Nghiên cứu bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp

Nghiên cứu bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp Nghiên cứu bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp Nghiên cứu bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp luận văn tốt nghiệp,luận văn thạc sĩ, luận văn cao học, luận văn đại học, luận án tiến sĩ, đồ án tốt nghiệp

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Vi ện: Khoa học công nghệ Nhiệt lạnh

Giảng viên hướng dẫn 2: GS TS PHẠM VĂN TÙY

Chữ ký của GVHD

Đơn vị: Hội Khoa học kỹ thuật lạnh và ĐHKK Việt Nam

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Chuyên ngành: K ỹ Thuật Nhiệt

LU ẬN VĂN THẠC SỸ KĨ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

TS NGUY ỄN ĐÌNH VỊNH GS TS PH ẠM VĂN TÙY

TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN

Qua nghiên cứu, các kho lưu trữ hiện nay phần lớn sử dụng các máy lạnh

để điều hòa không khí, phương pháp này có mang lại hiệu quả nhất định nhưng chi phí đầu tư lớn, khó áp dụng cho nhưng khu vực bảo quản đòi hỏi nhiệt độ và

độ ẩm thấp Việc nghiên cứu bơm nhiệt để hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp

là một hướng đi đầy triển vọng, có thể mang lại hiệu quả cao, tiết kiệm năng lượng và tiết kiệm kinh tế

Mục đích nghiên cứu khả năng ứng dụng của bơm nhiệt cho kho lưu trữ

để từ đó có thể áp dụng từ lý thuyết vào thực tiễn Luận văn được chia thành 5 chương với các nội dung chính:

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Bơm nhiệt và ứng dụng của bơm nhiệt

Chương 3 Tính toán bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ

Chương 4 Mô hình hóa bằng phần mềm mô phỏng ANSYS

Chương 5 Kết luận và đề xuất

Để thực hiện hoàn chỉnh nội dung của 5 chương, trong nghiên cứu này sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết, trực quan qua mô phỏng bằng các phần mềm chuyên ngành rồi đánh giá kết luận

H ỌC VIÊN

Phạm Tiến Dũng

M ỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC HÌNH VẼ iv

DANH MỤC BẢNG BIỂU vi

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Kho lưu trữ và nhu cầu về kho lưu trữ 2

1.3 Yêu cầu đối với kho lưu trữ 7

1.4 Ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm đối với các sản phẩm lưu trữ…… .8

1.5 Mối quan hệ giữa hút ẩm và nhiệt độ môi trường 11

1.6 Các phương pháp hút ẩm thông dụng 13

1.7 Các vấn đề tồn tại và phương pháp giải quyết 16

CHƯƠNG 2 BƠM NHIỆT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BƠM NHIỆT 18

2.1 Bơm nhiệt 18

2.2 Đặc điểm của Bơm nhiệt 18

2.2.1 Môi chất làm việc 18

2.2.2 Nguồn cung cấp nhiệt 20

2.2.3 Các thiết bị của Bơm nhiệt và thiết bị ngoại vi 22

2.2.4 Ứng dụng của Bơm nhiệt 24

2.3 Bơm nhiệt ứng dụng trong xử lý nhiệt ẩm 28

2.4 Nghiên cứu lý thuyết về Bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ 29

2.4.1 Tính cân bằng nhiệt, ẩm cho kho lưu trữ 31

2.4.2 Tính toán thông số trạng thái các điểm trên đồ thị 34

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN BƠM NHIỆT HÚT ẨM CHO KHO LƯU TRỮ 38

3.1 Tính toán lựa chọn thiết bị Bơm nhiệt 38

3.1.1 Xây dựng chương trình bơm nhiệt trên đồ thị lg p-i 38

3.1.2 Tính toán lựa chọn các thiết bị của bơm nhiệt 43

3.2 Tính toán lựa chọn hệ thống đường ống gió 45

3.3 Kiểm tra và hiệu chỉnh các thông số tính toán hệ thống lạnh 46

CHƯƠNG 4 MÔ HÌNH HÓA BẰNG PHẦN MỀM MÔ PHỎNG ANSYS 47

4.1 Giới thiệu về CFD 47

4.1.1 Vai trò của CFD 47

4.1.2 Ứng dụng của CFD 48

4.2 Ứng dụng mô phỏng CFD trong lạnh và điều hòa không khí 49

4.2.1 Tính ứng dụng 49

4.2.2 Ưu điểm 53

4.3 Thiết lập mô hình mô phỏng CFD cho kho lưu trữ 53

4.3.1 Tổng quan về phần mềm Ansys 53

4.3.2 Mô hình hóa Bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp bằng phần mềm mô phỏng Ansys 56

4.4 Thảo luận về các kết quả của mô hình hóa được mô phỏng 60

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 68

5.1 Kết luận 68

5.2 Đề xuất 68

TÀI LIỆU THAM KHẢO 69

PHỤ LỤC 70

Phụ lục 1 Thuật toán dùng trong phần mềm EES 70

DANH M ỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Quan hệ giữa nhiệt hiện qh và nhiệt ẩn qâ theo nhiệt độ phòng 12

Hình 1.2 Sự phụ thuộc của lượng ẩm riêng vào độ ẩm tương đối trong tách ẩm 12 Hình 1.3 Nguyên lý hoạt động của máy hút ẩm bằng bánh Rotor Nguồn internet 15

Hình 2.1 Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt 24

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt dùng để đun nước nóng Nguồn Internet 25 Hình 2.3 Bơm nhiệt ứng dụng trong chưng cất 26

Hình 2.4 Ứng dụng bơm nhiệt trong cô đặc 27

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ 30

Hình 3.1 Đồ thị log p – i của bơm nhiệt 39

Hình 3.2 Thông số hệ thống lạnh sau khi kiểm tra bằng phần mềm EES 46

50

Hình 4.1 Kết quả mô phỏng thông gió tự nhiên của tòa nhà ba tầng Nguồn Blog SimScale 50

Hình 4.2 Mô phỏng dòng chảy của quạt ly tâm Nguồn: Blog SimScale 51

Hình 4.3 Phân phối vận tốc và nhiệt độ trong một không gian văn phòng nơi sử dụng các chiến lược thông gió khác nhau Nguồn: Blog SimScale 52

Hình 4.4 Chỉ số PMV (phiếu bầu trung bình dự đoán) trực quan hóa của một nhà hát, theo EN 15251 Nguồn: Blog SimScale 53

Hình 4.5 Chân vịt được mô hình hóa bằng ANSYS FLUENT 55

Hình 4.6 Kích thước và thông số cơ bản của kho mô phỏng 57

Hình 4.7 Kích thước và vị trí bố trí các giá đỡ tài liệu trong kho 57

Hình 4.8 Mô hình kho lưu trữ treo miệng thổi và miệng hút của bơm nhiệt 58

Hình 4.9 Mô hình sau khi chia lưới 59

Hình 4.10 Chia lưới bên trong mô hình 59

Hình 4.11 Các mặt cắt lấy mẫu trong kho lưu trữ 60

Hình 4.12 Sự phân bố nhiệt trong kho tại mặt cắt 1 61

Hình 4.13 Sự phân bố nhiệt trong kho tại mặt cắt 2 61

Hình 4.14 Sự phân bổ nhiệt trong kho tại mặt cắt 3 62

Hình 4.15 Tốc độ gió trong kho tại mặt cắt 1 63

Hình 4.16 Tốc độ gió trong kho tại mặt cắt 2 64

Hình 4.17 Tốc độ gió trong kho tại mặt cắt 3 64

Hình 4.18 Sự phân bổ nhiệt độ và tốc độ gió tại mặt cắt 1 65

Hình 4.19 Sự phân bổ nhiệt độ và tốc độ gió tại mặt cắt 2 65

Hình 4.20 Sự phân bổ nhiệt độ và tốc độ gió tại mặt cắt 3 66

Hình 4.21 Mô hình mô phỏng vùng vận tốc vecter của dòng khí đối lưu trong tủ 66

Hình 4.22 Các vị trí lấy thông số đo sau khi chạy xong mô phỏng 67

DANH M ỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Thông số gợi ý điều kiện tối ưu bảo quản hiện vật có giá trị 9

Bảng 2.1 Tính chất vật lý, an toàn và môi trường cơ bản của một số môi chất 19 Bảng 2.2 Những nguồn nhiệt thường sử dụng hiện nay 20

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật tại điểm H 35

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật tại điểm O 36

Bảng 2.5 Thông số kỹ thuật tại điểm V 37

Bảng 2.6 Bảng thông số trạng thái của không khí tại các điểm nút 37

Bảng 3.1 Thông số trạng thái của môi chất tại các điểm nút 42

Bảng 4.1 Thông số kết quả đo sau khi chạy mô phỏng đối với kho lưu trữ 67

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu chung

Tài liệu lưu trữ có ý nghĩa rất quan trọng đối với tổ chức, cá nhân, đất nước và đối với hoạt động xã hội như hoạt động chính trị, kinh tế, văn hoá xã hội Bảo quản tài liệu lưu trữ không chỉ kéo dài tuổi thọ cho tài liệu mà còn lưu giữ thông tin phục vụ cho hoạt động nghiên cứu, bảo vệ chủ quyền, nền văn hoá thiêng liêng của dân tộc, từ đó cho ta thấy được cội nguồn lịch sử của dân tộc Do vậy ngay từ những ngày đầu nước nhà giành được độc lập Hồ Chí Minh, Chủ tịch Chính phủ lâm thời nước Việt Nam Dân Chủ Cộng Hoà đã kí thông đạt số 1C/VP ngày 03 tháng 01năm 1946 về công tác công văn giấy tờ Trong đó người chỉ rõ “tài liệu lưu trữ có vai trò về phương diện quốc gia” và đánh giá “tài liệu lưu trữ là tài sản quý báu có tác dụng to lớn trong việc nghiên cứu tình hình, tổng kết kinh nghiệm, định hướng chương trình kế hoạch công tác và phương châm chính sách về mọi mặt chính trị, kinh tế, văn hoá, cũng như khoa học kỹ thuật Đối với các cơ quan, tổ chức, công tác lưu trữ cũng có vai trò đặc biệt quan trọng Tuy mỗi cơ quan, tổ chức có chức năng, nhiệm vụ riêng nhưng đều có một đặc điểm chung là trong quá trình hoạt động đều sản sinh những giấy tờ liên quan

và những văn bản, tài liệu có giá trị đều được lưu giữ lại để tra cứu, sử dụng khi cần thiết Bởi đây là những bản gốc, bản chính, là căn cứ xác nhận sự việc đã xảy

ra và có giá trị pháp lý rất cao Việc soạn thảo, ban hành văn bản đã quan trọng, việc lưu trữ, bảo quản an toàn và phát huy giá trị tài liệu lưu trữ còn quan trọng hơn nhiều Do đó, khi các cơ quan, tổ chức được thành lập, công tác lưu trữ sẽ tất yếu được hình thành vì đó là “huyết mạch” trong hoạt động của mỗi cơ quan, tổ chức

Việt Nam sau nhiều năm phát triển kinh tế, khối lượng dữ liệu cần bảo quản, quản lý là vô cùng lớn Các dữ liệu càng lớn hơn khi gần đây Chính phủ đang áp dụng “Chính phủ điện tử” Các dữ liệu quan trọng được lưu trữ nhằm mục đích thu thập quản lý dữ liệu quá khứ, góp phần vào những phát triển cho tương lai Với kho dữ liệu ngày càng lớn đó, vấn đề bảo quản dữ liệu được đặt ra

là làm thế nào để đáp ứng được nhu cầu thực tiễn, đáp ứng được chất lượng bảo quản, đảm bảo dữ liệu không bị hư hỏng đồng thời tiết kiệm và nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng Có nhiều biện pháp kỹ thuật được áp dụng vào thực tiễn

lưu trữ đã phát huy được nhiều tác dụng trong đời sống xã hội, trong quản lý Nhà nước cũng như trong nghiên cứu khoa học Trong đó có việc đề xuất các giải pháp kỹ thuật mới, trang bị thêm những thiết bị nhiệt sẽ góp phần nâng cao hiệu quả làm việc của hệ thống, mang lại hiệu quả thiết thực cho các tổ chức cơ sở lưu trữ Thực tế cho thấy, các kho lưu trữ hiện nay phần lớn sử dụng các máy lạnh để điều hoà không khí, phương pháp này mang lại hiệu quả nhất định nhưng chi phí

đầu tư lớn, khó áp dụng cho những kho đòi hỏi độ ẩm thấp Việc nghiên cứu Bơm

nhi ệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp là một hướng đầy triển vọng, có thể

mang lại hiệu quả cao, công suất lớn và mang lại giải pháp tiết kiệm năng lượng qua đó mang lại hiệu quả kinh tế Hướng nghiên cứu này đặc biệt có ý nghĩa ở những vùng có khó khăn về nguồn điện như vùng cao, vùng sâu, biên giới và hải đảo

1.2 Kho lưu trữ và nhu cầu về kho lưu trữ

Bảo quản tài liệu lưu trữ là quá trình áp dụng các biện pháp khoa học, kỹ thuật nhằm kéo dài tuổi thọ và đảm bảo an toàn cho tài liệu lưu trữ Nội dung của bảo quản tài liệu lưu trữ bao gồm: xây dựng, cải tạo kho lưu trữ; trang thiết bị kỹ thuật bảo quản; xử lý kỹ thuật bảo quản; tổ chức tài liệu trong kho lưu trữ; tu bổ

và phục chế tài liệu lưu trữ Việc xử lý kỹ thuật bảo quản được thực hiện bao gồm các biện pháp kỹ thuật chống hoặc hạn chế những ảnh hưởng của khí hậu, môi trường, côn trùng và các tác nhân khác Những công việc phổ thông nhất trong xử lý kỹ thuật là xử lý nhiệt độ, độ ẩm với các thiết bị chuyên dụng, khử trùng, khử axit để hạn chế hư hại tài liệu Do tác động của môi trường, nhiệt độ,

độ ẩm, con người, trong kho lưu trữ còn thường xuyên phải xử lý bụi, nấm mốc

và các tác nhân khác như chống mất mát tài liệu và tiết lộ thông tin đối với tài liệu mật Tuỳ theo khối lượng, quy mô hồ sơ, tài liệu hình thành trong quá trình hoạt động, người đứng đầu cơ quan, tổ chức có trách nhiệm xây dựng, bố trí kho lưu trữ có diện tích phù hợp và đảm bảo điều kiện kỹ thuật, môi trường kho để bảo quản an toàn tài liệu của cơ quan, tổ chức mình Việc xây dựng kho lưu trữ cần nghiên cứu áp dụng, vận dụng theo quy định và hướng dẫn tại các văn bản

Thông tư số 09/2007/TT-BNV ngày 26 tháng 11 năm 2007 của Bộ Nội vụ hướng dẫn về kho lưu trữ chuyên dụng Cụ thể:

1.2.1 Khu v ực kho bảo quản tài liệu

Khu vực kho bảo quản tài liệu được bố trí thành khu vực riêng, hạn chế tiếp xúc với đường đi, có lối ra vào độc lập Tùy thuộc vào loại hình tài liệu mà

bố trí các kho bảo quản tài liệu cho phù hợp

Diện tích sàn xây dựng được tính theo công thức:

S = L

Trong đó: S – diện tích sàn kho, m2;

L – Số mét giá tài liệu cần bảo quản

Diện tích kho bảo quản tài liệu tối đa không quá 200 m2 gồm: diện tích các giá để tài liệu, diện tích lối đi giữa các hàng giá, lối đi đầu giá, lối đi chính trong kho Hướng cửa các kho bảo quản tài liệu bố trí tránh hướng Tây

Kết cấu kho bảo quản tài liệu phải có sức chịu tải bền vững, chống được động đất trên 7 độ richte, chống được bão trên cấp 12

Tải trọng sàn tối thiểu là 1700 kg/m2 nếu sử dụng giá cố định hoặc 2400 kg/m2 nếu sử dụng giá di động

Nền kho bảo quản tài liệu phải được xử lý chống mối, bằng phẳng, chịu được ma sát và không gây bụi

Tường kho bảo quản tài liệu và tường ngăn giữa các kho bảo quản tài liệu phải có độ chịu lửa cấp 1 theo tiêu chuẩn quy định của Nhà nước (không sập đổ sau 4 giờ cháy) Tường kho bảo quản tài liệu có thể thiết kế theo một trong hai phương án sau:

- Thi ết kế hai lớp: tường ngoài cách tường trong khoảng 1,2 m tạo hành

lang chống nóng, chống ánh sáng mặt trời chiếu trực tiếp vào kho bảo

quản tài liệu và để bố trí một số thiết bị khi cần thiết

- Thi ết kế một lớp: độ dày tối thiểu của tường là 0,6 m

Mái được thiết kế 2 lớp: lớp trong đổ bê tông cốt thép tại chỗ, lớp ngoài bằng vật liệu cách nhiệt Giữa hai lớp mái có chiều cao tối thiểu 1m tạo lưu không thông thoáng Mái kho có độ dốc khoảng 5 %

Chiều cao tầng: Tầng kho có chiều cao thông thuỷ tối thiểu 2,4 m; Tầng giáp mái chống nóng có chiều cao khoảng 3,6m; Tầng hầm thông gió, chống ẩm, chống mối có chiều cao từ 2,1 m - 2,4 m

Cửa ra vào và cửa thoát hiểm phải được làm một cánh bằng vật liệu chống cháy, có chiều rộng tối thiểu 1m, mở theo chiều từ trong ra ngoài Khe hở giữa các cánh cửa với mặt nền không được lớn hơn 5 mm Đối với những kho bảo quản tài liệu được lắp đặt điều hoà nhiệt độ thì cửa kho phải bảo đảm chống được thất thoát nhiệt Diện tích cửa sổ chiếm khoảng 1/10 diện tích mặt tường kho Trường hợp tường kho thiết kế một lớp thì các cửa sổ được thiết kế đối xứng; cửa

sổ phải có khả năng chống đột nhập, chống côn trùng, chống bụi, chống ánh sáng mặt trời trực tiếp, bảo đảm độ chiếu sáng tự nhiên tối thiểu và cho phép thông gió

tự nhiên khi cần thiết

Giao thông chiều dọc trong kho gồm: Cầu thang chính; Cầu thang thoát hiểm, được bố trí ở đầu mút khu vực kho, rộng 1,5m - 2,0m Thang máy được lắp đặt cho kho bảo quản tài liệu có từ hai tầng trở lên Thang máy được đặt ở khu vực tiếp giáp giữa các phòng kho bảo quản với các phòng làm việc Thang máy chở tài liệu có tải trọng hữu ích 500 - 800 kg, có tường chịu lửa bao quanh (độ chịu lửa 4 giờ) Thùng thang máy có kích thước 1,5m x 1,8m và cửa mở có chiều rộng hữu ích tối thiểu 1,2m

Giá để tài liệu được lắp thành hàng giá hai mặt, mỗi hàng giá không dài quá 10m Các hàng giá được đặt vuông góc với cửa sổ, cách mặt tường từ 0,4 -0,6 m Lối đi giữa các hàng giá từ 0,7- 0,8 m, lối đi giữa hai đầu giá từ 1,2 -1,4

m

Yêu cầu về môi trường trong kho:

- Nhiệt độ, độ ẩm: đối với tài liệu giấy cần khống chế và duy trì ở nhiệt độ

200C (± 20C) và độ ẩm 50% (± 5 %); đối với tài liệu phim, ảnh, băng, đĩa thì nhiệt độ là 160C (± 20C) và độ ẩm là 45% (± 5 %)

- Ánh sáng: độ chiếu sáng trong kho bảo quản tài liệu từ 50-80 lux

- Nồng độ khí độc trong phòng kho: khí sunfuarơ (SO2) khoảng dưới 0,15 mg/m3; khí ôxit nitơ (NO2) khoảng 0,1 mg/m3; khí CO2 khoảng dưới 0,15 mg/m3

- Chế độ thông gió: không khí trong kho phải được lưu thông với tốc độ khoảng 5m/giây

Thiết bị bảo vệ, bảo quản tài liệu: camera quan sát; thiết bị báo động; thiết

bị báo cháy, chữa cháy tự động; thiết bị chống đột nhập…

Thiết bị cần thiết cho kho bảo quản tài liệu gồm: giá, hộp, tủ đựng tài liệu được thực hiện theo tiêu chuẩn do Cục Văn thư và Lưu trữ nhà nước quy định; máy điều hoà nhiệt độ và máy hút ẩm; dụng cụ đo nhiệt độ và độ ẩm; thiết

bị thông gió; quạt điện…

1.2.2 Các khu v ực khác

Các khu vực khác bao gồm: khu vực xử lý nghiệp vụ lưu trữ, khu hành chính, khu vực lắp đặt thiết bị kỹ thuật và khu vực phục vụ công chúng Tổng diện tích sàn của khu vực xử lý nghiệp vụ lưu trữ, khu hành chính, khu vực lắp đặt thiết bị kỹ thuật tối thiểu bằng 50% tổng diện tích sàn kho bảo quản tài liệu Khu vực phục vụ công chúng tối thiểu bằng tổng diện tích sàn kho bảo quản tài liệu Khu vực xử lý nghiệp vụ lưu trữ được bố trí gần khu vực kho bảo quản tài liệu gồm các phòng sau:

Phòng tiếp nhận tài liệu: phòng này được bố trí ở vị trí thuận lợi cho việc

vận chuyển tài liệu và được trang bị các giá để tài liệu, thiết bị vệ sinh tài liệu

và các phương tiện vận chuyển tài liệu

Phòng khử trùng tài liệu: phòng này đặt gần phòng tiếp nhận tài liệu,

được thiết kế xây dựng phù hợp với phương pháp khử trùng bằng phương pháp đông lạnh hoặc bằng phương pháp hút chân không và có các thiết bị khử trùng tài liệu phù hợp

Phòng khử axit tài liệu với các thiết bị khử axit

Phòng chỉnh lý tài liệu: phòng được đặt gần phòng tiếp nhận tài liệu và

phòng để tài liệu hết giá trị; được trang bị các thiết bị phù hợp với mỗi loại hình tài liệu

Phòng để tài liệu hết giá trị: bố trí gần đường cho xe vận chuyển, gần

phòng chỉnh lý tài liệu và có các giá để tài liệu hết giá trị

Các phòng tu bổ, phục chế tài liệu: bố trí nơi thông thoáng, chiếu sáng tốt;

có các thiết bị tu bổ, phục chế phù hợp với từng loại hình tài liệu; có hệ thống cấp, thoát nước nóng, lạnh;

Các phòng lập bản sao bảo hiểm: phòng chụp microfilm, phòng tráng rửa,

phòng kiểm tra microfilm với các trang thiết bị phù hợp; có hệ thống cấp, thoát nước nóng, lạnh và hệ thống xử lý nước thải

Khu vực lắp đặt thiết bị kỹ thuật: Gồm các phòng lắp đặt hệ thống điều

hòa trung tâm; thiết bị theo dõi, giám sát, kiểm soát tình trạng bảo vệ, xử lý trong trường hợp xảy ra cháy, nổ…

Khu hành chính gồm các phòng phù hợp quy mô của cơ quan:

- Các phòng làm việc hành chính;

- Phòng họp, phòng khách;

- Phòng bảo vệ an ninh;

- Nhà xe của công chức và độc giả;

- Các công trình phụ trợ: cổng, vườn hoa, cây cảnh, tường rào, trạm điện, bể nước, khu vệ sinh…

- Khu vực phục vụ công chúng

Phòng đọc chung:diện tích phòng đọc tuỳ theo số luợng độc giả với diện tích tối thiểu 5m2/người Phòng đọc có ít cột trụ; có hệ thống cách âm tốt; thông gió; đủ ánh sáng; có đủ công cụ tra cứu như mục lục hồ sơ, máy tính và các loại sách tra cứu khác

Phòng đọc đặc biệt: để sử dụng tài liệu nghe nhìn, đọc microfilm, dành

cho các đối tượng độc giả khác nhau…

Phòng bảo quản tạm tài liệu: được bố trí gần phòng đọc để giữ tài liệu mà

độc giả đăng ký nhưng chưa đọc hoặc đang đọc chưa xong

Phòng sao chụp tài liệu: được đặt gần phòng đọc

Phòng hội nghị: dùng để hội thảo, chiếu phim, tổ chức hội nghị Phòng

được bố trí thiết bị âm thanh, màn hình và bàn ghế có khả năng di động cho những mục đích khác nhau

Phòng trưng bày, triển lãm tài liệu: diện tích rộng, được trang bị các

phương tiện chiếu sáng cố định và di động Không gian bên trong có thể thay đổi nhờ các panô không bắt lửa và có thể tháo lắp được

Phòng g ửi tư trang của công chúng: đặt gần lối ra vào phòng đọc, phòng

trưng bày, triển lãm tài liệu và phòng bảo vệ an ninh

1.3 Yêu c ầu đối với kho lưu trữ

1.3.1 Yêu cầu kết cấu của kho lưu trữ

Về mặt kết cấu, nhìn chung các kho lưu trữ được thiết kế xây lắp như một phòng làm việc bình thường: tường xây gạch, cửa gỗ hoặc kính, nền lát gạch men…Với kết cầu như hiện tại, phòng lưu trữ có thể dể dàng được chuyển đổi công năng từ các phòng làm việc khác, không cần đầu tư nghiên cứu, thiết kế, xây dựng chuyên biệt Tuy nhiên với kết cấu này, phòng sẽ không đảm bảo được các tiêu chí sau:

Khả năng kín khít: khi phòng lưu trữ bị hở, sẽ tổn thất nhiệt ra môi trường

xung quanh và lọt ẩm từ môi trường xung quanh vào phòng lưu trữ Điều này làm hệ thống khử ẩm và điều hòa làm việc với phụ tải cao, liên tục hơn so với thiết kế có thể gây hư hỏng hệ thống, chi phí vận hành tăng Nếu hệ thống công nghệ không có hệ số dự phòng tốt, thông số kỹ thuật phòng lưu trữ không đảm bảo, có thể làm hư hỏng tài liệu lưu trữ trong kho

Khả năng cách nhiệt: Cách nhiệt là yêu cầu cơ bản của hệ thống điều hòa

nói chung và hệ thống lưu trữ nói riêng Nếu cách nhiệt không tốt, tổn thất nhiệt lớn làm tăng chi phí vận hành và có thể làm cho nhiệt độ trong phòng không đảm bảo yêu cầu Với kết cấu tường xây, có khả năng cách nhiệt tuy nhiên có đảm bảo hay không thì không khằng định Cần phải tính toán thiết kế và xây dựng theo đúng yêu cầu kỹ thuật đề ra đối với kho lưu trữ

Đọng sương và hư hỏng khung vỏ: Với nhiệt độ phòng lưu trữ thấp, rất dễ

gây hiện tượng đọng sương làm ướt gây hư hỏng tường và các vi khuẩn nấm mốc phát triển có thể làm hư hỏng đến tài liệu trong kho lưu trữ

1.3.2 Một số yêu cầu khác

Hệ thống điện chiếu sáng trong kho và bảo vệ ngoài kho được lắp đặt riêng; có phương tiện đóng, ngắt điện chung cho toàn kho và riêng cho mỗi tầng kho Đường điện trong kho phải thực hiện theo yêu cầu của tiêu chuẩn kỹ thuật

an toàn điện

Hệ thống cấp và thoát nước được lắp đặt riêng Không đặt thiết bị cấp nước ở tầng trên hoặc mái kho lưu trữ Đường ống nước bảo đảm độ kín, không

rò rỉ, không đi qua phòng kho bảo quản tài liệu Hệ thống thoát nước bảo đảm tiêu thoát nhanh, kể cả trên mái và trên tường

Yêu cầu về phòng, chữa cháy, nổ: Kho lưu trữ phải được trang bị đầy đủ các phương tiện, thiết bị phòng, chữa cháy, nổ và chống sét; có cầu thang thoát hiểm Xung quanh kho lưu trữ phải có hệ thống đường cho xe cứu hoả và hệ thống nước cứu hoả Để chữa cháy và không làm tổn hại đến tài liệu thì khu vực bảo quản tài liệu chỉ sử dụng loại bình khí hoặc bình bột Trang thiết bị phòng cháy và chữa cháy được thực hiện theo các tiêu chuẩn hiện hành do Nhà nước quy định Bản thiết kế thi công kho lưu trữ phải được cơ quan chuyên môn về phòng cháy, chữa cháy phê duyệt

Yêu cầu về giao thông giữa các khu vực của kho lưu trữ phải bảo đảm thuận tiện cho vận chuyển tài liệu giữa các khu vực; thuận tiện đi lại của công chúng nghiên cứu tài liệu, đặc biệt đối với người tàn tật; thuận tiện cho phòng, chữa cháy Đường đi lại của độc giả được bố trí riêng

1.4 Ảnh hưởng của các yếu tố nhiệt độ, độ ẩm đối với các sản phẩm lưu trữ

Sách báo, tranh ảnh hoặc các đồ vật làm bằng giấy đều dễ bị hư hỏng bởi môi trường Hơi nóng, hơi ẩm, ánh sáng và bụi bẩn tạo ra những phản ứng hoá học mang tính huỷ hoại Tình trạng ấm và ẩm làm thúc đẩy các quá trình sinh học như nấm mốc và côn trùng sinh sôi nảy nở Mặc dù một số chất liệu được sử dụng để làm sách báo, tài liệu và vật phẩm trên giấy có độ bền tương đối, song những chất liệu khác (như bột giấy nghiền và các loại mực làm từ a-xít) sẽ hư hỏng nhanh chóng dưới những điều kiện môi trường không thuận Các viện bảo tàng, thư viện và khu bảo tồn lịch sử đều phải hứng chịu những hiện tượng tương

tự như bất kỳ một toà nhà nào khác, song những nơi này lại có trọng trách duy trì, bảo tồn những đồ vật lưu giữ cho các thế hệ trong tương lai

Dù chúng ta không thể triệt tiêu mọi quá trình phân huỷ các tư liệu văn hoá thông qua tiếp cận với các bộ sưu tập, song chúng ta có thể làm chậm lại đáng kể quá trình gây hư hỏng thông qua việc tạo ra môi trường ôn hoà Việc kiểm soát một số nhân tố, như ánh sáng, khá dễ dàng và không tốn kém Trái lại, kiểm soát không khí (nhiệt độ và độ ẩm tương đối) lại là một nhiệm vụ khó khăn hơn nhiều Theo dõi nhiệt độ và độ ẩm tương đối có ý nghĩa then chốt để kiểm soát môi trường hiệu quả Việc theo dõi này có thể nhằm một vài mục đích: cung

cấp các thông số cho thấy việc kiểm soát môi trường hiện tại là chưa đủ; lập hồ

sơ về các điều kiện môi trường hiện nay để chuẩn bị cho những đổi mới về trang thiết bị; đánh giá hiệu quả của những đổi mới về trang thiết bị đã được tiến hành; và/hoặc bảo vệ chống lại những thái cực môi trường có thể xảy ra

B ảng 1.1 Thông số gợi ý điều kiện tối ưu bảo quản hiện vật có giá trị

Đối tượng

Độ ẩm tương đối,

RH, %

Điều kiện nhi ệt độ, o C

Vật làm bằng xương ngà voi 45 – 65 19 – 24

Bộ sưu tập giải phẫu 40 – 60 19 – 24

Đĩa, băng từ 40- 60 10 – 21

Ảnh trắng đen 20 – 30 2 – 20

Côn trùng và các bộ sưu tập côn trùng 40 – 60 19 – 24

Tranh sơn mài 50 – 60 19 – 24

Tranh trên vải 35 – 50 19 - 24

Việc kiểm soát môi trường rất quan trọng vì nhiệt độ và độ ẩm tương đối không thích hợp có thể hạn chế nghiêm trọng tuổi thọ của các đồ vật lưu trữ làm

từ giấy Nhiều người cho rằng nhiệt độ có ảnh hưởng lớn nhất lên các đồ lưu trữ (như sức ảnh hưởng của nó đến con người), trong trên thực tế, độ ẩm tương đối ít nhất cũng góp phần quan trọng không kém vào quá trình gây hư hỏng giấy Hầu hết mọi người đều nhận thức được rằng nhiệt độ và độ ẩm tương đối cao sẽ khích thích sự phát triển của nấm mốc và sự sinh sôi của côn trùng, song trong thực tế, ảnh hưởng của môi trường lưu trữ lên các đồ lưu giữ còn phức tạp hơn nhiều

Cũng cần nhận thấy rằng nhiệt độ và độ ẩm tương đối có mối quan hệ tương tác – một thay đổi trong yếu tố này có thể đưa tới một thay đổi trong yếu

tố kia Không khí ấm giữ nhiều độ ẩm hơn không khí mát, nên nếu lượng hơi ẩm trong không gian không đổi, thì độ ẩm tương đối (thể hiện “dưới dạng phần trăm lượng nước trong không khí tương ứng với một lượng không khí nhất định”) sẽ giảm khi nhiệt độ tăng, và sẽ tăng khi nhiệt độ giảm (mối quan hệ giữa nhiệt độ

và độ ẩm tương đối này có thể tính được bằng biểu đồ đo độ ẩm) Ví dụ, nếu một không gian đang ở 60 0F (≈16 0C) và độ ẩm tương đối 70%, thì độ ẩm tương đối

sẽ giảm xuống còn khoảng 40% nếu nhiệt độ tăng lên 75 0F (≈24 0C) Mặt khác, nếu nhiệt độ giảm, độ ẩm tương đối sẽ tăng, và khi nó đạt đến 100%, lúc đó không khí sẽ sũng nước và hơi ẩm sẽ đọng thành nước (đây gọi là điểm ngưng tụ) Ví dụ, nếu một không gian ở nhiệt độ 70 0F và độ ẩm tương đối là 50% và nhiệt độ đột ngột hạ xuống dưới 50 0F, quá trình ngưng tụ sẽ xảy ra trên các đồ vật lưu trữ

Quá trình hư hỏng của giấy (cùng với nhiều hình thức phân huỷ khác của các chất liệu hữu cơ như da, vải và băng từ) là một minh chứng về sự phá huỷ hoá học, và phản ứng hoá học chi phối quá trình này chủ yếu bị ảnh hưởng bởi môi trường Nhiệt độ làm gia tăng tốc độ của các phản ứng hoá học gây ra sự phá huỷ của a-xít Một phương pháp đơn giản quen thuộc ước tính rằng các phản ứng hoá học sẽ tăng gấp đôi nếu nhiệt độ tăng lên 15 0F (tương đương 10 0C) Trong trường hợp đặc biệt có chất xenluloza, các thử nghiệm nhân tạo kéo dài cho thấy nhiệt độ tăng lên 9 0F sẽ làm cho tốc độ phá huỷ tăng gần gấp đôi, thậm chí trong điều kiện không có ánh sáng, bụi bẩn, hay các nhân tố khác Độ ẩm tương đối mang hơi ẩm cũng góp phần làm tăng những phản ứng này - độ ẩm càng cao, thì quá trình phá huỷ càng diễn ra nhanh

Ảnh hưởng của những dao động về nhiệt độ và độ ẩm tương đối lên đồ vật lưu trữ là một mối quan ngại lớn khác đối với việc kiểm soát môi trường Những dao động về nhiệt độ rất nghiệm trọng – nếu giấy đã từng trải qua những dao động về nhiệt độ, thì quá trình phá huỷ hoá học của giấy đó diễn ra nhanh hơn so với giấy được cất tại nơi có nhiệt độ không đổi Hơn nữa, giấy – giống như nhiều chất liệu khác – chứa chất hogroscope, có nghĩa là nó có khả năng hấp thụ và toả hơi ẩm Điều này có nghĩa là khi nhiệt độ tăng lên và độ ẩm tương đối giảm xuống, hơi ẩm sẽ được thải từ một đồ vật có chứa hogroscope ra ngoài không khí, vì đồ vật này cố gắng duy trì trạng thái cân bằng Khi nhiệt độ hạ xuống và

độ ẩm tương đối lại tăng lên, hơi ẩm lại quay trở lại đồ vật Quá trình này có thể gây ra một sức ép tự nhiên vì sự thay đổi tỷ lệ độ ẩm khiến cho chất liệu nở ra và

co lại Điều này gây tổn hại nghiêm trọng đến những chất liệu tổng hợp như nội thất và các tác phẩm nghệ thuật, và khiến cho sách báo và giấy tờ bị quăn và biến dạng (mặc dù trong một số trường hợp, sách báo và giấy tờ được bảo vệ tránh những dao động vừa phải của độ ẩm tương đối, vì những thay đổi về độ ẩm có thể gia tăng do điều kiện lưu trữ khép kín hay do sách báo bị đóng chặt với nhau

Cuối cùng, các nhà quản lý lưu trữ phải nhận thức được rằng mặc dù không có nguy cơ cụ thể nào gắn với môi trường lưu trữ ở nhiệt độ thấp (trên thực tế, việc lưu trữ trong điều kiện như vậy làm giảm đáng kể quá trình hư hỏng), song độ ẩm tương đổi thấp lại gây tổn hại đến một số chất liệu Lâu nay, người ta luôn lo ngại rằng giấy sẽ rất dễ hư hỏng nếu lưu giữ tại các độ ẩm tương đối thấp Nghiên cứu cho thấy rằng giấy có thể được lưu giữa an toàn ở độ ẩm tương đối khoảng 20%, hoặc 30% nếu phải tăng độ ẩm lên; nên không nhất thiết phải lưu trữ ở những độ ẩm từ 40-50% mới bảo đảm mục tiêu an toàn Đối với các chất liệu giấy da và phim ảnh, nên duy trì độ ẩm tương đối thấp để tạo môi trường hoá học ổn định; song những chất liệu này không được lưu giữ ở độ ẩm dưới 30% Đặc biệt, trong trường hợp giấy da, cần hết sức lưu ý tránh thay đổi môi trường nhanh chóng vì điều này

Mặc dù giới lưu trữ, bảo tồn không thể thống nhất về những tiêu chuẩn cụ thể đối với việc kiểm soát môi trường khi lưu giữ những đồ vật làm từ giấy, song các nhà quản lý vẫn đạt được sự nhất trí về một số kết luận chung rút ra từ nghiên cứu, đó là:

- Nhiệt độ trên 70 0F (≈21 0C) và độ ẩm tương đối trên 55-60% sẽ kích thích nấm mốc và côn trùng phát triển

- Quá trình hư hỏng sẽ gia tăng tại những thái cực môi trường: độ ẩm cao làm gia tăng quá trình hình thành a-xít; độ ẩm tương đối dưới 30% có thể gây hại cho giấy, giấy da, chất kết dính, nhũ tương phim ảnh và các chất liệu khác

1.5 M ối quan hệ giữa hút ẩm và nhiệt độ môi trường

Hút ẩm là quá trình giảm độ chứa hơi (d) trong không khí và do đó ở nhiệt

độ không giảm thì sẽ làm giảm cả độ ẩm tương đối (φ) Truyền nhiệt ra môi

trường do chênh lệch nhiệt độ ∆t Nhiệt lượng trao đổi theo dạng này gọi là nhiệt hiện qh Thải nhiệt ra môi trường do thoát mồ hôi hay còn gọi là tỏa ẩm Nhiệt lượng trao đổi dưới hình thức này gọi là nhiệt ẩn qâ Quan hệ giữa nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo nhiệt độ môi trường được thể hiện trên hình 1.1

Tỏa ẩm có thể xảy ra trong mọi phạm vị nhiệt độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao, cường độ vận động càng lớn thì tỏa ẩm càng nhiều Nhiệt độ càng cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thoát ẩm càng nhiều Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng lớn đến khả năng thoát hơi nước vào trong môi trường không khí xung quanh Quá trình này chỉ có thể xảy ra khi φ < 100%

Hình 1.1 Quan hệ giữa nhiệt hiện q h và nhiệt ẩn q â theo nhiệt độ phòng

Khi độ ẩm tăng lên khả năng thoát hơi nước kém Người ta nhận thấy ở một nhiệt độ và tốc độ gió không đổi, độ ẩm lớn khả năng bốc hơi nước chậm hoặc không thể bay hơi được Khi độ ẩm thấp hơi nước sẽ bay hơi nhanh

Hình 1.2 Sự phụ thuộc của lượng ẩm riêng vào độ ẩm tương đối trong tách ẩm

Đánh giá hiệu quả của quá trình hút ẩm ta sử dụng lượng ẩm riêng Lượng

ẩm riêng là khối lượng ẩm tách ra được khi tiêu tốn một đơn vị năng lượng kWh Lượng ẩm riêng phụ thuộc vào nhiệt độ sấy và độ ẩm tương đối của không khí và vào chính các thiết bị của hệ thống hút ẩm Qua hình 1.2 ta thấy nhiệt độ càng cao hiệu quả tách ẩm càng lớn, độ ẩm càng cao lượng ẩm riêng tách được càng lớn

1.6 Các phương pháp hút ẩm thông dụng

Khi trình độ khoa học kỹ thuật còn thô sơ, lạc hậu thì con người sử dụng phương pháp hút ẩm đơn giản nhất đó là dùng hoá chất Đây là những loại hoá chất đơn giản và dễ kiếm trong tự nhiên như: vôi sống, than củi, chè…Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì hút ẩm ngày nay được thực hiện bởi máy móc như: máy điều hòa không khí, máy hút ẩm dân dụng, máy hút

ẩm chuyên dùng

1.6.1 Phương pháp dùng hóa chất

Đối với kho lữu trữ, vấn đề cần quan tâm hàng đầu là công nghệ khử ẩm Công nghệ này cần đảm bảo độ ẩm trong phòng, tích hợp dễ dàng với hệ thống điều hòa thông gió và tối ưu về mặt năng lượng và chi phí Công nghệ khử ẩm kho lưu trữ thông dụng hiện nay thường là công nghệ tách ẩm bằng chất hút ẩm silicagel Đây là phương pháp đơn giản đã có từ lâu và được lưu truyền trong dân gian để giữ khô sản phẩm, vật dụng trong 1 không gian hẹp Khi không khí ẩm tiếp xúc với bề mặt chất hút ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ được hấp thụ vào chất hút ẩm Phương pháp này không thích hợp để khử ẩm cho các thể tích lớn quy mô công nghiệp Tuy nhiên các chất hút ẩm kiểu này có thể sử dụng trong các máy hút ẩm hấp phụ công suất lớn Chất hút ẩm có 2 dạng là chất hút ẩm dạng lỏng và chất hút ẩm dạng rắn Việc sử dụng chất hút ẩm sẽ giúp khắc phục được những nhược điểm của phương pháp tách ẩm bề mặt Cụ thể như sau:

V ề vấn đề vệ sinh:

- Trong kỹ thuật tách ẩm bằng chất hút ẩm, độ ẩm tương đối sau khi đi qua máy hút ẩm công nghiệp nhỏ nên không thuận lợi cho sự phát triển của

vi khuẩn

- Do sử dụng hóa chất nên thận trọng trong việc lựa chọn hóa chất Lượng ẩm hấp thụ được trong không khí không cao Sau một thời gian hấp thụ ta cần hoàn nguyên hay thay thế

Nguyên lý hoạt động của máy xử lý ẩm sử dụng chất hút ẩm:

- Chất hút ẩm dạng lỏng: Chất hút ẩm dạng lỏng thường là dung dịch liti clorua (LiCl), trietylen glycol Khi không khí ẩm tiếp xúc với dung dịch chất hút ẩm, nước trong không khí ẩm sẽ bị hấp thụ, không khí trở nên khô Để tăng diện tích tiếp xúc với chất hút ẩm, người ta phun sương dung dịch chất hút ẩm và thổi dòng không khí đi ngược lại Để hoàn nguyên chất hút ẩm, người ta dùng một tháp hoàn nguyên Tại đây, dung dịch chất hút ẩm sẽ được phun sương, dòng khí hoàn nguyên với nhiệt độ cao khi tiếp xúc với dung dịch chất hút ẩm sẽ lấy bớt nước ra khỏi dung dịch này, sau đó dung dịch này lại được dùng để hút ẩm không khí

Nhược điểm của phương pháp này:

- Tháp hút ẩm có kích thước lớn, lắp đặt khó khăn, giá thành rất cao

- Nếu dòng khí công tác và dòng khí hoàn nguyên không được lọc sạch thì sau một thời gian vận hành, dung dịch chất hút ẩm sẽ bị nhiễm bẩn

- Sau một thời gian sử dụng phải định kỳ sục rửa tháp hút ẩm, điều này sẽ làm gián đoạn sản xuất

- Chất hút ẩm dạng rắn: Vật liệu mang cấu trúc tổ ong, chất liệu thường là vải bằng sợi thủy tinh, nhựa chịu nhiệt và các chất dính dạng gốm Các vật liệu mang này được xếp thành các lớp phẳng gợn sóng xen kẽ nhau, sau đó được cuốn lại thành dạng tròn, với chiều cao sóng dao động từ 0,85 – 5,2 mm; bề rộng sóng dao động từ 2 – 8,5 mm; diện tích bề mặt công tác dao động từ

900 – 5400 m2/m2 rotor Số lượng các sóng trên 1 cm2 từ 15 – 500

Hình 1.3 Nguyên lý ho ạt động của máy hút ẩm bằng bánh Rotor Nguồn internet

Chất hút ẩm dạng rắn: có thể là Silicagel, rây phân tử hoặc LiCl được tẩm hoặc phủ lên vật liệu mang (tùy theo vật liệu và công nghệ) Chất hút ẩm trong rotor không cần thay thế trong suốt quá trình sử dụng do độ bền cao, tuổi thọ dao động từ 5 – 20 năm, năng suất hút ẩm giảm không đáng kể (15% sau 5 năm) Đường kính rotor có thể dao động từ 20 – 300 cm, dày từ 5 – 500 cm Để hoàn nguyên Silicagel, người ta dùng dòng khí nóng (khoảng 1200C) thổi vào 1 phần rotor (thường là ¼ rotor) Dòng khí nóng sẽ lấy hơi nước khỏi rotor hút ẩm và

thổi ra ngoài

1.6.2 Phương pháp dùng máy điều hòa không khí

Các máy điều hòa không khí nói chung có chức năng đảm bảo điều kiện vi khí hậu thích hợp cho môi trường sản xuất công nghiệp, công trình công cộng và đời sống chưa kể các hệ thống điều hòa không khí công nghiệp có độ ẩm không khí được điều chỉnh ở một trị số thích hợp, các hệ thống điều hòa không khí dân dụng trong điều kiện khí hậu nóng ẩm của Việt Nam cũng thường là quá trình khử ẩm (làm lạnh - làm khô) về mùa hè Cũng có thể nói rằng máy lạnh điều hòa không khí nào cũng là máy khử ẩm, tuy nhiên, ở các thông số tiện nghi thì độ ẩm

không khí trong phòng thường chỉ giảm đến 60 - 65% Tính chất này làm cho các

máy điều hòa không khí thông dụng cũng được dùng với chức năng hút ẩm cho các phòng máy tính, thiết bị điện tử, thư viện, kho lưu trữ…để có φ ≤ 50% phải

có t0 < 5oC Tuy vậy yêu cầu về độ ẩm ở các công trình như vậy thường cũng không đảm bảo, nhất là vào những ngày trời nồm hay độ ẩm cao

1.6.3 Máy hút ẩm ngưng tụ

Là loại máy hút ẩm cấu tạo theo nguyên lý làm lạnh và ngưng tụ nước tương tự như điều hòa Máy hút ẩm này hoạt động theo nguyên lý hút hơi ẩm trong không khí và đưa qua một hệ thống làm lạnh để làm ngưng tụ thành nước Khác với máy làm lạnh thì thổi khí lạnh ra máy hút ẩm lại hút ngược không khí vào máy qua giàn lạnh, khi luồng không khí mang hơi nước chạy qua bộ lọc và giàn lạnh sẽ ngưng tụ lại thành nước còn phần không khí còn lại sẽ được thoát ra phía sau máy

Máy hút ẩm loại này có đủ loại công suất từ công suất nhỏ 10 lít/ngày đến các máy hút ẩm công suất lớn 500 lít/ngày Máy hút ẩm loại này thường có thiết

kế nhỏ gọn, hiện đại và tinh tế hơn so với dòng bánh Rotor

1.7 Các v ấn đề tồn tại và phương pháp giải quyết

1.7.1 Thực trạng kho lưu trữ hiện nay

Công tác lưu trữ có vị trí quan trọng và đóng góp rất lớn vào hiệu quả hoạt động của cơ quan Mỗi hoạt động quản lý, điều hành tại các công ty, xí nghiệp…đều dựa trên văn bản Ngoài ra, tài liệu lưu trữ không đơn thuần để khai thác sử dụng mà còn là bằng chứng lịch sử về hoạt động của cơ quan Nhà nước tại một thời điểm nhất định Do đó, việc nâng cao hiệu quả công tác lưu trữ tại các cơ quan hành chính Nhà nước là cần thiết và cấp bách Trong công tác lưu trữ, ngoài việc nâng cao đào tạo đội ngũ chuyên môn, nghiệp vụ sẽ làm tăng hiệu quả công việc thì việc xây dựng kho chuyên dụng và các trang thiết bị cũng là yếu tố cấp thiết để gia tăng tuổi thọ của tài liệu lưu trữ

Hiện nay, các trang thiết bị phục vụ cho hoạt động văn phòng nói chung phục vụ cho công tác lưu trữ nói riêng đã được sử dụng từ lâu Phòng lưu trữ vẫn chưa đáp ứng được yêu cầu đòi hỏi cho công tác này, thiết bị chống ẩm mốc, chế

độ nhiệt độ, độ ẩm phần lớn chưa được trang bị Trong khi, đó là những yếu tố nguy hại có ảnh hưởng rất lớn và trực tiếp tới các sản phẩm lưu trữ Các phương pháp được sử dụng để điều chỉnh các chế độ nhiệt độ, độ ẩm trong các kho lưu trữ hiện nay chủ yếu là sử dụng máy điều hòa không khí, máy hút ẩm chuyên dụng kết hợp với quạt thông gió

Để giảm độ ẩm tương đối của không khí người ta hay dùng máy hút ẩm thông dụng làm việc theo nguyên lý bơm nhiệt Thông thường phương pháp này làm cho nhiệt độ phòng lớn hơn nhiệt độ môi trường, độ ẩm tương đối chỉ đạt trên 55 % (với độ ẩm ngoài trời từ 80 – 95%) như vậy không đảm bảo hút ẩm ở nhiệt độ thấp (nhiệt độ nhỏ hơn môi trường, độ ẩm tương đối nhỏ hơn 55 %)

Các hệ thống điều hòa nhiệt độ ở điều kiện khí hậu Việt Nam bao giờ cũng kèm theo hiệu quả giảm ẩm Tuy nhiên, chúng cũng thường chỉ tạo ra độ

ẩm tương đối không nhỏ hơn 55 % cho không khí dù rằng nhiệt độ được hạ thấp Cho nên máy khử ẩm chuyên dùng kiểu hấp phụ hay được sử dụng Với hệ thống này, không khí được làm khô nhờ tiếp xúc với các chất rắn có khả năng hấp thụ như Silicagel, nhưng với những kho lưu trữ yêu cầu đảm bảo đủ cả hai yêu cầu là nhiệt độ thấp và khử ẩm thì vẫn cần thêm điều hòa không khí, làm tăng vốn đầu

tư, thay thế thiết bị, thời gian nghỉ ngơi, bảo dưỡng và thay thế…

1.7.2 Phương pháp giải quyết những tồn tại

Phương án sử dụng bơm nhiệt để hút ẩm và điều chỉnh nhiệt độ được nghiên cứu áp dụng để khắc phục các nhược điểm trên Đặc biệt bơm nhiệt kết hợp cải tạo cùng với hệ thống lớn như điều hòa không khí…sẽ mang lại giải pháp tối ưu tiết kiệm năng lượng, việc vận hành hiệu quả hơn

1.7.3 Gi ới hạn công việc nghiên cứu

Với các phân tích đã nêu ở trên, luận văn này nghiên cứu nội dung:

- Nghiên cứu lý thuyết về bơm nhiệt và khả năng ứng dụng thực tế để hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp;

- Tính toán thiết kế ứng dụng bơm nhiệt hút ẩm cho một kho lưu trữ cụ thể;

- Sử dụng phương pháp mô phỏng ANSYS FLUENT để đánh giá hiệu suất hệ thống, so với công nghệ hiện có

CHƯƠNG 2 BƠM NHIỆT VÀ ỨNG DỤNG CỦA BƠM NHIỆT

2.1 Bơm nhiệt

Bơm nhiệt là thiết bị dùng để “bơm” một dòng nhiệt từ mức nhiệt độ thấp lên mức nhiệt độ cao hơn, phù hợp nhu cầu cấp nhiệt Để duy trì hoạt động bơm nhiệt phải tiêu tốn một dòng năng lượng như điện năng, cơ năng… Bơm nhiệt chính là máy lạnh sử dụng nguồn nhiệt sinh ra ở thiết bị ngưng tụ, tùy theo mục đích sử dụng mà bơm nhiệt có thể sử dụng cả nguồn lạnh tại thiết bị bay hơi Bơm nhiệt khác máy lạnh ở mục đích sử dụng năng lượng, giống máy lạnh là có cùng nguyên lý làm việc

Cơ sở lý thuyết của bơm nhiệt đã được Các – nô đưa ra từ đầu thế kỷ 19,

s a u đó được các nhà bác học như V.A.Mikhenơn, A.Fifê,… hoàn thiện dần Năm

1852, Thompson (Lord Kelvin) đã sáng chế ra bơm nhiệt đầu tiên trên thế giới Song song với kỹ thuật lạnh, bơm nhiệt có bước phát triển riêng của mình Những thành công lớn nhất của bơm nhiệt bắt đầu từ những năm 1940 khi hàng loạt bơm nhiệt công suất lớn được lắp đặt thành công ở nhiều nước châu Âu để sưởi ấm, đun nóng và điều hòa không khí

Bơm nhiệt có thể ứng dụng ở rất nhiều lĩnh vực có nhu cầu nhiệt độ thấp nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ môi trường, nhiệt độ khoảng 40oC ÷ 80oC hoặc có thể cao đến 115oC ÷ 120oC Nhu cầu về nóng và lạnh tương đối ăn khớp nhau thì hiệu quả kinh tế của bơm nhiệt lại càng lớn Khi sử dụng bơm nhiệt thì hiệu quả kinh tế của nó biểu hiện qua hệ số nhiệt Hệ số nhiệt của bơm nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào hiệu nhiệt độ của dàn ngưng và dàn bay hơi Một điều kiện nữa để bơm nhiệt đạt hiệu quả là nhu cầu về nóng và lạnh phải liên tục và ổn định

2.2 Đặc điểm của Bơm nhiệt

2.2.1 Môi ch ất làm việc

Môi chất dùng cho bơm nhiệt cũng tương tự như môi chất dùng cho máy lạnh Các yêu cầu về tính chất vật lý, hoá học, an toàn, nhiệt động và môi trường cũng tương tự như đối với môi chất lạnh Chính xác hơn, có thể so sánh bơm nhiệt với các máy điều hoà không khí vận hành ở chế độ khắc nghiệt nhất, nghĩa

là nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ đặc biệt cao

Bảng 2.1 Tính chất vật lý, an toàn và môi trường cơ bản của một số môi chất

Công thức hoá học CHClF2 CHCl2CF3 CH2FCF3 R32/125/134a R32/125

toàn A1 B1 A1 A1/A1 A1/A1

(100 năm) 1900 120 1600 1980 2340

2.2.2 Ngu ồn cung cấp nhiệt

Hiệu năng của một máy bơm nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào những đặc tính của nguồn cung cấp nhiệt (nguồn nhiệt) Một nguồn nhiệt lý tưởng cho máy bơm nhiệt phải có nhiệt độ cao và ổn định trong mùa lạnh, sẵn có, số lượng nhiều, không gây ăn mòn hay ô nhiễm, có những tính chất nhiệt vật lý phù hợp, và yêu cầu chi phí đầu tư ban đầu cũng như chi phí bảo dưỡng và hoạt động thấp Trong hầu hết các trường hợp, sự sẵn có của nguồn nhiệt là một chìa khoá quyết định tới việc lắp đặt và sử dụng máy bơm nhiệt

Bảng 2.2 Những nguồn nhiệt thường sử dụng hiện nay

Ngu ồn nhiệt Nhi ệt độ của nguồn 0 C

ta dựa vào 3 nguồn nhiệt chính lấy từ không khí, nước và đất để phân loại các máy bơm nhiệt:

2.2.2.1 Ngu ồn nhiệt từ không khí:

Đây là một nguồn nhiệt miễn phí và được sử dụng rộng rãi, đồng thời là nguồn nhiệt phổ biến nhất trong các máy bơm nhiệt Nhiệt lượng do máy bơm nhiệt dạng này cung cấp có thể sử dụng để làm ấm trực tiếp không gian bên

trong, hoặc cung cấp cho các lò sưởi và các bình nước nóng Loại máy bơm sử dụng nguồn nhiệt lấy từ không khí (máy bơm nhiệt - khí) có ưu điểm là lắp đặt

dễ dàng, chi phí rẻ hơn các loại máy bơm khác, thích hợp để thay thế các loại lò sưởi điện thông thường

Khí thải: Khí thải cũng là một nguồn nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các máy bơm ở các khu căn hộ và khu thương mại Máy bơm thu nhiệt lượng từ

hệ thống quạt gió để cung cấp cho hệ thống nước nóng hoặc hệ thống sưởi Một vài loại máy bơm nhiệt được thiết kế để có thể sử dụng đồng thời 2 nguồn nhiệt

từ không khí và khí thải

2.2.2.2 Nguồn nhiệt từ nước:

Nước ngầm: nước ngầm thường đạt được nhiệt độ ổn định từ 4 tới 10 °C ở nhiều khu vực Các máy bơm nhiệt sử dụng nguồn nước có ưu điểm là lắp đặt dễ

và hoạt động ổn định, hiệu suất tương đối Tuy vậy cần phải tìm được nguồn nước thích hợp ở gần nơi lắp đặt, chỉ thích hợp với các lò sưởi nhiệt độ thấp hoặc các hệ thống sưởi cho sàn nhà, thêm vào đó khi lắp đặt cần lưu ý các vấn đề về chống ô nhiễm nguồn nước và ô nhiễm khu vực đất xung quanh

Nước sông, hồ: theo lý thuyết đây là những nguồn cung cấp nhiệt tốt, nhưng có một hạn chế lớn là nhiệt độ vào mùa đông thường thấp (0°C ở các nước

ôn đới), và cần thiết kế một hệ thống chống đông lạnh hơi nước

Nước biển: đây là một nguồn cung nhiệt rất tốt nếu đáp ứng được một số điều kiện cần thiết, thường được sử dụng cho những máy bơm cỡ vừa và lớn, trong công nghiệp Ở độ sâu từ 25 tới 50 m, nhiệt độ nước biển đạt ổn định (từ 5-

8 °C), gây nên những vấn đề về đóng băng hơi nước Việc lắp đặt hệ thống máy bơm nhiệt cần lưu ý tới việc chống ăn mòn cho các đường ống dẫn nhiệt có thể gây ô nhiễm cho môi trường nước biển

Nước xả: thường có nhiệt độ cao và ổn định trong suốt các khoảng thời gian trong năm Một vài ví dụ là nước xả từ các kênh hay các đường ống thoát nước (đã hoặc chưa qua xử lý), nước thải công nghiệp, nước thải từ các nhà máy điện, điện lạnh… Một trong những trở ngại trong việc sử dụng nguồn nhiệt này cho các khu căn hộ và thương mại là khoảng cách từ những nơi này tới các nguồn nước xả, do các khu công nghiệp thường được bố trí ở ngoại ô, xa khu dân

cư Tuy vậy với các máy bơm nhiệt dùng trong công nghiệp, nó ngược lại không phải là trở ngại mà còn là một thuận lợi cho phép tiết kiệm năng lượng tiêu thụ trong công nghiệp

2.2.2.3 Ngu ồn nhiệt từ đất:

Mỗi ngày, ánh nắng mặt trời truyền năng lượng xuống Trái đất và được lưu trữ lại một lượng đáng kể trong lòng đất Máy bơm nhiệt sử dụng nguồn năng lượng này được gọi là máy bơm địa - nhiệt, có ưu điểm là tận dụng được nguồn nhiệt năng tự nhiên có sẵn trong lòng đất của mỗi công trình, không chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ môi trường xung quanh (do nhiệt lượng trong lòng đất thường

ổn định) nhưng chi phí lắp đặt khá cao Khi lắp đặt máy bơm địa-nhiệt, có hai cách bố trí hệ thống thu dẫn nhiệt là: theo chiều ngang (đặt sâu khoảng 0,6 tới 1,2

m so với mặt đất, và chiếm một diện tích lớn, thường được đặt trong sân vườn nhà), và theo chiều dọc (không yêu cầu nơi lắp đặt phải có sân vườn nhưng cần đào sâu từ 80 tới 120 m)

2.2.3 Các thi ết bị của Bơm nhiệt và thiết bị ngoại vi

2.2.3.1 Máy nén

Cũng như trong máy lạnh, máy nén là một bộ phận quan trọng nhất của bơm nhiệt Tất cả các dạng máy nén của máy lạnh đều được ứng dụng trong bơm nhiệt Đặc biệt quan trọng là máy nén Piston trượt, máy nén trục vít và máy nén tua bin So với máy nén lạnh, máy nén dùng cho bơm nhiệt đòi hỏi cao hơn, đặc biệt là các yêu cầu sau:

- Nhiệt độ ngưng tụ đến khoảng 55 ÷ 80oC, nên áp suất ngưng tụ thường có giá trị lớn đòi hỏi máy nén phải có tỷ số nén đủ lớn và có giá trị áp suất đầu đẩy cho phép phù hợp;

- Nhiệt độ cuối quá trình nén cũng cao hơn 100 ÷ 130oC như vậy nhiệt độ dầu cũng phải cao tương ứng;

- Hiệu suất cao với các điều kiện của bơm nhiệt, an toàn khi tải thay đổi;

- Điều chỉnh công suất cao được mà không tổn hao, ít tiếng ồn;

- Như vậy một máy nén bơm nhiệt cần phải đặc biệt chắc chắn, tuổi thọ cao và chạy êm, có hiệu suất cao trong trường hợp ít và đủ tải

2.2.3.2 Các thi ết bị trao đổi nhiệt

Các thiết bị trao đổi nhiệt cơ bản trong bơm nhiệt là thiết bị bay hơi, thiết

bị ngưng tụ, thiết bị quá lạnh lỏng, hồi nhiệt, bình trung gian và các thiết bị trao đổi nhiệt trung gian Giống như máy lạnh, thiết bị ngưng tụ và bay hơi của bơm nhiệt cũng có đầy đủ các dạng: ống chùm, ống lồng ống ngược dòng, ống xoắn, ống đứng và kiểu tấm Tuy nhiên, phần lớn bơm nhiệt là loại hai chiều nóng – lạnh nên thiết bị ngưng tụ và bay hơi là loại đặc biệt, phải làm việc được một cách hiệu quả cả trong vai trò là thiết bị ngưng tụ và cả trong vai trò là thiết bị bay hơi

2.2.3.3 Các thiết bị phụ của Bơm nhiệt

Tất cả các thiết bị phụ của bơm nhiệt giống như của máy lạnh Do bơm nhiệt phải hoạt động ở chế độ áp suất và nhiệt độ gần với giới hạn tối đa nên các thiết bị tự động rất cần thiết và phải hoạt động với đọ tin cậy cao để đề phòng hư hỏng thiết bị khi chế độ làm việc vượt quá giới hạn cho phép Dầu và các chi tiết máy nén thường phải chịu được nhiệt độ cao hơn so với dầu và các chi tiết máy nén sử dụng trong máy lạnh

2.2.3.4 Thi ết bị ngoại vi của Bơm nhiệt

Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt là những thiết bị hỗ trợ cho bơm nhiệt phù hợp với từng phương án sử dụng của nó Bao gồm một số loại sau:

- Các phương án động lực của máy nén như: động cơ điện, động cơ gas, động

cơ diesel, động cơ gió…

- Các phương án sử dụng nhiệt thu được từ dàn ngưng tụ: nếu là sưởi ấm thì có thể sử dụng dàn ngưng trực tiếp hoặc gián tiếp qua một vòng tuần hoàn chất thải nhiệt, có thể sử dụng để nấu ăn, sưởi ấm, hút ẩm…mỗi phương án đòi hỏi những thiết bị hỗ trợ khác nhau

- Các phương án cấp nhiệt cho dàn bay hơi: trường hợp sử dụng đồng thời với nóng thì phía dàn bay hơi có thể là buồng lạnh hoặc chất tải lạnh Ngoài ra có thể sử dụng dàn bay hơi đặt ngoài không khí, dàn bay hơi sử dụng nước giếng là môi chất cấp nhiệt Hầu hết những thiết bị đó về mặt cấu trúc, hình dáng, tính toán đều khác biệt so với thiết bị bay hơi của máy lạnh

- Thiết bị điều khiển, kiểm tra tự động sự hoạt động của bơm nhiệt và các thiết

bị hỗ trợ: là những thiết bị tự động điều khiển các thiết bị phụ trợ ngoài bơm nhiệt để phù hợp với hoạt động bơm nhiệt

Hình 2.1 Thiết bị ngoại vi của bơm nhiệt

2.2.4 Ứng dụng của Bơm nhiệt

Ngoài ứng dụng trong điều hòa không khí, Bơm nhiệt còn được ứng dụng trong rất nhiều ngành kinh tế khác nhau như công nghiệp nhẹ, công nghiệp thực phẩm, nông nghiệp, y tế, thể thao, khu vực gia đình, trường học, bệnh viện, khu nghỉ dưỡng…nơi có nhu cầu năng lượng ở nhiệt độ thấp như chuẩn bị nước nóng, sấy, sưởi, hút ẩm, chưng cất, tách chất, tinh luyện…Máy bơm nhiệt công nghiệp được sử dụng cho các lĩnh vực:

- Sưởi ấm: sưởi ấm các nhà kính hoặc các toà nhà công nghiệp, thường sử dụng nguồn nhiệt lấy từ nước thải công nghiệp

- Sản xuất nước nóng hoặc nước lạnh: rất nhiều ngành công nghiệp cần sử dụng tới nước nóng (40-90°C) trong sản xuất, và trong các hoạt động lau rửa,

và vệ sinh khu sản xuất Nguồn nước nóng này có thể được cung cấp nhờ máy bơm nhiệt công nghiệp, những máy bơm nhiệt thuận nghịch còn dùng

để làm lạnh nước

- Sản xuất hơi nước: nhiều ngành công nghiệp tiêu thụ một lượng khổng lồ hơi nước ở áp suất thấp, cao hoặc trung bình trong khoảng từ 100-200°C Những máy bơm nhiệt công nghiệp hiện nay có thể cung cấp hơi nước có nhiệt độ lên tới 150°C (một mẫu máy bơm thử nghiệm thậm chí đã đạt tới 300°C)

- Sấy khô: máy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp sấy khô và hút ẩm ở nhiệt độ thấp và trung bình (cao nhất là 100°C) như sấy khô bột giấy, thực phẩm và mở Những máy bơm nhiệt dùng cho công nghiệp sấy khô thường có hiệu năng cao (COP từ 5 tới 7), và thường giúp tăng chất lượng sản phẩm so với các phương pháp sấy khô truyền thống, ví dụ như giảm thiểu sự bay mùi của thực phẩm (do quá trình sấy khô hoàn toàn khép kín)

- Bay hơi và chưng cất: trong công nghiệp hoá học và sản xuất thực phẩm, công đoạn làm bay hơi và chưng cất tiêu thụ rất nhiều năng lượng Máy bơm nhiệt công nghiệp giúp giảm lượng năng lượng tiêu thụ với hiệu năng cao (COP từ 6 tới 30)

2.2.4.1 Bơm nhiệt đun nước nóng

Bơm nhiệt đun nước nóng có hai loại là bơm nhiệt nguồn gió ATW và nguồn nước WTW Bơm nhiệt nguồn gió là thu nhiệt trực tiếp từ không khí và nguồn nước là thu nhiệt từ nước Gió là không khí ngoài môi trường, còn nước là nước môi trường như nước ao, hồ, sông, suối, nước ngầm, nước giếng khoan, địa nhiệt…hoặc nguồn nước thải nhiệt độ cao

Hình 2 2 Sơ đồ nguyên lý bơm nhiệt dùng để đun nước nóng Nguồn Internet

Bơm nhiệt đun nước nóng gồm cụm bơm nhiệt (máy nén, dàn ngưng đun nước nóng kèm bơm nước, ống mao, dàn bay hơi và quạt gió) đặt ở ngoài nhà và bình nước nóng có cách nhiệt đặt phía trong nhà Cụm ngoài nhà trông tương tự như OU của máy điều hòa 2 cụm, dàn bay hơi ống xoắn có quạt hướng trục Dàn đun nước nóng là loại trao đổi nhiệt ngược chiều được cấu tạo đặc biệt Nước đi trong ống xoắn có kích thước khá lớn Tùy theo lưu lượng yêu cầu, số ống có thể nhiều hoặc ít

2.2.4.2 Bơm nhiệt ứng dụng vào công nghiệp chưng cất, bay hơi, cô đặc

Bơm nhiệt chu trình hở được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp chưng cất, tách chất, bay hơi cô đặc

Hình 2.3 Bơm nhiệt ứng dụng trong chưng cất

1 - Máy nén; 2 - Dàn trao đổi nhiệt; 3 - Bình tách hơi; 4, 5 – Trao đổi nhiệt

A – Bán thành ph ẩm; B – Hơi nước hoặc hơi của chất dễ bay hơi;

C – Nước ngưng hoặc tách lỏng của chất dễ BH; D – Thành phẩm

Bán thành phẩm A được làm nóng sơ bộ qua hai thiết bị trao đổi nhiệt 4

và 5 rồi đi vào tháp bay hơi kiểu ống đứng nhận nhiệt của hơi nén có nhiệt độ cao khi ngưng tụ do máy nén nén vào Sau đó được đưa tới bộ tách lỏng 3 Hơi B được máy nén hút và nén lên áp suất cao đưa trở lại tháp bay hơi 2 Thành phẩm chảy qua thiết bị trao đổi nhiệt 5 ra ngoài Nước ngưng hoặc chất lỏng ngưng tụ

C được đưa qua trao đổi nhiệt 4 ra ngoài

Hệ thống trên bố trí các thiết bị rất cồng kềnh, tốn diện tích Để khắc phục nhược điểm trên lắp đặt một hệ thống bơm nhiệt cô đặc có bố trí thiết bị nhỏ, gọn gàng hơn Bán thành phẩm cần cô đặc (đồ uống, hoá chất, dược phẩm…) được đưa vào thùng sấy và cho chảy tưới lên bề mặt ngoài của thiết bị ngưng tụ hơi nước để nhận nhiệt của hơi nước ngưng tụ Hơi nước sinh ra sẽ được máy nén hút

về nén lên áp suất cao rồi đẩy vào bình ngưng tụ hơi nước

Hình 2.4 Ứng dụng bơm nhiệt trong cô đặc

Đối với sơ đồ bơm nhiệt chu trình hở này cũng có những nhược điểm: Khó vận hành với dung dịch đặc, chỉ phù hợp với dung dịch loãng; Khó hoặc không thể vận hành với dung dịch có độ nhớt cao; Tỷ số nén ở máy nén rất cao khi nhiệt độ bay hơi thấp

Do đó, bơm nhiệt dùng máy nén hơi chu trình hở chỉ được sử dụng để cô đặc bột và giấy phế liệu, cô đặc rượu wiski, dược phẩm và đặc biệt trong công nghiệp hóa học Trong công nghiệp chưng cất sử dụng bơm nhiệt có hiệu quả kinh tế cao hơn Ở đây, bố trí dàn bay hơi ở phía đỉnh tháp để làm ngưng tụ chất

dễ bay hơi, còn đặt dàn ngưng ở phía đáy tháp để gia nhiệt cho dung dịch khó bay hơi

2.2.4.3 Bơm nhiệt ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm

Công nghiệp thực phẩm cũng là lĩnh vực có khả năng sử dụng bơm nhiệt kết hợp nóng lạnh với hiệu quả cao, vì hầu hết các ngành chế biến thực phẩm như

thịt, cá, bơ, sữa, rau quả đều cần lạnh để bảo quản và cần nước nóng, cần tẩy rửa, triệt khuẩn, tiệt trùng, bay hơi, cô đặc…

Công nghệ sản xuất bia: cung cấp nước nóng để nấu dịch đường; Cung

cấp nước nóng sơ bộ cho nồi hơi; Kết hợp với làm lạnh: làm lạnh dịch đường,

tăng lên men bia, bảo quản bia

Sản xuất đường: Làm lạnh để điều hòa không khí; Dùng nhiệt để: cô đặc,

đun nấu đường

Công ngh ệ chế biến sữa: Nguồn lạnh: bảo quản sữa chua, làm lạnh và bảo

quản dung dịch sữa tươi tbq = 4 ÷ 6 oC; Nguồn nóng: thanh trùng paster ở nhiệt

độ 75 OC

Công ngh ệ sản xuất nước khoáng có gas (CO 2 ): nguồn lạnh: để làm lạnh dung dịch từ nhiệt độ ban đầu xuống tới 2 ÷ 4 oC sau đó châm CO2, giúp CO2 dễ hấp thụ đồng thời để điều hòa không khí cho phân xưởng; Nguồn nóng: dùng để thanh trùng, rửa chai lọ làm vệ sinh

Công nghệ sản xuất rượu, cồn, dầu ăn: nguồn nóng: thực hiện quá trình

chưng, gia nhiệt cho dung dịch trước khi vào công đoạn sản xuất; Nguồn lạnh: thực hiện quá trình ngưng tụ

Thông qua ứng dụng trên ta thấy bơm nhiệt đã sử dụng cả nguồn lạnh sinh

ra ở thiết bị bay hơi và nguồn nóng sinh ra ở thiết bị ngưng tụ Việc sử dụng kết hợp kể trên đã nâng cao hiệu quả của bơm nhiệt và đạt hiệu quả kinh tế cao đồng thời tiết kiệm năng lượng

2.3 Bơm nhiệt ứng dụng trong xử lý nhiệt ẩm

Việt Nam nằm trong khu vực khí hậu nhiệt đới nóng ẩm có rất nhiều lĩnh vực sản xuất, quá trình và thiết bị công nghệ đòi hỏi phải được làm khô môi trường hoặc sản phẩm ở nhiệt độ thấp nhưng hút ẩm chưa thành một công nghệ riêng thích ứng với điều kiện, hoàn cảnh cũng như trình độ khoa học kỹ thuật của nước ta Một số ngành như thư viện, các cơ quan lưu trữ, bảo quản tư liệu phim ảnh, tài liệu, ấn phẩm…tuy có độ ẩm, nhiệt độ thấp, nhất là về độ ẩm nhưng cũng thường chỉ được áp dụng một cách ước lệ nhờ sử dụng các máy hút ẩm hoặc các máy điều hoà nhiệt độ không khí thông thường Vì vậy chất lượng môi trường và

vi khí hậu đạt được thường thấp, nhiệt độ, độ ẩm thường vượt trên giới hạn cho phép Từ mấy năm gần đây, một số có sở sản xuất và kho lưu trữ có sử dụng các

máy hút ẩm chuyên dùng (kiểu hấp phụ) với chất hấp phụ là silicagel lắp ghép kết hợp với máy điều hoà nhiệt độ nhưng còn mang tính chất manh mún, chắp vá, chưa điều khiển được chế độ hoạt động tối ưu, đặc biệt là tối ưu kinh tế - kỹ thuật khi môi trường yêu cầu có nhiệt độ thấp và độ ẩm thấp

Trước tình hình đó từ năm 1997, GS TS Phạm Văn Tuỳ và các cộng sự

đã tìm hiểu nhu cầu thực tế và thực hiện nghiên cứu áp dụng đầu tiên sử dụng bơm nhiệt để thực hiện chức năng hút ẩm Qua thực tế sử dụng, thấy rằng ngoài

ưu điểm rẻ tiền, tiết kiệm năng lượng so với phương án dùng máy hút ẩm, các hệ thống hút ẩm dùng bơm nhiệt hoạt động ổn định, liên tục và giảm chi phí bảo dưỡng

Như vậy, việc sử dụng bơm nhiệt để xử lý nhiệt ẩm tỏ ra có nhiều ưu điểm

và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế - kỹ thuật đáng kể

2.4 Nghiên c ứu lý thuyết về Bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ

Xây dựng bài toán dùng bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ đặt tại Hà Nội Kho lưu trữ này về kết cấu xây dựng đã đảm bảo theo yêu cầu của thông tư 09/2007/TT-BNV Diện tích kho không rộng quá 200 m2, thiết kế các giá kệ, diện tích các lối đi được phân ra đủ diện tích dùng các phương tiện di chuyển cũng như đề phòng khi có hỏa hoạn xảy ra Kho lưu trữ được thiết kế ra nhiều phòng kho nhỏ để lưu trữ từng loại hồ sơ lữu trữ đặc biệt Trong luận văn này, lựa chọn nghiên cứu một phòng kho có diện tích 5 x 4 x 3 m (dài x rộng x cao) dùng để bảo quản tài liệu là giấy

Cửa ra vào của kho được làm bằng vật liệu chống cháy theo tiêu chuẩn, cửa ra vào có kích thước 1,5 x 2 m, mở theo chiều từ trong ra ngoài Cửa sổ có diện tích chiếm khoảng 1/10 diện tích mặt tường kho (kích thước của sổ thiết kế

là 1 x 1,5 m) Giá để tài liệu được lắp thành hàng giá hai mặt, mỗi hàng dài 1,8

m Các hàng giá được đặt vuông góc với cửa sổ, cách mặt tường 0,35 m Lối đi giữa các hàng giá 0,54 m, lối đi giữa hai đầu giá 0,4 m

Công nghệ sử dụng bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ nhiệt độ thấp được

mô phỏng theo sơ đồ hình 2.5

Hình 2.5 Sơ đồ công nghệ bơm nhiệt hút ẩm cho kho lưu trữ

Theo sơ đồ công nghệ không khí ngoài trời (gió tươi) với lưu lượng GN, kg/s, trạng thái N được quạt hút vào qua cửa chớp vào phòng hòa trộn Ở đây diễn ra quá trình hòa trộn với gió hồi có trạng thái T và lưu lượng GT Sau khi hòa trộn, hỗn hợp có trạng thái không khí H và lưu lượng GN + GT được đưa qua các thiết bị của bơm nhiệt như dàn lạnh để thực hiện quá trình tách ẩm trong không khí xuống trạng thái O sau đó lượng khí này được gia nhiệt nhờ dàn ngưng

tụ để lên trạng thái V rồi được đưa vào kho lưu trữ qua các miệng thổi phân phối Trạng thái không khí thổi vào là V, trong kho lưu trữ không khí sẽ tự biến đổi trạng thái từ V đến T do nhận nhiệt thừa và ẩm thừa trong không gian theo hệ số góc của tia quá trình εt = Qt/Wt đã xác định trước Sau đó, không khí ở trạng thái

T được quạt hút qua các miệng hút, thải một phần ra ngoài theo đường xả và đưa một phần về phòng hòa trộn theo đường hồi Có hai van EV1 và EV2 là các van điều khiển điện bằng chế độ ON-OFF hoặc điều khiển theo tỷ lệ

Vì hệ thống đặt tại Hà Nội thuộc khu vực khí hậu miền Bắc nước ta, là kiểu khí hậu nhiệt đới gió mùa, phân chia làm hai mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm, mùa đông lạnh khô Tuy nhiên cũng lại có kiểu khí hậu nồm ẩm vào những ngày cuối đông, đầu thu nên khi tính toán cần tính tới các thông số khắc nghiệt nhất Theo bảng 1.7 trang 23 [6] thông số không khí ngoài trời được chọn:

2.4.1 Tính cân bằng nhiệt, ẩm cho kho lưu trữ

2.4.1.1 Tính nhi ệt thừa cho kho lưu trữ

Theo [6] nhiệt thừa cho kho lưu trữ tính theo phương pháp truyền thống như sau:

Qt = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7 + Q8+ Q9 + Q10+ Q11, W (PT 3.1)

a Nhiệt thừa do máy móc tỏa ra Q1

Do trong kho không có thiết bị máy móc phát sinh nhiệt nên Q1 = 0

b Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng Q2

Q2 = NCS, W (PT 3.2)

NCS: Tổng công suất chiếu sáng của tất cả các đèn trong kho, W

Tiêu chuẩn chiếu sáng lấy 10 ÷ 12 W/m2 diện tích sàn cho văn phòng, khách sạn, công xưởng…Kho lưu trữ có diện tích sàn 5 x 4 = 20 m2 nên:

Q2 = 12 x 20 = 240, W

c Nhiệt tỏa ra từ người Q3

Q3 = n.q (PT 3.3) q: Nhiệt tỏa từ một người, W/người;

n: Số người làm việc trong kho

Trong một ca làm việc số người là 2 phụ nữ lao động nhẹ nhưng không làm việc liên tục trong kho Vậy ta có:

G8 = ρ.L8 = 1,2.2.30

3600 = 0,02, kg/s Tra theo phần mềm AirCalc với:

F9 = 2.5.3 + 2.4.3 – 2.1.1,5 – 1,5.2 = 48 m2