Tháp giải nhiệt là gì? Nguyên lý, Phân loại & Ứng dụng

Bạn có bao giờ tự hỏi tại sao những nhà máy lớn vẫn vận hành êm ru giữa cái nắng nóng gay gắt? Câu trả lời chính là: nhờ tháp giải nhiệt. Vậy tháp giải nhiệt là gì - nội dung sau sẽ hé lộ chi tiết toàn bộ thông tin về mắt xích quan trọng này của hệ thống làm mát công nghiệp.

1. Tháp giải nhiệt là gì?

Tháp giải nhiệt (cooling tower) là một thiết bị công nghiệp thải nhiệt dư thừa từ máy móc, hệ thống công nghiệp ra khí quyển bằng cách làm mát nước.

Khi máy móc công nghiệp làm việc, chúng sinh ra lượng nhiệt cao. Nước nóng sau khi hấp thụ nhiệt đó sẽ được bơm vào tháp giải nhiệt. Thông qua quá trình bay hơi tiếp xúc với không khí đối lưu, nước được làm mát, rồi quay trở lại hệ thống để tiếp tục nhiệm vụ.

Thiết bị này thường được dùng trong dây chuyền sản xuất, các hệ thống điều hòa không khí của tòa nhà.

Nhờ tháp giải nhiệt, nhiệt độ nước hạ nhanh, máy móc hoạt động ổn định, tiêu hao ít năng lượng, bảo toàn tuổi thọ.

2. Giải mã cấu tạo chung của tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt tích hợp nhiều bộ phận, mỗi chi tiết đều đóng vai trò quan trọng và phối hợp nhịp nhàng cùng nhau để làm mát nước.

• Vỏ tháp (thân tháp): Làm từ nhựa composite (FRP), hoặc hợp kim nhôm/kẽm. Thực hiện nhiệm vụ tạo khung đỡ, chịu nhiệt, bảo vệ toàn bộ cấu trúc bên trong khỏi ăn mòn, tia UV.
• Tấm tản nhiệt (Filling): Làm từ nhựa PVC, thiết kế gợn sóng, giúp tản nước thành màng mỏng, tăng diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí.
• Quạt gió, động cơ: Quạt tạo ra luồng gió mạnh, kéo không khí đi qua tấm tản nhiệt. Động cơ và hộp số được thiết kế chống nước, dễ vận hành, giúp cung cấp năng lượng cho quạt.
• Hệ thống phân phối nước: Gồm ống dẫn và vòi phun, có tác dụng chia nước nóng đều lên bề mặt tấm tản nhiệt, giúp quá trình trao đổi nhiệt diễn ra thuận lợi.
• Bể chứa: Nằm dưới đáy tháp, gom nước đã làm mát lại để sẵn sàng đưa về hệ thống, phục vụ vòng tuần hoàn tiếp theo.

Ngoài ra, tùy theo loại tháp có thể có thêm tấm chắn nước, thiết bị giảm ồn và máy bơm.

3. Nguyên lý hoạt động chung của các tháp giải nhiệt

Tháp giải nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý trích nhiệt ra khí quyển do cơ chế bay hơi của nước. Khi nước nóng từ các quy trình giải nhiệt cho máy móc công nghiệp được bơm vào tháp, một phần nhỏ nước sẽ chuyển từ thể lỏng sang thể khí.

Quá trình này cần năng lượng, và năng lượng đó được lấy trực tiếp từ phần nước còn lại.

Trên thực tế, có khoảng 75 - 95% nhiệt lượng được tản ra nhờ bay hơi, tỉ lệ nhỏ còn lại giải phóng thông qua đối lưu trực tiếp với không khí.

Quy trình tản nhiệt:

• Bơm nước nóng vào tháp: Nước sau khi hấp thụ nhiệt từ máy móc hoặc bình ngưng được bơm lên đỉnh tháp thông qua hệ thống đường ống.
• Phân tán nước: Tại đỉnh tháp, nước đi qua các vòi phun, được xé nhỏ thành những giọt li ti. Quá trình này làm tăng tối đa diện tích tiếp xúc giữa nước và không khí.
• Chảy qua fill tản nhiệt: Các giọt nước rơi xuống fill, tạo thành 1 lớp mỏng trên bề mặt rộng. Tấm đệm giúp kéo dài thời gian tiếp xúc giữa nước và không khí, đồng thời làm chậm tốc độ rơi của nước.
• Làm mát cưỡng bức: Trong khi nước rơi, quạt gió kéo hoặc đẩy không khí đi xuyên qua các lớp tấm đệm. Sự chênh lệch áp suất giữa nước và không khí thúc đẩy quá trình bay hơi diễn ra nhanh hơn.
• Thu hồi nước mát: Nước mát rơi xuống bồn chứa và được bơm về hệ thống. Phần không khí chứa hơi ẩm đi qua tấm chắn, các giọt nước còn sót sẽ được giữ lại, đưa về vòng tuần hoàn, giảm lãng phí.

4. Các loại tháp giải nhiệt

4.1 Phân loại tháp giải nhiệt theo hình dáng

Dựa trên kiểu dáng nhận diện, tháp tản nhiệt được chia làm 2 loại:

4.1.1. Tháp giải nhiệt tròn

• Là loại tháp hình trụ tròn, thường dùng trong nhà máy, xưởng sản xuất quy mô vừa và nhỏ.
• Tháp thường làm từ nhựa ABS, FRP, composite chịu lực, chống ăn mòn tốt. Thiết kế tối ưu diện tích nên tiện lắp đặt, bảo trì.
• Hiệu suất giảm nhiệt đạt từ 5 - 12°C.

4.1.2. Tháp giải nhiệt vuông

• Có hình dạng khối hộp vuông/chữ nhật, dễ lắp đặt theo module và tối ưu không gian.
• Vật liệu chịu nhiệt tốt, các tấm tản nhiệt, bộ chia nước, quạt hút/đẩy, máng thu nước đều được thiết kế để tối ưu tiếp xúc nước - không khí.
• Tháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả nhờ sử dụng công suất quạt nhỏ nhưng vẫn đảm bảo khả năng làm mát.

4.2 Phân loại tháp hạ nhiệt theo nguyên lý vận hành

Theo cơ chế vận hành, có các dòng tháp làm mát sau:

4.2.1 Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên

• Đây là dòng thiết bị khổng lồ hình hypebol, chiều cao có thể đạt 200m, chi phí đầu tư cao.
• Hoạt động theo nguyên lý bốc hơi, không cần quạt cơ học. Sản phẩm thường dùng cho nhà máy nhiệt điện hoặc các xí nghiệp cần tản nhiệt cực lớn.
• Dựa trên tính chất dòng chảy, còn có thể chia nhỏ thành 2 loại: tháp đối lưu dòng ngang và tháp đối lưu dòng ngược.

4.2.2 Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học

• Sử dụng hệ thống quạt lớn để tạo ra luồng khí cưỡng bức, hút không khí đi qua các tấm tản nhiệt.
• Loại này được dùng nhiều trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm và nhà máy sản xuất nhựa, dược phẩm, in ấn.
• Dựa theo hình thức cưỡng bức, còn có thể chia nhỏ thành tháp cưỡng bức (Forced Draft), tháp hút (Induced Draft) và tháp đối lưu chéo (Crossflow).

4.3 Phân loại tháp hạ nhiệt theo cơ chế tuần hoàn nước

Một cách phân loại khác là dựa trên cơ chế tuần hoàn nước. Theo đó, có 3 dạng tháp giải nhiệt:

4.3.1 Tháp giải nhiệt không tuần hoàn

• Dòng này đặc trưng ở chỗ dùng nguồn nước có sẵn (sông, hồ, suối) và không tái sử dụng nước sau khi giải nhiệt, mà xả bỏ và lấy nước mới.
• Nhờ sử dụng nguồn nước tự nhiên nên tháp tiết kiệm nhiều chi phí vận hành. Tuy nhiên, cần xử lý cặn đầu vào cẩn thận để ngừa cáu cặn, duy trì hiệu suất.
• Sản phẩm được ứng dụng phổ biến trong dây chuyền sản xuất thủy sản, nhựa.

4.3.2 Tháp giải nhiệt tuần hoàn hở

• Dòng này cho phép nước nóng tiếp xúc trực tiếp với không khí để làm mát, giúp hạ nhiệt độ nước xuống thấp hơn nhiệt độ môi trường.
• Do mạch tuần hòan hở nên nước bị hao hụt liên tục trong quá trình bay hơi, cần cấp bù liên tục.
• Chất lượng nước thay đổi, dễ tích tụ cặn bẩn và bị ăn mòn, yêu cầu quản lý chất lượng nước chặt chẽ.
• Dùng chủ yếu trong công nghiệp tòa nhà bệnh viện, trung tâm thương mại.

4.3.3 Tháp giải nhiệt tuần hoàn kín

• Hoạt động theo cơ chế trao đổi nhiệt khép kín, thông qua ống cuộn, ngăn nước nóng tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.
• Nước làm mát bên trong không bị lẫn bụi bẩn, tạp chất, vi sinh vật, hạn chế hình thành rêu mốc, cặn bẩn.
• Mất nước rất ít, chủ yếu do bay hơi ở mạch ngoài, làm mát ổn định trong các điều kiện khác nhau.
• Ứng dụng chủ yếu trong hệ thống chiller, máy nén khí, động cơ.

5. Những công dụng lớn của tháp giải nhiệt

Nhờ khả năng tản nhiệt hiệu quả cho nước tuần hoàn, tháp giải nhiệt mang lại nhiều giá trị trong ứng dụng thực tiễn:

• Tối ưu hiệu suất: Tháp giữ nhiệt độ nước ở giải nhiệt ổn định và tốt nhất cho chiller, máy nén, bơm, hệ thống HVAC và dây chuyền hoạt động đúng kỹ thuật.
• Giảm tiêu hao năng lượng: Nhờ ứng dụng nguyên lý bay hơi nước tự nhiên để tản nhiệt, tháp giải nhiệt tiết kiệm điện đáng kể.
• Gia tăng tuổi thọ: Nhờ ổn định nhiệt, các máy móc ít bị mài mòn, hư hỏng do ảnh hưởng của nhiệt độ cao, từ đó kéo dài vòng đời thiết bị.
• Giảm phí vận hành: Với thiết kế đơn giản, tháp vừa tái sử dụng nước, vừa giảm chi phí sửa chữa, bảo trì, mang lại giải pháp làm mát giá rẻ.
• Thân thiện môi trường: Tháp không dùng môi chất lạnh gây hại cho môi trường, giảm phát thải CO₂, phù hợp với tiêu chuẩn công trình xanh.

6. Khi nào cần dùng tháp giải nhiệt - ứng dụng thực tế

Việc lắp đặt tháp giải nhiệt cần dựa trên tải nhiệt, công suất, yêu cầu của hệ thống. Trong các trường hợp dưới đây, thiết bị đóng vai trò then chốt.

• Hệ thống sinh nhiệt lớn: Các ngành điện, hóa chất, thép, nhựa, thực phẩm, cơ khí thường tạo nhiệt lượng dư thừa lớn, cần giải phóng liên tục. Sản phẩm giúp làm mát nước tuần hoàn, ngăn ngừa quá nhiệt, giữ an toàn cho máy móc.
• HVAC: Tháp hỗ trợ xả nhiệt ra môi trường, giảm tiêu thụ điện và tăng hiệu suất HVAC. Ở các tòa nhà cao tầng, người ta thường dùng chiller giải nhiệt nước, kết hợp hệ thống nước lớn.
• Dây chuyền sản xuất: Thiết bị cung cấp nguồn nước mát ổn định, giúp làm mát máy ép nhựa, cán thép, máy may…
• Hệ thống xanh: Các doanh nghiệp muốn giảm chi phí điện năng dài hạn thường sử dụng thiết bị thay cho hệ thống làm lạnh cơ học. Từ đó giảm khí thải, giảm tiêu hao điện, nước.

7. Gợi ý các thương hiệu tháp giải nhiệt tốt nhất hiện nay

Hiện nay, thị trường tháp giải nhiệt rất đa dạng với nhiều nhà sản xuất khác nhau. Có thể kể đến:

• Liang Chi: Thương hiệu Đài Loan, mạnh về hiệu suất, vỏ FRP chống ăn mòn trong mọi điều kiện, phù hợp với hệ thống vừa và lớn.
• Tashin: Tháp giải nhiệt Đài Loan, thiết kế mạnh mẽ, hiệu quả trao đổi nhiệt tốt, vận hành ổn định với tải cao, hợp dùng trong công nghiệp nặng.
• BAC: Thương hiệu Mỹ, nổi tiếng toàn cầu, ưu việt về hiệu suất, độ tin cậy, thiết kế ưu việt và dễ bảo trì, hợp dùng trong nhà máy điện, khu HVAC lớn.
• SPX Cooling Technologies: Công nghệ tiên tiến, thiết kế tập trung vào tiết kiệm năng lượng và khả năng tùy chỉnh theo từng ứng dụng.

Khi tìm mua sản phẩm của các thương hiệu nổi tiếng trên, nếu ưu tiên nhà cung cấp uy tín, bạn sẽ tránh được rủi ro về chất lượng.

Với danh tiếng gần 15 năm trong ngành, Điện máy Đặng Gia là thương hiệu được rất nhiều doanh nghiệp tìm đến. Tại đây luôn sẵn danh mục model tháp làm mát phong phú, chính hãng, chất lượng, tuổi thọ 10 - 15 năm.

Đặng Gia cam kết mang đến bạn giá cạnh tranh, chính sách ưu đãi, đổi trả, bảo hành, hỗ trợ kỹ thuật tốt nhất.

Để tìm hiểu chi tiết tháp giải nhiệt là gì và mọi vấn đề xoay quanh thiết bị này, inbox ngay cho Đặng Gia để được giải đáp tận tình, miễn phí.