Bài viết đã phân tích, lựa chọn một phương pháp làm mát hỗn hợp: vừa phun mưa để giảm lượng nhiệt truyền vào chuồng do bức xạ mặt trời qua mái, vừa dùng tấm làm mát cooling pad, sử dụng nước ngầm để thông gió và làm mát không khí cho chuồng trại. Bài báo trình bày các điểm cơ bản trong tính toán thiết kế hệ thống làm mát nêu trên, kết quả triển khai ứng dụng và phương pháp vận hành hệ thống.
Thái Ngọc Sơn 110 TÍNH TỐN VÀ TRIỂN KHAI HỆ THỐNG LÀM MÁT CHUỒNG TRẠI BẰNG NGUỒN NƯỚC NGẦM CALCULATING AND OPERATING THE COOLING SYSTEM OF FARMHOUSES USING UNDERGROUND WATER Thái Ngọc Sơn Trường Đại học Bách khoa – Đại học Đà Nẵng; thaingocson@gmail.com Tóm tắt - Nguồn nước ngầm miền Trung Việt Nam có trữ lượng phong phú, nhiệt độ mùa hè lại thấp nhiệt độ khơng khí nhiều Để làm mát chuồng trại chăn ni gia cầm có nhiều phương pháp tưới nước, phun sương, sử dụng buồng phun, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn, thơng gió qua làm mát (cooling pad), điều hịa khơng khí Bài báo phân tích, lựa chọn phương pháp làm mát hỗn hợp: vừa phun mưa để giảm lượng nhiệt truyền vào chuồng xạ mặt trời qua mái, vừa dùng làm mát cooling pad, sử dụng nước ngầm để thơng gió làm mát khơng khí cho chuồng trại Bài báo trình bày điểm tính tốn thiết kế hệ thống làm mát nêu trên, kết triển khai ứng dụng phương pháp vận hành hệ thống Abstract - The central region of Vietnam has abundant reserves of underground water During summer, the water temperature is much lower than the ambient air temperature For cooling poultry farms, there are many popular methods such as watering, spraying, using spray chambers (air washer), surface heat exchangers, direct evaporative coolers, using the cooling pad, air conditioning systems and so on In this article, we analyze and select a complex cooling system which combines water spray method and direct evaporative coolers using cooling pads The former method is utilized to reduce the amount of heat entering the farmhouse due to solar radiation through the roof.Meanwhile, the latter one is applied to cool the air by evaporating the underground water as it goes through the cooling pad This article presents the basics of calculating in designing a combined cooling system as mentioned above, the results of the application and the method of operating the whole the system Từ khóa - khơng khí ẩm; phương pháp lặp; nước ngầm; làm mát chuồng trại; làm mát Key words - moist air; iterative methods; ground water; cooling animal sheds; cooling pad Đặt vấn đề Khí hậu Việt Nam chia làm hai mùa rõ rệt, đặc biệt miền Trung, “nắng mưa nhiều” Bài toán đặt cho nhà chăn nuôi để khống chế vi khí hậu trang trại chăn ni điều kiện tốt vốn đầu tư cịn nhỏ Để làm mát chuồng trại chăn ni gia cầm có nhiều phương pháp như: tưới nước, phun sương, sử dụng buồng phun, thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn, thơng gió qua làm mát (cooling pad), điều hịa khơng khí Khảo sát nguồn nước ngầm Quảng Nam, Đà Nẵng năm từ 2014 - 2017 cho thấy nhiệt độ ổn định, nằm khoảng 24,5 - 25,5°C Với trữ lượng lớn, nguồn nhiệt sử dụng để làm mát chuồng trại Bài báo phân tích, lựa chọn phương pháp thích hợp, trình bày điểm tính tốn thiết kế hệ thống làm mát đó, nêu kết triển khai ứng dụng phương pháp vận hành hệ thống tháng nhiệt độ khơng khí cao lúc 12h 33,4°C lúc độ ẩm tương đối khơng khí thấp 57% Việc làm mát cho chuồng trại thường thực nắng nóng cao điểm, ta chọn thơng số để tính tốn ứng với thời gian đó, tức thơng số ngồi trời: nhiệt độ tN = 34,4°C, độ ẩm tương đối N = 57% Điều kiện vi khí hậu chăn ni gia cầm, cụ thể gà, tối ưu t = 18 - 24°C, = 60 - 70% Điều kiện đáp ứng sử dụng hệ thống điều hịa khơng khí với chi phí đầu tư ban đầu chi phí vận hành (tiền điện) cao Trong điều kiện sản xuất Việt Nam, theo [2], khảo sát chuồng nuôi gà đẻ, nhiệt độ chuồng chấp nhận khoảng 27 - 30°C, độ ẩm 82 - 90%, tốc độ gió 1,7 – m/s Ở điều kiện gà chưa thể stress nhiệt Vậy ta chọn điều kiện chuồng sau: nhiệt độ tT = 28,6°C; độ ẩm T = 89% Nhiệt thừa tính tốn dựa tài liệu [3] Nhiệt nguồn sáng nhân tạo Q1 = 0,90 kW Nhiệt thừa gia cầm tương đối khó tính tốn khơng có số liệu nghiên cứu, ta tạm tính theo nhiệt thừa trung bình người dựa tỷ lệ da người gà, thu Q2 = 22,5 kW Nhiệt xạ mặt trời vào phòng qua kết cấu bao che (ở qua mái khơng có biện pháp giảm nhiệt xạ phun mưa, phun sương ) Q3 = 33,4 kW Nhiệt truyền qua kết cấu bao che (tường, trần, đất) Q4 = 8,9 kW Vậy tổng nhiệt thừa Q = 65,7 kW, nhiệt thừa xạ qua mái chiếm nửa Lượng ẩm thừa gà sinh xác định gần đúng, Giải vấn đề Tính toán triển khai hệ thống làm mát trang trại Hịa Phú, Hịa Vang, Đà Nẵng có kích thước dài D = 70 m; rộng R = 8,5 m; chiều cao không gian cần làm mát H = m Chuồng nuôi 6.000 gà 2.1 Thơng số khí hậu, tính tốn nhiệt thừa, ẩm thừa Xét điều kiện thời tiết Đà Nẵng [1], tháng nóng năm tháng với nhiệt độ khơng khí cao trung bình mùa hè tN = 34,4°C Phân tích biến trình ngày nhiệt độ khơng khí biến trình ngày độ ẩm tương đối tháng 7, nhận thấy nhiệt độ khơng khí lên cao, độ ẩm tương đối khơng khí xuống thấp, ví dụ ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018 lượng nước cung cấp hàng ngày cho gà, gà thải qua phân hô hấp: W = 0,029 kg/s 2.2 Lựa chọn phương án làm mát Phương án sử dụng điều hịa khơng khí tối ưu để điều khiển nhiệt độ độ ẩm không khí chuồng nghiên cứu giới Tuy nhiên chi phí đầu tư cao, chi phí vận hành lớn nên chưa thích hợp với phần nhiều trang trại miền Trung Phương án dùng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn không khả thi độ chênh nhiệt độ nước ngầm với không khí chuồng thấp, sử dụng loại thiết bị cồng kềnh, đòi hỏi lượng nước ngầm lớn Mặt khác, nước ngầm ln có chứa nhiều tạp chất, bám vào mặt thiết bị trao đổi nhiệt làm tăng nhiệt trở, khó vệ sinh, làm giảm hiệu suất trao đổi nhiệt Phương pháp phun sương đòi hỏi nước tương đối để tránh làm nghẹt béc phun Mặt khác, phun sương mái làm mát bầu khơng khí xung quanh gây lãng phí Bên cạnh đó, phun trực tiếp vào chuồng cần hệ thống phân phối gió để ẩm khơng tập trung, dễ làm gia cầm dịch bệnh Do vậy, phương pháp phun sương khơng thích hợp Phương pháp cho nước chảy theo rãnh mái tơn tính tốn kỹ [4], địi hỏi lưu lượng nước lớn Khi sử dụng nước ngầm với nhiệt độ 25°C, lưu lượng 5,4 m3/h giảm khoảng 30% lượng nhiệt truyền qua mái Để làm mát mái, ta dùng phương pháp phun mưa mái Phương pháp giống phun sương, đường kính hạt lớn hơn, tránh tượng nghẹt béc phun Thiết bị phun mưa đơn giản, lượng điện tiêu hao phun sương Khi sử dụng, nước khỏi làm mát có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ nhiệt kế ướt với lưu lượng 2,7 m3/h, lượng nhiệt xâm nhập qua mái QT = 3,5 kW, giảm gần 90% lượng nhiệt truyền qua mái Để giảm nhiệt độ khơng khí chuồng, ta dùng thiết bị trao đổi nhiệt kiểu hỗn hợp, cụ thể buồng phun (có khơng có lớp đệm) Tuy nhiên buồng phun cồng kềnh, lượng nước tuần hoàn lớn nên phương pháp dùng làm mát tương đối phổ biến Tấm làm mát (cooling pad) làm giảm nhiệt độ xuống đến giới hạn chấp nhận ngày hè nóng với độ ẩm phù hợp chăn nuôi Nước sau qua làm mát có nhiệt độ gần với nhiệt độ nhiệt kế ướt, ta lấy nước phun mưa lên mái, theo phân tích, làm giảm đáng kể công suất nhiệt hệ thống Vậy ta sử dụng đồng thời hai phương pháp làm mát: nước ngầm vào thời gian nắng nóng cao điểm hút bơm qua hệ thống cooling pad; nước khỏi hệ thống trữ lại để tái tuần hoàn qua cooling pad phun mưa làm mát mái 2.3 Tính tốn hệ thống phun mưa Nước tạo thành màng mỏng bao phủ toàn mái tôn Tùy theo lưu lượng nước phun mà nhiệt độ mái giảm xuống Bài toán: Cho khơng khí ngồi trời có nhiệt độ tN, độ ẩm tương đối φN Khơng khí chuồng có nhiệt độ tT, độ ẩm tương đối φT, nước phun mưa lên mái nhà có lưu lượng Gn, nhiệt độ t'L Xác định lượng nhiệt truyền qua mái 111 vào chuồng QT, nhiệt độ đầu khỏi mái nước t''L Giải: Bài tốn giải theo phương pháp lặp Trong q trình tính tốn có sử dụng số giả thiết sau: - Tồn mái phủ lớp nước có nhiệt độ tính tốn nhiệt độ trung bình nước phun lên mái t' L nước thu hồi sau làm mát mái t"L - Nhiệt độ bề mặt mái xem nhiệt độ nước - Nhiệt lượng xạ mặt trời mái hấp thụ xem truyền toàn cho nước hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt mái vào màng nước lớn - Bỏ qua trình trao đổi nhiệt khối nước từ vịi phun đến tạo thành lớp màng bề mặt mái Trong thực tế, trình làm giảm bớt lưu lượng nước chảy mái thay đổi trạng thái khơng khí gần bề mặt mái Hình Tính cân nhiệt cho nước phủ mái Nước phun mưa nước qua cooling pad, nước có nhiệt độ xấp xỉ nhiệt độ nhiệt kế ướt Bảng Tính nhiệt hệ thống phun mưa Ký hiệu/Công thức Gn Kết 0,75 t'L 26,9 t''L 34,6 Rαn 0,002 Nhiệt trở dẫn nhiệt mái (m2K/W) Rm = δm/λm 0,033 Nhiệt trở khơng khí (m2K/W) Nhiệt trở dẫn nhiệt trần (m2K/W) Nhiệt trở tỏa nhiệt bên kết cấu bao che (m2K/W) Rkk Rt = δt/λt 0,172 0,067 RαT = 1/αT 0,086 Diễn giải Lưu lượng nước phun (kg/s) Nhiệt độ nước phun mái nhiệt độ nước khỏi cooling pad (°C) Nhiệt độ nước khỏi mái (chọn) Nhiệt trở tỏa nhiệt từ bề mặt mái vào nước (m2K/W) Tổng nhiệt trở R (m2K/W) Diện tích mái Nhiệt truyền từ chuồng vào nước (kW) Hệ số hấp thụ mái Nhiệt xạ mặt ngang (kW/m2) Nhiệt lượng xạ từ mặt trời vào mái (kW) Lượng nhiệt truyền từ khơng khí ngồi trời vào nước (kW) Diện tích bề mặt bay (m2) Tốc độ gió trung bình (m/s) (m2) R = Rαn+ Rm+ Rkk+ Rt+ RαT Fm 0,360 595 QT=Fm(tT-tL)/R -3,5 εS 0,61 E 0,777 Qε = FmεSE 282,0 QN = Fm.αN.(tNtL) Fbh = (L+Hs)Lm ωtb 50,5 856 1,78 Thái Ngọc Sơn 112 Hệ số bay (kg/(s.m2.Pa)) [6] Áp suất nước bão hòa theo nhiệt độ nước (Pa) Áp suất nước bão hịa theo nhiệt độ khơng khí ngồi trời (Pa) Áp suất riêng phần nước không khí ngồi trời (Pa) Lượng nước bay tồn bề mặt mái (kg/s) [6] Lượng nhiệt chuyển pha cần để bay nước (kW) Tồng lượng nhiệt cung cấp cho nước (kW) Biến thiên enthalpy nước (kW) Nhiệt độ đầu nước (tính) (°C) Sai số nhiệt độ đầu c=(17,17+13,0 5ωtb).10-5/3600 1,12 E-07 ps 398 ps_N 399 ph = ps_N.φN 078 W = Fbhc(ps-рh) 0,127 Qbh = W.r 307,9 Q = Qε+QT+QN 328,9 ΔI = Q-Qbh 21,1 t"L_Tính= t'L+ΔI/ [(Gn-W).cp] 35,0 εt=abs(t"Lt"L_Tính)/t"L_Tính 1,3% Việc phun nước mái nhà chủ yếu để giảm lượng nhiệt xạ mặt trời lượng nhiệt truyền từ khơng khí ngồi trời qua mái vào chuồng Khi phun nước có lưu lượng lớn hơn, nhiệt độ trung bình nước giảm, đến thời điểm nhiệt độ nước nhỏ nhiệt độ khơng khí chuồng, nhiệt truyền từ chuồng nước Tuy nhiên, nhiệt trở truyền nhiệt từ chuồng lên mái lớn, để làm mát khơng khí chuồng hồn tồn khơng có lợi 2.4 Tính tốn hệ thống cooling pad a Tính chọn quạt Khơng khí lưu thơng qua chuồng ngày hè có mục đích: cung cấp lượng khơng khí tươi tối thiểu cần thiết trì tốc độ gió cần thiết để thải nhiệt cho gia cầm Lượng khơng khí tươi tối thiểu G [5]: Gmin = GN.n.ρ/60 = 32,8 kg/s Trong đó, suất chuồng trại n = 6.000 con; khối lượng trung bình gà m = kg/con; định lượng khơng khí tươi cho kg gà GN = CFM (cube feet per min; cubic feet=28,3 lít); khối lượng riêng khơng khí 30°C ρ = 1,16 kg/m3 Để làm mát mùa hè, khơng khí chuồng cần lưu chuyển tối thiểu với tốc độ – m/s Ứng với tốc độ m/s cần lưu lượng Gmax = ρ.ω.F = 59,2 kg/s Chọn quạt hút Kolowa SLR54-3DS với lưu lượng gió: 24.000 CFM, hiệu suất 0,8, ta tính cần dùng quạt để trì lưu lượng khơng khí tươi tối thiểu cho gà cần thêm quạt để trì tốc độ khơng khí chuồng ngày hè nóng 2,4 m/s b Tính chọn cooling pad Bài tốn: Cho khơng khí nước trao đổi nhiệt – khối qua cooling pad Biết khơng khí có lưu lượng vào thiết bị 62,7 kg/s; nhiệt độ tN = 34,4°C, φN = 57% Nước ngầm vào thiết bị có nhiệt độ t'n = 25°C Xác định nhiệt độ không khí ẩm khỏi thiết bị khỏi chuồng gà có nhiệt thừa, ẩm thừa tính mục 2.1, lưu lượng nước để khơng khí ẩm khỏi thiết bị có độ ẩm 85 - 90%; số làm mát cần thiết Giải: Khi cho nước có nhiệt độ nhiệt độ nhiệt kế ướt chảy qua cooling pad, khơng khí ẩm biến đổi trạng thái theo đường đẳng enthalpy, từ nhiệt độ ban đầu t' k = tN đến nhiệt độ khỏi cooling pad t" k_u, q trình diễn theo đường AB Sau khơng khí ẩm trạng thái B thổi vào chuồng, nhận nhiệt thừa ẩm thừa, biến đổi đến trạng thái điểm E Khi nước ngầm có nhiệt độ thấp nhiệt độ nhiệt kế ướt vào cooling pad, không khí cung cấp thêm lượng enthalpy ΔIn để làm tăng nhiệt độ nước đến nhiệt độ nhiệt kế ướt, trình diễn theo đường AC (Hình 2) Khơng khí ẩm sau thổi vào chuồng, nhận nhiệt thừa ẩm thừa, biến đổi đến trạng thái F Hình Quá trình trao đổi nhiệt - khối khơng khí ẩm qua cooling pad Vậy E F tương ứng với trạng thái khơng khí ẩm chuồng nước tưới cooling pad nước tuần hồn hệ thống cooling pad (có nhiệt độ nhiệt kế ướt) nước ngầm Với nhiệt thừa, ẩm thừa, trạng thái E có nhiệt độ cao độ ẩm tương đối thấp hơn; trạng thái F có nhiệt độ thấp độ ẩm tương đối cao Đây vấn đề cần lưu ý vận hành hệ thống Chọn cooling pad Celdek 7090-15 với kích thước H×W×D = 1800 x 600 x 100 mm Nhiệt độ khơng khí ẩm khỏi cooling pad phụ thuộc vào tốc độ khơng khí bề dày cooling pad Số lượng cooling pad phụ thuộc vào lưu lượng tốc độ khơng khí cần làm mát Khi nước vào cooling pad với nhiệt độ nhiệt kế ướt, nhiệt độ khơng khí qua cooling pad 7090-15 tính theo cơng thức thực nghiệm sau [7]: tk_u” = tk’ – η.(tk’-tư) đó, η hiệu suất làm mát Để có độ ẩm cần thiết làm mát hoạt động tối ưu, cần cung cấp lượng nước cD định cho m2 bề mặt làm mát Lượng nước GD cung cấp cho toàn chiều dài tính sau: GD = cD LD Trong đó, L = nW: Tổng chiều dài cooling pad (m); D: Bề dày cooling pad (m) Các giá trị η cD xác định từ catalogue cooling pad Celdek 7090-15 [7] ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018 Bảng Tính nhiệt hệ thống cooling pad Diễn giải BÀI TỐN Khơng khí vào cooling pad Lưu lượng khối lượng khơng khí (kg/s) Lưu lượng khối lượng KKK (kg/s) Nhiệt độ (°C) Độ ẩm tương đối Khơng khí khỏi chuồng Độ ẩm yêu cầu Nước Nhiệt độ nước vào (°C) GIẢI Khối lượng riêng trung bình khơng khí khơ (kg/m3) Lưu lượng thể tích KKK, (m3/s) Chọn tốc độ gió vào cooling pad (m/s) Tổng diện tích cooling pad (m2) Số lượng cooling pad Chọn số cooling pad Kiểm tra lại tốc độ gió vào cooling pad (m/s) Nhiệt độ nhiệt kế ướt Hiệu suất làm mát Nhiệt độ không khí cooling pad (°C) Ẩm dung khơng khí cooling pad (kg/kgKKK) Lượng nước bay (kg/s) Lượng nước xả bỏ (kg/s) Lượng nước cần bổ sung khí bơm tuần hoàn (kg/s) Định lượng tưới (kg/(s.m2)) Tổng chiều dài cooling pad (m) Lượng nước cung cấp GD cho toàn chiều dài (kg/s) Lưu lượng nước qua toàn cooling pad (kg/s) Lưu lượng nước bơm qua toàn cooling pad (kg/s) (theo bơm chọn thực tế) Biến thiên enthalpy nước (kW) Enthalpy khơng khí giảm (kJ/kgKKK) Enthalpy thực tế khơng khí khỏi cooling pad (kJ/kgKKK) Nhiệt độ thực tế không khí khỏi cooling pad (°C) Độ ẩm tương đối thực tế khơng khí khỏi cooling pad Ký hiệu/Công thức Kết G0 62,7 Gk 61,5 t'k = tN φ'k = φN 34,4 0,57 φT 0,850,9 tn' 25 ρ 1,15 Vk = Gk/ρ 53,5 ωc 2,5 F = Vk/ωc 21,4 ncp=F/(W.H) n 19,8 20 ω=Vk/(n.W.H) 2,48 tư η 26,9 0,67 tk_u” = tk’ – η.(tk’-tư) 29,4 dk” = f(tk_u”, i'k) E = Gk(dk"-dk') B = CbE = 0,2E 0,021 0,125 0,025 F = E+B 0,150 cD 1,0 L = nW 12,00 GD = cD LD 1,20 Glt = GD+B 1,23 Gn 1,50 ΔIn = GnCpn(tư -tn') 12,23 Δik = ΔIn/Gk 0,199 ik" = ik'-Δik 84,9 tk" = f(dk”, ik") 29,2 φk" = f(dk”, tk") 0,84 113 Nhiệt thừa sử dụng phương pháp phun mưa với lưu lượng Q = Qp-QT 35,85 nước 0,75 kg/s (kW) Enthalpy khơng khí mang IT' = Gkik" 5222 vào chuồng (kW) Enthalpy khơng khí mang IT'' = Q+IT' 5257 khỏi chuồng (kW) Ẩm thừa gà tỏa (kg/s) W=nmamc/(24*3600) 0,029 Khơng khí khỏi chuồng khơng khí chuồng Enthalpy riêng (kJ/kg) iT = iT"=iT"/Gk 85,51 Dung ẩm (g, kg/kgKKK) dT = dk"+W1/Gk 0,022 Nhiệt độ (°C) tT = f(iT,dT) 28,6 Độ ẩm tương đối φT = f(tT,dT) 0,89 2.5 Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát Nước bơm với lưu lượng Gn_c hút từ giếng ngầm lên phân phối vào cooling pad dựng đầu chuồng gia cầm Ở đầu chuồng gia cầm đặt quạt hút với lưu lượng Gk tạo áp suất âm chuồng, khơng khí ngồi trời với nhiệt độ tN, độ ẩm tương đối φN qua cooling pad trao đổi nhiệt - khối với nước, hòa trộn với khơng khí chuồng đạt đến trạng thái nhiệt độ tT, độ ẩm tương đối φT Nước sau qua cooling pad hồi bể chứa qua đường số 10 Nước từ bể chứa theo đường ống số 11 bơm với lưu lượng Gn_m hút lên qua hệ thống ống phun mưa mái Nước gom từ mái ống góp đưa bể chứa để dùng cho nhu cầu vệ sinh chuồng trại, trồng trọt Khi nhiệt độ ngồi trời khơng q cao ta cần sử dụng nước từ bể chứa tuần hoàn để làm mát 2.6 Vận hành hệ thống Kết vận hành đo đạc số ngày mùa hè năm 2017 thể Bảng 3, có ký hiệu viết tắt phương pháp vận hành hệ thống sau: - PM: Sử dụng nước từ bể chứa nước sau qua cooling pad để phun mưa mái nhà; - NN: Sử dụng nước ngầm để cung cấp cho hệ thống cooling pad; sử dụng nước từ bể chứa nước sau qua cooling pad để phun mưa mái nhà; - CL: Sử dụng nước từ bể chứa nước sau qua cooling pad để cung cấp cho hệ thống cooling pad (tuần hồn kín); sử dụng nước từ bể chứa nước sau qua cooling pad để phun mưa mái nhà Thái Ngọc Sơn 114 Bảng Số liệu khảo sát thực tế làm mát chuồng trại hè 2017 Thơng số Nhiệt độ khơng khí ngồi trời (°C) Độ ẩm khơng khí ngồi trời Số cooling pad ướt Nhiệt độ nước vào cooling pad (°C) Phương pháp Nhiệt độ chuồng (°C) Độ ẩm chuồng Nhiệt độ nước phun (°C) Độ chênh nhiệt độ trời chuồng Ngày 10/07/17 Giờ 12 13 14 tN 33,8 34,6 35,2 φN 0,63 0,65 0,54 n 20 10 20 tn' 27,5 25 24,8 PP CL NN NN tT 29,7 29,9 29,1 φT 0,85 0,89 0,85 t'L 27,5 27,9 27,5 tN-tT 4,1 4,7 6,1 Ngày Giờ tN φN n 16/06/2017 11 31,7 34,5 37 0,76 0,55 0,49 20 20 tn' 27,3 25 PM 30,1 0,8 27 CL 30 0,82 27,3 NN 29,8 0,82 27,2 1,6 4,5 7,2 PP tT φT t'L tN-tT 13 38 0,46 20 24,7 NN 30,6 0,82 27,8 7,4 01/08/17 14 15 36,1 38,1 0,52 0,54 20 20 27,6 24,7 CL NN 30,4 30,6 0,79 0,88 27,6 28,2 5,7 7,5 16 35,7 0,54 20 28 CL 30,6 0,82 28 5,1 Để dự đoán nhiệt độ, độ ẩm chuồng sử dụng hệ thống làm mát, tác giả xây dựng phần mềm tính tốn Excel Đầu vào số liệu cập nhật thực tế ngày, giờ, nhiệt độ độ ẩm tương đối ngồi trời (trong bóng râm); nhiệt độ nước ngầm nước bể chứa nước tuần hoàn từ cooling pad; số lượng cooling pad cho nước qua Phần mềm tính tốn nhiệt thừa, ẩm thừa, chế độ phun mưa vận hành cooling pad theo cơng thức tính đề cập phần Trong số toán, cần sử dụng phương pháp lặp để đạt đến sai số cho phép, tácgiar dùng VBA (Visual Basic for Applications) để lập trình, kết hợp với mơ-đun phần mềm tính tốn thông số nhiệt động nước, nước, thông số nhiệt động khơng khí khơ, khơng khí ẩm tính xạ mặt trời Kết tính tốn phần mềm nhiệt độ độ ẩm chuồng Kiểm tra so sánh kết vận hành thực tế với kết tính tốn phần mềm, thấy sai số nằm khoảng - 15% Nguyên nhân thiết bị đo có sai số lớn; phương pháp đo thô sơ biến động điều kiện thời tiết theo thời gian Tuy nhiên phần mềm cho thấy dự kiến trước kết để vận hành hệ thống tốt 2.7 Đánh giá hiệu làm mát Làm mát ngày hè thực cách kết hợp biện pháp: phun mưa, tưới nước ngầm qua cooling pad tưới nước tuần hoàn qua cooling pad Việc kết hợp biện pháp nhằm làm giảm lưu lượng khai thác nước ngầm, giãn thời gian khai thác nước ngầm nhằm phục hồi lưu lượng nước ngầm tự nhiên Tổng hợp số liệu 15 ngày khảo sát rải rác hè năm 2017 thể Bảng Cột “Nhỏ trung bình” thể trung bình giá trị (nhiệt độ, độ ẩm ) nhỏ 15 ngày khảo sát Cột “Trung bình” thể trung bình giá trị (nhiệt độ, độ ẩm ) 15 ngày khảo sát Cột “Lớn trung bình” thể trung bình giá trị (nhiệt độ, độ ẩm ) lớn 15 ngày khảo sát Bảng Tổng hợp số liệu thực tế làm mát trại gà hè 2017 Nhỏ trung bình Nhiệt độ khơng khí ngồi trời (°C) 30,5 Độ ẩm khơng khí ngồi trời 0,49 Nhiệt độ chuồng (°C) 28,4 Độ ẩm chuồng 0,76 Độ chênh nhiệt độ trời 1,2 chuồng (°C) Thơng số Trung Lớn bình trung bình 34,1 37,0 0,60 0,74 29,7 30,7 0,84 0,89 4,6 6,9 Kết luận Bài báo đưa sở lý thuyết tính tốn hệ thống làm mát chuồng trại kết hợp phun mưa làm mát mái sử dụng làm mát công nghiệp (cooling pad) với nguồn nước ngầm Tác giả tính tốn ứng dụng cụ thể triển khai hệ thống làm mát cho trang trại gà Kết cho thấy hệ thống làm mát thiết kế có khả giảm nhiệt độ tối đa trung bình đến 6,9°C, ứng với cao điểm nắng nóng Trung bình ngày nóng giảm đến 4,6°C, tạo nhiệt độ trung bình chuồng 29,7°C với độ ẩm tối đa trung bình 90%, nằm ngưỡng gà chịu đựng điều kiện Việt Nam Tác giả xây dựng phần mềm dự báo nhiệt độ, độ ẩm chuồng trại vận hành hệ thống Kiểm tra so sánh kết vận hành thực tế với phần mềm cho thấy sai số nằm khoảng - 15%, chấp nhận thực tế sản xuất Hệ thống làm mát sử dụng nước ngầm tưới qua cooling pad kết hợp với phun mưa có vốn đầu tư thấp, hiệu giải nhiệt nằm phạm vi chấp nhận Hệ thống vận hành hiệu theo dự báo nhiệt độ, độ ẩm chuồng trại phần mềm tính tốn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bộ Xây dựng Việt Nam, QCVN 02:2009/BXD: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia số liệu điều kiện tự nhiên dùng xây dựng, Hà Nội, 2009 [2] Nguyễn Nhựt Xuân Dung, Lưu Hữu Mãnh, Lê Thanh Phương, “Khảo sát chất lượng khơng khí vị trí chuồng ni lên suất sinh sản gà đẻ trứng giống hisex brown”, Tạp ̣ chı́ Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, Số chuyên đề Nông nghiệp (2), 2016, trang 83-90 [3] Võ Chí Chính, Giáo trình Điều hịa khơng khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [4] Thai Ngoc Son, Vo Chi Chinh, Pham Quoc Thang, “Solving the Problem of Heat Transfer of Cooling Shed for Animals”, Proceedings - 2017 International Conference on System Science and Engineering (ICSSE) ISBN: 978-1-5386-3422-6/17, pp 632635, 2017 DOI: 10.1109/ICSSE.2017.8030952 [5] Hệ thống lạnh chăn nuôi, http://ksp.com.vn/cho-an-tudong/he-thong-lanh-trong-chan-nuoi/121/ [truy cập 09/08/2017] [6] Уравнение массоотдачи, https://studopedia.ru/8_163496_uravneniemassootdachi.html [truy cập 09/08/2017] [7] Munters, Evaporative Cooling with CELdek, Technical Manual (BBT nhận bài: 5/5/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 23/5/2018) ... thuyết tính tốn hệ thống làm mát chuồng trại kết hợp phun mưa làm mát mái sử dụng làm mát công nghiệp (cooling pad) với nguồn nước ngầm Tác giả tính tốn ứng dụng cụ thể triển khai hệ thống làm mát. .. Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống làm mát Nước bơm với lưu lượng Gn_c hút từ giếng ngầm lên phân phối vào cooling pad dựng đầu chuồng gia cầm Ở đầu chuồng gia cầm... tích, làm giảm đáng kể cơng suất nhiệt hệ thống Vậy ta sử dụng đồng thời hai phương pháp làm mát: nước ngầm vào thời gian nắng nóng cao điểm hút bơm qua hệ thống cooling pad; nước khỏi hệ thống