– BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành Công nghệ kỹ thuật Điện Điện tử ĐỀ TÀI THIẾT KẾ TRANG TRẠI NẤM CÔNG NGHỆ C.
TỔNG QUAN VỀ TRỒNG NẤM
Giới thiệu về nấm ăn
Nấm ăn là các loại nấm có thể ăn được, dùng làm thực phẩm và làm nguyên liệu cho nấu ăn Hầu hết các loại nấm ăn được sử dụng làm thực phẩm và nguyên liệu chế biến các món ăn ở nhiều nền ẩm thực khác nhau.
Nấm ăn là một loại thực phẩm có giá trị dinh dưỡng cao, chứa hàm lượng đạm lớn và ít chất béo, đồng thời cung cấp nhiều vitamin nhóm B và C Mặc dù không có nhiều vitamin D, nấm có thể tăng lượng vitamin D khi phơi dưới ánh sáng mặt trời, đặc biệt tia cực tím, tuy nhiên điều này khiến lớp vỏ tối màu và kém thẩm mỹ hơn Nấm cũng chứa nhiều nguyên tố vi lượng có lợi cho sức khỏe như sắt, selen, natri, kali, magnesium và phốt pho.
Các loại nấm ăn phổ biến: Nấm rơm, nấm hương, nấm kim châm, nấm tai mèo, nấm linh chi, nấm mỡ, nấm sò, nấm đùi gà, nấm mối …
Giới thiệu về nấm hương và đặc tính nấm hương
Nấm hương (còn được gọi là nấm đông cô, hay shiitake theo tiếng Nhật) có hình dạng như cái ô, với đường kính từ 4–10 cm Khi còn non, nấm có màu nâu nhạt và khi già chuyển sang màu nâu sậm Nấm hương thường mọc ký sinh trên gỗ.
Nấm hương có hàm lượng dinh dưỡng cao, là nguồn cung cấp protein và khoáng chất phong phú, đồng thời chứa vitamin C, vitamin nhóm B và tiền vitamin D, cùng canxi, Niacin, nhôm, sắt và magiê Loại nấm này có khoảng 30 enzyme và cung cấp đầy đủ các axit amin thiết yếu cho cơ thể, giúp bổ sung dưỡng chất cho chế độ ăn hàng ngày [6].
Khi điều kiện nhiệt độ được kiểm soát, đường kính trung bình của nắp và thân nấm đạt lần lượt 8,89 cm và 1,11 cm Ngược lại, khi điều kiện nhiệt độ không được kiểm soát, đường kính trung bình chỉ đạt 5,78 cm và 0,78 cm, cho thấy chất lượng trung bình của nấm được cải thiện lên tới 54% khi nhiệt độ được kiểm soát so với điều kiện không kiểm soát [7].
Có 3 giai đoạn phát triển của sợi nấm hương (Hình 2.2)
- Giai đoạn 1: Chạy sợi 21-27°C trong vòng 60-75 ngày
- Giai đoạn 2: Kích thích quả thể 12-14°C trong vòng 1-2 ngày
- Giai đoạn 3: Nuôi quả thể 16-18°C khoảng 14 ngày trước khi thu hoạch
Hình 2 2 Biểu đồ nhiệt độ cho các giai đoạn trồng nấm hương
Trong khoảng ngày thứ 60, khi hệ sợi nấm đã đạt trên 95% phôi, tháo bao nilon và đưa phôi nấm vào phòng nuôi quả thể Những ngày đầu chuyển sang môi trường nuôi, tiến hành tưới nước bổ sung độ ẩm và kết hợp hệ thống làm lạnh để hạ nhiệt độ xuống 12–14°C; sau 1–2 ngày, nhiệt độ được ổn định ở 17°C và quả thể bắt đầu lớn lên cho đến khi thu hoạch Vì thu hoạch theo phương pháp cắt tỉa nên trong giai đoạn thu hoạch cần duy trì nhiệt độ 17°C để các quả thể chưa đủ lớn tiếp tục phát triển Sau khi thu hoạch, tiếp tục tưới nước bổ sung và giảm nhiệt độ để có thể thu hoạch thêm 2 lần nữa.
Nấm tươi chứa khoảng 90% nước và luôn có xu hướng hấp thụ hoặc giải phóng nước để cân bằng độ ẩm với môi trường xung quanh Quá trình này giúp nấm duy trì độ ẩm lý tưởng và tránh khô héo, giữ chất lượng và độ tươi lâu Vì vậy khi không khí quá khô, nấm sẽ bị mất nước, ảnh hưởng đến chất lượng và độ tươi của nấm.
Độ ẩm là yếu tố nghiêm trọng ảnh hưởng đến kích thước và làm xấu quả thể nấm Vì vậy, điều quan trọng ở đây là giữ độ ẩm không khí ở mức thích hợp; nếu thiếu độ ẩm thích hợp, nấm sẽ không phát triển được, nhưng nếu độ ẩm không khí quá cao cũng gây ảnh hưởng đến khả năng hô hấp của nấm nên nấm cũng không thể phát triển tốt được Hình 2.4 mô tả độ ẩm thích hợp cho các giai đoạn trồng nấm [8].
Hình 2.3 trình bày 3 biểu đồ độ ẩm môi trường cho các giai đoạn trồng nấm hương Trong giai đoạn từ 0 đến 60 ngày, độ ẩm được giữ ở mức khoảng 90% để phôi nấm không bị mất nước và vẫn có thể hấp thụ thêm độ ẩm nhằm phát triển hệ sợi Tuy nhiên ở các giai đoạn sau, mức độ ẩm cần được điều chỉnh phù hợp với sự phát triển của nấm hương và sự hình thành của thân nấm.
Trong vòng 60 ngày sau khi chuyển sang nhà nuôi quả thể, duy trì độ ẩm ở mức 80-85% để vừa ngăn mất ẩm cho phôi vừa cung cấp điều kiện hô hấp tối ưu cho nấm Mức độ ẩm này góp phần ổn định quá trình phát triển của nấm và nâng cao hiệu suất sinh trưởng.
Có 3 giai đoạn đáp ứng ánh sánh theo sự phát triển của sợi nấm (hình 2.5):
- Giai đoạn 1: Chạy sợi 50-100 lx
- Giai đoạn 2: Kích thích quả thể 500-1200 lx
Giai đoạn 3: Nuôi quả thể với cường độ ánh sáng từ 500–1200 lx Ánh sáng huỳnh quang được cho là tốt nhất cho sự phát triển của nấm hương, giúp kích thích tăng trưởng và hình thành quả thể Tuy nhiên, để đạt năng suất cao và quả thể lớn đồng đều, cần bổ sung ánh sáng LED để hỗ trợ chiếu sáng cho giai đoạn tạo quả thể (hình 2.5) Việc sử dụng hệ thống LED với đúng thông số và lịch trình chiếu phù hợp sẽ tối ưu hóa năng suất và kích thước quả thể của nấm hương.
Hình 2 4 Biểu đồ độ rọi yêu cầu của các giai đoạn trồng nấm hương [8]
Hình 2 5 Biểu đồ thí nghiệm sử dụng led kết hợp với đèn huỳnh quang
Hình 2 6 Kết quả nghiên cứu sử dụng đèn led kết hợp với huỳnh quang để trồng nấm hương
- LL: 2 giai đoạn dùng led
- LF: Giai đoạn đầu dùng Led, giai đoạn sau dùng huỳnh quang
- FF: 2 giai đoạn dùng huỳnh quang
- FL: Giai đoạn đầu dùng huỳnh quang, giai đoạn sau sùng Led
Theo kết quả thí nghiệm, sự kết hợp giữa đèn LED xanh dương có công suất phù hợp ở giai đoạn tạo và nuôi quả thể và đèn huỳnh quang ở giai đoạn sắp thu hoạch cho ra sản lượng cao nhất, đạt tổng 288 g/túi với 51 quả thể Tuy nhiên, điều này phải đáp ứng đầy đủ độ rọi cơ bản của nấm để quả thể hình thành và phát triển bình thường; sản lượng đạt được lớn hơn gần 10% so với không dùng LED hỗ trợ [9].
Khử trùng là một bước thiết yếu trong quy trình nuôi nấm, giúp hạn chế mầm bệnh và tối đa hóa việc diệt khuẩn trong khối chất nền Nhờ đó, tốc độ phát triển của sợi nấm trong khối chất nền được tăng nhanh và nguy cơ sản phẩm chất lượng kém được giảm thiểu Việc xử lý khử trùng hiệu quả góp phần tăng năng suất và đảm bảo chất lượng của vụ nuôi nấm.
Có nhiều hình thức khử trùng:
- Thanh trùng ở 60-80°C, tối đa 5 ngày, và 0 Psi
- Siêu thanh trùng ở 80-100°C, trong khoảng 15 giờ, và 0 Psi
- Tiệt trùng ở ≥ 100°C, trong 1-2 giờ ở 15 Psi
Không chỉ việc khử trùng chất nền, các dụng cụ như dao mổ và cốc đựng mẫu cũng có thể trở thành nguồn gây bệnh cho nấm nếu không được khử trùng kỹ lưỡng Do đó, khử trùng và khử khuẩn đúng quy trình cho dụng cụ y tế là yếu tố then chốt để ngăn ngừa nhiễm khuẩn, bảo đảm an toàn và hiệu quả của quá trình nuôi cấy nấm.
Các phương pháp khử trùng phổ biến:
- Khử trùng bằng hóa chất
- Tiệt trùng bằng hơi nước (nồi hấp hoặc áp suất thấp hơn)
Từ biểu đồ (Hình 2.9) ta thấy hấp tiệt trùng áp suất cao ở nhiệt độ 121°C trong 1 giờ cho hiệu quả sinh học tốt nhất
Hình 2 7 Biểu đồ so sánh hiệu quả sinh học của các phương pháp thanh trùng, tiệt trùng chất nền nấm hương [10]
Hầu hết các giá thể được sử dụng để trồng nấm là hỗn hợp chủ yếu gồm ba phần:
- Hợp chất chính (ví dụ như gỗ hoặc rơm)
- Chất bổ sung CaCO3, cám gạo, bột bắp, cám lúa mì hoặc các loại cám khác
Các thành phần bổ sung cũng góp phần cải thiện đến năng suất nấm hương (hình 2.9 và hình 2.10):
Hình 2 8 Hàm lượng CaCO 3 ảnh hưởng đến năng suất nấm hương [14]
Dựa trên bảng kết quả thí nghiệm, hàm lượng CaCO3 0,6% cho sản lượng cao nhất đạt 960 g/túi/vụ CaCO3 là thành phần chính đóng vai trò làm giảm độ pH ở các loại mùn cưa.
Hình 2 9 Ảnh hưởng tỉ lệ phụ phẩm bổ sung vào chất nền ảnh hưởng đến tốc độ phát triển sợi nấm và năng suất nấm[15]
- MGR: Tốc độ phát triển sợi nấm
- DH: tổng số ngày trồng và thu hoạch
- NF: Số lượng quả thế nấm
Nhờ hình 2.10 cho thấy tỉ lệ phụ phẩm bổ sung cho chất nền ảnh hưởng đến tốc độ và năng suất nấm, nên việc chọn tỉ lệ và loại phụ phẩm để bổ sung là rất cần thiết Ví dụ WB 25% cho sản lượng, thời gian vụ và số lượng quả thể nấm cao nhất; nhưng 30-30% lại cho tốc độ phát triển hệ sợi nhanh hơn Đối với chất nền chính là mùn cưa của gỗ, nên chọn loại gỗ cứng vì gỗ mềm chứa nhiều nhựa có đặc tính chống nấm.
10 Đối với mùn cưa là rơm rạ cũng có sự khác nhau giữa các loại rơm rạ đến tốc độ phát triển sợi nấm và năng suất nấm [8]
Độ pH của chất nền ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ phát triển cũng như số lượng quả thể và sản lượng nấm Vì vậy, người trồng nấm thường bổ sung vôi vào chất nền để nâng độ pH lên mức trung tính, đạt khoảng pH 7.
➢ Kích thước hạt của chất nền
Kích thước dăm gỗ cũng ảnh hương do sự lưu thông không khí giữa các hạt dăm gỗ làm ảnh hưởng đến năng suất nấm hương [11]
Hình 2 10 Kết quả thí nghiệm kích thước hạt dăm gỗ đến năng suất nấm hương [11]
- BE: Năng suất sinh học (BE=khối lượng nấm/khối lượng chất nền khô)
Quy trình trồng nấm hương
2.3.1 Sơ đồ khối quy trình trồng nấm hương
Hình 2 11 Sơ đồ khối quy trình trồng nấm hương
2.3.2 Phân tích sơ đồ khối
➢ Bãi sàn lọc đối với mùn cưa
- Input: Chất nền thô bao gồm mùn cưa gỗ cao su, gỗ keo và các loại gỗ cứng ít dầu khác
- Output: Mùn cưa nhuyễn, khô, không ẩm mốc, không rác, không dính dầu mỡ
Quy trình xử lý chất nền bắt đầu bằng việc đưa chất nền thô sau thu mua vào bãi và thực hiện loại bỏ thủ công các loại mùn cưa có tinh dầu cũng như những khu vực chất nền bị nhiễm độc tố (dầu, mỡ, hóa chất…) Tiếp đó, chất nền được sàng lọc qua lưới để loại bỏ rác, đất và các chỗ mùn cưa đóng cục (hình 2.1).
➢ Bãi sàn lọc đối với rơm rạ
+ Rơm rạ sau khi thu mua
- Output: Rơm rạ sau khi xay nhuyễn còn kích thước 4-6cm hoặc nhỏ hơn
Cắt rơm sau khi thu mua thành khúc từ 4-6cm để dễ dàng xử lí và đóng gói, sau đó ngâm ngập trong nước ở nhiệt độ phòng từ 6-12 tiếng, vớt ra sau đó trộn thạch cao khô vào để có thể đóng rơm thành khối Ủ rơm rạ sau khi xay: Ủ thành đống lớn (thường thì 300-400kg), thời gian ủ từ 4-6 ngày, giữa thời gian ủ dùng xẻn đảo một lần, khu vực ủ có mái che, nền xi măng hoặc dùng bạc lót, không phủ bạt (hình 2.14)
Hình 2 12 Chất nền và sàn lọc chất nền cho trồng nấm
Hình 2 13 Xử lí chất nền là rơm rạ
➢ Bãi trộn, đóng gói chất nền
+ Mùn cưa sau khi ủ, cám gạo, CaCO3, hạt kê, bột đậu nành, nước sạch
- Output: Gói chất nền đã được gói lại chắc chắn
Trộn các nguyên liệu với nhau theo công thức chất nền và độ ẩm thích hợp, sau khi trộn chuyển qua máy đóng gói chất nền để cho chất nền vào túi nilong (hình 2.15)
Hình 2 14 Trộn và đóng gói chất nền
- Input: Chất nền sau khi đóng gói
- Output: Gói chất nền được tiệt trùng sau khi hấp
Bỏ các túi chất nền vào trong nồi hấp, hấp ở nhiệt độ 121°C với áp suất 1.5psi từ
1 tiếng, sau đó lấy ra, để trên giá, đưa qua khu vực sạch thoáng mát để nguội trong 1 ngày đêm
- Trang thiết bị: Nồi hấp áp suất (hình 2.16), kệ để gói chất nền
Hình 2 15 Lò hấp áp suất lớn
- Ưu điểm: Thời gian tiệt trùng ngắn, tốt cho những công ty có quy mô lớn
- Nhược điểm: Dòng khởi động lớn và tốn nhiều năng lượn
Hình 2 16 Lò hấp tiệt trùng không áp suất
- Ưu điểm: Chi phí thấp, ít yêu cầu bảo trì Khuyến khích cho các công ty sản xuất ít hơn 5 tấn mỗi ngày
- Nhược điểm: Thời gian tiệt trùng lâu hơn
- Input: Gói chất nền được tiệt trùng sau khi hấp
- Output: Gói chất nền sau khi được cấy meo nấm
Cấy giống nấm vào các tủ nuôi cấy vô trùng thông qua các lỗ trên thân túi với tỷ lệ 2.5-3% lượng giống so với nguyên liệu ươm túi chất nền Sau đó, chuyển các túi đã cấy vào phòng nuôi hệ sợi để tiếp tục quá trình phát triển của nấm.
+ Kẹp cấy meo nấm vào túi chất nền
- Input: Túi chất nền đã được cấy meo nấm
- Output: Túi chất nền với hệ sợ đã ăn trên 95%
Chuyển các túi chất nền đã cấy méo nấm vào phòng nuôi hệ sợi (hình 2.18) và ươm trong một phòng sạch sẽ, thoáng mát, không ánh sáng với nhiệt độ phù hợp; trong vòng 60–70 ngày, meo nấm ăn sẽ lan ra hết túi chất nền, đạt 95–100% và các túi chất nền sẽ có màu trắng (hình 2.19); khi ươm đạt yêu cầu, chuyển đến phòng nuôi và thu hoạch nấm thành phẩm.
- Thiết bị: Đèn chiếu sáng khi kiểm tra hoặc làm việc, kệ để túi chất nền
Hình 2 17 Phòng ủ nuôi sợi nấm hương
Hình 2 18 Phôi nấm hương sau khi nuôi hệ sợi
- Input: Gói chất nền đã kín sợ nấm, chuẩn bị đậu quả thể
- Output: Nấm tươi sau thu hoạch, chất nền sau thu hoạch
- Quy trình: Đặt các túi chất nền đã kín sợ nấm lên kệ, chăm sóc, cắt tỉa, thu hoạch khi đủ chỉ tiêu chất lượng
Hình 2 19 Các mô hình nhà nuôi quả thể nấm hương
Không có quy chuẩn cố định cho nhà nuôi quả thể; hình 2.20 là một ví dụ minh họa và thiết kế của trang trại nấm phụ thuộc vào chi phí đầu tư, quy mô sản xuất và công nghệ được áp dụng.
+ Hệ thống kiểm soát và điều hòa nhiệt độ, cân bằng độ ẩm
+ Hệ thống quạt hút gió
Trong khu vực nuôi trồng nấm, hệ thống chiếu sáng bằng LED dây và hệ thống chiếu sáng trên trần khi làm việc được thiết kế đồng bộ để đảm bảo ánh sáng ổn định, tiết kiệm điện và tối ưu cho sự phát triển của quả thể Kệ để chất nền nuôi quả thể được bố trí khoa học, giúp sắp xếp chất nền một cách sạch sẽ, tăng diện tích lưu trữ và thuận tiện chăm sóc Thang hỗ trợ thu hoạch trên cao được lắp đặt an toàn, cho phép thu hái quả thể ở những vị trí cao mà không gây nguy hiểm cho người làm việc Tổng thể, sự kết hợp giữa hệ thống chiếu sáng tối ưu, kệ lưu trữ chất nền và thang thu hoạch sẽ nâng cao năng suất và an toàn cho quá trình nuôi trồng nấm.
- Input: Nấm tươi sau thu hoạch
- Output: Nấm sau khi sạch được cắt gọt, phân loại (loại 1, 2, chân nấm)
Nấm tươi sau khi thu hoạch được công nhân cắt tỉa phân loại thủ công theo tiêu chuẩn có trước (hình 2.21)
- Trang thiết bị: Đèn chiếu sáng, quạt, giỏ đựng, dao, bàn,…
Hình 2 20 Công nhân phân loại, cắt gọt nấm hương
- Input: Nấm tươi sau khi phân loại
- Output: Nấm sấy khô thành phẩm
Quy trình xử lý nấm tươi sau thu hoạch và phân loại bắt đầu bằng việc đưa vào lò sấy Nấm được sấy theo hai giai đoạn: 4 giờ ở nhiệt độ 60°C và tiếp tục 4 giờ ở nhiệt độ 45°C Với cách sấy hai giai đoạn và nhiệt độ như vậy, nấm sẽ không mất nước quá nhanh và các chất dinh dưỡng được giữ gần như nguyên vẹn sau quá trình sấy [17].
- Input: Nấm hương tươi sau khi phân loại và nấm hương sấy khô
- Output: Nấm hương thành phẩm
Nấm hương sau khi phân loại hoặc sau khi sấy được đóng gói theo các khối lượng tiêu chuẩn định trước
- Trang thiết bị: hệ thống đèn chiếu sáng, quạt cho nhân công, máy đóng gói, giỏ đựng,…
THIẾT KẾ CHI TIẾT CHO TỪNG KHU VỰC CHỨC NĂNG
Lưu đồ thiết kế
Hình 3 1 Lưu đồ thiết kế trang trại nấm
- Chọn các địa điểm có tiềm năng trồng nấm
Bước 2: Đánh giá địa điểm
Phân tích đánh giá các yếu tố liên quan đến các điều kiện thuận lợi để trồng nấm như:
- Điều kiện giao thông thuận lợi, dễ dàng lưu thông và có thị trường tiêu thụ lớn
- Có nguồn nguyên nhiên liệu lớn
- Có nguồn nhân lực dồi dào
Điều kiện tự nhiên và khí hậu phù hợp cho trồng nấm là nền tảng cho năng suất cao Số giờ nắng nhiều tạo điều kiện thuận lợi để phát triển hệ thống điện mặt trời mái nhà, tận dụng nguồn năng lượng mặt trời cho hệ thống điện Thời tiết mát mẻ giúp hạn chế lượng điện năng tiêu thụ của hệ thống điện, tối ưu hóa hiệu quả vận hành và giảm chi phí.
Bước 3: Chọn quy mô trang trại
- Chọn quy mô trang trại có vốn đầu tư với lợi nhuận là cạnh tranh
Bước 4: Tính toán sơ bộ thời gian hoàn vốn
- Tính toán sơ bộ các chi phí theo quy mô trang trai cũng như dự tính năng suất, sản lượng để có được thời gian hoàn vốn
Bước 5: Thiết kế bố cục và tính toán kích thước từng khu
Dòng nguyên liệu lưu thông trong trại phải được bố trí hợp lý và thuận tiện cho hoạt động vận chuyển, đảm bảo chu trình xử lý diễn ra suôn sẻ Các khu vực xử lý nên được đặt liền kề nhau sao cho khu vực xử lý liền sau gần khu vực xử lý liền trước, nhằm tối ưu hóa vận chuyển và giảm thiểu thời gian di chuyển Việc tổ chức hợp lý này giúp tăng hiệu quả vận hành, đảm bảo lưu thông nguyên liệu liên tục và tiết kiệm nguồn lực cho toàn trang trại.
- Các khu vực sẽ có quy định về vệ sinh riêng, nên các khu vực quá bẩn không được gần các khu vực có yêu cầu sạch sẽ cao
Trong thiết kế bố trí mặt bằng sản xuất, cần tính toán để phân chia các khu vực sao cho vừa đủ diện tích và có sự liên kết chặt chẽ về mặt sản lượng giữa từng khu vực, chức năng và kích thước Việc xác định chức năng và công suất cho mỗi khu vực giúp tối ưu hóa luồng vật tư, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo tính đồng bộ giữa các khu vực Quá trình này tạo ra một bố cục mặt bằng tối ưu, dễ mở rộng và phù hợp với mục tiêu sản xuất của doanh nghiệp.
Bước 6: Thiết kế hệ thống điện và kiểm soát môi trường
Dựa vào đặc tính nấm, kích thước nhà trồng và các khu vực chức năng:
- Tính toán lựa chọn các trang thiết bị phù hợp về số lượng, chức năng
- Thiết kế hệ thống điện theo tiêu chuẩn TCVN và an toàn điện
Bước 7: Tính toán sản lượng
Dựa theo kết quả nghiên cứu về đặc tính và các điều kiện ảnh hưởng đến năng suất nấm hương, bài viết này giúp dự tính và tính toán tổng sản lượng của trang trại một cách chính xác Việc phân tích các yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, thông gió, chất dinh dưỡng và quản lý môi trường nuôi trồng cho phép dự báo sản lượng và tối ưu hoá quy trình sản xuất nấm hương Nhờ đó người nuôi có thể xây dựng kế hoạch sản lượng tổng thể cho trang trại, nâng cao hiệu quả kinh tế và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
- Dự tính chất lượng nấm của trang trại khi kiểm soát môi trường cũng như tạo các điều kiện hỗ trợ
- Dự tính thời gian của một vụ nấm và sao sánh với thời gian tiêu chuẩn khi không sử dụng các thiết bị kiểm soát môi trường
Bước 8: Tính toán thời gian hoàn vốn
Dựa vào sản lượng nấm và chất lượng nấm, tính toán ra doanh thu sau đó tính toán kinh tế.
Chọn và phân tích địa điểm
Chọn địa điểm là bước đầu rất quan trọng trong thiết kế một trang trại nấm, vì vị trí ảnh hưởng trực tiếp đến điều kiện khí hậu, hệ thống thoát nước và chi phí vận hành Đáp ứng các điều kiện cần thiết, nhóm đã lựa chọn một thửa đất đang cho thuê có kích thước 192×60 m, phù hợp để xây dựng cơ sở nuôi trồng nấm và bố trí các khu vực sản xuất, bảo quản cũng như hệ thống thông gió và tưới tiêu Việc chọn vị trí và quy mô thửa đất phù hợp giúp tối ưu quy trình chăm sóc nấm và nâng cao hiệu quả kinh tế cho dự án.
Hình 3 2 Mặt bằng đất thiết kế trang trại
- Địa điểm: Xã N'Thol Hạ, Đức Trọng, Lâm Đồng, Nằm gần thị trấn Liên Nghĩa và cách thành phố Đà Lạt 25km về phía Nam
- Có đường nhựa rộng 8m ở mặt tiền, có đường dây trung thế đi ngang
- Gần thị trấn, có nguồn nhân lực và nhân công dồi dào, có thị trường tiêu thụ ở gần
- Nằm trong vùng lâm sản là Tây Nguyên có nguồn cung mùn cưa dồi dào, cùng với đó là nguồn cung bột bắp lớn
- Có tiềm năng phát triển điện mặt trời áp mái (1850-2500 giờ nắng/năm) và điển hình là có 4 dự án điện mặt trời áp mái lớn nằm lân cận
- Khí hậu: Nhiệt độ trung bình năm từ 15-20°C, độ ẩm đạt mức trung bình 85-87%, mỗi năm có 1850-2500 giờ nắng [19]
Hình 3 3 Biểu đồ nhiệt độ trung bình tháng của Đức Trọng
Từ biểu đồ nhiệt độ (hình 3.3) có thể thấy được nhiệt độ trung bình của Đức Trọng khá ổn định
Hình 3 4 Biểu đồ nhiệt độ trung bình năm theo giờ ở Đức Trọng
Từ biểu đồ nhiệt độ theo giờ cụ thể (hình 3.4) có thể đề ra những phương án cụ thể để tiết kiệm điện năng khi sử dụng các hệ thống kiểm soát môi trường trồng như: điều chỉnh mục tiêu nhiệt độ theo từng khung giờ để tối ưu sưởi ấm và làm lạnh; thiết lập lịch vận hành cho các thiết bị chính (điều hòa, quạt, bơm) dựa trên dữ liệu nhiệt độ thực tế; triển khai chế độ bật/tắt tự động, hạn chế vận hành đồng thời nhiều thiết bị công suất lớn khi không cần; tối ưu hóa phân bổ tải giữa các thiết bị và áp dụng điều khiển thông minh (PID, dự báo) nhằm giảm dao động nhiệt và tiêu thụ năng lượng; tận dụng nhiệt thừa, hồi nhiệt và ánh sáng tự nhiên để giảm nhu cầu vận hành; kết hợp các biện pháp quản lý năng lượng với giám sát tiêu thụ định kỳ để liên tục cải thiện hiệu suất và giảm chi phí.
Điều hòa không khí được vận hành vào ban ngày khi trời nắng nóng và vào ban đêm khi nhiệt độ và độ ẩm đã đạt mức phù hợp với điều kiện trồng nấm trại; lúc này hệ thống sẽ chỉ dùng quạt hút gió để lưu thông không khí vào trong trại, nhằm làm mát và duy trì môi trường lý tưởng cho quá trình trồng nấm.
Để tiết kiệm điện hiệu quả, nên tối ưu sản xuất điện từ hệ thống điện mặt trời mái nhà trong khung giờ ban ngày và đồng thời hạn chế sử dụng điện vào ban đêm, tận dụng nguồn năng lượng mặt trời sẵn có để giảm chi phí, tăng hiệu quả tiêu thụ điện và bảo vệ môi trường.
Chọn quy mô trang trại
Do thiếu nhiều tham số đầu vào từ các quy mô trang trại khác nhau, nhóm đã tiến hành tham khảo từ nhiều nguồn thông tin Dựa trên các nguồn tham khảo, đa số nhà đầu tư cho rằng quy mô trang trại khoảng 10.000 m² sẽ mang lại giá thành thấp nhất khi ứng dụng công nghệ kiểm soát môi trường và các máy móc thiết bị hiện đại vào quy trình sản xuất.
Bố trí mặt bằng trang trại nấm
Sơ đồ khối dòng nguyên liệu và các khối chức năng trong trại nấm:
Hình 3 5 Sơ đồ khối dòng nguyên liệu di chuyển trong trang trại
Từ sơ đồ khối có thể thấy:
- Từ nguyên liệu đến thành phẩm các dường di chuyển không chồng chéo lên nhau
- Các khối xử lí sau nàm gần các khối xử lí trước
- Các khu vực có yêu cầu vệ sinh thấp không nằm gần khu vực có yêu cầu vệ sinh cao
Để đảm bảo vệ sinh và hiệu quả sản xuất, bãi đỗ chất nền và mùn cưa nên được bố trí xa khu vực cấy meo và khu vực nhà trồng quả thể Khu vực xử lý chất nền cũng cần ở vị trí cách xa khu vực cấy meo, nuôi quả thể và phân loại nấm để kiểm soát ô nhiễm và nâng cao hiệu quả quản lý chất nền.
(Mặt bằng bố trí trại nấm xem trong tập bản vẽ).
Chọn số nhà trồng và kích thước
3.5.1 Tính toán chọn nhà trồng
Diện tích của toàn bộ trang trại là 10000m 2
- Thời gian ủ sợi nấm: 60-90 ngày (đáp ứng cơ bản các điều kiện bên trong và bên ngoài thì thời gian là 60-70 ngày)
- Thời gian thu hoạch nấm của nhà trồng:
+ 2 tuần nấm lớn 1 tuần thu hái, thu hoạch 3 đợt tổn cộng là 63 ngày
+ 3 ngày xả trại và dọn dẹp chất nền, xịt khử trùng nhà trồng
Trong mô hình trồng nấm với thời gian ủ sợi và thời gian thu hoạch kéo dài, để đảm bảo đầu ra nấm liên tục, ta cần 3 nhà trồng Tuy nhiên, năng suất trên mỗi khối chất nền sẽ giảm dần theo từng đợt thu hoạch, vì vậy cần tới 6 nhà trồng để cân bằng sản lượng giữa các đợt, tức là mỗi đợt sẽ thu hoạch 2 nhà trồng cùng lúc như minh họa bên dưới.
Bảng 3 1 Tính toán thời gian thu hoạch cho các nhà trồng nấm
Tuần 1 Tuần 2 Tuần 3 Tuần 4 Tuần 5 Tuần 6 Tuần 7
Nhà trồng 1 Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3
Nhà trồng 4 Đợt3 Đợt 1 Đợt 2
Chúng ta sử dụng 6 nhà trồng khung thép tiền chế (hình 3.6) có kích thước 15 × 42 m mỗi nhà Khu vực nền xung quanh mỗi nhà trồng rộng 1,5 m được tính vào diện tích tổng, và với 6 nhà trồng như vậy, tổng diện tích chiếm là 4.860 m².
(Bản vẽ nhà trồng xem trong tập bản vẽ)
Hình 3 6 Nhà trồng nấm có kiểm soát môi trường
Kích thước nhà trồng như trên thì mỗi nhà trồng có thể đặt 18 kệ nấm, mỗi kệ 7 giường trồng với kích thước kệ 12*1.3*3.8m (tương tự hình 3.7)
(Bố trí kệ nấm xem trong tập bản vẽ)
Hình 3 7 Kệ đặt chất nền trồng nấm
3.5.2 Tính toán chọn phòng nuôi hệ sợi và các khu vực khác
➢ Tính toán phòng nuôi hệ sợi
Với thời gian thu hoạch nấm và thời gian nuôi hệ sợi tương đối bằng nhau, để cung cấp đủ phôi nấm đã đầy hệ sợi cho 6 nhà trồng, cần bổ sung thêm 6 phòng nuôi hệ sợi.
Số lượng túi phôi nấm cần thiết cho mỗi đợt là 15120 túi
- Túi phôi có kích thước 0.2*0.2*0.2m
- Kệ để phôi có kích thước 5*0.7*2.6m (2 tầng, mỗi tầng 1.2m)
Với phôi nấm xếp lên kệ là chồng chất lên nhau và không chừa khoảng trống:
Mỗi kệ để được số phôi = 5∗0.7∗1.2∗2
1050.4 chọn 15 kệ Lấy hệ số dự trữ là 1.3 thì số kệ là 15*1.3.5 => chọn 20 kệ trong 1 phòng nuôi hệ sợi
Với số kệ và kích thước như trên thì sử 6 nhà nuôi được chia ra từ 2 nhà thép có kích thước 36*15*4.7m
Mỗi phòng nuôi hệ sợi có kích thước 12*15*4.7m
- Diện tích 2 nhà nuôi hệ sợi = 15*36*280m 2
- Diện tích khu vực nền xung quanh 1.5m = 270m 2
Tổng diện tích khu vực nuôi hệ sợi là 1350m 2
(Bản vẽ chi tiết trong tập bản vẽ)
- Các khu vực khác bao gồm khu vực ủ chất nền, trộn, đóng bịch nấm, hấp sẽ dùng chung 1 nhà thép tiền chế với kích thước 15*42*5.5m
- Khu vực phân loại nấm, sấy, kho và xuất hàng nấm thành phẩm sẽ chung 1 nhà thép tiền chế kích thước 20*24*5.5m
- Ngoài ra còn có khu vực xuất nấm, khu vực để chất nền, mùn cưa chờ xử lí, nhà vệ sinh, nhà xe
(Bản vẽ chi tiết trong tập bản vẽ)
Chọn thiết bị
- Các thông số đầu vào:
+ Chiều dài xưởng : 15*42*5.5m diện tích 630m 2
+ Số kệ nuôi/Phòng : 18 kệ 12*1.3*3.8, 7 giường trồng/kệ
+ Số phôi/giường : 120 phôi kích thước 20*20*20cm, khoảng cách giữa các phôi nấm là 20cm (xem chi tiết trong tập bản vẽ)
+ Cân nặng 1 bịch phôi khô là 1.5kg, phôi ướt (sau khi trộn nước và các phụ phẩm khác) là 3.2kg
- Tính toán các thông số đầu vào khác:
Số phôi trong 1 trại là 120*7*18120 phôi
Tổng khối lượng chất nền cần sử dụng cho 1 nhà nuôi quả thể là:
➢ Lựa chọn máy trộn chất nền
Mỗi đợt phôi cách nhau 1 tuần nên cần sử dụng máy trộn đáp ứng được tiêu chí; Sử dụng máy trộn 3A công suất 5 kW với năng suất 75-100 kg trong thời gian 10-15 phút; Với 3 máy như vậy, khối lượng xử lý mỗi chu kỳ là 225-300 kg; Tổng lượng chất nền cần xử lý là 22,68 tấn (22680 kg); Thời gian để hoàn thành toàn bộ khối lượng này với 3 máy là khoảng 756-1512 phút, tương đương khoảng 12,6-25,2 giờ; Áp dụng 3 máy trộn cùng lúc sẽ giúp đảm bảo tiến độ, tối ưu thời gian giữa các đợt phôi và đáp ứng tiêu chí sản xuất.
Thời gian làm việc 3 máy = 48.38 ∗15
0.1∗3 = 2419 phút = 40 giờ Như vậy 3 máy trộn sẽ xử lí xong 48.38 tấn chất nền trong 4-5 ngày
Hình 3 8 Máy trộn chất nền trồng nấm
➢ Lựa chọn máy đóng bịch
Để đóng gói toàn bộ giá thể vào túi nilon, sử dụng máy đóng bịch nấm 3A 2,2kW, đảm bảo quy trình đóng bịch nhanh và ổn định Để tiện lợi và hiệu quả, mỗi máy đóng bịch sẽ được ghép với một máy trộn, giúp trộn đều giá thể trước khi đóng và tăng năng suất làm việc.
Hình 3 9 Máy đóng gói chất nền
➢ Chọn lò hấp tiệt trùng
Sử dụng lò hấp công suất cực đại 32kw (hình 3.10) với năng suất 1000-4000 túi/ giờ
- Mỗi ngày hấp 1 lần mỗi lần hấp 3000 bịch nấm trong vòng 1 giờ
Hình 3 10 Lò hấp công suất lớn 3000 túi/h
➢ Tính toán bồn trữ nước
- Khối lượng nước dùng để trong chất nền=3.2*15120*0.607= 29369kg
Khối lượng nước cần dùng xấp xỉ 30m 3
- Lượng nước sử dụng trong sinh hoạt là 120*80=9,6m 3 /ngày
Tổng khối lượng nước cần dùng là 40m 3 /ngày
Vậy cần sử dụng 2 bồn chứa 5m 3 (hình 3.11) cho 2 khu vực nhà vệ sinh và 1 hầm chứa nước 30m 3 cho khu vực tưới chất nền
Hình 3 11 Bồn trữ nước cho khu 2 khu vực nhà vệ sinh
Sản lượng và khả năng cung cấp nấm ra thị trường
Tính toán sản lượng nấm
Hình 3 12 Kết quả thí nghiệm sản lượng nấm khi trồng theo phương pháp kiểm soát môi trường
Ở điều kiện độ ẩm phôi nấm 55% và trọng lượng phôi 3.18 kg (kết quả thí nghiệm hình 3.12), năng suất đạt mức cao nhất là 1021.9 g/túi và hiệu quả sinh học là 71.5% Khi áp dụng đèn LED hỗ trợ chiếu sáng, năng suất tăng thêm 10% so với phương án không dùng LED, tương đương với năng suất 1123,1 g/túi.
Năng suất đạt hơn cao hơn đến 60% so với trồng theo mùa vụ (1123,1g với 703,33g)[18]
Việc áp dụng công nghệ kiểm soát môi trường và ổn định nhiệt độ giúp tỉ lệ nấm chất lượng cao đạt 67% ở kích thước 8-10 cm, trong khi nếu không kiểm soát nhiệt độ tỉ lệ này chỉ đạt khoảng 20% (theo nghiên cứu [16]) Điều này không chỉ nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn làm tăng đáng kể tính kinh tế của trang trại nấm.
Mỗi đợt phôi nấm được chia thành 3 lần thu hoạch, mỗi lần kéo dài 1 tuần, nhằm thu hái trước khi các cây nấm lớn xuất hiện để đảm bảo chất lượng nấm ở mức cao hơn, trong khi sản lượng nấm sẽ giảm dần theo từng đợt thu hoạch.
Sản lượng thu hoạch trong đợt đầu tiên của 1 nhà trồng:
Khối lượng nấm120*0.505v35kg/1 tuần 90kg/ngày Sản lương thu hoạch trong đợt thứ 2 của 1 nhà trồng:
Khối lượng nấm120*0.385X21kg/1 tuần1kg/ngày Sản lương thu hoạch trong đợt thứ 3 của 1 nhà trồng:
Khối lượng nấm120*0.275A58kg/1 tuầnY4kg/ngày Bảng 3 2 Bảng tính toán sản lượng nấm thu hoạch theo tuần của trang trại
Dựa vào bảng phân bổ thời gian thu hoạch của các trại ta có được sản lượng của từng tuần thu hoạch:
Tổng thời gian của một vụ là khoảng 4 tháng, rút ngắn hơn 1 tháng so với việc trồng nấm theo mùa vụ và không kiểm soát môi trường
Nhờ sản lượng nấm giữa các tuần duy trì ở mức ổn định, kết hợp với việc sấy và xuất bán nấm khô, cùng hệ thống kho lạnh, trang trại có thể đáp ứng yêu cầu cung cấp nấm liên tục và đều đặn cho thị trường với sản lượng hơn 1,7 tấn nấm thành phẩm mỗi ngày.
Tuần 1 Tuần 2 Tuần 3 Tuần 4 Tuần 5 Tuần 6 Tuần 7
Nhà trồng 1 Đợt 1 Đợt 2 Đợt 3
Nhà trồng 4 Đợt3 Đợt 1 Đợt 2
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỆN CHO TRANG TRẠI
Tổng quan về mặt bằng trang trại trồng nấm
- Mặt bằng chung trang trại trồng nấm
- Nhà trồng và thu hoạch quả thể nấm
- Khu vực ủ, trộn, đóng gói
- Khu vực phân loại nấm, sấy, đóng gói và kho xuất hàng
(Xem chi tiết trong tập bản vẽ)
Tính toán chọn hệ thống lạnh
4.2.1 Tìm hiểu về các hệ thống làm lạnh cho không gian lớn
Hiện nay trên thị trường có nhiều hệ thống làm lạnh không gian vừa và lớn với hiệu quả cao như hệ chiller, VRV, cooling pad
Chillers là hệ thống máy làm lạnh nước công suất lớn, cung cấp nước lạnh cho tải của các công trình Chillers thường được lắp đặt tại các siêu thị và nhà máy nhằm duy trì hệ thống lạnh ổn định Thông số hoạt động phổ biến của chiller cho nước lạnh là từ 7–12°C, giúp tối ưu hiệu suất và đảm bảo chất lượng trong quá trình làm lạnh.
Hệ thống chiller, còn được biết đến với tên gọi hệ thống điều hòa trung tâm, là máy làm lạnh phục vụ cho việc làm lạnh các loại thực phẩm và đồ vật, đồng thời sản xuất nước lạnh cho hệ thống điều hòa không khí trung tâm Trong chu trình này, nước được dùng làm chất tải lạnh và được đưa vào hệ thống để bị làm lạnh, nước sau đó được làm lạnh qua bình bốc hơi của chiller và được tuần hoàn để duy trì nhiệt độ làm lạnh mong muốn.
➢ Hệ điều hòa trung tâm VRV
Hệ VRV là hệ thống điều hòa không khí, gồm một dàn nóng kết nối với nhiều dàn lạnh mà dân làm điện lạnh thường gọi là một mẹ nhiều con Hệ thống này làm lạnh trực tiếp cho các phòng thông qua các dàn bay hơi, và có hai loại giải nhiệt: giải nhiệt nước và giải nhiệt gió, tuy nhiên phổ biến nhất vẫn là giải nhiệt gió.
➢ Hệ là mát bằng tấm giải nhiệt cooling pad
Tấm cooling pad, hay hệ thống cooling pad, là một bộ phận trao đổi nhiệt trong hệ thống làm mát có chức năng chuyển đổi luồng không khí nóng thành luồng không khí lạnh thông qua quá trình trao đổi nhiệt tại bộ phận này, giúp tối ưu hóa hiệu quả làm mát cho không gian và thiết bị.
Mặc dù tấm cooling pad có hiệu quả giải nhiệt tốt và giá thành phải chăng, hiệu quả làm mát của tấm này còn phụ thuộc nhiều vào điều kiện môi trường Khi độ ẩm không khí cao, quá trình bốc hơi bị hạn chế nên nhiệt độ giảm không đáng kể Bên cạnh đó, tấm cooling pad được làm từ xenlulozo tự nhiên dễ bị ẩm mốc và phát sinh mùi sau một thời gian sử dụng, ảnh hưởng đến chất lượng và độ bền của hệ thống làm mát.
Ưu tiên sử dụng hệ chiller hoặc hệ VRV cho nhà trồng
Bảng 4.1 So sánh 2 hệ điều hòa thông dụng cho không gian vừa và lớn
Tính chất Hệ chiiler Hệ VRV
Năng suất lạnh Từ vài chục kW đến hàng chục nghìn kW Từ vài chục kW đến vài trăm kW Ứng dụng Không gian lớn (Vài chục nghìn m 2 )
Không gian vừa và nhỏ (vài trăm vài nghìn m 2 )
Giải nhiệt Gió và nước Gió và nước
Phương án sưởi ấm Nếu dùng tháp giải nhiệt thì mùa đông phải dùng thiết bị hỗ trợ Bơm nhiệt rất hiệu quả và tiện lợi
Phòng máy Cần phòng máy Không cần phòng máy
Nhân tố vận hành Cần đội ngũ vận hành Không cần đội ngũ vận hành
Khả năng tự động Khó tự động dễ mở rộng
Công tác vệ sinh, bảo trì Bão dưỡng, bảo trì rất khó khăn Bảo trì đơn giản
Giá vận hành Cao Thấp
Mức tiêu thụ điện Cao Thấp hơn
4.2.2 Thông số kích thước của nhà nuôi quả thể
- Cao từ trần đến sàn: 5.5m
➢ Các thông số đầu vào liên quan đến tính toán tổn thất nhiệt của hệ VRV
- Vách ngăn: panel cách nhiệt EPS 0.05m (λ=0.04W/(mK))
- Trần: Panel cách nhiệt EPS 0.05m (λ=0.04W/(mK))
Hình 4 1 Cấu tạo panel cách nhiệt EPS
- Mặt ngoài lớp tôn mạ màu hợp kim nhôm-kẽm 0.4mm (λP-100W/(mK))
- Ở giữa là lớp xốp EPS chịu nhiệt 50mm (λ=0.04W/(mK))
- Mặt trong lớp tôn mạ màu hợp kim nhôm-kẽm 0.4mm (λP-100W/(mK)) Trong phòng:
- Chất nền: 50 Tấn, độ ẩm 55-61%
- Nấm: tối đa có trong phòng ở 1 thời điểm có 8 tấn
Nhiệt độ không khí (nhiệt độ bầu khô) 26.3°C, độ ẩm = 53,3%
- Tra đồ thị trạng thái không khí (Xem trong phụ lục)
- Nhiệt độ đọng sương tđ°C
- Nhiệt độ bầu ướt tư.5°C
Nhiệt độ không khí trong phòng 16°C, độ ẩm yêu cầu = 86%
Tra đồ thị trạng thái không khí
- Nhiệt độ đọng sương tđ=7°C
- Nhiệt độ bầu ướt tư°C
4.2.3 Cơ sở lí thuyết tính toán
Tổn thất nhiệt nhà lạnh [20]:
- Q1- Dòng nhiệt qua kết cấu bao che của nhà lạnh
- Q2- Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lí lạnh
- Q3-Dòng nhiệt từ không khí bên ngoài do lưu thông gió nhà lạnh
- Q4-Dòng nhiệt từ các nguồn khác nhau khi vận hành kho lanh
- Q5-Dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra khi hô hấp (nấm)
Tổng Q tại một thời điểm nào đó được gọi là phụ tải nhiệt của thiết bị lạnh
Tính toán hệ số truyền nhiệt k cho vách và trần: k = 1 1
- α1 : Hệ số tỏa nhiệt vách ngoài
- α1 : Hệ số tỏa nhiệt vách trong có dòng đối lưu cưỡng bức
- δ 𝑐𝑛 : Độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt (m)
- δ 𝑖 : Độ dày yêu cầu lớp cách nhiệt thứ i (m)
- λ 𝑐𝑛 : Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu W(m 2 *°K)
- λ 𝑖 : Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i W(m 2 *°K)
- Q11: Dòng nhiệt qua tường bao, trần và nền do chênh lệch nhiệt độ
- Q12: Dòng nhiệt qua tường bao do ảnh hưởng của bức xạ mặt trời
➢ Tính Q 11 cho tường bao và trần nhà
Q11=ktW*FW* ə *(t1-t2) + ktR*FR*ə*(t1-t2) (4.4) Trong đó:
- ə: Hệ số xét đến vị trí của cách
- ktW: Hệ số truyền nhiệt thực của vách
- ktR : Hệ số truyền nhiệt của trần
- F: diện tích bề mặt của kết cấu bao che (vách bao, trần nhà)
- t2: Nhiệt độ trong nhà lạnh °C
- m: tăng trở nhiệt của nền khi có lớp cách nhiệt (nếu không có cách nhiệt thì m=1)
- kq: để tính chính xác người ta chia làm nhiều vùng nhỏ
- Vùng rộng 2m theo tường bao kt1=0.47
- Vùng rộng 2m tiếp theo kt2= 0.23
- Vùng rộng 2m tiếp theo kt3= 0.12
Vùng rộng 2 mét ở đầu góc tường bao được tính diện tích nhân đôi do được coi là có dòng nhiệt đi vào từ hai phía Công thức F = 2(a + b) mô tả sự tăng gấp đôi lưu lượng nhiệt, trong đó a và b là hai cạnh của buồng lạnh Việc nhân đôi diện tích ở vùng này giúp mô tả chính xác hơn quá trình truyền nhiệt cho các thiết kế cách nhiệt và tối ưu hóa hiệu suất nhiệt.
Δt12 hiệu nhiệt độ dư là đại lượng đặc trưng cho ảnh hưởng của bức xạ mặt trời vào mùa hè Trong tính toán, hãy tính bức xạ mặt trời qua mái hay qua bức tường có tổn thất bức xạ mặt trời lớn nhất, bỏ qua các bề mặt tường còn lại.
Chọn Δt12 tùy theo hướng của bức tường nhận được bức xạ lớn nhất
- Đối với trần: màu xám (bêtông ximăng hoặc lớp phủ) lấy delta t12= 19°C
- Đối với các tường: hiệu nhiệt độ lấy định hướng theo bảng
➢ Tính toán Q2 dòng nhiệt do sản phẩm tỏa ra trong quá trình xử lí lạnh
Dòng nhiệt Q3 được xác định qua biểu thức:
- Mk: lưu lượng không khí của quạt thông gió, kg/s
- h1 và h2: entanpi của không khí ở ngoài và ở nhà lạnh, J/kg; (h1Rkj/kg, h2@kj/kg)
Lưu lượng quạt thông gió Mk có thể xác định theo biểu thức:
- V: Thể tích buồng bảo quản cần thông gió, m 3
- a: Bội số tuần hoàn hay số lần thay đổi không khí trong một ngày đêm, lần/24h
- ρk: Khối lượng riêng của không khí ở nhiệt độ và độ ẩm tương đối của không khí trong buồng bảo quản, kg/m 3
Trong quá trình vận hành Q4, các dòng nhiệt được hình thành từ năm nguồn chính: Q41 là nhiệt do đèn chiếu sáng, Q42 là nhiệt do người làm việc trong các buồng, Q43 là nhiệt do các động cơ điện, Q44 là nhiệt do mở cửa và Q45 là nhiệt do xả băng Việc nhận diện và kiểm soát các dòng nhiệt này giúp tối ưu hóa hiệu suất vận hành Q4, giảm thất thoát năng lượng và duy trì điều kiện nhiệt ổn định cho hệ thống.
➢ Dòng nhiệt do chiếu sáng buồng Q41:
- F: Nhiệt lượng toả ra khi chiếu sáng 1m 2 diện tích buồng hay diện tích nền, W/m 2
➢ Dòng nhiệt do người toả ra Q42:
- n: Số người làm việc trong nhà lạnh
➢ Dòng nhiệt do các động cơ điện Q43:
➢ Dòng nhiệt khi mở cửa Q44:
➢ Dòng nhiệt do xả băng Q45:
Dòng nhiệt vận hành Q4 là tổng các dòng nhiệt vận hành thành phần:
Dòng nhiệt Q5 chỉ xuất hiện ở các kho lạnh bảo quản hoa rau quả hô hấp đang trong quá trình sống và được xác định theo công thức:
- E: Dung tích kho lạnh, Tấn;
- qn và qbq:Dòng nhiệt do sản phẩm toả ra ở nhiệt độ khi nhập vào kho lạnh và ở nhiệt độ bảo quản trong kho lạnh, W/t
➢ Phụ tải nhiệt thiết bị:
Tải nhiệt cho thiết bị là lượng nhiệt cần thiết để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị bay hơi, nhằm đảm bảo quá trình trao đổi nhiệt diễn ra hiệu quả Công suất giải nhiệt yêu cầu của thiết bị luôn lớn hơn công suất máy nén và cần có hệ số dự trữ để đối phó với các biến động trong quá trình vận hành.
Vì thế, tải nhiệt cho thiết bị được lấy bằng tổng của tất cả các tổn thất nhiệt:
4.2.4 Tính toán tổn thất nhiệt nhà nuôi quả thể
Bảng thông số diện tích các mặt của nhà lạnh
Bảng 4 1 Thông số diện tích các mặt của nhà trồng
Diện tích các mặt Diện tích (m 2 )
- Tính toán hệ số truyền nhiệt k cho vách và trần [4.1]: k = 1 1
- Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che cho nhà nuôi quả thể Q1[4.3] với nhiệt độ trong phòng 16°C
- Tính toán Q11 cho tường bao [4.4]:
Q11 = ktW*FW* ə *(t1-t2) + ktR*FR*ə*(t1-t2) = 0.712*(82.5*2+231*2)*(27-16)+ 0.712*(630)*(27-16) = 10338 Wnhiệt
Bảng 4 2 Thông số diện tích các khu vực của nền nhà trồng
Diện tích nền theo từng kt (W/m 2 K) Diện tích m 2 k t1 0.47 212 k t2 0.23 180 k t3 0.12 148 k t4 0.07 90
- Tính tổn thất nhiệt Q12 do bức xạ mặt trời [4.6]:
- Đối với trần màu xám (bêtông ximăng hoặc lớp phủ) lấy delta t12= 19°C;
- Đối với các tường hiệu nhiệt độ lấy định hướng theo bảng
- Khối chất nền trước khi đưa vào trại nấm có nhiệt độ tcn0°C, độ ẩm cnb%
- Khối chất nền sau khi đưa vào trại nấm có nhiệt độ tcn°C, độ ẩm cnb%
- 15120 bịch chất nền được đưa vào trong vòng 3 ngày, mỗi bịch nặng 3.2kg
Lượng chất nền đưa vào trong 3 ngày là gần 50 tấn
Công suất gia lạnh MP tấn/ngày đêm:
- Lượng quạt thông gió Mk:
24∗3600 = 0.246 kg/s (Lượng không khí tươi cấp cho 1 người tối thiểu là 20m 3 /h, lưu lượng không khí cấp cho nấm là 91l/m2/h diện tích kệ trồng [20])
- B lựa chọn theo diện tích cửa 4*3m
- Có tối đa 15 tấn nấm tươi trong thời điểm chờ thu hoạch
➢ Phụ tải nhiệt thiết bị [4.1]:
Máy lạnh 1HP00BTU/h => 334655BTU/h chọn máy lạnh 37.2HP'.88kW
Chọn dàn nóng máy lạnh có công suất 28kW
4.2.5 Chọn dàn nóng dàn lạnh cho hệ thống điều hòa trung tâm VRV
Với công suất điện là 38HP:
Chọn tổ hợp dàn nóng VRV-H Daikin loại cop cao RXYQ38AHYMV 38Hp 2 chiều (hình 4.2)
Hình 4 2 Dàn nóng VRV-H Daikin loại cop cao RXYQ38AHYMV 38Hp
- Thông số dàn nóng điều hòa trung tâm VRV 38HP:
Bảng 4 3 Bảng thông số cơ bản dàn nóng điều hòa trung tâm VRV
Tổ hợp kết nối RXYQ12AYM/RXYQ12AYM/RXYQ14AYM
Nguồn điện Hệ thống 3 pha 4 dây, 380-415V/ 380V, 50Hz/
Công suất làm lạnh Btu/h 355,000 kW 107
Công suất sưởi Btu/h 409,000 kW 120 Điện năng tiêu thụ
- Bộ chia ga cho điều hòa trung tâm 3 cục nóng (hình 4.5)
Hình 4 3 Bộ chia gas cho điều hòa trung tâm 3 cục nóng
Với dàn nóng Daikin 38HP và căn nhà trồng hệ sợi có trần giả, giải pháp tối ưu là chọn dàn lạnh phù hợp VRV Daikin Cassette âm trần 2 chiều FXFQ80SVM với khả năng đa hướng thổi và cảm biến thông minh là lựa chọn lý tưởng cho không gian trần giả và hệ thống điều hòa công suất cao (hình 4.6).
Bảng 4 4 Thông số cơ bản dàn lạnh cassette
Model FXFQ80SVM Điện nguồn 1-pha, 220-230 V/220 V, 50/60 Hz
Công suất làm lạnh kcal/h 7,700
Btu/h 34,100 kW 10 Điện năng tiêu thụ Làm lạnh kW 0.095
Mặt bằng bố trí hệ VRV (xem trong tập bản vẽ)
Với công suất lạnh của dàn nóng là 355000BTU/h thì:
Hình 4 4 Dàn Lạnh VRV Daikin Cassette Âm Trần 2 Chiều FXFQ80SVM
Chọn 12 dàn lạnh cho 1 nhà trồng
(Bố trí hệ VRV xem tập bản vẽ)
Thiết kế chiếu sáng
4.3.1 Phương pháp tính toán chiếu sáng
Lựa chọn thiết bị chiếu sáng theo các tiêu chí sau đây:
Bước 1: Thu thập các thông tin ban đầu
Bước 2: Xác định các hệ số phản xạ của trần, tường, sàn
Bước 3: Chọn bộ đèn: chọn loại đèn phù hợp với yêu cầu công việc và các tiêu chí đã đặt ra
Bước 4: Chọn độ cao treo đèn tính toán
Bước 5: Xác định hệ số sử dụng CU
Hệ số sử dụng CU phụ thuộc vào: chỉ số phòng, loại bộ đèn và các hệ số phản xạ của trần, tường, sàn
H tt ∗(a+b) (4.17) Ở đây: a, b, S lần lượt là chiều rộng, chiều dài và diện tích khu vực được chiếu sáng;
H tt là chiều cao treo đèn tính toán
Bước 6: Xác định hệ số mất mát ánh sáng LLF
Hệ số mất mát ánh sáng (LLF) phụ thuộc vào nhiều yếu tố quan trọng như loại bóng đèn và loại bộ đèn được sử dụng Chế độ hoạt động của bộ đèn, tức là cách đèn được vận hành và mức công suất điều chỉnh, ảnh hưởng trực tiếp đến mức mất sáng và hiệu suất chiếu sáng Tính chất môi trường lắp đặt, bao gồm nhiệt độ, độ ẩm, bụi và tác động của yếu tố ngoại cảnh, cũng tác động đến LLF Thêm vào đó, chế độ bảo trì đèn, như lịch bảo trì, vệ sinh và thay thế linh kiện kịp thời, đóng vai trò quyết định trong việc duy trì độ sáng và tối ưu hóa hệ số mất mát ánh sáng.
Bước 7: Chọn độ rọi yêu cầu 𝑬 𝒚𝒄 Độ rọi tiêu chuẩn E yc phụ thuộc tính chất công việc và độ tuổi người lao động
Bước 8: Xác định số bộ đèn cần sử dụng n = E yc ∗S
4.3.2.1 Chiếu sáng lối đi trong nhà nuôi quả thể
Các thông số của nhà nuôi quả thể:
Sàn có độ phản xạ 30% Đối với chiếu sáng khu vực đi lại của phòng trồng nấm, độ rọi Eyc là 200 lx Khu vực trồng bằng đèn LED dây để chiếu sáng cho các khay nên chỉ tính toán chiếu sáng cho phần lối đi.
Lối đi của nhà trồng được chia thành lối đi 1 và 2 để tính toán:
4∗(12+0.9)= 0.17 Chọn hệ số CU (xem bảng ở phụ lục chiếu sáng):
- Số mất mát ánh sáng LFF với môi trường sạch chọn LFF= 0.7
- Quang thông tổng lối đi 1:
- Quang thông tổng lối đi 2:
- Chọn bóng đèn: sử dụng đèn led WT 470C L1300 1X42S/840 NB của Philips (hình 4.8)
Hình 4 5 Đèn led WT470C LED42S/840 PSU NB L1300
- Số bộ đèn cần sử dụng khu 1 [4.18]: n = 𝐹 ∑
- Số bộ đèn cần sử dụng khu 2: n = 𝐹 ∑
Phân bố các bộ đèn (xem trong tập bản vẽ đính kèm)
4.3.2.2 Chiếu sáng cho kệ trồng nấm
Để tối ưu giai đoạn phát triển của quả thể và nâng cao hiệu suất sinh trưởng, việc chiếu sáng đúng bước sóng được xem là yếu tố quan trọng theo các bài nghiên cứu khoa học Theo các nghiên cứu, ánh sáng có bước sóng 470 nm, tức ánh sáng màu xanh dương, được chứng minh là kích thích sự phát triển mạnh mẽ của quả thể và tối ưu hiệu quả sinh trưởng.
Sử dụng đèn led blue cho chiếu sáng kệ trồng
- Độ rọi yêu cầu là 800-1200lux
- Độ cao treo đèn so với mặt phẳng làm việc Htt=0.5m
- Chọn bóng đèn: sử dụng đèn led FSB- 5050- IP65-L60 của VINALED (hình 4.9)
Hình 4 6 Đèn led xanh dương FSB- 5050- IP65-L60
Thông số đèn led blue:
+ Tiêu chuẩn bảo vệ: IP65
- Số mất mát ánh sáng FFL với môi trường trung bình chọn LFF= 0.66 thời gian bảo hành 12 tháng
- Độ rọi tiêu chuẩn Eyc = 1000 lux
- Số bộ đèn cần sử dụng [4.18]: n = 𝐹 ∑
Sử dụng 20 m dây led cho chiếu sáng nuôi dưỡng quả thể
- Hiệu suất chiếu sáng trên một đơn vị diện tích sàn trồng:
- Phân bố đèn (Xem trong tập bản vẽ)
Theo phương pháp tính toán chiếu sáng như trên ta có:
Bảng 4 5 Tổng hợp tính toán chiếu sáng cho từng khu vực
Tính toán phụ tải và phân nhóm phụ tải
4.4.1 Phương pháp tính phụ tải theo hệ số sử dụng và hệ số đồng thời
S tt = √P tt 2 + Q 2 tt (kVA) (4.21) cosφ tb = ∑ cosφ i i ∗P đmi
- 𝐾 𝑢𝑖 là hệ số sử dụng của thiết bị thứ i
- 𝑃 đ𝑚𝑖 là công suất định mức của thiết bị thứ i
- n là số thiết bị trong nhóm
- Hệ số sử dụng của các thiết bị khác nhau có thể tra trong sổ tay thiết kế Với tải chiếu sáng ta chọn Ku=1
Trong trường hợp hệ số công suất của các thiết bị không chênh lệch nhiều, công suất tính toán cho nhóm n thiết bị được xác định bằng một công thức chuẩn nhằm đảm bảo tính nhất quán và tối ưu hiệu suất hệ thống điện Việc giả định sự đồng nhất của hệ số công suất giúp giảm sai số tính toán, tạo điều kiện thuận lợi cho so sánh giữa các nhóm thiết bị và hỗ trợ quá trình thiết kế phân bổ công suất một cách hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.
𝑆 𝑡𝑡 = 𝐾 𝑠 ∗ ∑ 𝑛 𝑖=1 ∗ 𝐾 𝑢𝑖 ∗𝑆 đ𝑚𝑖 (kVA) (4.25) Phương pháp này tính toán đơn giản, thuận tiện và cho kết quả chính xác
4.4.2.1 Tính toán công suất cho tủ phòng
Tính toán phụ tải cho tủ phòng TB1:
Ptt = Ks*n*Ku*Pdm= 1∗12∗1∗0.305 = 0.366(kW)
Ptt = Ks.n.Ku.Pdm= 1∗14∗1∗0.305 = 0.427(kW)
Ptt = Ks.n.Ku.Pdm= 1∗841∗1∗0.0144 = 12.1(kW)
Bảng 4 6 Bảng tổng hợp tính toán phụ tải tủ TB1-TB6
Tủ Tên phụ tải Số lượng
Danh mục sản phẩm được trình bày bao gồm các mẫu đèn chiếu sáng lối đi và dây LED với thông số kỹ thuật tối ưu cho hiệu suất và độ bền Có Đèn lối đi 1 và Đèn lối đi 2a, 2b, 2c, mỗi dòng được thiết kế để cung cấp ánh sáng ổn định cho lối đi với các tùy chọn công suất và kích thước khác nhau Đồng thời, đèn dây LED xanh 2a, 2b, 2c và đèn dây LED trắng 2a mang lại ánh sáng xanh và ánh sáng trắng cho trang trí và chiếu sáng ngoài trời, giúp tiết kiệm điện và nâng cao an toàn cho khu vực công cộng và sân vườn Với sự đa dạng về màu sắc và công suất, các sản phẩm này đáp ứng mọi nhu cầu từ chiếu sáng chức năng đến trang trí.
Dàn lạnh VRV 10 1 0.095 0.8 0.75 1 1 0.10 0.07 0.12 0.54 Dàn lạnh VRV 11 1 0.095 0.8 0.75 1 1 0.10 0.07 0.12 0.54 Dàn lạnh VRV 12 1 0.095 0.8 0.75 1 1 0.10 0.07 0.12 0.54
Tủ Tên phụ tải K s P tt
Trang web hiện có 36 mẫu đèn liên quan đến đèn lối đi và đèn dây LED, gồm đèn lối đi 2a, 2b và 2c; đèn dây LED xanh 2a, 2b và 2c; cùng đèn dây LED trắng 2a, 2b và 2c Các sản phẩm này mang lại giải pháp chiếu sáng an toàn, tiết kiệm và thẩm mỹ cho lối vào và sân vườn với ánh sáng xanh hoặc trắng, đáp ứng nhu cầu trang trí và tối ưu hóa chi phí.
Bảng 4 7 Bảng tổng hợp tính toán phụ tải tủ TB7-TB14
Tủ Tên phụ tải Số lượng P dm (kW) Cos
TB13 Đèn khu đóng bịch 36 0.04 0.95 0.33 1.0 1.00 1.30 Đèn phòng cấy meo 4 0.03 0.95 0.33 1.0 1.00 0.14 Ổ cắm 2 3.00 0.80 0.75 1.0 1.00 3.00
Tên phụ tải Q tt (kVAr) S tt
(kVA) I (A) Đèn phòng sợi 0.15 0.48 2.19 1.00 0.46 0.15 0.48 2.19 Đèn khu đóng bịch 0.43 1.36 6.20
0.90 3.99 2.45 4.73 21.52 Đèn phòng cấy meo 0.05 0.15 0.66 Ổ cắm 2.25 3.75 17.05
4.4.2.2 Tính toán công suất cho tủ khu vực MS
Bảng 4 8 Bảng tính toán phụ tải tính toán cho tủ khu vực MS1
Tủ Thiết bị Số lượng
MS1 Đèn khu phân loại 14 0.04 0.95 0.33 1 1 0.51 0.17 0.54 2.46 Đèn kho 12 0.03 0.95 0.33 1 1 0.37 0.12 0.39 1.79 Ổ cắm 3 3.00 0.80 0.75 1 1 3.00 2.25 3.75 17.05
Máy hàn miệng túi 1 0.65 0.80 0.75 0.8 1 0.52 0.39 0.65 2.95 Đèn ngoại vi 4 0.10 0.95 0.33 1 1 0.40 0.13 0.42 0.64
Máy hàn miệng túi Đèn ngoại vi
Bảng 4 9 Bảng tổng hợp phụ tải tính toán cho tủ khu vực MS2 và MS3
( kVA) I TB (A) K s P tt (kW) Q tt
Bảng 4 10 Bảng tính toán phụ tải cho tủ chỉnh MSB
Tính toán trạm biến áp
4.5.1 Chọn số lượng, vị trí và công suất đặt MBA
Vốn đầu tư dành cho trạm biến áp chiếm một phần rất quan trọng trong tổng vốn đầu tư của hệ thống điện Vì vậy việc chọn vị trí, số lượng và công suất định mức của máy biến áp là vấn đề then chốt để đảm bảo an toàn, tin cậy và tối ưu chi phí vận hành Để lựa chọn trạm biến áp hiệu quả, cần đưa ra một số tiêu chí và phương án tối ưu như phân tích nhu cầu phụ tải, đánh giá lưu lượng và phân bổ tải, xác định vị trí tối ưu và tính toán công suất định mức của các máy biến áp sao cho phù hợp với dự báo tăng trưởng phụ tải và yêu cầu dự phòng Các quyết định này sẽ giúp tối ưu vốn đầu tư và nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống điện.
Có 51 phương án được xem xét dựa trên các ràng buộc cụ thể và tiến hành tính toán các yếu tố kinh tế và kỹ thuật để so sánh, từ đó chọn ra phương án tối ưu cho từng trường hợp Quá trình đánh giá này đảm bảo tính khách quan, hiệu quả và giúp xác định phương án tốt nhất cho mọi tình huống.
➢ Chọn vị trí đặt trạm biến áp
- Thuận tiện cho các tuyến dây vào /ra
- Thuận lợi trong quá trình lắp đặt, thi công và xây dựng
- Đặt nơi ít người qua lại, thông thoáng
- Phòng cháy nổ, ẩm ướt, bụi bặm và là nơi địa chất tốt
- An toàn cho người và thiết bị
➢ Chọn số lượng và loại MBA
Chọn số lượng MBA phụ thuộc vào các yếu tố sau:
- Yêu cầu về liên tục cung cấp đện cho hộ phụ tải
- Yêu cầu về lựa chọn dung lượng máy biến áp
- Yêu cầu về vận hành kinh tế trạm biến áp
➢ Xác dịnh dung lượng MBA
Có nhiều phương án xác định dung lượng MBA
- Chọn theo điều kiện làm việc
- Bình thường có xét đến quá tải cho phép
- Kiểm tra theo điều kiện quá tải sự cố với một thời gian hạn chế để không gián đoạn cung cấp điện
- Máy biến áp được đặt gần giữa trại, gần tủ chính MSB (Xem chi tiết trong tập bản vẽ)
- Chọn 1 MBA do trang trại thuộc hộ loại 3 không yêu cầu cung cấp điện quá cao
Ta có công suất biểu kiến của trang trại:
SđmBA ≥ Smax tải x (1+α) (4.29) Với α = (0,15 - 0,3) là hệ số dự trữ phát triển tương lai
Chọn Máy biến áp THIBIDI 630kVA - 15 (22)/0.4 (hình 4.12):
Hình 4 7 Máy biến áp THIBIDI 630kVA
Loại máy biến áp 3 pha ngâm dầu
Chọn dây dẫn và thiết bị đóng cắt
4.6.1 Phương pháp chọn dây dẫn và CB theo điều kiện phát nóng
Để đảm bảo cách điện của dây dẫn không bị hỏng do nhiệt sinh ra trong quá trình làm việc, dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài Điều này đồng nghĩa với việc trị số dòng điện phát nóng cho phép của dây hoặc cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn, nhằm tăng cường an toàn và độ bền của hệ thống.
- Icp : Dòng điện làm việc lâu dài cho phép của cáp và dây dẫn (A)
- K : Hệ số điều chỉnh theo điều kiện lắp đặt thực tế
* Nếu dây, cáp không chôn dưới đất thì K= K 1 K 2 K 3 với: (4.31)
- Hệ số K1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt
- Hệ số K2 xét đến số mạch dây, cáp trong một hàng đơn
- Hệ số K3 xét đến nhiệt độ môi trường khác 30 0 C
* Nếu dây, cáp chôn ngầm trong đất thì K= K 4 K 5 K 6 K 7 với: (4.32)
- Hệ số K4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt
- Hệ số K5 xét đến số mạch dây, cáp trong một hàng đơn
- Hệ số K6 xét đến tính chất của đất
- Hệ số K7 xét đến nhiệt độ đất khác 20 0 C
(Các hệ số K xem tại phụ lục)
Vì khoảng cách từ tủ phân phối đến tủ động lực và từ tủ động lực đến từng thiết bị là ngắn, khi thời gian làm việc của các máy ít, việc chọn dòng phát nóng phù hợp sẽ đảm bảo các chỉ tiêu kỹ thuật và giảm thiểu lãng phí kim loại màu.
Trong lắp đặt điện, bảo vệ chống ngắn mạch tại các điểm rẽ nhánh — nơi có sự thay đổi tiết diện dây dẫn — luôn được yêu cầu Dòng ngắn mạch phải được tính toán ở từng mức của mạng điện nhằm xác định đặc tính của thiết bị bảo vệ cần thiết để chống lại hoặc ngắt dòng sự cố.
Để tính ngắn mạch đầu tiên, ta phải lập một sơ đồ thay thế, trong đó mỗi phần tử của mạch được thay bằng một điện trở và một điện kháng, như minh họa trong hình 4.13.
Hình 4 8 Sơ đồ tương đương tính toán ngắn mạch
- Trở kháng của mạng điện phía nguồn:
Ở đây, các tham số quan trọng của mạng điện được định nghĩa như sau: U là điện áp dây thứ cấp không tải của mạng điện (đơn vị kV); Ssc là công suất ngắn mạch phía nguồn (đơn vị MVA); Rup và Xup lần lượt là điện trở và điện kháng của mạch phía nguồn Việc nắm rõ các tham số này là nền tảng cho phân tích ổn định và thiết kế hệ thống, giúp đánh giá đáp ứng điện áp và độ tin cậy của nguồn khi xảy ra ngắn mạch.
- Trở kháng của máy biến áp:
Trở kháng máy biến áp:
Theo cách tính toán như trên ta có
Bảng 4 12 Tính toán ngắn mạch cho tủ MS1
TỦ MS1 U(V) R dd X dd R cb X cb R tc X tc I It (kA)
Bảng 4 13 Tính toán ngắn mạch cho tủ MS2
TỦ MS2 U(V) R dd X dd R cb X cb R tc X tc I It (kA)
Bảng 4 14 Tính toán ngắn mạch cho tủ MS3
TỦ MS3 U(V) R dd X dd R cb X cb R tc X tc I It (kA)
4.6.3 Chọn dây dẫn và CB cho các thiết bị
➢ Chọn dây cho đèn lối đi 1:
Chọn Cb BH-D6 1P 2A CN của Mitsubishi có dòng ICB = 2A
Với cách đi dây cáp trên trần nhà ta có tỉ số K như sau:
Chọn dây cáp CVmd 2x1mm 2 của Cadivi
Theo như cách chọn dây và công thức trên ta có:
Bảng 4 15 Bảng tổng hợp chọn dây cho các thiết bị
Danh sách vật tư điện cho dự án gồm các nhóm thiết bị chiếu sáng, cấp nguồn và điều khiển: đèn lối đi 1 và 2 với dây 2x1 mm và CB VCmd, 1P 2A hoặc 3A kèm ký hiệu C/N; quạt hút và bơm được cấp nguồn qua CVV 2x2.5 mm, 2P và 6A; dàn lạnh hệ VRV dùng CVV 2x1 mm, 2P 2A; đèn phòng nuôi sợi, đèn khu đóng bịch và đèn khu phân loại (đèn kho) được điều khiển bằng VCmd hoặc CV; đèn khu đóng bịch sử dụng dây 2x4 mm với 1P 10A và 6kA CN; đèn phòng cấy meo 2x1 mm, 1P 3A 6kA N; ổ cắm 17.0 với CV 2x2.5 mm, 2P 20A C N; bơm hoả tiễn qua CVV 2x2.5 mm 2P 10A C N; và đèn ngoại vi có các tham số tương ứng Tất cả các mục này cho thấy yêu cầu về cáp, bảng điện và phụ kiện điện đạt chuẩn, đảm bảo an toàn và vận hành hiệu quả cho hệ thống.
(A) Tên cáp Tên CB Đèn led xanh 57.9 0.8 0.80 1.05 0.96 0.65 63 97.7 CVV 2x25 mm 2 BH-D6 1P 63A C N Đèn led trắng 17.4 0.8 0.80 1.05 0.96 0.65 20 31.0 CVV 2x6 mm 2 BH-D6 1P 20A C N Dàn nóng hệ VRV 53.2 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 63 97.7 CVV 3x16 mm 2 BH-D6 3P 63A C N
Máy trộn 22.8 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 25 38.8 CVV 3x4 mm 2 BH-D6 3P 25A
Máy đóng bịch 27.3 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 32 49.6 CVV 2x10 mm 2 BH-D6 2P 32A C N
NF125-CV 3P 75A 10kA Máy sấy khô 22.7 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 25 38.8 CVV 2x4 mm 2 BH-D6 2P 25A C N Máy hàn miệng túi 3.0 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 3 4.7 CV 2x1.5 mm 2 BH-D6 2P 3A C N Kho lạnh 19.0 0.8 0.8 1.05 0.96 0.65 25 38.8 CVV 3x6 mm 2 BH-D6 3P 25A C N
4.6.4 Chọn dây dẫn và MCCB từ các tủ TB đến tủ MS
Tương tự các công thức và tính toán của tính toán chọn dây dẫn cho các thiết bị ta có:
Bảng 4 16 Bảng tính toán chọn dây dẫn và thiết bị đóng cắt từ tủ phòng TB đến tủ khu vực MS
NF125-SV 4P 125A là cầu dao có khả năng ngắt ngắn mạch lên tới 30kA Các mẫu TB7 đến TB12 có cùng thiết lập kỹ thuật: điện áp định mức 2.2 kV, các tham số 0.8, 0.65, 1.05, 0.96 và 0.52; số ngắt 4; CV 7.6; dây dẫn 2×1.5 mm; BH-D6; 2P; 4A; ngắt được 6kA; chuẩn C N Trong khi TB13 có thông số đầu vào 21.5, còn lại là 0.8, 0.65, 1.05, 0.96, 0.52; ngắt 25A; CV 47.7; dây dẫn 2×6 mm; BH-D6; 2P; 25A; CN.
(A) I tt (A) Tên cáp Tên CB
TB14 74.8 0.7 0.85 1.07 0.64 75 117.8041 CXV 4x35+1x16 mm 2 NF125-CV 3P 80A
4.6.5 Chọn dây dẫn từ tủ MS đến tủ MSB và từ tủ MSB đến MBA
Bảng 4 17 Bảng tổng hợp chọn dây từ tủ MS đến tủ MSB và từ tủ MSB đến MBA
4.6.6 Tính toán sụt áp trên đường dây
Bảng 4 18 Bảng tổng hợp chiều dài dây dẫn
Nhánh Chiều dài (m) Nhánh Chiều dài (m) Nhánh Chiều dài
MBA-MSB 4 MS1-Đèn khu phân loại 25 MS1-Máy hàn miệng túi 18
MSB-MS1 64 MS1-Đèn kho 36 MS1-Máy lạnh kho 20
MSB-MS2 6 MS1-Đèn kho 10 MS2-TB1 8
MSB-MS3 111 MS1-Máy sấy khô 20 MS2-TB2 3
MS2-TB3 20 MS3-TB7 82 MS3-TB11 23
MS2-TB4 15 MS3-TB8 70 MS3-TB12 15
MS2-TB5 27 MS3-TB9 58 MS3-TB13 1
MS2-TB6 22 MS3-TB10 35 MS3-TB14 2
TB1- Đèn lối đi 1 54 TB1- Đèn blue 2a 14 TB1- Đèn white 2b 26
TB1- Đèn lối đi 2a 23.5 TB1- Đèn blue 2b 26 TB1- Đèn white 2c 38
TB1- Đèn lối đi 2b 35.4 TB1- Đèn blue 2c 35 TB1- Quạt hút 58
TB1- Đèn lối đi 2c 47.4 TB1- Đèn white 2a 14 TB1- Bơm 17
TB1- VRV 7 TB13- Đèn phòng cấy meo 12 TB14- Bơm hoả tiễn 20
TB7- Đèn phòng sợi 23.5 TB13- Ổ cắm 2 TB14- Máy đóng bịch 19.3
TB13- Đèn khu đóng bịch 50 TB14- Máy trộn 19.3 TB14- Lò hấp 8
Chất lượng điện năng đóng vai trò then chốt đối với hiệu quả hoạt động của một phân xưởng sản xuất Để phân xưởng vận hành ổn định, đạt năng suất cao và phát huy tối đa hiệu suất của các máy móc thiết bị, cần đảm bảo điện năng ổn định, ít sụt áp, nhiễu và dao động dòng điện Chất lượng điện năng tốt giúp giảm hư hỏng thiết bị, tiết kiệm chi phí vận hành và kéo dài tuổi thọ của hệ thống máy móc Để duy trì chất lượng điện năng, cần đầu tư vào hệ thống bảo vệ, ổn áp, nguồn dự phòng và giám sát tiêu thụ điện, từ đó tối ưu hóa năng suất và hiệu quả sản xuất của phân xưởng.
60 lượng điện áp Muốn vậy phải đảm bảo độ sụt áp hay tổn thất điện áp trên đường dây (U) phải nằm trong giới hạn cho phép ∆U%≤∆U_cp% (4%)
Tính toán sụt áp từ trạm biến áp đến tủ chính:
400 ∗ 100 = 0.22% => ∆U% ≤ ∆U cp % Tương tự cách tính ta có bảng sau:
Bảng 4 19 Bảng tính toán sụt áp trên đường dây của trang trại nấm
Tuyến dây Chiều dài dây(m)
Kv(điện áp rơi) I sc ∆U ∆U%
Tuyến dây Chiều dài dây(m)
Kv(điện áp rơi) Isc ∆U ∆U%
TB13-đèn khu đóng bịch 50 10 10.3 8.72 2.33
TB13-đèn phòng cấy meo 12 0.15 3.1 0.01 0.00
MS1-đèn khu phân loại 25 0.15 3.0 0.01 0.01
MS1-máy hàn miệng túi 18 27 4.7 2.26 1.03
Bảo vệ nối đất chống sét
Nối đất và chống sét là biện pháp an toàn thiết yếu cho hệ thống cung cấp điện vì hệ thống được phân bổ rộng trên diện tích lớn và có nhiều người làm việc với các thiết bị điện Khi cách điện của thiết bị bị chọc thủng hoặc người vận hành không tuân thủ quy tắc an toàn, điện có thể tồn tại trên vỏ thiết bị và các tay cầm, gây nguy hiểm cho vận hành Sét đánh trực tiếp hoặc gián tiếp vào thiết bị điện không những làm hư hỏng thiết bị mà còn đe dọa tính mạng người vận hành Do đó trong hệ thống cung cấp điện nhất thiết phải có biện pháp an toàn hiệu quả và đơn giản, đó là thực hiện nối đất và lắp đặt các thiết bị chống sét để đảm bảo an toàn tối ưu.
Việc nối đất cho các bộ phận kim loại có khả năng mang điện khi lớp cách điện bị hỏng nhằm đảm bảo điện áp tiếp xúc luôn ở mức an toàn cho con người Tùy đặc tính của từng mạng điện — dòng điện chạm đất có lớn hay nhỏ, thời gian tồn tại sự cố kéo dài hay ngắn — mà mức độ nối đất và trị số điện trở đất phải được thiết kế cho phù hợp Điện trở nối đất của một cọc hoặc vật nối đất có kích thước nhỏ thường không đáp ứng được yêu cầu, vì vậy cần kết hợp với một hệ thống nối đất khác để đạt được mức an toàn cần thiết.
Với trang trại nấm có chiều dài lên tới 190m, sử dụng 2 kim thu sét bảo vệ ở 2 vị trí để đảm bảo khả năng chống sét, giảm thiểu vốn đầu tư
Với bị trí đầu tiên có yêu cầu bán kính bảo vệ là 87m, sử dụng kim thu sét phát tia tiên đạo sớm LIVA, có thời gian phóng điện sớm ∆T = 63𝜇𝑠, đặt trên nóc phía đầu của trang trại, trên cột đỡ có chiều cao 5 m Chọn mức bảo vệ II tương ứng với D = 40 m (Tham khảo Phụ lục 4)
- Độ lợi khoảng cách: ∆𝐿 = 𝑣 ∆𝑇 6 *63*10 -6 cm
- Bán kính bảo vệ của kim thu sét LIVA:
Với vị trí thứ 2 và yêu cầu bán kính bảo vệ là 48 m, hệ thống kim thu sét phát tia tiên đạo sớm LIVA được triển khai, với thời gian phóng điện ∆T = 22 μs, đặt trên nóc phía đầu của trang trại và trên cột đỡ có chiều cao 5 m Chọn mức bảo vệ II tương ứng với D = 40 m.
- Bán kính bảo vệ của kim thu sét LIVA:
Tính toán nối đất cho chống sét:
- Trở suất 𝜌 = 100 (trở suất đất vào mùa khô)
- Hệ số thay đổi theo mùa: K = 1,4
- Điện trở 1 cọc với ℎ = 0,8𝑚 (sâu xuống đất), 𝐿 = 3𝑚 (độ dài cọc):
- Điện trở hệ thống cọc (Chọn 1 hàng 6 cọc, khoảng cách cọc a = 6m):
- Điện trở hệ thống cọc:
- Đường kính dây đồng trần tiết diện 50mm 2 : dd = 8mm, dây dài Ld = 6*5 = 30 m
- Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối với các cọc xét đến hệ số thanh (dây):
- Điện trở toàn hệ thống nối đất:
Sử dụng kiểu nối đất TT dùng cho mạng điện có biến tần, mạng có thể mở rộng được
Tính toán nối đất cho chống sét:
- Trở suất 𝜌 = 100 (trở suất đất)
- Hệ số thay đổi theo mùa: K = 1,4
- Điện trở 1 cọc với ℎ = 0,8𝑚 (sâu xuống đất), 𝐿 = 3𝑚 (dài cọc)
- Điện trở hệ thống cọc (Chọn 1 hàng 10 cọc, khoảng cách cọc a = 6m):
- Điện trở hệ thống cọc:
- Đường kính dây đồng trần tiết diện 50mm 2 : dd = 8mm, dây dài Ld = 6 9 = 54 m
- Điện trở nối đất của dây cáp đồng nối với các cọc xét đến hệ số thanh (dây):
- Điện trở toàn hệ thống nối đất:
Bù công suất phản kháng
- Trang trại nấm có cosⱷtb=0.8 (vì một số thiết bị không có cosⱷ chính xác nên lấy giá trị hệ số công suất bằng 0.8 trước khi bù làm chuẩn)
- Yêu cầu bù cosⱷtb=0.8 lên 0.93
Dung lượng bù được tính theo công thức sau:
- 𝑃 𝑡ả𝑖 đ𝑚𝑝𝑥 :là công suất của toàn phân xưởng
- tan 𝜑 1 𝑡 : hệ số công suất trước khi bù
- tan 𝜑 2 𝑠 : hệ số công suất sau khi bù
Tính toán công suất bù:
Chọn tụ bù có Qbù= 180 kVAr
Chọn Tủ tụ bù 3 pha 180kVAr bù tự động 6 cấp (hình 4.14)
Hình 4 9 Tủ bù tự động 6 cấp
Bảng 4 20 Thông số kỹ thuật tủ b ù
Công suất tụ bù 3P 30kVAr Điện áp thiết kế 3P 440V
Bộ điều khiển tụ bù 6 cấp
Chất liệu vỏ Thép sơn tĩnh điện