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”.

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

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

- 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 200m
3
, 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: 400m
3

- 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 (400m
3
) và máy làm lạnh
tung tâm nước muối 383tấn lạnh.

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

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 12
0
C được cho chảy vào bồn tích trữ và
làm tan băng, nhiệt độ nước giảm xuống đạt khoảng 7
0
C 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.

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,
0
C
Nhiệt độ xả tải,
0
C

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