Hệ thống lạnh đóng vai trò không thể thiếu trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như các tòa nhà dân cư hoặc thương mại, công nghiệp, dây chuyền lạnh, v.v. Nó cung cấp tiện nghi nhiệt cho các tòa nhà, giữ thực phẩm hoặc thuốc ở nhiệt độ mong muốn và rất cần thiết cho một số quy trình công nghiệp.Với sự gia tăng dân số và sự phát triển của đô thị hóa, nhu cầu làm mát tăng lên đáng kể, được báo cáo là sẽ tăng gấp 10 lần vào năm 2050. Do đó, mức tiêu thụ năng lượng của các hệ thống lạnh dự kiến sẽ tăng lên. Tuy nhiên, theo triển vọng năng lượng hàng năm 2017 (với dự báo đến năm 2050), người ta thấy rằng tiêu thụ năng lượng của làm lạnh và làm mát, trong cả lĩnh vực dân dụng và thương mại, vẫn tương đối bằng phẳng hoặc giảm nhẹ từ năm 2016 đến năm 2040, như thể hiện trong hình dưới, bất chấp sự tăng trưởng về số lượng hộ gia đình và diện tích sàn thương mại. Điều này chủ yếu là do hiệu suất làm lạnh được cải thiện bằng cách sử dụng các công nghệ tiên tiến.Cho đến nay, Hệ thống lạnh nén hơi (VCRS) là hệ thống lạnh được sử dụng rộng rãi và phổ biến nhất, chiếm 80% thị phần. Do đó, điều quan trọng là phải cải thiện hiệu quả của VCRS để giảm tiêu thụ năng lượng của hệ thống lạnh. Trên thực tế, các công nghệ liên quan đã được nghiên cứu từ đầu thế kỷ trước và một số trong số chúng đã được áp dụng rộng rãi trong VCRS. Các công nghệ này bao gồm làm mát bằng bức xạ, tích trữ năng lượng lạnh, xã băng và không có tuyết, kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm độc lập (THIC), bơm nhiệt nguồn mặt đất (GSHP), làm lạnh phụ chất làm lạnh và thu hồi nhiệt ngưng tụ.
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BÁO CÁO MÔN HỌC *** CHỦ ĐỀ: ENERGY-EFFICIENT AND - ECONOMIC TECHNOLOGIES FOR AIR CONDITIONING WITH VAPOR COMPRESSION REFRIGERATION: A COMPREHENSIVE REVIEW (CÔNG NGHỆ TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG VÀ KINH TẾ CHO ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ VỚI HỆ THỐNG LẠNH NÉN HƠI: ĐÁNH GIÁ TỒN DIỆN) MÃ MƠN HỌC: THỰC HIỆN: LỚP: NĂM HỌC: GVHD: Thành Phố Hồ Chí Minh, 29 tháng 09 năm 2022 DANH SÁCH THÀNH VIÊN NHÓM HỌC KỲ I NĂM HỌC 2022-2023 Nhóm: 02 ( Lớp thứ – Tiết 9-10) Tên đề tài: Energy efficient and economic technologies for air conditioning with vapor compression refrigeration: A comprehensive review STT HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN PHÂN CHIA MSSV CÔNG VIỆC TỈ LỆ % HOÀN THÀNH PHẦN 4,5 100% PHẦN 1,2,3 100% PHẦN 6,7 100% PHẦN 7,8,9 100% Ghi chú: - Tỷ lệ % = 100%: Mức độ phần trăm sinh viên tham gia Nhận xét giáo viên …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Ngày 29 tháng năm 2022 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm chân thành đến thầy người ln nhiệt tình hướng dẫn giúp đỡ em vượt qua khó khăn suốt thời gian làm báo cáo môn học Kinh tế lượng – bước đà quan trọng để em thực đồ án tốt nghiệp hoàn thành chương trình đào tạo sau Trước bảo hướng dẫn tận tâm thầy, em khơng biết nói xin chúc thầy ln dồi sức khỏe tinh thần nhiệt huyết thầy rực cháy để tiếp tục hướng dẫn đào tạo sau trở thành kĩ sư Nhiệt – Điện Lạnh giỏi đạo đức chun mơn Sau cùng, cịn nhiều hạn chế kiến thức, trình thực báo cáo khơng tránh khỏi sai sót, nhóm em xin quý thầy cô sẵn sàng bảo để báo cáo nhóm em hồn hảo Nhóm em xin chân thành cám ơn! Trân trọng Sinh viên thực MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT MỞ ĐẦU NỘI DUNG Công nghệ làm mát xạ 1.1 Làm mát xạ ban đêm 1.2 Làm mát xạ ban ngày Cơng nghệ tích trữ lạnh 2.1 Trữ nước lạnh 2.2 Trữ đá 2.3 Lưu trữ lượng PCM .8 Công nghệ xã băng khơng có tuyết 10 3.1 Công nghệ xã băng 11 3.1.1 Sử dụng lớp phủ bề mặt 11 3.1.2 Xã băng theo chu trình ngược 11 3.1.3 Xã băng bằng cách sử dụng rung siêu âm 12 3.2 Công nghệ khơng có tuyết 13 3.2.1 Đảo chiều tháp giải nhiệt 13 3.2.2 Hút ẩm .14 Công nghệ kiểm soát độc lập nhiệt độ độ ẩm (THIC) 16 4.1 Hệ thống điều hịa khơng khí hút ẩm rắn .17 4.1.1 Hệ thống hút ẩm rắn điều khiển lượng mặt trời 18 4.1.2 Hệ thống hút ẩm rắn điều khiển bơm nhiệt 18 4.2 Hệ thống điều hịa khơng khí hút ẩm lỏng 19 4.2.1 Hệ thống hút ẩm chất lỏng điều khiển bơm nhiệt 19 4.2.2 Hệ thống hút ẩm chất lỏng điều khiển lượng mặt trời 20 4.2.3 Hệ thống hút ẩm chất lỏng điều khiển điện trường .21 Công nghệ bơm nhiệt nguồn mặt đất (GSHP) 22 5.1 Bộ trao đổi nhiệt mặt đất nằm ngang 22 5.2 Bộ trao đổi nhiệt mặt đất thẳng đứng 23 5.3 Bộ trao đổi nhiệt móng cọc 24 Công nghệ làm lạnh phụ chất làm lạnh .25 6.1 Hút chất lỏng / Bộ trao đổi nhiệt bên 25 6.2 Làm lạnh học .26 6.3 Bảo quản đá lạnh phụ 27 6.4 Làm lạnh phụ khử ẩm chất hút ẩm lỏng 28 Công nghệ thu hồi nhiệt ngưng tụ .29 7.1 Nước nóng sinh hoạt .29 7.1.1 Nước nóng sinh hoạt trực tiếp 30 7.1.2 Nước nóng sinh hoạt gián tiếp 31 7.2 Tái sinh chất hút ẩm lỏng .31 KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 36 DANH MỤC HÌNH ẢNH Cơng nghệ làm mát xạ Hình 1.1 Độ phát xạ quang phổ lý tưởng hóa (khả hấp thụ) vật liệu chọn lọc từ tia cực tím đến tia hồng ngoại trung bình .3 Hình 1.2 Sơ đồ tịa nhà tích hợp hệ thống làm mát xạ quang điện Hình 1.3 Cấu trúc quang điện kim loại-điện môi để làm mát xạ ban ngày Hình 1.4 Hệ thống lạnh nén làm mát xạ .6 Hình 1.5 Một giản đồ siêu vật liệu lai dựa polyme với SiO2 phân bố ngẫu nhiên vi cầu để làm mát xạ quy mô lớn .6 Cơng nghệ tích trữ lạnh Hình 2.1 Sơ đồ ngun lý kho lượng lạnh .7 Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống lưu trữ nước đá cho chế độ vận hành đầy đủ Hình 2.3 Các họ vật liệu lưu trữ nhiệt thay đổi pha (PCM) Hình 2.4 Bố cục bể chứa lạnh PCMs (a) kết xuất 3D (b) 10 Công nghệ xã băng khơng có tuyết Hình 3.1 Sơ đồ phương pháp xã băng chu trình ngược có tích trữ nhiệt 12 Hình 3.2 Hình ảnh bên so sánh hình thành tuyết bề mặt phẳng lạnh 13 Hình 3.3 Máy bơm nhiệt nguồn khơng khí khơng có tuyết với đảo chiều tháp giải nhiệt 14 Hình 3.4 Sơ đồ hệ thống máy nước nóng bơm nhiệt nguồn khơng khí khơng đóng băng dựa q trình hút ẩm chất rắn 15 Hình 3.5 Sơ đồ hệ thống điều hịa khơng khí kết hợp với hút ẩm .16 Cơng nghệ kiểm sốt độc lập nhiệt độ độ ẩm (THIC) Hình 4.1 Nguyên tắc hoạt động hệ thống điều hịa khơng khí điều khiển độc lập nhiệt độ độ ẩm 17 Hình 4.2 Bánh xe quay chứa đầy chất hút ẩm rắn 18 Hình 4.3 Hệ thống hút ẩm rắn điều khiển lượng mặt trời .18 Hình 4.4 Hệ thống hút ẩm rắn điều khiển bơm nhiệt .19 Hình 4.5 Hệ thống hút ẩm chất lỏng điều khiển bơm nhiệt với nồng độ dung dịch thấp 20 Hình 4.6 Tái tạo chất hút ẩm dạng lỏng điển hình điều khiển lượng mặt trời 21 Hình 4.7 Hệ thống hút ẩm lỏng kết hợp với lượng mặt trời 21 Hình 4.8 Máy tái tạo thẩm tách điện cho hệ thống điều hịa khơng khí hút ẩm lỏng .22 Công nghệ bơm nhiệt nguồn mặt đất (GSHP) Hình 5.1 Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất với trao đổi nhiệt nằm ngang mặt đất để làm mát 23 Hình 5.2 Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất với trao đổi nhiệt đặt dọc mặt đất để làm mát 24 Hình 5.3 Máy bơm nhiệt nguồn mặt đất với trao đổi nhiệt mặt đất móng cọc để làm mát 25 Cơng nghệ làm lạnh phụ chất làm lạnh Hình 6.1 Sơ đồ hệ thống làm lạnh nén với trao đổi nhiệt bên / hút chất lỏng 26 Hình 6.2 Sơ đồ chu trình làm lạnh nén với làm mát phụ khí chuyên dụng 27 Hình 6.3 Sơ đồ hệ thống điều hịa khơng khí lưu trữ đá lạnh 28 Hình 6.4 Sơ đồ phương pháp làm lạnh phụ hút ẩm chất lỏng hút ẩm cho hệ thống lạnh nén 29 Công nghệ thu hồi nhiệt ngưng tụ Hình 7.1 Sơ đồ chu trình làm lạnh nén có thu hồi nhiệt trực tiếp .31 Hình 7.2 Sơ đồ hệ thống điều hịa khơng khí có thu hồi nhiệt ngưng tụ gián tiếp 31 Hình 7.3 Sơ đồ hệ thống điều hịa khơng khí hút ẩm lỏng hỗn hợp .32 DANH MỤC CÁC CHỮ CÁI VIẾT TẮT AC Air conditioning Điều hịa khơng khí COP Coefficient of performance ED Electrodialysis Hệ số làm lạnh / Hiệu suất nhiệt Sự thẩm tách điện GSHP Ground source heat pump Bơm nhiệt nguồn mặt đất MPCM s Microencapsulated phase change materials Vật liệu thay đổi pha vi nang NTU Number of transfer unit Số chuyển nhiệt PCMs Phase change materials Vật liệu chuyển pha TES Thermal energy storage Tích trữ lượng THIC Temperature and humidity independent control Kiểm soát độc lập nhiệt độ độ ẩm 10 VCRS Vapor compression refrigeration system Hệ thống lạnh nén MỞ ĐẦU Hệ thống lạnh đóng vai trị khơng thể thiếu nhiều lĩnh vực, chẳng hạn tòa nhà dân cư thương mại, công nghiệp, dây chuyền lạnh, v.v Nó cung cấp tiện nghi nhiệt cho tịa nhà, giữ thực phẩm thuốc nhiệt độ mong muốn cần thiết cho số quy trình công nghiệp Với gia tăng dân số phát triển thị hóa, nhu cầu làm mát tăng lên đáng kể, báo cáo tăng gấp 10 lần vào năm 2050 Do đó, mức tiêu thụ lượng hệ thống lạnh dự kiến tăng lên Tuy nhiên, theo triển vọng lượng hàng năm 2017 (với dự báo đến năm 2050), người ta thấy tiêu thụ lượng làm lạnh làm mát, lĩnh vực dân dụng thương mại, tương đối phẳng giảm nhẹ từ năm 2016 đến năm 2040, thể hình dưới, bất chấp tăng trưởng số lượng hộ gia đình diện tích sàn thương mại Điều chủ yếu hiệu suất làm lạnh cải thiện cách sử dụng công nghệ tiên tiến Cho đến nay, Hệ thống lạnh nén (VCRS) hệ thống lạnh sử dụng rộng rãi phổ biến nhất, chiếm 80% thị phần Do đó, điều quan trọng phải cải thiện hiệu VCRS để giảm tiêu thụ lượng hệ thống lạnh Trên thực tế, công nghệ liên quan nghiên cứu từ đầu kỷ trước số số chúng áp dụng rộng rãi VCRS Các công nghệ bao gồm làm mát xạ, tích trữ lượng lạnh, xã băng khơng có tuyết, kiểm sốt nhiệt độ độ ẩm độc lập (THIC), bơm nhiệt nguồn mặt đất (GSHP), làm lạnh phụ chất làm lạnh thu hồi nhiệt ngưng tụ Tiêu thụ lượng khu dân cư thương mại giảm hầu hết mục đích sử dụng NỘI DUNG Cơng nghệ làm mát xạ Làm mát xạ chiến lược làm mát thụ động dựa đặc điểm bầu khí Trái đất hoạt động cửa sổ suốt cho sóng điện từ 8-13 μm, bước sóng bước sóng xạ nhiệt cực đại vật thể nhiệt độ mơi trường điển hình Qua cửa sổ, thể làm mát cách tỏa nhiệt khơng gian bên ngồi lạnh hơn, coi bể chứa có kích thước vơ hạn 273 K Ví dụ, sương sớm sương giá hậu trực tiếp hiệu ứng Làm mát xạ hấp dẫn cải thiện hiệu lượng hệ thống lạnh cách tiêu thụ lượng với máy bơm tuần hồn, có tiềm lớn để làm việc với VCRS nguồn làm mát bổ sung giảm tiêu thụ lượng VCRS 1.1 Làm mát xạ ban đêm Nó nghiên cứu rộng rãi hệ thống làm mát xạ ban đêm kể từ năm 1918, với vật liệu hữu vơ có khả phát tia hồng ngoại đầy hứa hẹn Độ phát xạ quang phổ lý tưởng hóa (độ hấp thụ) vật liệu chọn lọc để làm mát ban đêm trình bày Hình 1.1 Hình 1.1 Độ phát xạ quang phổ lý tưởng hóa (khả hấp thụ) vật liệu chọn lọc từ tia cực tím đến tia hồng ngoại trung bình Hệ thống làm mát ban đêm khác với chi phí thấp, dễ lắp đặt, giúp giảm tải làm mát đáng kể Một hệ thống làm mát xạ quang điện-quang nhiệt-ban đêm đề xuất, thu lượng nhiệt vào ban ngày cách chuyển đổi quang điện quang nhiệt tạo hiệu ứng làm mát vào ban đêm cách làm mát xạ Sự chênh lệch nhiệt độ môi trường xung quanh thu dao động từ đến 13°C làm mát xạ vào ban đêm