muối eutectic 4 ÷ 6 9 ÷ 10 8,3 0,0483 Tuy nhiên trong lĩnh vực điều hòa không khí thì dạng tích trữ băng và nước lạnh được sử dụng rộng nhất vì nhiệt độ xả tải của chúng nhỏ hơn nhiều so với dạng tích trữ dùng muôi eutectic. Hệ thống tích trữ lạnh của hệ thống Water Chiller sử dụng nhiệt ẩn của lượng nước lớn trong bình tích trữ nhiệt và liên kết với sự chuyển pha từ dạng rắn sang dạng lỏng trong bình tích trữ lạnh. 5.4 Các thiết bị chính của hệ thống tích trữ lạnh. 5.4.1 Máy làm lạnh trung tâm. Là các Chiller như đã giới thiệu ở chương 4. Bao gồm hai loại Chiller trong hệ thống là Water Chiller và Glycol Chiller. Tùy phương pháp và tùy công nghệ mà trong hệ thống được bố trí các loại Chiller khác nhau như chỉ Water Chiller, Glycol Chiller hay cả hai loại này trong một hệ thống để miễn sao chúng được làm việc hợp lý và tốt nhất là được. Hệ thống Water Chiller: Thường ứng dụng cho hệ thống công nghệ tích tích trữ lạnh dùng nước, và một số hệ thống công nghệ tích trữ lạnh dùng băng dạng tĩnh, dạng động,… Hệ thống Glycol Chiller: Thường ứng dụng cho hệ thống công nghệ tích trữ lạnh dùng băng dạng bột băng, dạng tĩnh, dạng nỗi. Hệ thống kết hợp bởi Water Chiller và Glycol Chiller: Với sự kết hợp như thế này thì đa số đều sử dụng được cho các hệ thống công nghệ tích trữ kể trên. Nhưng tỷ lệ hoạt động, ưu tiên hoạt động của các loại Chiller còn phụ thuộc vào công nghệ và phương pháp tích trữ của hệ thống phụ tải. 5.4.2 Bơm. Với một hệ thống trữ băng lớn thì cơ hội để tối ưu hóa năng lượng bơm là thường hợp lý. Nó được hình thành bởi ba loại bơm riêng biệt, mỗi bơm có một nhiệm vụ riêng. Bơm Chiller: Bơm có thể tích không đổi, cung cấp tốc độ dòng của hệ thống, nhưng một mình nó thì không thể thắng được cột áp của hệ thống. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 114 Bơm cấp tải (Load pump): Bơm chất tải lạnh đi vào dàn lạnh (AHU, FCU), là bơm có thể tích thay đổi. Bơm nước đá (Ice pump): Đây là bơm có thể tích thay đổi. Thay đổi lượng nước lạnh tuần hoàn trong hệ thống trữ băng. 5.4.3 Bình tích trữ. Có thể chứa những quả cầu lạnh, nước và chúng được làm lạnh nhờ chất tải lạnh. Chất tải lạnh có thể là hỗn hợp nước, Etylence Glycol hay nước - Propylence Glycol. Loại sử dụng phổ biến nhất trong tích trữ băng Glycol gọi là bồn tĩnh - là một bồn kín trong đó nước đá là phương tiện tích trữ năng lượng lạnh. Các bồn trữ lạnh thực hiện đông đá một phần trong ngày (khi không cần Chiller cung cấp tải lạnh cho công trình ) và sau đó tan ra trong thời điểm khác của ngày (lúc công trình cần đến tải lạnh ). Hình 5.11 là hệ thống các bình tích trữ băng của một dự án tại nước Mỹ, cung cấp hơn 15000 tấn lạnh. Hình 5.11 a. Bồn tích trữ băng dạng chứa các quả cầu băng (Nodule – STL). Trong một số hệ thống lạnh có ứng dụng tích trữ lạnh để tiết kiệm năng lượng thì bồn tích trữ lạnh được tích hợp cùng với Ball Ice và được gọi là STL. Các sản phẩm của STL thường được ký hiệu theo quy ước sau: Thí dụ: STL – AC.00 – 15 Trong đó: 15 - Thể tích, m3 00 - Nhiệt độ chuyển pha, 0C. AC - Đường kính của Nodule, mm ; (98mm) Quá trình chế tạo và phát triển quả cầu băng được mô phỏng như ở hình 5.12:  Thành phần và cấu tạo nên quả cầu băng (Nodule) như sau: Vật liệu: Hỗn hợp của Polyolefin, dày khoảng1,00mm. Bên trong chứa PCM (Phase Change Material). Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 115 Tùy theo loại Nodule mà có nhiệt độ chuyển pha, khối lượng và nhiệt ẩn …khác nhau. Nodule được sản xuất với ba loại có đường kính: 77mm (loại SN), 78mm (Loại IN) và loại 98mm (Loại AC.00). Tất cả nodule được sản xuất có thể chịu áp suất cao trên 10bar. Hình 5.12 Trên thị trường hiện nay, sản phẩm này được chế tạo và cung cấp với thị phần lớn nhất bởi Cristopia Energy Systems.  Thành phần và cấu tạo bình chứa (tank) như sau: Chế tạo bằng thép đen với áp suất thử bền từ 4,5 đến 10bar. Đặt nằm, đặt đứng hoặc có thể được chôn dưới đất. Với mỗi loại bình chứa thì có kích thước, thể tích, lượng chất tải lạnh khác nhau. Hình 5.13 là một loại bình chứa kiểu nằm ngang của Cristopia. Hình 5.13 b. Bồn tích trữ băng dạng chứa các ống thép (hoặc ống đồng chịu lực). Bồn tích trữ lạnh dạng chứa các ống thép này hiện chưa phổ biến ở Việt Nam cũng như tại một số các nước khác. Nhưng ở Đài Loan thì bồn tích trữ lạnh loại này lại rất phổ biến. Một công ty chuyên chế tao, thi công, lắp đặt hệ thống bồn Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 116 tích trữ loại này cho biết một năm họ có thể thi công hàng chục công trình lớn (cao ốc, nhà xưởng, chung cư,…) có ứng dụng hệ thống tích trữ lạnh dạng này (băng tan chảy bên ngoài , bên trong ống,…). Hình 5.14 dưới đây là một số hình ảnh về các loại bồn tích trữ lạnh bằng ống thép (hoặc ống đồng chịu lực) được sản xuất ở Đài Loan. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 117 Hình 5.14 Và sau khi sản xuất , lắp ráp, kiểm tra các thông số hoạt động và chạy test xong, khâu giao hàng và lắp đặt luôn được quan tâm hàng đầu – Hình 5.15. Hình 5.15 5.4.4 Chất tải lạnh. Máy lạnh trung tâm truyền nhiệt cho lưu chất truyền nhiệt đến nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ đóng băng của nước.Chất tải lạnh được bơm đến Bồn trữ lạnh và truyền nhiệt cho nước bên trong bồn chứa, điều này làm cho nước đông lại. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 118 Theo một số kinh nghiệm tính toán thực tế thì hỗn hợp nước – Glycol để tối ưu là H2O là 75%, Glycol là 25%. Bảng 5.2 trình bày đặc tính của một số lưu chất truyền nhiệt. Bảng 5.2 Lưu chất Nhiệt độ đóng băng 0C Nhiệt dung riêng kJ/kgK Độ nhớt mPa/s Nước 0 4,2 1,5 Etylen Glycol, (25%) -11,7 3,77 3,2 Propylen Glycol, (30%) -12,8 3,85 5,2 Trong thực tế, các hệ tích trữ băng thì hầu như Glycol được sử dụng nhiều. Vì: So với Propylen Glycol thì Etylen Glycol có nhiệt dung riêng bé hơn nên tốc độ dòng chảy lớn hơn dẫn đến Tốc độ tạo băng nhanh hơn. Độ nhớt của Propylen Glycol lớn hơn nên chi phí bơm tăng và Coil cũng lớn hơn, vấn đề này không kinh tế. Etylen Glycol không ăn mòn, nên an toàn cho đường ống, các bộ phận của hệ Chiller. Hình 5.16 trình bày sự so sánh nhiệt độ đóng băng của các môi chất tải lạnh. Hình 5.16 5.5 Các phương pháp tích trữ lạnh và sơ đồ diễn giải. 5.5.1 Phương pháp tích trữ toàn phần. Theo tài liệu [10] thì đối với phương pháp này, máy lạnh hoàn toàn không hoạt động vào giờ cao điểm vì toàn bộ tải lạnh giờ cao điểm đã được đáp ứng bằng lượng lạnh đã được tích trữ trong hệ thống vào giờ thấp điểm. Do đặc điểm này nên các Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 119 thiết bị trong hệ thống như máy móc, bơm, bồn tích trữ,…đều có kích thước lớn hơn các hệ thống khác và giá thành đầu tư cũng cao hơn. Tuy nhiên hệ thống tích trữ lạnh toàn phần là hệ thống đạt được sự tiết kiệm lớn nhất do mức do mức độ chênh lệch tương đối lớn giữa giá điện giờ cao điểm và giờ thấp điểm (của Điện lực Việt Nam bán khoảng 3 lần, của Phú Mỹ Hưng bán thì khoảng 3,52 lần). Ngoài ra hệ thống này còn tiết kiệm hơn ở những nơi có tải đỉnh ngắn và sự chênh lệch giữa tải cao điểm và tải thấp điểm lớn. o Chế độ nạp tải: Chế độ nạp tải của phương pháp tích trữ lạnh toàn phần được trình bày như sơ đồ hình 5.17. Còn cấu tạo, quy ước hướng, chiều, vị trí của các ngả của van 3 ngả được trình bày ở hình Hình 5.18 a); b). Như đã nói sơ bộ ở phần tồng quan về tích trữ lạnh thì ở chế độ này hệ thống gồm 02 vòng tuần hoàn tương đương : o Vòng tuần hoàn thứ nhất nối với Chiller với hệ thống tích trữ lạnh. Vòng tuần hoàn này hoạt động nhằm mục đích nạp tải cho bồn tích trữ lạnh trong những lúc phụ tải của công trình giảm xuống hay những lúc tải lạnh dư bằng cách cho một phần chất tải lạnh chạy vào bồn tích trữ hoặc cho chạy vào hết luôn. Vòng tuần hoàn này sẽ được hoạt động nếu các van 3 ngả trên sơ đồ đều đồng thời đóng ngả số 3 (tức ngả rẽ) và cho hai ngã 1, 2 thông nhau (tức ngã thẳng) thì vòng tuần hoàn thứ nhất (gồm Chiller, bồn tích trữ, van, bơm,…) được kín và quá trình nạp tải được diễn ra. o Vòng thứ 2 nối Chiller với hộ tiêu thụ lạnh. Vòng tuần hoàn này hoạt động nhằm mục đích cung cấp phụ tải cho hệ thống cần điều hòa trong những lúc nạp tải (nếu cần). Vòng tuần hoàn này sẽ được hoạt động nếu van 3 ngả số thứ 2 và số thứ 3 đều mở ngả số 3( tức ngả rẽ) thì chất tải lạnh sẽ vừa chạy vào bồn tích trữ lạnh, vừa chạy tới hộ tiêu thụ lạnh. Nhu cầu của chất tải lạnh đi tới hộ tiêu thu hay đi tới bồn tích trữ lạnh sẽ tác động và điều chỉnh độ đóng mở ngả số 3 của van số 3 và số 2 trên sơ đồ. Hai vòng này đặt song song với nhau trong hệ thống. Ở trường hợp thứ nhất khi hộ tiêu thụ lạnh ít tải (ví dụ ban đêm), ứng với Chiller hoạt động hết công suất, một phần tác nhân lạnh trung gian sẽ đi vào hệ thống tích trữ lạnh. Tại đây, hệ thống tích trữ lạnh sẽ hấp thụ năng lượng lạnh này. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 120 Hình 5.17 a) b) Hình 5.18 a); b) o Chế độ xả tải: Chế độ xả tải của phương pháp tích trữ lạnh toàn phần được trình bày như sơ đồ hình 5.19. Vì đây là chế độ xả tải của phương pháp tích trữ toàn phần nên lúc này thì hệ thống chỉ có các thiết bị như bồn tích trữ lạnh, hộ tiêu thụ, bơm, van,…là kết nối với nhau, còn Chiller sẽ được tách riêng ra và cho ngưng vận hành (thường áp dụng vào những giờ cao điểm). Để làm được điều đó thì van 3 ngả số (1) và số (2) phải đóng ngả số 2 (ngả thẳng). Trường hợp này khi tải của hộ tiêu thụ lạnh lớn hơn tải của máy nén cần thiết khi hoạt động hết công suất, hệ thống tích trữ lạnh sẽ được xả tải thông qua tác nhân lạnh trung gian trong hệ thống để bù vào tải của Chiller để đáp ứng đầy đủ tải lạnh cho hộ tiêu thụ. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 121 Hình 5.19 Trường hợp này cũng được sử dụng để ngưng vận hành máy lạnh vào giờ cao điểm, khi đó tải lạnh của hộ tiêu thụ sẽ được cung cấp từ hệ thống tích trữ lạnh, nhờ đó chi phí điện cho hệ thống lạnh sẽ được giảm đáng kể. 5.5.2 Phương pháp tích trữ một phần. Theo tài liệu [10] thì đối với hệ thống này, bồn tích trữ lạnh chỉ cung cấp một phần để đáp ứng cho hệ thống khi tải đỉnh. Phần còn lại do máy lạnh cung cấp. Vì vậy máy lạnh phải hoạt động liên tục để vừa tích trữ lạnh vừa cung cấp lạnh đáp ứng đủ phụ tải. Hệ thống tích trữ này có thể chia làm hai loại: o Chế độ nạp tải: Chế độ nạp tải của phương pháp tích trữ lạnh một phần được trình bày như sơ đồ hình 5.20 Thường thì ở phương pháp nào cũng vậy, toàn phần hay một phần thì khi ở chế độ nạp tải thì thường được bố trí vào những lúc giờ thấp điểm, tức là lúc có giá điện thấp hay thấp nhất và là lúc hộ tiêu thụ ít nhất hoặc không tiêu thụ tải lạnh. Lúc đó trên sơ đồ, hệ thống chỉ còn có Chiller và bồn tích trữ lạnh làm việc và Chiller cung cấp tải lạnh cho bồn tích trữ để nạp tải lạnh vào bồn. Để hoạt động được như vậy thì trên sơ đồ ta có các van 2 ngả đều mở hết, chỉ có cái van 2 ngả số (5) là đóng để môi chất tải lạnh không theo đường đó đi về Chiller mà theo đường có van 2 ngả số (4) đi vào bồn tích trữ lạnh, nạp tải cho bồn tích trữ. Sau đó nó qua van 2 ngã số (3) để về Chiller. Còn bơm chính của hệ thống (bơm (1)) lúc đó ngưng hoạt động để không cho môi chất tải lạnh đi vào hộ tiêu dùng và bơm (2) hoạt động. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 122 Hình 5.20 o Chế độ xả tải: Hình 5.21 Chế độ xả tải của phương pháp tích trữ lạnh một phần được trình bày như sơ đồ hình 5.21. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 123 Lúc này hệ thống Chiller được thiết kế có công suất nhỏ lại và cho chạy liên tục. Khi Chiller cung cấp phụ tải lạnh cho hộ tiêu thụ mà không đủ thì tải lạnh từ bồn tích trữ lạnh sẽ tự động xả tải và cung cấp lượng phụ tải bị thiếu đó cho hộ tiêu thụ. Nghĩa là vừa Chiller cung cấp, vừa bồn tích trữ xả tải kết hợp với nhau để cung cấp đủ tải lạnh cho hộ tiêu thụ một cách tự động và hợp lý. Lúc đó đa số là những lúc giờ cao điểm nên việc cho Chiller chạy công suất nhỏ lại và cho bồn tích trữ xả tải cung cấp bổ sung phần thiếu hụt do Chiller giảm đó là hoàn toàn có lợi. Vừa tiết kiệm được tiền điện, vừa giúp cần băng hệ thống lưới điện quốc gia như đã trình bày ở đầu chương 6. o Trích trữ một phần kiểu san bằng tải: Ở phương pháp này, kích thước và giá thành của Chiller, bồn tích trữ được thiết kế ở mức tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng đủ phụ tải đỉnh. Chiller luôn hoạt động ở chế độ đầy tải cả ngày, khi yêu cầu phụ tải thấp, Chiller vừa cấp lạnh vừa tích lạnh, lúc đó yêu cầu phụ tải cao thì phần thiếu hụt sẽ được bù đắp bằng hệ thống tích tữ lạnh. Hệ thống sử dụng phương pháp này lý tưởng ở những nơi có khuyến khích về giá điện cho các phụ tải thay đổi điều độ, mức độ chênh lệch giữa tải đỉnh và tải trung bình cao hoặc thời gian có tải đỉnh lớn. o Tích trữ một phần kiểu giới hạn tải yêu cầu: Phương pháp này là mức trung gian giữa tích trữ toàn phần và tích trữ một phần kiểu san bằng tải. Chiller vẫn hoạt động liên tục nhưng trong thời gian tải đỉnh thì Chiller làm việc ở chế độ non tải. Hệ thống sử dụng phương pháp tích trữ lạnh một phần mặc dù dịch chuyển phụ tải ít hơn nhưng giá thành đầu tư thấp, thiết bị ít chiếm diện tích hơn hệ thống tích trữ toàn phần hơn vì thế thường được lựa chọn hơn. 5.6 Các công nghệ tích trữ lạnh và sơ đồ diễn giải. 5.6.1 Công nghệ tích trữ lạnh dùng băng: Trong mục 5.3 ta thấy về công nghệ tích trữ lạnh dùng băng thì được phân ra làm 4 loại là:  Tích trữ băng dạng tĩnh.  Tích trữ băng dạng động.  Tích trữ băng dạng bột băng.  Tích trữ băng dạng nỗi. Nhưng trong khuôn khổ luận văn này ta chỉ đi tìm hiểu, nghiên cứu công nghệ tích trữ lạnh dùng băng dạng tĩnh, một trong số các dạng công nghệ tích trữ dùng băng nói trên. 5.6.1.1 Tích trữ băng dạng tĩnh (Ice – on – Pipe). Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 124 Các hệ thống tích trữ băng này còn được gọi là hệ thống Ice – on – pipe, nghĩa là trong quá trình tạo băng, băng sẽ được hình thành trên bề mặt ống và trong quá trình tan băng chất tải lạnh có thể di chuyển bên trong hoặc bên ngoài ống. a. Băng tan chảy bên ngoài ống. Hình 5.22 Quá trình tạo băng sảy ra khi nước hồi về từ phụ tải lạnh chảy qua bề mặt ngoài của ống trao đổi nhiệt với tác nhân lạnh bay hơi hặc chất tải lạnh bên trong ống. Hình 5.22 mô tả nguyên lý tích trữ lạnh (hình thánh và tan) theo công nghệ băng tan chảy bên ngoài ống. Bồn tích trữ lạnh loại này gồm một dàn lạnh đặt chìm trong một bể nước, chất tải lạnh nhiệt độ thấp chảy trong ống. Chất tải lạnh thường được sử dụng là Etylen Glycol, nồng độ từ 25 ÷ 40%. o Ở chế độ nạp tải (sản xuất băng): Glycol được Chiller lạnh làm lạnh xuống đến nhiệt độ khoảng – 70C, lúc này Glycol chỉ đi vào dàn lạnh của bồn tích trữ, băng bắt đầu hình thành trên bề mặt ống và dày dần lên. o Ở chế độ xả tải (làm tan băng): Nước hồi về từ các hộ tiêu thụ sẽ được làm lạnh tùy thuộc vào phương thức vận hành, nước ra khỏi bồn tích trữ có nhiệt độ khoảng 3 – 70C và được đưa đến cấp lạnh cho các hộ tiêu thụ.  Làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh. Thiết bị bay hơi được làm bằng ống thép và được đặt chìm vào trong bồn tích trữ, bên ngoài ống là nước khoảng 120C chảy qua, bên trong là tác nhân lạnh bay hơi, lớp băng được tạo ra trên bề mặt ống có thể dày từ 20 ÷ 40mm. Khoảng cách giữa các ống thép đủ rộng để cho lớp băng tạo ra trên bề mặt ống không bị dính với nhau tránh tình trạng nghẽn đường nước tuần hoàn qua bồn tích trữ. o Chế độ nạp tải: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 125 Vào những lúc phụ tải của công trình giảm xuống hoặc không cần tới tải lạnh ( vào ban đêm) thì van (5) và bơm nước lạnh ngừng hoạt động. Lúc đó nước xung quanh có nhiệt độ khoảng 120C và được tác nhân lạnh đang chảy trong ống bay hơi và làm lạnh lượng nước đó đang chưa trong bồn cho đến khi đông thành đá hoàn toàn. Bơm tuần hoàn (9) hoạt động để tăng sự tuần hoàn nước từ dưới lên trên, từ trên xuống dưới để nhằm tăng quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và dàn lạnh. Khi nước trong bồn gần như đông đá hoàn toàn thì do không còn nước để bơm nữa nên công tắc dòng chảy (10) sẽ ngắt mạch cho bơm và Chiller ngừng hoạt động. Lúc này nhiệt độ tác nhân lạnh ở đầu hút máy nén giảm xuống đến khoảng – 5 0 C , áp suất đầu hút và đầu đẩy máy nén đều giảm làm cho tỷ số nén của máy nén có thể bị giảm xuống do đó không thích hợp với một số dòng máy nén như là máy nén piston. o Chế độ xả tải: Nếu là phương pháp tích trữ toàn phần thì như đã trình bày ở phần trên: lúc xả tải, hệ Chiller (1) tạm thời ngừng hoạt động và bồn tích trữ lạnh hoàn toàn tự thân cung cấp phụ tải cho hộ tiêu thụ. Lúc đó nước lạnh khoảng 120C được bơm nước lạnh (4) bơm đẩy qua van 5 đi vào bồn tích trữ, tại đây nước làm tan băng và nhiệt độ nước được giảm xuống còn khoảng 3÷ 60C và được đưa đi cấp lạnh cho hộ tiêu thụ. Trong lúc đó bơm nước tuần hoàn (9) hoạt động để tăng sự trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Nếu là phương pháp tích trữ lạnh một phần thì cũng như đã trình bay ở trên: Lúc xả tải, hệ Chiller và bồn tích trữ lạnh đồng thời làm việc. Chiller vẫn hoạt đồng để đưa môi chất lạnh chạy vào dàn lạnh trong bồn nhằm cung cấp lạnh cho dàn lạnh. Còn về phía bồn tích trữ thì van (5) mở, bơm nước lạnh (4) hoạt động đưa nước khoảng 120C qua van (5) đi vào bồn tích trữ. Tại đây nước vừa lấy lạnh từ sự tan băng có sẵn trong bồn đồng thời nước lại được cung cấp lạnh từ phía dàn lạnh. Sau đó nhiệt độ nước được giảm xuống còn khoảng 3÷60C và được đưa đi cấp lạnh cho hộ tiêu thụ. Trong lúc đó bơm nước tuần hoàn (9) hoạt động để tăng sự trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Để tăng quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và băng, ngoài sự hoạt động của bơm nước lạnh tuần hoàn (9) thì còn có một hệ thống khí nén được dùng để sục vào bể. Hệ thống tích trữ băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh đầu tư tốn kém, lượng băng chỉ chiếm khoảng 50% dung tích bồn chứa vì vậy bồn chứa chiếm nhiều không gian. Mặt khác trong quá trình tạo băng tỷ số nén giảm vì vậy sử dụng máy nén trục vít hoặc lý tâm là phù hợp hơn máy nén piston. Hình 5.23 là sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh. 1. Máy nén – bình ngưng. 6. Phụ tải lạnh. 2. Van tiết lưu. 7. Tháp giải nhiệt. 3. Bồn tích trữ băng. 8. Bơm nước giải nhiệt. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 126 4. Bơm nước lạnh. 9. Bơm nước tuần hoàn. 5. Van chặn. 10. Công tác dòng chảy. Hình 5.23  Làm lạnh gián tiếp bằng tác nhân lạnh. Trong sự cấu tạo của bồn tích trữ loại này thì dàn lạnh chiếm khoảng 10% dung tích bồn chứa, 10% chừa chỗ cho nước giản nỡ, số còn lại là chỗ chứa nước. chất tải lạnh thường được sử dụng là dung dịch hỗn hợp giữa nước – Etylen Glycol, nồng độ từ 25 ÷ 40%, nhưng theo một số tính toán thực tế thì hỗn hợp nước – Etylen Glycol để tối ưu là nên chọn 75% H20 và 25% Glycol. Khác với hệ thống trên, ở hệ thống này bên trong ống thép không phải là tác nhân lạnh bay hơi mà chất tải lạnh được làm lạnh nước. Chất tải lạnh đó là Etylen Glycol với nồng độ khoảng. Hệ thống này tác nhân lạnh không bay hơi trực tiếp mà sử dụng chất tải lạnh làm trung gian nên về lý thuyết, nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh thấp hơn bình thường Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 127 một ít dẫn tới năng suất lạnh giảm đi so với phương pháp bay hơi trực tiếp từ tác nhân lạnh. Để khắc phục điều này thì dàn lạnh phải tăng diện tích trao đổi nhiệt và giảm bề dày lớp băng. o Chế độ nạp tải: Cũng tương tự như ở các phương pháp trên, vào lúc nhu cầu hộ tiêu thụ ít xuống hay không cần cung cấp cho hộ tiêu thụ nữa ( vào ban đêm) thì Etylen Glycol được Chiller làm lạnh xuống đến nhiệt độ khoảng -6 ÷ -30C, sau đó được bơm tuần hoàn chất tải lạnh (2) đẩy qua dàn lạnh nằm trong bồn tích trữ. Lúc đó van (4a) mở, các van (4b, 4c, 4d, 4e) đóng. Lúc đó nước trong bồn tích trữ bắt đầu hình thành băng và bám trên bề mặt ống và dày dần lên, lúc này nhiệt độ chất tải lạnh trong đường ống cũng giảm xuống dần. Quá trình tạo băng sẽ dừng lại khi lượng nước trong bồn cạn kiệt và công tắc dòng chảy (11) ngắt mạch cho bơm (10) và hệ Chiller (1) ngưng hoạt động. Chiều dày lớp băng phụ thuộc vào yêu cầu và kết cấu của hệ thống. o Chế độ xả tải: Nếu hệ thống sử dụng phương pháp tích trữ lạnh toàn phần thì lúc xả tải hệ Chiller (1) tạm thời ngừng hoạt động và bồn tích trữ lạnh hoàn toàn tự thân cung cấp phụ tải cho hộ tiêu thụ. Lúc đó nước lạnh khoảng 120C được bơm nước lạnh (5) bơm đẩy qua van (4c) đi vào bồn tích trữ, tại đây nước làm tan băng và nhiệt độ nước được giảm xuống còn khoảng 5÷70C và được đưa đi cấp lạnh cho hộ tiêu thụ. Trong lúc đó van (4e) đóng và bơm nước tuần hoàn (10) hoạt động để tăng sự trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Nếu hệ thống sự dụng phương pháp tích trữ lạnh một phần thì lúc xả tài hệ Chiller (1) và bồn tích trữ lạnh đồng thời hoạt động. Chiller vẫn hoạt đồng để đưa chất tải lạnh chạy qua van (4a) đi vào dàn lạnh trong bồn nhằm cung cấp lạnh cho dàn lạnh, lúc đó van (4b) đóng hay mở còn tùy thuộc vào nhu cầu và sự tính toán tỷ lệ cấp tải lạnh giữa Chiller và bồn tích trữ lạnh nếu chúng làm việc đồng thời nhau. Còn về phía bồn tích trữ thì van (4c, 4d) mở, bơm nước lạnh (5) hoạt động đưa nước khoảng 120C qua van (4c, 4d) đi vào bồn tích trữ. Tại đây nước vừa lấy lạnh từ sự tan băng có sẵn trong bồn đồng thời nước lại được cung cấp lạnh từ phía dàn lạnh. Sau đó nhiệt độ nước được giảm xuống còn khoảng 5÷70C và được đưa đi cấp lạnh cho hộ tiêu thụ. Trong lúc đó van (4e) đóng, bơm nước tuần hoàn (10) hoạt động để tăng sự trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Nếu chế độ xả tải mà vào những lúc vì lý do gì đó, hệ thống tích trữ lạnh chưa thể cung cấp tải lạnh cho hộ tiêu thụ (thí dụ do ngày hôm trước xài hết kiệt, đến tối lại bị mất điện nên không nạp tải cho bồn tích trữ được) thì lúc đó toàn lực đều dựa vào Chiller. Chiller hoạt động đưa chất tải lạnh thông qua van (4b) tới bình trao đổi nhiệt (tương tự bình bay hơi), tại đây sảy ra quá trình tao đổi nhiệt giữa chất tải lạnh là etylen Glycol khoảng -6 ÷ -30C và nước lạnh từ hộ tiêu thụ đi về có nhiệt độ khoảng 120C. Sau khi trao đổi nhiệt thì nhiệt độ nước được hạ xuống còn khoảng 5÷70C, đi qua van (4e) rồi được bơm nước lạnh (5) đẩy tới hộ thiêu thụ. Trong lúc Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 128 này thì các van (4c, 4d) tạm thời ở trạng thái đóng, còn van (4a) thì được cho mở dần dần để nạp tải cho bồn tích trữ lạnh nhưng mức mở của van còn tùy theo mức phụ tải cần cung cấp cho hộ tiêu thụ và tại bồn tích trữ thì bơm nước tuần hoàn (10) hoạt động để tăng sự trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Hình 5.24 Do hệ thống này tác nhân lạnh không bay hơi trực tiếp mà sử dụng chất tải lạnh trung gian nên về lý thuyết nhiệt độ bay hơi của tác nhân lạnh thấp hơn bình thường một ít dẫn đến năng suất lạnh giảm đi so với phương pháp bay hơi tác nhân lạnh trực tiếp. Để khắc phục điều này, dàn lạnh phải tăng diện tích trao đổi nhiệt và giảm bề dày lớp băng. Để tăng quá trình trao đổi nhiệt giữa nước và băng, ngoài sự hoạt động của bơm nước lạnh tuần hoàn (10) thì còn có một hệ thống khí nén được dùng để sục vào bể. Hình 5.24 là sơ đồ nguyền lý tích trữ băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh. 1. Glycol Chiller 7. Phụ tải lạnh 2. Bơm tuần hoàn chất tải lạnh. 8. Tháp giải nhiệt. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 129 3. Bồn tích trữ băng. 9. Bơm nước tháp giải nhiệt. 4. Van chặn. 10. Bơm nước tháp giải nhiệt. 5. Bơm nước lạnh. 11. Công tắc dòng chảy. 6. Bộ trao đổi nhiệt làm lạnh trực tiếp . b. Băng tan chảy bên trong ống. Các hệ thống kiểu này chỉ sử dụng chất tải lạnh để cấp lạnh tạo băng. Dàn lạnh ống thép được đặt chìm vào một bể nước, bên trong ống có chất tải lạnh chảy qua trong cả quá trình nạp tải và xả tải. Chất tải lạnh thường dùng cũng là Etylen Glycol nồng độ 25÷ 30%. Ở chế độ nạp tải, nhiệt độ chất tải lạnh từ - 6 ÷ - 30C, còn ở chế độ xả tải thỉ nhiệt độ chất tải lạnh khoảng 5÷70C điều này còn tùy thuộc vào tỷ lệ và khối lượng băng cần sản xuất. Nguyên lý của phương pháp băng tan chảy bên trong ống được minh họa như hình 5.25. o Chế độ nạp tải: Thông thường như các sơ đồ khác thì chất tải lạnh được bơm (2) đẩy đến Chiller làm lạnh, sau đó đưa vào dàn lạnh bên trong bồn tích trữ. Lúc đó van 3 ngã (4a) đóng ngã số 3 (ngã rẽ), van 3 ngã (4b) cũng đóng ngã số 3 và bơm nước lạnh tuần hoàn (8) hoạt động để tăng năng suất trao đổi nhiệt của nước và dàn lạnh. Nhiệt độ chất tải lạnh lúc đó khoảng – 6 ÷ – 3 0C làm nước trong bồn tạo băng. Băng hình thành trên bề mặt ngoài của ống và bề dày tăng dần lên cho đến khi nước trong bồn tích trữ hoàn toàn đông thành băng thì quá trình tích trữ kết thúc, lý do kết thúc là do nước trong bồn tích trữ bị đóng băng hết nên không có nước đi qua công tắc dòng chảy, công tắc dòng chảy ngắt mạch cho bơm (8) và Chiller ngưng hoạt động. Hình 5.25 o Chế độ xả tải: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 130 Chất tải lạnh hồi về từ phụ tải đi bên trong ống sẽ làm tan băng trong bồn tích trữ. Chất tải lạnh lúc này có chức năng ngược lại với chế độ nạp tải, nghĩa là làm tan băng và cấp lạnh cho phụ tải. Nếu hệ thống vận hành với chế độ tích trữ một phần thì cả Chiller và bồn tích trữ lạnh đều hoạt động. Lúc đó van 3 ngã (4a) đóng ngả số 3, van 3 ngã (4b) đóng ngã số 1, chất tải lạnh đi ra khỏi bồn tích trữ có nhiệt độ từ 5 ÷ 70C được bơm (2) đẩy đến cấp cho phụ tải lạnh, sau khi ra khỏi phụ tải lạnh có nhiệt độ khoảng 120C tiếp tục đi theo van (4b) và qua Chiller làm lạnh xuống khoảng 7÷90C rồi về lại bồn tích trữ tiếp tục hạ nhiệt độ, khi đạt nhiệt độ khoảng 5 ÷ 70C thì lại tiếp tục bơm tới hộ tiêu thụ. Mức làm lạnh chất tải lạnh xuống mấy 0C ở Chiller hay ở bồn tích trữ là phụ thuộc vào người thiết kế, nhu cầu của hộ tiêu thụ để sao cho hệ thống hoạt động tốt nhất, nhịp nhàng và tiết kiệm điện nhất. Hình 5.26 Trong trường hợp hệ thống vận hành với chế độ tích trữ toàn phần thì khi xả tải Chiller không làm việc và chỉ có bồn tích trữ làm lạnh chất tải lạnh để cấp lạnh cho Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 131 phụ tải mà thôi. Còn quá trình hoạt động đóng mở các van vẫn y chang trường hợp vận hành với chế độ tích trữ một phần. Trong trường hợp vì lý do nào đó mà bồn tích trữ lạnh chưa cung cấp được tải lạnh (cũng như đã nói ở phần trên) thì van (4a) đóng ngả số 1 và van (4b) cũng đóng ngả số 1. Lúc đó chất tải lạnh đi ra từ bình bay hơi của Chiller sẽ được bơm trực tiếp tới hộ tiêu thụ và sau đó hồi về Chiller và cứ vậy tiếp tục hành trình. Trong quá trình đó thì van (4a) mở dần ngả số 1 để nạp tải cho bồn tích trữ, vấn đề nạp tải này còn phụ thuộc vào việc cung cấp tải lạnh cho hộ tiêu thụ, từ đó mà có chế độ mở ngả 1 của van (4a) cho phù hợp. Hình 5.26 là sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ băng tan chảy bên trong ống, làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh. 1. Glycol Chiller. 6. Tháp giải nhiệt. 2. Bơm tuần hoàn chất tải lạnh. 7. Bơm tháp giải nhiệt. 3. Bồn tích trữ lạnh. 8. Bơm nước lạnh tuần hoàn. 4. Van chặn. 9. Công tắc dòng chảy. 5. Phụ tải lạnh  Nhận xét: Các hệ thống tích trữ băng dạng tĩnh sử dụng máy nén piston, trục vít hay ly tâm còn phụ thuộc vào năng suất tích trữ và loại thiết bị ngưng tụ được lựa chọn (tháp giải nhiệt, giải nhiệt gió hay giải nhiệt hỗn hợp). Tại những nơi có nhiệt độ ban đêm chênh lệch nhiều so với ban ngày thì sử dụng thiết bị giải nhiệt bằng gió hiệu quả hơn so với giải nhiệt bằng nước. Việc sử dụng chất tải lạnh có vài nhược điểm như phát sinh tổn thất nhiệt trong quá trình trao đổi nhiệt giữa tác nhận lạnh và chất tải lạnh, phát sinh thêm chi phí đầu tư cho thiết bị đường ống, bơm chất tải lạnh, tuy nhiên sử dụng chất tải lạnh hệ thống Chiller sẽ gọn nhẹ hơn rất nhiều. Ở hệ thống sử dụng chất tải lạnh là Etylen Glycol, nếu thiết kế chất tải lạnh này nếu mà chạy tới cấp lạnh cho phụ tải luôn như ở sơ đồ hình 5.26 thì có thể gây nguy hiểm cho người sử dụng nếu hệ thống đường ống bị rò rĩ, nhất là hệ thống đường ống dẫn tới phụ tải (AHU, FCU,…), do đó không được khả thi nếu ứng dụng hệ thống này cho hệ thống điều hòa không khí. 5.7 Tính chọn sơ đồ tích trữ lạnh ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí. Như chúng ta đã biết ở thành phố Hồ Chí Minh là một thành phố đông dân, đất chật, người đông. Diện tích mặt bằng, tầng hầm của các chung cư, các cao ốc cũng hạn hẹp. do đó vấn đề thiết kế, tính toán, chọn lựa hệ thống, sơ đồ tích trữ lạnh sao cho phù hợp với địa hình mặt bằng, vốn đầu tư ban đầu, công nghệ, và cả thời gian thu hồi vốn,…tại Việt Nam. Từ tài liệu [10] ta có một số bảng 5.3 so sánh đặc tính của các kiểu tích trữ như sau: Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 132 Bảng 5.3 Kiểu tích trữ Thông số Nước lạnh Muối Eutectic Băng Thể tích, m 3 /kWh 0,0861÷0,1690 0,0483 0,0193÷0,0265 Nhiệt độ xả tải, 0 C 4÷7 9÷10 3÷7 Giá thành thiết bị, USD/kW 57÷85 57÷85 57÷427 Giá thành lắp đặt, USD/kWh 8,5÷28 5,7÷20 28÷43 Do đó đối với hệ thống tích trữ lạnh dùng nước lạnh thì do nó tích trữ nhiệt hiện nên yêu cầu đối với bồn tích trữ phải có diện tích rất lớn, khoảng 0,0861 ÷ 0,169 m3/kWh. Đây là một nhược điểm của hệ thống này nếu áp dụng nó cho các thành phố lớn tại Việt Nam, rất khó cho vấn đề đầu tư diện tích mặt bằng lớn như vậy. Ngoài ra vốn đầu tư cho hệ thống này cũng tương đối cao, đó cũng là một trở ngại cho các nhà đầu tư. Còn đối với các hệ thống tích trữ lạnh dùng muối Eutectic thì theo bảng trên ta thấy thể tích yêu cầu đối với bình tích trữ nhỏ hơn dạng tích trữ bằng nước lạnh, nó chỉ khoảng 0,0483m3/kWh. Tuy nhiên loại muối Eutectic được sử dụng rộng rãi hiện nay có nhiệt độ biến đổi pha khoảng 8,30C và nhiệt độ trong quá trình xả tải từ 9 ÷ 100C, nhiệt độ này cao hơn so với nhiệt độ nước lạnh thường cấp cho hệ thống điều hòa không khí truyền thống (khoảng 70C). Vì vậy hệ thống này chỉ dùng để cấp lạnh sơ bộ hoặc muốn sử dụng cho điều hòa không khí bình thường thì phải có thêm các hệ thống làm lạnh khác hỗ trợ, dẫn tới làm tăng vốn đầu tư và cũng đồng thời làm tăng diện tích lắp đặt thiết bị hỗ trợ đó, và tăng độ phức tạp cho hệ thống. Cuối cùng ta thấy với hệ thống tích trữ lạnh dùng băng có nhiều ưu điểm và rất phù hợp với điều kiện Việt Nam. Theo bảng trên thì thể tích yêu cầu cho bồn tích trữ dùng băng rất thấp chỉ từ 0,0193 ÷ 0,0265m3/kWh, nhỏ hơn tích trữ muối dùng eutectic khoảng 4 lần và nhỏ hơn tích trữ dùng nước khoảng 8 lần. Nhiệt độ đạt được trong quá trình xả tải từ 3 ÷ 70C nhưng ta tính toán, thiết kế và chọn nhiệt độ nước sau khi ra khỏi bồn tích trữ khoảng 6 ÷ 70C là thích hợp nhất và phù hợp với điều kiện điều hòa không khí tại Việt Nam. Qua bảng 5.6 này chúng ta càng thấy rõ hơn về các ưu điểm của hệ thống tích trữ lạnh dùng băng. Như về thể tích chiếm chỗ, nhiệt độ xả tải đều nhỏ hơn rất nhiều, mà hai chỉ tiêu này cực kỳ quan trọng. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 133 Hình 5.27 Trong đó, lợi dụng nhiệt ẩn tan băng của nước 335kJ/ kg để tích trữ năng lượng lạnh. Với sự so sánh này thì trong thực tế sử dụng dạng băng trong tích trữ lạnh được sử dụng nhiều với hiệu quả kinh tế cao. Hình 5.27 mô tả sự so sánh giữa các phương án tích trữ lạnh. Tuy vậy nhưng giá thành thiết bị, giá thành lắp đặt trên cùng một đơn vị phụ tải lạnh là hơi cao nhưng nếu tính cho tổng phụ tải lạnh cần tích trữ thì giá thành thiết bị và lắp đặt lại nhỏ hơn nhiều. Gọi sơ đồ: 1 – là sơ đồ tích trữ băng dạng băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh trực tiếp bằng tác nhân lạnh (hình 5.23). 2 – là sơ đồ tích trữ băng dạng băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh (hình 5.24). 3 – là sơ đồ tích trữ băng dạng băng tan chảy bên trong ống (hình 5.26). Và chúng ta có bảng 5.4 nhằm so sánh đặc tính của các sơ đồ tích trữ lạnh dưới đây: tham khảo từ tài liệu [10]. Từ bảng 5.4 này ta thấy sơ đồ (3) sử dụng môi chất tải lạnh tới hộ tiêu thụ là etylen Glycol nên rất nguy hiểm và anh hưởng tới sức khỏe con người nếu như nó bị rò rỉ, do đó không phù hợp cho việc áp dụng chúng vào các hệ thống điều hòa không khí nói chung cũng như cho chung cư CR3.1 – A nói riêng. Bảng 5.4 Sơ đồ Thông số 1 2 3 Thể tích, m3/kWh 0,023 0,023 0,02 Nhiệt độ chất tải lạnh sau khi xả tải, 0C 3÷6 5÷7 5÷7 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 134 Giá thành thiết bị, USD/kW 57÷142 57÷427 57÷142 Giá thành lắp đặt, USD/kWh 14÷20 28÷43 14÷20 Môi chất tải lạnh đi đến phụ tải Nước Nước Glycol Loại bồn tích trữ Kín / hở Kín Hở Trong khi đó thì sơ đồ (1) và (2) hoàn toàn có thể áp dụng được vì chúng đều sử dụng chất tải lạnh là nước, nước rất an toàn. Ngoài ra sơ đồ (1) và (2) dễ dàng chế tạo trong nước được, vì vậy giá thành có thể giảm đi nhiều so với các thiết bị nhập khẩu tham khảo ở bảng trên. Tuy vậy nhưng giữa sơ đồ (1) và (2) thì ta thấy sơ đồ (1) không phù hợp với không gian điều hòa không khí cho các chung cư , cao ốc văn phòng tại các thành phố lớn như ở Tp. Hồ Chí Minh vì bồn tích trữ của nó chiếm diện tích khá lớn, mặt khác trong quá trình tạo băng thì do lạnh sâu quá nên làm giảm tỷ số máy nén nên việc chọn lựa máy nén cho hệ thống cũng trở nên phức tạp thêm. Do đó sơ đồ (2) là hợp lý nhất và sẽ được chọn để tính toán và thiết kế cho hệ thống điều hòa không khí nói chung và cho công trình CR3.1 – A nói riêng.  Kết luận: Vậy từ các phân tích trên chúng ta đưa ra phương án lựa chọn hệ thống tích trữ lạnh cho chung cư CR3.1 – A như sau: Sử dụng phương pháp tích trữ lạnh một phần kiểu san bằng tải và sơ đồ nguyên lý hệ thống tích trữ lạnh dạng băng tan chảy bên ngoài ống làm lạnh gián tiếp bằng chất tải lạnh (là nước). 5.8 Cơ sở tính toán, thiết kế bồn tích trữ lạnh ứng dụng cho điều hòa không khí. Sau khi tính được công suất trữ lạnh thì người kỹ sư có thể chọn được bình trữ lạnh và Chiller cho hệ thống. Tuy nhiên có một số hệ số ảnh hướng đến quá trình như: tốc độ đông và xả băng của bình trữ lạnh, tốc độ và nhiệt độ của dạng lưu chất truyền nhiệt… 5.8.1 Tốc độ đông và xả băng. 5.8.1.1 Tốc độ đóng băng. Bình trữ băng phải được chọn sao cho tốc độ đông đủ nhanh để làm đông một lượng băng trong khoảng thời gian tạo băng của quá trình nạp tải. Tốc độ đông nhỏ nhất cũng được tính theo công suất yêu cầu của Chiller khi nó hoạt động theo chế độ tạo băng. Tốc độ đông nhỏ nhất = Ice storage capacity/ Time available for making ice. 5.8.1.2 Tốc độ tan băng. Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP SVTH: Hồ Sỹ Nam 135 Bên cạnh đo, bình trữ băng phải chọn sao cho có tốc độ tan băng đủ nhanh để thỏa mãn công suất lạnh thiết kế khi ở chế độ xả băng. Tốc độ tan băng lớn nhất = Tải lạnh thiết kế - Công suất của Chiller. Hình 5.28 Từ thí dụ trên hình 5.28 ta thấy: tại một thời điểm khi tải lạnh cao nhất xuất hiện, công suất của Chiller chỉ đáp ứng 40% tải lạnh, vì thế tốc độ tan băng của bình trữ lạnh phải đủ nhanh để đap ứng 60% tải lạnh còn lại trong thiết kế. 5.8.2 Công suất của hệ thống tích trữ lạnh và Chiller. Công suất của hệ thống trích trữ lạnh và hệ thống Chiller đối với mỗi công trình là hoàn toàn khác nhau, nó phụ thuộc vào tổng phụ tải của công trình, phụ thuộc vào phương án tiết kiệm năng lượng của công trình, phụ thuộc vào nhà đầu tư, chủ công trình, địa bàn, phụ thuộc vào công nghệ có thể đáp ứng được từ nhà thầu, từ những đối tác xung quanh,… Do đó khi bắt tay vào tính toán, chọn lựa hệ thống, phương pháp, sơ đồ xong, ta còn phải tính toán và chọn lựa thật kỹ lưỡng công suất bồn tích trữ lạnh và công suất Chiller cho phù hợp với hệ thống đó. Trong quá trình tính toán, lựa chọn công suất, tỷ lệ % phụ tải của công trình mà bồn tích trữ cần cung cấp trong những thời điểm trong suốt quá trình cấp tải thì chúng ta cần phải chú ý và tuân theo mấy hệ số có ảnh hưởng lớn tới sự hoạt động của hệ thống tích trữ lạnh như đã trình bày ở phần trên như: tốc độ đóng băng, xả băng,.. Phần này sẽ được phân tích và tính toán kỹ ở chương 6.