Làm mát nhà xưởng bằng nước có tốt không?

Làm mát nhà xưởng bằng nước là một trong những giải pháp làm mát hiệu quả và thân thiện môi trường nhất. Với ưu điểm về chi phí đầu tư, hệ thống hoạt động ổn định, phù hợp với nhiều dạng thiết kế nhà xưởng là lựa chọn hàng đầu cho các doanh nghiệp

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 đầy đủ. Navis Group xin giới thiệu tổng quan về quá trình trao đổi nhiệt và làm mát cũng như ứng dụng trong thực tế công nghiệp của hệ thống làm mát nhà xưởng bằng nước.

1. Khái niệm về trao đổi nhiệt

1.1. Dẫn nhiệt

Dẫn nhiệt là quá trình truyền nhiệt từ phần tử này đến phân 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. Các phương pháp làm mát nhà xưởng

2.1. 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.

Thông gió tự nhiên được ứng dụng trong các nhà xưởng nhỏ, nhà xưởng có một tầng hoặc vị trí nhà xưởng phù hợp cho thông gió tự nhiên.

2.2. Thông gió cưỡng bức

Thông gió cưỡng bức là 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.

Cũng có thể sử dụng hệ thống đường ống hút khói với quạt chạy ở tốc độ thấp để lấy khí nóng 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.

2.3. 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. Hệ thống điều hòa không khí thông thường sử dụng máy nén hoạt động theo chu trình Carnot, tức là quá trình sử dụng máy nén để nén môi chất lạnh, quá trình giãn nở môi chất lạnh sẽ giúp trao nhiệt với môi trường.

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. Việc sử dụng môi chất lạnh gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, hiệu suất năng lượng của hệ thống điều hòa thấp. Do đó nếu xét về quy mô lớn cần hạn chế việc sử dụng môi chất lạnh để làm mát.

3. Làm mát nhà xưởng bằng nước

Đây là một giải pháp tối ưu về chi phí đầu tư, thân thiện với môi trường, hiệu suất thiết bị cao, dễ dàng áp dụng với nhiều loại hình nhà xưởng và nhiều loại quy mô.

3.1. Làm mát bằng phun nước trực tiếp

Làm mát bằng nước trực tiếp là việc dùng nước phun lên các bề mặt có nhiệt độ cao như mái nhà xưởng, tường hoặc phu nước dưới dạng xương. Với ưu điểm về chi phí đầu tư thấp, dễ sử dụng tuy nhiên hiệu quả làm mát không cao, dễ gây hư hại mái nhà xưởng do ăn mòn, mất vệ sinh trong nhà máy. Nếu phun nước dưới dạng sương thì gây ảnh hưởng đến hệ thống hô hấp của con người, gây hư hại các thiết bị điện, điện tử.

3.2. Làm mát bằng các tấm làm mát

Quá trình làm mát bằng các tấm làm mát là việc sử dụng nước để tưới lên các tấm làm mát, các tấm làm mát này được thiết kế để tăng diện tích bề mặt cho nước chảy lớn nhất.

Quá trình làm mát sử dụng các tấm làm mát là sự kết hợp giữa hai quá trình trao đổi nhiệt trực tiếp và quá trình chuyển pha từ nước thành hơi nước:

3.2.1. Quá trình trao đổi nhiệt của tấm làm mát

– Quá trình trao đổi nhiệt trực tiếp: Nước được chảy thành màng trên bề mặt các tấm làm mát, nhờ có quá trình tiếp xúc giữa nước có nhiệt độ thấp và không khí có nhiệt độ cao do đó nhiệt lượng từ không khí nóng sẽ được truyền vào nước có nhiệt độ thấp hơn, khí nóng sẽ giảm được nhiệt độ.

–Quá trình chuyển pha: Nước ở dạng lỏng khi nhận nhiệt từ không khí nóng sẽ chuyển một phần lỏng thành hơi(bay hơi), quá trình chuyển pha từ lỏng thành hơi là quá trình thu nhiệt từ môi trường. Vì vậy không khí sẽ được lấy đi một phần nhiệt lượng.

Đối với hệ thống làm mát sử dụng các tấm mát thì nhiệt độ nguồn nước quyết định nhiều đến sự giảm nhiệt độ do quá trình trao đổi nhiệt trực tiếp là chủ yếu, nó phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn nước cấp, nhiệt độ không khí, diện tích bề mặt tiếp xúc pha. Vì vậy hệ thống làm mát sử dụng tấm làm mát sẽ giảm được tối đa lượng ẩm mang vào thêm do quá trình bay hơi nước, độ ẩm sẽ tăng thêm khoảng 5-8%, nhiệt độ giảm được từ 5-8 độ C tùy thuộc vào nguồn nước cấp, nhiệt độ của môi trường. Nếu không có được nguồn nước nhiệt độ thấp thì quá trình chuyển pha là chủ yếu, nhiệt độ giảm được sẽ thấp hơn so với có nguồn nước lạnh và nước sẽ bay hơi nhiều hơn.

Làm mát nhà xưởng bằng nước được ứng dụng nhiều trong các nhà máy dệt may, gỗ, nhựa, vật liệu xây dựng và các nhà máy sử dụng nhiều lao động.