Nghiên cứu xác định một số đặc tính kỹ thuật của bộ trao đổi nhiệt compact ứng dụng trong máy điều hòa không khí cỡ nhỏ làm việc với môi chất lạnh CO2
Lam Vân
18/03/2019
KH&CN trong nước
Đề tài do các tác giả Đặng Thành Trung, Lê Chí Hiệp và cộng sự (Đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM) thực hiện nhằm đưa ra các thông số thiết kế hệ thống và chế tạo một hệ thống điều hòa không khí cỡ nhỏ dùng các thiết bị trao đổi nhiệt nhỏ gọn (compact) và môi chất lạnh CO2. Đây là một hướng mới, đặt nền tảng cho những nghiên cứu trong lĩnh vực làm lạnh dùng môi chất CO2 và truyền nhiệt mini/micro, nhằm bảo vệ môi trường.
Với những hệ thống lạnh hiện nay, hầu hết môi chất lạnh sử dụng là HCFC (Hydrochlorofluorobon) hay HFC (Hydrofluorocarbon) đã tác động đến sự suy giảm tầng ozone của trái đất và biến đổi khí hậu toàn cầu. Bên cạnh đó, các bộ trao đổi nhiệt trong hệ thống điều hòa không khí hiện nay thường được chế tạo với công nghệ truyền thống nên hiệu quả truyền nhiệt chưa cao, kết cấu cồng kềnh. Để giải quyết vấn đề này, một hướng nghiên cứu mới đã đưa ra đó là sử dụng các bộ trao đổi nhiệt compact và CO2 làm môi chất lạnh thay thế cho các môi chất lạnh fluorocarbon hiện nay.
Với đề tài này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế được mô hình thí nghiệm, chế tạo thực nghiệm các thiết bị compact có kênh mini và micro. Kết quả cho thấy các thiết bị này được lắp đặt, vận hành ổn định. Hệ thống điều hòa không khí cỡ nhỏ dùng CO2 cũng được thiết kế và thực nghiệm ở nhiều điều kiện. Qua đó, nhóm nghiên cứu khám phá ra quá trình quá lạnh cho môi chất lạnh để thu được COP (hệ số hiệu suất) cao cũng như tầm quan trọng của quá trình chỉnh tiết lưu trong hệ thống. Với COP cao, hệ thống này có khả năng làm lạnh tốt hơn (năng suất lạnh lớn) và góp phần giảm điện năng tiêu thụ, tiết kiệm năng lượng. Hệ thống dùng môi chất lạnh CO2 nên lượng môi chất lạnh fluorocarbon sẽ giảm và lượng CO2 ngoài môi trường sẽ giảm, góp phần giảm hiện tượng phá huỷ tầng ozon và nóng lên toàn cầu. Các bộ trao đổi nhiệt compact có kích thước nhỏ nhưng hiệu quả truyền nhiệt cao cũng góp phần giảm lượng môi chất lạnh tiêu thụ và giảm lượng kim loại chế tạo các bộ trao đổi nhiệt.
Nhóm nghiên cứu cho rằng, dàn lạnh compact phù hợp cho điều hòa dân dụng còn dàn nóng/bộ làm mát chỉ phù hợp với áp suất bộ làm mát dưới 75 bar. Khi sử dụng điều hòa không khí dùng môi chất lạnh CO2 với công suất nhỏ không nên sử dụng bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.
Kết quả đề tài mở ra hướng nghiên cứu mới đang được quan tâm tại nhiều nước tiên tiến trong lĩnh vực cơ khí nhiệt và lưu chất. Đồng thời có nhiều khả năng đưa vào sản xuất hàng loạt để giảm giá thành hệ thống xuống tương đương với các hệ thống điều hòa không khí truyền thống.