7B-TKNL-C2- Tích trữ lạnh 2 -R6/33

Drag and Drop

Sắp xếp lại những thứ sau

NGUYÊN LÝ CHUNG
Tích trữ lạnh dưới nhiều dạng : ​

Placeholder

; băng ; ​

Placeholder

lúc hệ thống ở chế độ ​

Placeholder

, giá điện​

Placeholder

và giải phóng lạnh khi ở chế độ ​

Placeholder

, giá điện cao.

Drag these tiles and drop them in the correct blank above

muối Eutectic

phụ tải thấp

nước lạnh

rẻ

phụ tải cao

kho lạnh

phụ tải trung bình

​-CHƯƠNG 2

Tích trữ lạnh

NGUYÊN LÝ CHUNG
Tích trữ lạnh dưới nhiều dạng : nước lạnh; băng ; muối Eutectic lúc hệ thống ở chế độ phụ tải thấp, giá điện rẻ và giải phóng lạnh khi ở chế độ phụ tải cao, giá điện cao.

​-CHƯƠNG 2

Công nghệ tích trữ lạnh có
3 sơ đồ chính

• Tích trữ lạnh dùng NƯỚC LẠNH

• Tích trữ lạnh dùng ĐÁ (băng)

• Tích trữ lạnh dùng VẬT LIỆU BIẾN ĐỔI PHA (muối Eutectic)

Tích trữ lạnh dùng nước lạnh: còn gọi là tích trữ dạng nhiệt dung riêng hay nhiệt hiện (nhiệt dung riêng của nước C_p : 4,18 kJ/kg.)

Tích trữ lạnh dùng băng: sử dụng cả nhiệt ẩn lẫn nhiệt hiện, vì vậy khả năng tích trữ năng lượng tăng gấp 7 lần so với nước.

Tích trữ lạnh dùng muối eutectic (vật liệu biến đổi pha-PCM) sử dụng nhiệt ẩn

Labelling

Sắp xếp các số liệu đúng vào Bảng

Drag labels to their correct position on the image

5 --> 8

NHIỆT ẨN & NHIỆT HIỆN

4 --> 7

NHIỆT HIỆN

4 --> 6

1 --> 3

-9 --> -3

9 --> 10

CÔNG NGHỆ Tích trữ lạnh

​	​dùng nước lạnh	dùng băng​	​dùng muối Eutetic
​Nhiệt độ tích trữ	4 --> 7​	-9 --> -3​	4 --> 6​
​Nhiệt độ xả tải	5 --> 8	1 --> 3	9 --> 10

1-Tích trữ lạnh dùng nước lạnh

Phương pháp này đơn giản, ta có thể lắp cho một hệ thống có sẵn bằng cách lắp các bồn nước nối tiếp hoặc song song với nhau hay lắp bằng bồn có dung tích lớn;

Không cần phải hạ nhiệt độ nước của Chiller sẵn có;

Giá thành rẻ hơn so với dung dịch tích trữ khác và khi vận hành sẽ ít tốn năng lượng do trở lực khi qua bộ tích trữ;

Cần thể tích nước lớn do tích trữ bằng nhiệt hiện cần kết cấu xây dựng tốt, tránh tổn thất lạnh.

Drag and Drop

Nối tiếp:

Nếu các bồn chứa nước lạnh được nối tiếp, nước sẽ chảy qua từng bồn theo ​

Placeholder

. Phương án này thường được dùng khi cần tăng khả năng cấp lạnh theo ​

Placeholder

bước cụ thể, và nước được làm lạnh ​

Placeholder

qua từng giai đoạn.

Ưu điểm: ​

Placeholder

khả năng cấp lạnh qua từng bước.

Nhược điểm: Áp suất hệ thống có thể bị ​

Placeholder

do các tổn thất khi chảy qua nhiều bồn liên tiếp.

Drag these tiles and drop them in the correct blank above

thứ tự

quy trình

dần dần

tăng

giảm

trật tư

nhiệt độ

ảnh hưởng

1-Tích trữ lạnh dùng nước lạnh

Nối tiếp:

1. Nếu các bồn chứa nước lạnh được nối tiếp, nước sẽ chảy qua từng bồn theo thứ tự. Phương án này thường được dùng khi cần tăng khả năng cấp lạnh theo quy trình bước cụ thể, và nước được làm lạnh dần dần qua từng giai đoạn.

2. Ưu điểm: Tăng khả năng cấp lạnh qua từng bước.

3. Nhược điểm: Áp suất hệ thống có thể bị giảm do các tổn thất khi chảy qua nhiều bồn liên tiếp.

Drag and Drop

Nối song song:

Nước sẽ chảy qua các bồn cùng lúc và ​

Placeholder

ra các bồn khác nhau. ​ Khi cần ​

Placeholder

lưu lượng và ​

Placeholder

tổn thất áp suất trong hệ thống.

Ưu điểm: Giảm tổn thất áp suất, ​

Placeholder

lưu lượng hệ thống.

Nhược điểm: cần kiểm soát việc cân bằng lưu lượng qua các bồn, tránh hiện tượng ​

Placeholder

.

Drag these tiles and drop them in the correct blank above

chia lưu lượng

tăng

giảm

chảy không đều

1-Tích trữ lạnh dùng nước lạnh

Nối song song:

1. Nếu các bồn chứa nước lạnh được nối song song, nước sẽ chảy qua các bồn cùng lúc và chia lưu lượng ra các bồn khác nhau. Phương án này thường được áp dụng khi cần tăng lưu lượng và giảm tổn thất áp suất trong hệ thống.

2. Ưu điểm: Giảm tổn thất áp suất, tăng lưu lượng hệ thống.

3. Nhược điểm: Có thể yêu cầu việc cân bằng lưu lượng qua các bồn, tránh hiện tượng chảy không đều.

Tổng kết:

• Nếu mục tiêu là tăng lưu lượng và giảm tổn thất áp suất, nối song song là lựa chọn phù hợp.

• Nếu cần tăng khả năng cấp lạnh dần dần, nối tiếp là phương án tốt hơn.

1-Tích trữ lạnh dùng nước lạnh

Bồn tích trữ đơn giản dùng để chứa cả nước lạnh và nước hồi về từ phụ tải.

• Hai khối nước lạnh và ấm tách biệt nhau nhờ sự phân tầng trong bồn chứa, khối nước lạnh ở phía đáy bồn chứa và khối nước hồi có nhiệt độ cao hơn ở đỉnh bồn chứa.

SƠ ĐỒ Tích trữ lạnh dùng Băng ( đá)

1. Tích trữ băng dạng tĩnh ( Ice on coil).

2. Tích trữ băng dạng động ( Ice havester).

3. Tích trữ băng dạng bột băng ( Ice slurry).

4. Tích trữ băng dạng nổi (Encapsulated ice)

Tích trữ lạnh dùng băng: sử dụng cả nhiệt ẩn lẫn nhiệt hiện, vì vậy khả năng tích trữ năng lượng tăng gấp 7 lần so với nước.

1. Tích trữ băng dạng tĩnh ( Ice on coil).

2. Tích trữ băng dạng động ( Ice havester).

3. Tích trữ băng dạng bột băng ( Ice slurry).

4. Tích trữ băng dạng nổi (Encapsulated ice)

• Băng tan chảy bên ngoài ống:

• Băng tan chảy bên trong ống

Home

Open in new tab

Copy link

Dropdown

Tích trữ dùng băng (Đá):

Khi nước đá ​

Select answer

sẽ cần nhiệt lượng là 335 kJ/kg. Lượng đá tiêu thụ sẽ phụ thuộc vào giá trị này.

-  Yêu cầu mặt bằng ​

Select answer

so với tích trữ bằng nước

- Hiệu suất Chiller ​

Select answer

và ​

Select answer

so với tích trữ nước.

-   Có thể lắp đặt ​

Select answer

Chiller đã có sẵn.

TÍCH TRỮ BĂNG SẼ LÀM GIẢM HIỆU SUẤT CHILLER SO VỚI LOẠI DÙNG NƯỚC

-Nhiệt độ bay hơi thấp hơn: chiller phải làm việc ở nhiệt độ thấp hơn nhiều so với hệ thống tích trữ bằng nước. Nhiệt độ làm đông nước để tạo đá thường là khoảng -5°C đến -8°C hoặc thấp hơn, trong khi nhiệt độ để làm lạnh nước chỉ cần khoảng 4°C đến 7°C.
Khi nhiệt độ bay hơi của môi chất lạnh giảm, áp suất bay hơi của chiller cũng giảm, dẫn đến việc cần nhiều năng lượng hơn để nén môi chất lạnh trong máy nén.
Điều này làm giảm hiệu suất của chiller (hiệu suất COP - Coefficient of Performance).

HIỆU SUẤT CHILLER KÉM HƠN LOẠI DÙNG NƯỚC

- Tăng tải nhiệt cho hệ thống: trong quá trình nén môi chất lạnh ở áp suất và nhiệt độ thấp hơn, máy nén phải làm việc nặng hơn, dẫn đến tải nhiệt cao hơn cho hệ thống. Do đó, hệ thống yêu cầu công suất tiêu thụ điện lớn hơn, làm giảm hiệu suất tổng thể.

-Hiệu quả truyền nhiệt kém hơn: Ở nhiệt độ thấp hơn, khả năng truyền nhiệt giữa môi chất lạnh và nước cũng giảm đi, do đó chiller cần phải làm việc lâu hơn để đạt được mức làm lạnh yêu cầu. Việc truyền nhiệt kém hiệu quả này cũng làm giảm hiệu suất chiller.

HIỆU SUẤT CHILLER KÉM HƠN LOẠI DÙNG NƯỚC

- Khả năng điều khiển và vận hành: hệ thống tích trữ bằng nước lạnh thường dễ dàng điều khiển và duy trì nhiệt độ mong muốn hơn, trong khi hệ thống làm đá có thể khó điều chỉnh hơn vì liên quan đến quá trình chuyển pha của nước (từ lỏng sang rắn). Điều này có thể gây ra sự không ổn định trong việc kiểm soát nhiệt độ.

Sơ đồ 1. Tích trữ băng dạng tĩnh ( Ice on coil)

Băng hình thành trên bề mặt ống trao đổi nhiệt với bên trong ống là tác nhân lạnh hoặc chất tải lạnh

Sơ đồ 1. Tích trữ băng dạng tĩnh ( Ice on coil)

Băng tan chảy bên ngoài ống (External melt ice on coil ) : nhờ nước được bơm qua bồn tích trữ làm tan băng, giảm nhiệt độ xuống 1-2 độ đưa đi cấp lạnh cho phụ tải

Băng tan chảy bên trong ống ( Internal melt ice on coil) : chất tải lạnh dùng trong cả quá trình nạp tải và xả tải

Nước muối chảy bên trong để tạo hoặc làm tan nước đá bên ngoài. Nước muối có thể là glycol pha với nước

​Băng tan chảy bên trong ống : chất tải lạnh dùng trong cả quá trình nạp tải và xả tải . Đá bám phía ngoài coil, chất tải lạnh lưu thông bên trong

Sơ đồ 2. Tích trữ băng dạng động ( Ice havester).

Thiết bị tạo và tích trữ băng được phân biệt rõ ràng , băng tạo ra , đến chu kỳ xả băng sẽ tự động rơi xuống bồn tích trữ tạo ra hỗn hợp băng và nước.

Sơ đồ 3. Tích trữ băng dạng bột băng ( Ice slurry).

Thiết bị tạo và tích trữ băng được tích hợp chung thành khối nên cơ động hơn.

Sơ đồ 4. Tích trữ băng dạng nổi ( Encapsulated ice).

Gọi là quả cầu băng. Nước chứa bên trong các khối cầu và được xếp trong các bồn trữ

3- Tích trữ lạnh dùng Vật liệu biến đổi pha ( PCM)

Vật liệu biến đổi pha có năng suất tích trữ cao hơn so với khi tích trữ đá và có thể sử dụng với nhiều khoảng nhiệt độ theo yêu cầu.
Dung tích nhỏ gọn hơn so với tích trữ đá

 -  Có thể sử dụng với Chiller hiện có mà không làm giảm hiệu suất COP của Chiller

PCM hoạt động dựa trên khả năng hấp thụ và giải phóng nhiệt khi chuyển đổi giữa các pha (rắn - lỏng). Một số lợi ích khi sử dụng PCM trong hệ thống chiller

1. Tăng khả năng dự trữ lạnh: PCM có thể lưu trữ năng lượng lạnh trong thời gian chiller không hoạt động hoặc khi nhu cầu làm lạnh thấp. Khi nhu cầu cao hơn, năng lượng này được giải phóng, giúp giảm tải cho chiller.

2. Giảm tải vào giờ cao điểm: PCM cho phép hệ thống chiller hoạt động vào ban đêm, khi nhu cầu điện thấp và giá điện rẻ hơn, sau đó giải phóng năng lượng lạnh vào ban ngày khi nhu cầu cao hơn, giúp giảm tiêu thụ điện trong giờ cao điểm.

   Giúp chiller hoạt động hiệu quả hơn: Chiller thường hoạt động hiệu quả hơn khi tải nhiệt ổn định. PCM có thể làm ổn định nhu cầu làm lạnh, tránh tình trạng chiller phải hoạt động với tải nhiệt biến động.

Dropdown

Quá trình biến đổi pha phải ​

Select answer

và chỉ phụ thuộc vào ​

Select answer

. Nhiệt độ chuyển pha phải thích ứng với quá trình ta sử dụng

Vật liệu PCM phải có ​

Select answer

lớn và hệ số dẫn nhiệt ​

Select answer

Phải có độ ​

Select answer

về tính chất hóa học caoKhông ăn mòn, không gây rò rỉ, cháy nổ

Rẻ, dễ tìm

Yêu cầu với Vật liệu biến đổi pha ( PCM)

• Quá trình biến đổi pha phải thuận nghịch và chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ. Nhiệt độ chuyển pha phải thích ứng với quá trình ta sử dụng

• Vật liệu PCM phải có nhiệt ẩn lớn và hệ số dẫn nhiệt cao

• Phải có độ ổn định về tính chất hóa học cao

• Không ăn mòn, không gây rò rỉ, cháy nổ

• Rẻ, dễ tìm (muối hydrad)

​-Bài toán thực tế

Ví dụ ứng dụng về Tích trữ lạnh

•Một hệ thống lạnh cần hoạt động theo thiết kế là:

•  - Giờ cao điểm: 150 kW

•  - Giờ bình thường: 85 kW

•  - Giờ thấp điểm: 50 kW

Ứng dụng hệ thống tích trữ lạnh nhằm giảm chi phí điện.

​-Bài toán thực tế

Một hệ thống lạnh hoạt động theo thiết kế là:

•  Giờ cao điểm: 150 kW;• Giờ bình thường: 85 kW; • Giờ thấp điểm: 50 kW

Giả sử hiệu suất động cơ cần chọn là η_đc=0,95.

• Như vậy, công suất lạnh trung bình để đáp ứng hoạt động như trên với việc đầu tư một hệ thống tích trữ lạnh là:

P =(150+85+50) / (3. 0.95) = 100 kW

Trường hợp sử dụng HỆ THỐNG TÍCH TRỮ LẠNH

• Chọn công suất hệ thống tích trữ lạnh là: P_STL=150 - 100 . 0,95 = 55 kW

Ứng với sự trợ giúp của HT tich trữ lạnh ta có được điều kiện hoạt động của động cơ

- Giờ cao điểm chạy hết 100% tải tiêu tốn là: P₁=100 . 0,95 = 95 kW

  Công suất bù trừ của HT tich trữ lạnh cho hệ thống: P_1STL= 150-100. 0,95= 55 kW

- Giờ bình thường chạy hết 100% tải tiêu tốn là: P₁= 100. 0,95 = 95 kW

   Công suất trữ vào HT tich trữ lạnh cho hệ thống: P_2STL= 95 - 85 = 10 kW

Trường hợp sử dụng HỆ THỐNG TÍCH TRỮ LẠNH

- Giờ thấp điểm chạy hết 100% tải tiêu tốn là: P₁ = 100. 0,95 = 95 kW

   Công suất trữ vào HT tich trữ lạnh cho hệ thống: P_3STL= 95 - 50 = 45 kW

à Ta thấy P_1STL = 55 kW = P_2STL + P_3STL = 10 kW+ 45 kW = 55 kW

à HT làm lạnh luôn làm việc hết công suất

Tải mà hệ thống tích trữ lạnh trữ được vào giờ bình thường và thấp điểm sẽ bù vào hệ thống trong giờ cao điểm.

à Tổng tiêu thụ trong 1 ngày: P_tt =8 x (P₁ +P₂ +P₃) =8 x(100+100+100)=2400 kW

P_tt = 2400 kW

Trường hợp KHÔNG sử dụng HỆ THỐNG TÍCH TRỮ LẠNH

• Nếu không sử dụng HT tích trữ lạnh, công suất cần thiết phải đạt là :
P = 150 / 0.95 = 157.89 kW
Lúc này hệ thống sẽ hoạt động như sau:
- Giờ cao điểm chạy hết 100% tải tiêu tốn là: P₁= 157.89 kW
- Giờ bình thường chạy hết (85/150) x 100% = 56,67 % tải .

    à tra đồ thị hiệu suất động cơ phụ thuộc % tải ,ta được hiệu suất động cơ là 71,15%, từ đó tải tiêu tốn là: P₂ = 157,89 x 0,715 = 118,86 kW
- Giờ thấp điểm chạy hết (50/150) x 100% = 33,33% tải .

    à tra đồ thị hiệu suất động cơ phụ thuộc % tải ,ta được hiệu suất động cơ là 54,8%, từ đó tải tiêu tốn là: P₃ = 157,89 x 0,548 = 91,16 kW
àTổng tiêu thụ trong 1 ngày: P_tt =8 x (P1 +P2 +P3)= 8x (157,89+118,86+91,16) =
2943,28 kW

Nhận xét và so sánh

• Về kỹ thuật, mỗi ngày ta tiết kiệm được 2943,28 - 2400 = 543,28  kW/ngày
Về kinh tế:
- Giá điện giờ cao điểm:      3171 vnđ/kWh
- Giá điện giờ bình thường: 1738 vnđ/kWh
- Giá điện giờ thấp điểm :    1133 vnđ/kWh
- Tiêu tốn tiền điện cho hệ thống có HT Tích trữ lạnh:

  8 x(100 x3171+100x1738+100x1133) =  4 833 600 vnđ/ngày
-Tiêu tốn tiền điện cho hệ thống không có HT Tích trữ lạnh:

 8 x ( 157,98 x 3171+ 118,86 x 1738 + 91,16 x 1133) = 6 486 540.32 vnđ/ngày
à Tiết kiệm được trong 1 ngày :  1 652 940.32 vnđ
à Tiết kiệm được trong 1 năm :   603 323 216.8 vnđ

Nhận xét và so sánh

Việc áp dụng công nghệ tích trữ lạnh rất có ích khi sử dụng trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm, hay trong công nghiệp chế biến… Nhưng hạn chế khi sử dụng tại Việt Nam do giá thành cao, do thói quen và sự nắm bắt kỹ thuật này còn  thấp.