Top 15 Thông số tháp giải nhiệt cần biết trước khi mua

Các thông số tháp giải nhiệt sẽ bật mí cho người dùng năng lực làm việc, sức bền của thiết bị khi vận hành ngoài thực tế. Do đó, cần trang bị đủ kiến thức nền về chủ đề này để có thể sàng lọc và chọn ra thiết bị làm mát phù hợp với nhu cầu.

1. Vai trò và ứng dụng tháp giải nhiệt trong thực tế

Khái niệm:

Tháp giải nhiệt là thiết bị sử dụng nước/khí mát để hạ nhiệt cho nước tuần hoàn. Giúp các nhà máy/kho xưởng, khu công nghiệp vận hành ổn định, giảm thiểu các sự cố do quá nhiệt gây ra.

Vai trò chính:

• Loại bỏ lượng nhiệt tồn dư sinh ra trong quá trình sản xuất thông qua 2 giai đoạn: dùng nước tuần hoàn hấp thụ nhiệt từ các linh kiện/máy móc và hạ nhiệt nước bằng khí mát lưu thông.
• Duy trì nền nhiệt ổn định cho dây chuyền sản xuất, ngăn chặn tốt rủi ro cháy hỏng, chập điện. Giúp bảo vệ thiết bị, tăng cường tuổi thọ của toàn hệ thống, cắt giảm đáng kể phí sửa chữa/bảo dưỡng.
• Tối ưu hiệu suất làm việc của các loại máy móc, đặc biệt là thiết bị làm lạnh (nền nhiệt nước ngưng thấp nên COP tăng, mức tiêu thụ điện năng giảm). Đảm bảo tiến độ và năng suất công việc, tối ưu doanh số thu được.
• Chuẩn hóa quy trình làm việc của các nhà máy, đáp ứng tốt các yêu cầu về kỹ thuật/môi trường khi đăng ký kinh doanh.

Ứng dụng:

• Hạ nhiệt cho nước ngưng từ các tuabin của nhà máy điện/nhiệt điện công suất lớn.
• Làm mát hệ thống xử lý, thiết bị trao đổi nhiệt, bộ ngưng tụ dùng trong ngành dầu khí/hóa dầu.
• Giải nhiệt cho hệ thống thủy lực, hệ thống xử lý nước, thiết bị vệ sinh bằng khí nén, con lăn cán, lò nung,... trong các nhà máy luyện kim/sản xuất gang thép.
• Giữ ổn định nhiệt cho các phản ứng hóa học trong ngành dược phẩm/công nghiệp hóa chất.
• Sử dụng tích hợp với chiller trong các trung tâm thương mại, bệnh viện, tòa nhà, nhà máy,... Giúp hạ nhiệt nước ngưng tụ trước khi dung môi này quay trở lại bình ngưng.
• Giải nhiệt cho nhiệt độ phòng máy chủ, hệ thống làm lạnh tại các trung tâm dữ liệu.
• Làm mát hệ thống ép phun, dầu máy, khuôn nén,... tại các nhà máy dệt may, in ấn, sản xuất nhựa.
• Hạ nhiệt cho máy biến áp, các loại máy nén khí lớn, hệ thống phun nước,... dùng trong kinh doanh sản xuất.

2. Giải mã ý nghĩa các thông số tháp giải nhiệt chi tiết nhất

2.1 Các thông số kỹ thuật chính của tháp giải nhiệt

2.1.1 Công suất RT

RT (tấn lạnh) chính là công suất làm mát của tháp giải nhiệt. 1 RT được hiểu là lượng nhiệt dùng để làm tan tấn băng đá trong vòng 24h (ở điều kiện nhiệt độ 0 độ C). 1RT tương ứng với 3024 kcal/h hay 12.000 BTU/h hay 3,517 kW/h.

Như vậy, thông số RT càng lớn thì hiệu quả giải nhiệt của tháp càng cao và ngược lại. Các dòng tháp hiện đại thường vận hành với công suất từ 5 - 1000RT.

Khi nhìn vào thông số RT, bạn sẽ tính toán được ngay lượng nhiệt năng mà tháp có thể xử lý trong mỗi giờ vận hành (tính theo lý thuyết).

Ví dụ máy có công suất 2RT thì lượng nhiệt được loại bỏ sẽ là 3024 x 2 = 6048 kcal/h.

2.1.2 Khả năng làm mát

Khả năng làm mát được hiểu là tổng lượng nhiệt năng được loại bỏ trong mỗi giờ vận hành của tháp, thường được đo bằng đơn vị kcal/h.

Có nhiều yếu tố chi phối trực tiếp đến khả năng làm mát của tháp. Bao gồm tốc độ gió, độ khỏe của motor quạt, thiết kế cánh quạt gió, lưu lượng và chất lượng nước đầu vào.

Khả năng làm mát của tháp giải nhiệt có biên độ giao động mạnh. Tùy thuộc vào công suất RT mà có thể có giá trị từ vài nghìn đến vài triệu kcal/h.

2.1.3 Lưu lượng nước

Lưu lượng nước là dung tích nước mà tháp có thể làm mát trong 1 đơn vị thời gian, thường được đo bằng l/p hoặc m3/h.

Ở những dòng tháp công suất nhỏ, lưu lượng nước chỉ từ 10 - 40 m3/h. Tuy nhiên với tháp công suất lớn, con số này có thể lên tới vài nghìn.

Lưu lượng nước chi phối trực tiếp đến tốc độ làm mát của hệ thống. Tuy nhiên, nếu lưu lượng cao quá mức, nước không đủ thời gian trao đổi nhiệt thì hiệu quả hạ nhiệt sẽ không đảm bảo.

2.1.4 Nhiệt độ nước vào/ra

Nhiệt độ nước vào là nền nhiệt nước được đo ở cửa vào của tháp (T1).

Nhiệt độ nước ra là nền nhiệt của dung môi làm mát khi rời khỏi hệ thống (T2).

ΔT là mức độ chênh lệch về nhiệt độ giữa nước vào và nước ra khỏi tháp giải nhiệt.

Khi độ chênh lệch về nhiệt độ (ΔT) càng cao thì chứng tỏ hệ thống tản nhiệt làm việc càng hiệu quả và ngược lại.

Yêu cầu chung: ΔT đạt mức tối thiểu là 5 độ C và nhiệt độ nước ra không cao hơn 31 độ C.

2.1.5 Nhiệt độ bầu ẩm

Nhiệt độ bầu ẩm được hiểu là nền nhiệt thấp nhất mà dung môi làm mát có thể đạt được khi hóa hơi vào không khí (trong điều kiện độ ẩm/áp suất thực tế).

Điều này có nghĩa là bạn không thể làm hạ nhiệt nước thấp hơn nhiệt độ bầu ẩm.

Những hệ thống có mức chênh lệch nhiệt nước ra vào càng cao thì nhiệt độ bầu ẩm càng được tối ưu. Nếu nhiệt độ nước đầu vào cao quá mức thì nhiệt độ bầu ẩm sẽ không đạt đến giá trị lý tưởng.

2.1.6 Lượng nước thất thoát/bay hơi

Nước tuần hoàn có thể thất thoát vì 3 nguyên nhân:

• Quá trình hóa hơi tự nhiên và bay hơi do hấp thụ nhiệt.
• Bị cuốn đi theo chuyển động của luồng gió, phát tán ra ngoài không khí.
• Chảy ra ngoài qua con đường xả đáy.

Ngoài ra, sự cố rò rỉ hoặc các phản ứng hóa học xảy ra trong lòng tháp cũng là nguyên nhân phụ khiến dung môi làm mát bị thất thoát.

Bạn cần đo lường thông số này định kỳ để cấp lượng nước bù hợp lý, nhằm duy trì ổn định mực nước và chất lượng nước tuần hoàn.

2.1.7 Độ ồn của tháp

Độ ồn là mức âm thanh phát ra khi Tháp giải nhiệt nước vận hành. Thông số này có thể giữ ổn định hoặc có biến động, tùy vào từng thời điểm và chất lượng tháp.

Độ ồn của tháp giải nhiệt thường nằm trong khoảng 55 - 90dB (nằm trong giá trị tiêu chuẩn.

Những mẫu tháp có độ ồn thấp thường có công suất nhỏ (dưới 100RT), sử dụng động cơ dây đồng hoặc thiết lập hệ thống tiêu âm chuyên nghiệp.

Ngoài ra, thiết kế cánh quạt gió cũng chi phối ít nhiều đến khả năng kiểm soát độ ồn của hệ thống làm mát.

2.2 Cấu tạo và kích thước của tháp giải nhiệt

2.2.1 Kích thước, trọng lượng

Kích thước tổng thể của tháp thường được đo theo 3 chiều đối với tháp vuông và 2 chiều (ngang x cao) đối với tháp tròn.

Tháp vuông có chiều dài/chiều rộng dao động từ 1,5 - 4,5m, chiều cao có thể lên tới 6m. Tháp tròn có rộng ngang từ 1,2 - 6m, chiều cao chưa đến 4m.

Về trọng lượng, thông thường tháp có kích thước càng lớn thì trọng lượng càng khủng và ngược lại. Trọng lượng tháp vuông dao động từ vài trăm tạ đến vài tấn; ở tháp tròn, thông số này biến thiên trong khoảng 0,1 - 1 tấn.

Khi nắm rõ kích thước và trọng lượng máy, bạn sẽ có căn cứ để chọn điểm đặt để có móng nền và không gian 3 chiều phù hợp.

2.2.2 Vật liệu chế tạo

Vật liệu chế tạo là những thành phần được sử dụng để hoàn thiện từng bộ phận tháp. Cụ thể như sau:

• Vỏ tháp: Thường là nhựa cốt sợi thủy tinh (FRP) có kết cấu nhẹ, siêu bền, chịu lực và chống thấm 100%.
• Khung và ốc vít: Làm bằng thép mạ kẽm hoặc thép chống gỉ cao cấp.
• Khối đệm (fill): Sử dụng vật liệu phổ biến là PP hoặc PVC, có khả năng chịu nhiệt đến 70 độ C.
• Quạt gió: Làm bằng nhựa composite hoặc hợp kim nhôm, kết cấu nhẹ nhưng bền, cân bằng động tốt.
• Động cơ: Có lõi đồng, phía ngoài được bao bằng vỏ chống oxy hóa, chạy khỏe, êm và chống sự cố điện tốt.
• Đầu phun: Làm bằng đồng, inox hoặc nhựa kỹ thuật, chống bám cặn hiệu quả.
• Ống dẫn: thường được hoàn thiện bằng PVC cứng hoặc HDPE, chịu mưa nắng tốt, không biến dạng/hư hại khi tiếp xúc nước nóng.

2.2.3 Loại hình tháp

Loại hình tháp được phân biệt theo nhiều tiêu chí, cụ thể như sau:

Theo hướng dòng nước/dòng khí:

• Tháp dòng ngược: nước và khí đi theo hướng ngược chiều.
• Tháp dòng ngang: khí tiếp xúc vuông góc với nước nóng chảy từ trên xuống

Theo cách thức tiếp xúc của nước tuần hoàn và khí mát:

• Tháp hở: nước tuần hoàn tiếp xúc trực tiếp với khí mát)
• Tháp kín: nước tuần hoàn dẫn trong đường ống đặc biệt, không tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.

Theo phương thức lưu thông khí mát:

• Đối lưu tự nhiên: dùng luồng khí lưu thông tự nhiên để hỗ trợ quá trình làm mát (không dùng quạt).
• Đối lưu cưỡng bức: Dùng quạt để tạo ra luồng khí mát lưu thông trong hệ thống.

2.3 Thông số về quạt và động cơ của tháp giải nhiệt

2.3.1 Đường kính quạt

Đường kính quạt là kích thước lớn nhất đo được theo chiều ngang của quạt gió. Thông số này thường dao động từ 0,6 - 4,5m, tùy vào kích cỡ và công suất thực tế của tháp.

Đường kính quạt càng lớn thì hệ thống sinh lưu lượng gió càng cao, năng suất giải nhiệt càng được tăng cường.

Với những dòng tháp tích hợp quạt có đường kính nhỏ, tốc độ quay của trục quạt sẽ được tối ưu. Nhờ vậy, nước tuần hoàn sẽ được làm mát nhanh. Phù hợp với những nhà máy/công xưởng nhỏ, hệ thống làm lạnh cục bộ.

2.3.2 Tốc độ quạt/tốc độ phun

Tốc độ quạt được đo bằng số vòng quay trong 1 đơn vị thời gian, thường có giá trị nằm trong khoảng 600 - 2500 vòng/phút.

Tốc độ phun phản ánh lượng nước được giải phóng khỏi đầu phun tháp làm mát trong mỗi giây, con số phổ biến là 1,5 - 34m/s.

Những dòng máy có tốc độ quạt cao, tốc độ phun mạnh thường làm mát nhanh hơn, giải nhiệt hiệu quả hơn nhưng dễ gây ồn.

2.3.3 Lưu lượng gió

Lưu lượng gió là tổng thể tích khí hút vào hoặc xả ra khỏi tháp trong 1 đơn vị thời gian (giờ, phút, giây). Thông số này có mối quan hệ mật thiết với công suất motor, tốc độ và đường kính của quạt gió.

Thống kê cho thấy lưu lượng gió của tháp tản nhiệt có thể dao động từ 60.000m3/h đến 3.500.000 m3/h

Gió mang theo hơi mát, hạ nhiệt cho nước nóng đầu vào. Tháp có lưu lượng khí càng cao thì năng lực làm mát càng được tối ưu. Có thể giải nhiệt lượng nước lớn trong thời gian ngắn để duy trì sự ổn định của toàn hệ thống

2.3.4 Motor quạt

Motor tháp tản nhiệt thường sử dụng điện 1 pha, vỏ ngoài thiết kế đạt chuẩn IP54 - IP56.

Động cơ hoạt động với công suất định mức từ 0,5 - 30HP, có thể truyền động theo 2 cách: gián tiếp qua dây đai truyền động hoặc trực tiếp qua khớp trục.

Motor nhận điện, biến đổi nguồn năng lượng này thành lực quay, làm xoay quạt gió. Một số phiên bản nâng cấp trang bị cả biến tần để bảo vệ động cơ, tối ưu mức sử dụng điện thông qua việc điều chỉnh linh hoạt tốc độ quạt.

2.3.5 Điện áp và tần số

Phần lớn các dòng tháp giải nhiệt đều sử dụng điện áp 3 pha (380V), tần suất hoạt động 50 - 60Hz. Phù hợp với môi trường và tiêu chuẩn công nghiệp Việt, có thể ráp nối vào hệ thống chung ngay và luôn.

Một số model được nhập khẩu từ Ý, Đức, Mỹ, Nhật có thể dùng điện áp ở mức 400 - 460Hz, cần thiết lập hệ thống điện riêng khi vận hành.

2 thông số này giúp bạn đánh giá nhanh độ tương thích của mỗi dòng tháp tản nhiệt với môi trường setup hiện có. Nếu cần, bạn phải thiết lập lại nguồn cấp để kết nối với mẫu tháp phù hợp nhu cầu.

2.4 Thông số đường ống và kết nối

2.4.1 Đường ống dẫn nước

Đường dẫn nước thường được làm bằng nhựa chịu lực và chịu nhiệt, đường kính dao động từ 40 - 400mm (DN40 - DN400).

Đường ống nhỏ thì lưu lượng tuần hoàn thấp, có thể gây tắc nghẽn (nếu tích tụ cáu cặn/tạp chất), việc vệ sinh gặp nhiều khó khăn.

Đường ống lớn có thể gây sụt áp, làm giảm tốc độ dòng chảy và lãng phí vật tư. Do đó, cần căn cứ vào quy mô làm mát để chọn đường ống có size phù hợp.

Việc setup ống dẫn nước cần ưu tiên sự tinh gọn, hạn chế các đường gấp khúc để duy trì tốt áp lực, lưu lượng, tốc độ dòng chảy..

2.4.2 Chất lượng nước

Chất lượng nước có mối liên quan chặt chẽ đến các thông số cơ bản như: nồng độ muối khoáng hòa tan/không hòa tan, độ cứng, độ pH, hàm lượng vi sinh,....

Những thông số này đều có giới hạn ngưỡng, nếu vượt quá mức khuyến nghị chứng tỏ nước đang bị nhiễm bẩn.

Nếu nước tuần hoàn nhiễm bẩn thì nguy cơ đọng cặn, ăn mòn sẽ tăng cao; hiệu suất làm mát sụt giảm mạnh.

Để hệ thống vận hành hiệu quả, bạn nên chọn nguồn nước đáp ứng tốt các tiêu chuẩn sau:

• pH từ 6,8 - 8
• Độ cứng bé hơn 200 ppm
• Tổng chất rắn hòa tan (TDS) bé hơn 1000 ppm
• Hàm lượng ion Cl⁻ bé hơn 250 ppm
• Hàm lượng vi sinh bé hơn 10⁴ CFU/mL

3. Bảng thông số kỹ thuật tháp giải nhiệt phổ biến

3.1 Tháp giải nhiệt tròn

Để biết các thông số kỹ thuật của tháp giải nhiệt tròn có phù hợp với tiêu chí lựa chọn của mình hay không, bạn có thể xem bảng sau:

3.2 Tháp giải nhiệt vuông

Các thông số kỹ thuật của tháp giải nhiệt vuông đều chứng minh 1 điều: dòng thiết bị này được thiết kế chuyên hóa với việc làm mát cho các hệ thống lớn. Cụ thể:

4. Bí quyết tính toán thông số tháp giải nhiệt chuẩn xác nhất

4.1 Cách tính công suất tháp làm mát

Để tính công suất làm mát (đo bằng đơn vị RT) ta cần thực hiện 2 bước: xác định công suất nhiệt cần làm mát (đo bằng đơn vị kcal/h). Sau đó, quy đổi công suất nhiệt thành công suất làm mát.

Cụ thể như sau:

Công suất nhiệt (P) được tính bằng công thức: P = Q x ρ x Cp x (T2 - T1)

Trong đó:

• Q là lưu lượng nước (m3/h)
• ρ (rho) là khối lượng riêng của nước, có giá trị tiêu chuẩn là 998kg/m3
• Cp là nhiệt dung riêng của nước có giá trị bằng 1 (Kcal/kg·°C)
• T2 là nhiệt độ nước ra
• T1 là nhiệt độ nước vào

Sau khi tính được P, ta chuyển công suất nhiệt thành công suất làm mát (RT) theo công thức: Công suất (RT) = P/3024 (1 RT = 3024 Kcal/h)

4.2 Cách xác định hệ thống bơm nước

Để xác định hệ thống bơm nước, cần tính toán lưu lượng bơm.

Theo đó, lưu lượng bơm = lưu lượng nước của tháp x hệ số tuần hoàn (1,1 - 1,3).

Sau đó, chọn thiết bị bơm nước có năng lực làm việc phù hợp. Lưu ý, nên lựa thiết bị có lưu lượng đáp ứng tối thiểu 110% nhu cầu để đề phòng phát sinh.

• Về cột áp bơm, thông số này có thể chịu sự chi phối của chiều dài ống, chiều cao tháp, tổn thất áp lực nhưng yêu cầu chung là không <16m.
• Về loại bơm, nên ưu tiên bơm ly tâm có thiết kế trục ngang để tối ưu hiệu suất và khả năng bảo trì. Nếu cần tiết kiệm diện tích lắp đặt hoặc dùng cho hệ thống có cột áp cao thì có thể chọn bơm trục đứng kiểu inline hoặc đa tầng cánh.

4.3 Cách tính dung tích bể nước trung gian

Bạn có thể tính toán dung tích bể nước trung gian thông qua công thức phổ biến sau:

Vmin = 6,5*Q + Vdo

Trong đó, Vmin là dung tích tối thiểu của bể trung gian; Vdo là thể tích của đường ống, Q là lưu lượng tuần hoàn (m3/h).

Khi setup ngoài thực tế, thể tích bể nước trung gian phải lớn hơn Vmin tối thiểu 10% để đảm bảo hệ thống vận hành ổn định.

Mọi thông số tháp giải nhiệt cần biết đều đã được Tổng kho Đặng Gialiệt kê và làm rõ trong bài viết. Nếu cần biết thêm những thông tin khác về thiết bị làm mát này, bạn hãy liên hệ riêng với chúng tôi nhé!