Giải pháp làm mát nhà xưởng

Giải pháp làm mát nhà xưởng là một bài toán tổng thể, bị chi phối và tác động bởi nhiều yếu tố. Trong đó yếu tố thiết kế nhà xưởng ban đầu sẽ quyết định đến việc lựa chọn giải pháp làm mát phù hợp và kinh tế nhất.

1. Khái niệm về trao đổi nhiệt

Trong công nghiệp, nhiệt độ là một trong những yếu tố quan trọng trong sản xuất. Do đó lý thuyết và thực tế về trao đổi nhiệt được nghiên cứu và phát triển tương đối đấy đủ. Navis Group xin giới thiệu tổng quát về quá trình trao đổi nhiệt như sau:

1.1. Dẫn nhiệt

Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phẩn tử khác của vật chất khi chúng tiếp xúc trực tiếp với nhau. Thường thì quá trình này xảy ra trong vật thể rắn. Các phần tử nhiệt có nhiệt nhiệt độ cao hơn, có giao động mạnh hơn va chạm vào các phần tử lân cận, truyền cho chúng một phần động năng của mình và cứ như thế nhiệt năng được truyền đi mọi phía của vật thể.

Dẫn nhiệt cũng xảy ra ở môi trường khí và lỏng nếu chất khí và lỏng ở trạng thái đứng yên hoặc chuyển động dòng.

1.2. Nhiệt đối lưu

Nhiệt đối lưu là hiện tượng truyền nhiệt do các phần tử chất lỏng hoặc khí đổi chỗ cho nhau. Hiện tượng đổi chỗ cho nhau là do chúng có nhiệt độ khác nhau nên có khối lượng riêng khác nhau. Các phần tử có nhiệt độ cao hơn thì có khối lượng riêng bé hơn sẽ nổi lên để các phần tử có nhiệt độ thấp hơn thì có khối lượng riêng lớn hơn chìm xuống.

1.3. Nhiệt bức xạ

Bức xạ nhiệt là quá trình truyền nhiệt bằng dạng sóng điện từ, nghĩa là nhiệt năng biến thành tia bức xạ truyền đi, khi gặp các vật thể nào đó thì một phần năng lượng bức xạ sẽ bị vật đó hấp thụ, một phần phản chiếu lại và một phần xuyên qua vật thể.

Trong thực tế trao đổi nhiệt từ vật này sang vật khác không nhất định theo một phương thức truyền nhiệt nhất định nào mà đồng thời truyền đi theo cả hai hoặc ba phương thức.

2. Phân loại nhà xưởng để chọn giải pháp làm mát

Để thuận tiện cho lựa chọn giải pháp làm mát phù hợp, Navis Group sẽ phân loại nhà xưởng theo những kiểu thiết kế phổ biến sau:

2.1. Nhà xưởng hở:

Tức là nhà xưởng được thiết kế để có thể thông gió tự nhiên và đảm bảo việc ra vào nhà máy liên tục của người và thiết bị.

Loại nhà xưởng này được sử dụng phổ biến do chi phí đầu tư và phù hợp với ngành nghề sản xuất như:

+ Ngành gia công chế tạo kim loại tấm (kết cấu thép, lò hơi, bơm, quạt công nghiệp, bồn bể chứa, silo, nhiều thiết bị tấm vỏ khác…)

+ Ngành chế biến, chế tạo (chế biến các sản phẩm từ gỗ, đá, nhựa, bao bì, cao su, sơn, vật liệu xây dựng…)

+ Ngành khai thác, chế biến khoáng sản (sản xuất thép, xi măng, hóa chất…).

+ Ngành chế biến thức ăn chăn nuôi.

+ Ngành môi trường (xử lý khí thải, chất thải rắn, nước thải…)

+ Ngành gia công chế tạo cơ khí liên quan…

Thiết kế cơ bản của nhà xưởng hở như sau:

– Có cửa trời (nóc gió) lớn, được thiết kế theo tiêu chuẩn đảm bảo việc thông gió tự nhiên.

– Có cửa chớp, cửa sổ bên tường.

– Cách nhiệt mái đa số sử dụng cách nhiệt túi khí (ít sử dụng cách nhiệt bông thủy tinh, bông khoáng, tôn mát, Panel…)

– Tường xây hoặc tường tôn không cách nhiệt.

– Hệ thống thông gió hút khói thường được thiết kế với quạt hút gắn tường hoặc hút theo ống gió.

– Nhà xưởng một tầng, sử dụng khung thép tiền chế (nhịp nhà xưởng thường lớn hơn 18m/nhịp).

Đối với nhà xưởng hở thì hệ thống làm mát thường làm việc với áp suất dương.

2.2. Nhà xưởng kín:

Tức là nhà xưởng được thiết kế để có thể đảm bảo không khi chỉ có thể lưu thông bên trong nhà tránh tổn thất nhiệt ra bên ngoài(hiểu đơn giản tương tự khi phòng đóng kín hết các cửa)

Loại nhà xưởng này thường ít phổ biến hơn do chi phí đầu tư cao hơn và phù hợp với những ngành nghề như:

+ Ngành điện tử, các ngành công nghệ cao.

+ Ngành Dệt may, thời trang.

+ Ngành Dược, thiết bị y tế.

+ Kho lạnh, kho chứa đặc biệt.

+ Ngành thực phẩm

+ Nhiều ngành nghề liên quan khác

Thiết kế cơ bản của nhà xưởng kín như sau:

– Không có cửa trời(nóc gió) hoặc được thay thế bằng quạt hút cưỡng bức.

– Không có cửa chớp hoặc cửa chớp có thể điều chỉnh đóng mở.

– Cách nhiệt mái thường sử dụng bông thủy tinh, bông khoáng, tôn mát, Panel…

– Tường thường dùng Panel, lấy sáng bằng cửa kính.

– Hệ thống thông gió hút khói sử dụng quạt gắn tường chớp tự động hoặc đi ống gió.

– Nhà xưởng một tầng hoặc nhiểu tầng tùy mục đích sử dụng.

– Cửa ra vào có hệ ngăn tổn thất nhiệt (rèm nhựa, cửa xoay, quạt cắt gió, phòng đệm…)

3. Giải pháp làm mát nhà xưởng

Có nhiều giải pháp làm mát nhà xưởng, phụ thuộc vào cấu tạo của nhà xưởng ban đầu mà ta chọn giải pháp phù hợp hoặc đồng bộ nhiều giải pháp.
❎ Giải pháp làm mát đối với nhà xưởng hở:

3.1. Thông gió tự nhiên

Đây là giải pháp ít chi phí nhất nhưng về hiệu quả làm mát không cao, đơn giản là vì khi nhiệt độ môi trường cao (trên 33 độ) cộng với nhiệt độ khi sản xuất thì đã vượt ngưỡng nhiệt độ cơ thể con người, tạo cảm giác nóng, oi bức, giảm hiệu quả lao động.

3.2. Thông gió cưỡng bức

– Sử dụng các quạt hút gắn mái, gắn tường để đẩy nhanh quá trình lấy nhiệt cao từ bên trong nhà máy thải ra bên ngoài.

– Sử dụng hệ thống hút khói chạy với tốc độ thấp để lấy nhiệt đưa ra bên ngoài (Tùy thuộc vào thiết kế hệ thống phòng cháy mà có thể làm việc ở 2 chế độ: Khi có cháy và khi thông gió thông thường)

Tuy nhiên khi nhiệt độ môi trường cao (trên 37 độ) thì bản thân nhiệt độ môi trường đã làm cho con người giảm sức lao động.

3.3. Hệ thống phun sương

Hệ thống phun sương được sử dụng phổ biến trong dân dụng, với chi phí đầu tư thấp và vận hành đơn giản. Tuy nhiên nhược điểm của hệ thống này là độ ẩm cao gây ảnh hưởng cho thiết bị sản xuất cũng như sức khỏe con người. Hiệu quả làm mát chưa thực sự đáp ứng được mức nhiệt độ mong muốn, chỉ là giải pháp tình thế tạm thời.

3.4. Sử dụng hệ thống máy làm mát

✅ Đây được xem là giải pháp hiệu quả nhất cho nhà xưởng hở nhờ chi phí đầu tư hợp lý, hiệu quả làm mát cao (giảm từ 5 đến 7 độ C).
✅ Quá trình trao đổi nhiệt của máy làm mát (khác với hệ thống điều hòa không khí) từ hai quá trình là trao đổi nhiệt do khí tiếp xúc với màng nước và quá trình chuyển pha từ lỏng sang hơi của nước (chi tiết về phương pháp và nguyên lý làm mát này Navis sẽ giới thiệu trong một bài viết khác).
✅ Độ ẩm của khí ở mức trung bình, không ảnh hưởng tới thiết bị cũng như sức khỏe con người.
✅ Hiệu quả làm mát cục bộ tốt nhờ việc sử dụng ống gió và cửa gió có van điều chỉnh lưu lượng phù hợp cho từng khu vực.
✅ Hệ thống vận hành hoàn toàn tự động, dễ dàng kiểm soát các thông số về nhiệt độ, lưu lượng gió.

❎ Giải pháp làm mát đối với nhà xưởng kín:

3.5. Sử dụng hệ thống điều hòa không khí

Nếu như chi phí đầu tư và chi phí năng lượng không phải là vấn đề lớn với chủ đầu tư thì đây là giải pháp tuyệt vời.

Tuy nhiên với nhà máy sản xuất mà không gian làm việc lớn, bố trí lao động phân tán thì cũng cần cân đối thiết kế để tiết kiệm năng lượng.

3.6. Sử dụng tấm làm mát hoặc máy làm mát

✅ Việc sử dụng máy làm mát như đã trình bày ở trên hoàn toàn có thể áp dụng cho nhà xưởng kín với hiệu quả tốt hơn do ít bị tổn thất năng lượng ra môi trường.
✅ Tuy nhiên nếu không gian làm việc lớn thì việc đi ống gió có thể gây mất thẩm mỹ và tốn chi phí.
✅ Do dó, sử dụng các tấm làm mát (Coolong Pad) là giải pháp tối ưu cho nhà xưởng kín.
✅ Bên trong nhà xưởng sẽ làm việc với áp suất âm, tức là các tấm làm mát sẽ được đặt ở một bên và quạt hút sẽ đặt ở phía đối diện.
✅ Tùy theo không giam làm việc mà bố trí tấm làm mát và quạt hút phù hợp nhất, tạo luồng gió đều và mát đến toàn bộ các vị trí.
✅ Nguyên lý làm việc của hệ thống tấm làm mát tương tự như máy làm mát nhưng về quy mô sẽ lớn hơn.

3.7. Các giải pháp làm mát khác

Đối với các nhà xưởng không được thiết kế đồng bộ các giải pháp làm mát từ đầu thì có thể kết hợp nhiều biện pháp như trồng nhiều cây xanh, tưới nước xung quanh nhà xưởng, tưới nước mái(cần cân đối thiệt hại về hư hỏng mái nhanh chóng do việc tưới nước này có thể gây ăn mòn điện hóa, ô xy hóa nhanh chóng mái)…

4. Lựa chọn giải pháp làm mát hiệu quả

Qua những phân tích trên của Navis Group, có thể thấy rằng không một giải pháp làm mát nhà xưởng nào là ưu việt nhất mà nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: Điều kiện thực tế nhà xưởng, vị trí địa lý, chi phí đầu tư, tính thẩm mỹ, an toàn, tổng thể điều kiện sản xuất…

✅Sử dụng máy làm mát, hệ thống Cooling pad là xu hướng mới cho nhà xưởng công nghiệp vì:

+ Thiết bị này hoàn toàn thân thiện với môi trường, bảo vệ môi trường (Vì không sử dụng môi chất lạnh như điều hòa không khí thông thường).

+ Không gây tăng nhiệt cho môi trường xung quanh (Vì quá trình bay hơi nước và trao đổi nhiệt là trạng thái biến đổi vật lý).

+ Hiệu suất làm mát cao (phù hợp cho cả xưởng kín và xưởng hở).

✅Navis Group với đội ngũ nhân sự có trình độ chuyên môn sâu rộng, kinh nghiệm triển khai nhiều hệ thống thực tế sẽ tư vấn cho Quý khách hàng các giải pháp làm mát nhà xưởng một cách tổng thể, tối ưu và phù hợp nhất cho từng lĩnh vực sản xuất.