Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 86
NGHIÊN CỨU DÙNG CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH
CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ WATER
CHILLER
RESEARCHING APPLICATIONS OF COOL STORAGE TECNOLOGY FOR
AIR-CONDITIONING WATER CHILLER SYSTEM

SVTH: NGUYỄN QUỐC ĐỊNH
Lớp: 03N1, Trường Đại Học Bách Khoa
GVHD: THS. HUỲNH NGỌC HÙNG
Khoa Công Nghệ Nhiệt-Điện Lạnh, Trường Đại Học Bách Khoa

TÓM TẮT
Nghiên cứu công nghệ tích trữ lạnh cho hệ thống điều hoà không khí water chiller. Áp dụng
tính toán thiết kế bình trữ lạnh cho hệ thống điều hoà không khí đang hoạt động của nhà máy
Mabuchi Motor. So sánh hiệu quả kinh tế khi lắp bình trữ lạnh vào hệ thống điều hoà không
khí và hệ thống điều hoà khí không sử dụng bình trữ lạnh.
SUMMARY
Researching cool storage technology for Air-Conditioning Water Chiller systems. Apply to
design cool storage tank for Air-Conditioning Water Chiller systems in Mabuchi Motor factory.
Compare economically among two projects.

1. Mở đầu:
Trong cuộc sống hiện đại, hệ thống điều hoà không khí là một trong những thiết bị
không thể thiếu trong các toà nhà, văn phòng , khách sạn, ngân hàng, nhà máy máy sản xuất
thiết bị điện tử….
Để vận hành những hệ thống điều hoà này, chúng ta cần một lượng năng lượng lớn
(điện năng ), có thể chiếm tới 70% tổng năng lượng sử dụng của cả nhà máy . Thêm vào đó,

Dung tích
( m
3
/kWh )
Nước 4 đến 7 5 đến 8 - 0,0861 đến 0,1690
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008

87
Băng -9 đến -3 1 đến 3 0 0,0193 đến 0,0265
PCM 4 đến 5 7 đến 8 7 0,0450
Tích trữ lạnh có 2 cách thức là : Tích trữ 1 phần và tích trữ toàn phần .
- Đối với tích trữ 1 phần : Hệ thống tích trữ lạnh trong suốt giờ thấp điểm, và chỉ bổ
sung tải một phần cho tải lạnh trong giờ cao điểm.
- Đối với tích trữ toàn phần : Hệ thống trữ lạnh trong suốt giờ thấp điểm, và cấp lạnh
cho tải trong suốt giờ cao điểm, máy lạnh water chiller ngưng hoạt động sẽ mang
lại hiệu quả kinh tế cao nhất.
2.2. Sơ đồ nguyên lý của tích trữ lạnh toàn phần: 2.3. Tính toán thiết kế bình tích trữ lạnh:
2.3.1. Lựa chọn dạng bình tích trữ lạnh :
Bình tích trữ lạnh chứa chất PCM mỗi module có thể có dạng hình hộp (PCM dạng
tấm phẳng ) cầu hay trụ. Với bình trữ lạnh của ta thiết kế do không chịu áp lực, để chế tạo đơn
giản chọn bình dạng hộp là thích hợp nhất. Bình trữ lạnh dạng hộp có cấu tạo : các ống nước
núc vào 2 mặt sàn, PCM điền đầy bọc quanh các ống nước.
2.3.2. Giải bài toán đông đặc PCM với vách trụ :
1. Phát biểu bài toán :
Nước chảy trong ống có hệ số toả nhiệt

, nhiệt độ nước t

0
t

q
nl
t
t
dd
nv
t
2
1



t
0
Hình 2.1. Ở chế độ đang tích trữ ( nạp tải ) Hình 2.2.Ở chế độ đang sử dụng ( xả tải )
Hình 3.1 – Mô hình bài toán đông đặc Hình 3.2 - Thời gian đông đặc
Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học” lần thứ 6 Đại học Đà Nẵng - 2008 88
* Các giả thiết khi giải bài toán :
- Nhiệt độ ban đầu của khối PCM là đồng đều và bằng nhiệt độ nước về t
0
= t






d
CV
F
tt
dt
PPP
d
t
t
tt
cp
nv




1
0

Với
2
1
2
2
1




RR
R
Ctt
tt
PP
d
ttcp
ttnv




( 1 )

- Giai đoạn 2 : Khối PCM đông đặc trong khoảng thời gian
2


Gọi

độ dày trung bình của PCM đông đặc sau thời gian
2

:

=R
2

11
ln
11
).(.2
.2.







22
1
0
11
.
)ln
11
(



d
L
tt
RdR

2
1
.2


PP
ttcp
PPdd
L
tt
RR
R
R
R
R
RR



( 2 )
Từ ( 1 ) và ( 2 ) ta có thời gian đông đặc hoàn toàn khối PCM thể tích V
P
là:

)](
.4
1
ln
.2
1

tt
L
tt
tt
R
RRC
PPddttcp
PP
ttcp
ttnv
dd
PP
dd












2.3.3. Tính phụ tải lạnh nhà máy Mabuchi Motor
1. Chọn phương pháp tích trữ:

Q
0
= 1800 ton-giờ = 6330,6 kWh.
2. Tính thiết kế bình trữ lạnh với năng suất trữ lạnh Q
0
= 6330,6 kWh và thời gian trữ lạnh



6 giờ.
Bảng tổng hợp các thông số ban đầu khi thiết kế bình trữ lạnh
Tên đại lượng Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Nhiệt độ nước về bình t
nv
13
0
C
Nhiệt độ tích trữ t
tt
4
0
C
Nhiệt độ xả tải t
xt
8
0
C
Nhiệt độ chuyển pha của PCM E7 t
cp
7


, d=25mm )
dd


1753,85 W/m
2
K

Từ công thức (3) ta tính được R
2
= 54 mm.
Bảng tổng hợp các thông số kỹ thuật của bình trữ lạnh
Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị
Kích thước mặt cắt ngang S 12,68 m
2
Chiều dài bình L 11 m
Chiều dày vỏ
v


5 m
Thể tích PCM V
PCM
120 m
3
Khối lượng PCM G
PCM
185,04 tấn
Chiều dài một mét ống

11.000
3.500

2.4. Tính kinh tế khi sử dụng bình trữ lạnh:
Nội dung Phương án sử dụng
bình trữ lạnh
Tổng giá thành đầu tư, triệu đồng 1901
Chi phí vận hành hàng năm hệ thống điều hoà , triệu đồng 2420
Chi phí vận hành hàng năm khi có bình tích trữ lạnh, triệu đồng 1702
Chi phí tiết kiệm hàng năm, triệu đồng 718
Số năm thu hồi vốn, năm 2,65
3. Kết luận :
 Giảm được chi phí vận hành của hệ thống ĐHKK trung tâm.
 Giảm tải cho lưới điện trong giờ cao điểm.
 Gián tiếp giảm lượng phát thải khí CO
2
của nhà máy điện.
 Điều này có ý nghĩa hơn khi nhà nước tăng giá điện lên 15% và số giờ cao điểm tăng
lên 7h so với 4h như hiện nay. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] PGS.TS. Võ Chí Chính (2005), Giáo trình ĐHKK, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
[2] Đặng Quốc Phú, Trần Thế Sơn, Trần Quốc Phú, Truyền Nhiệt, Nhà xuất bản Giáo dục.
CÁC TRANG WEB THAM KHẢO
 www.ashrae.com
 www.epsltd.co.uk
 www.hvacr.com.vn
 www.eren.doe.gov