Tháp giải nhiệt là thiết bị tản nhiệt sử dụng nước để truyền nhiệt thải từ quá trình sản xuất ra khí quyển. Tương tự, tháp giải nhiệt công nghiệp hoạt động dựa trên nguyên lý loại bỏ nhiệt từ nước bằng cách làm bay hơi một lượng nhỏ nước được tuần hoàn qua thiết bị.
Sự trộn lẫn giữa nước ấm và không khí lạnh giải phóng nhiệt ẩn hóa hơi, làm cho nước nguội đi. Nếu bạn từng nhìn xuống từ một tòa nhà cao tầng, bạn có thể nhận thấy một khối hình vuông, có quạt ở trên đỉnh, trên các tòa nhà bên dưới. Đó chính là tháp giải nhiệt nước.
Không ai muốn ở trong một tòa nhà có một hệ thống điều hòa không khí kém – ít nhất là không muốn ở quá lâu. Ngược lại, những tòa nhà có hệ thống làm mát tuyệt vời khiến bạn muốn quay lại, ngay cả khi chỉ để tận hưởng không khí. Điều đó phần lớn là nhờ vào sự hiện đại hóa và đổi mới liên tục của hệ thống tháp giải nhiệt thương mại
I . CÔNG DỤNG CỦA THÁP GIẢI NHIỆT LÀ GÌ?
Tháp giải nhiệt nước được sử dụng để làm mát nước và là một bộ trao đổi nhiệt khổng lồ, thải nhiệt từ tòa nhà ra khí quyển và đưa nước lạnh trở lại máy làm lạnh. Tháp giải nhiệt nước nhận nước ấm từ máy làm lạnh.
Nước ấm này được gọi là nước ngưng tụ vì nó nhận nhiệt trong bộ phận ngưng tụ của máy làm lạnh. Máy làm lạnh thường đặt ở vị trí thấp hơn, chẳng hạn như trong tầng hầm. Vai trò của tháp giải nhiệt là làm mát nước để nó có thể quay trở lại máy làm lạnh để nhận thêm nhiệt.
II . THÁP GIẢI NHIỆT HOẠT ĐỘNG NHƯ THẾ NÀO?
Thiết bị điều hòa không khí và các quy trình công nghiệp có thể tạo ra nhiệt dưới dạng hàng tấn nước nóng cần được làm mát. Đó là lúc tháp giải nhiệt công nghiệp phát huy tác dụng. Nước quá nóng chảy qua tháp giải nhiệt, nơi nó được tuần hoàn và tiếp xúc với không khí mát, khô. Nhiệt thoát ra khỏi nước tuần hoàn trong tháp giải nhiệt thông qua quá trình bay hơi.
Qúa trình này được gọi là làm mát bằng bay hơi. Nước lạnh hơn sau đó sẽ quay trở lại thiết bị hoặc quy trình điều hòa không khí để làm mát thiết bị đó, và chu trình làm mát lặp đi lặp lại. Khi dàn ngưng tụ ấm đi vào tháp giải nhiệt, nước được dẫn qua một số vòi phun để tạo thành các giọt nhỏ trên bề mặt vật liệu làm mát, làm tăng diện tích bề mặt của nước và cho phép tản nhiệt tốt hơn thông qua quá trình bay hơi hiệu quả hơn.
Mục đích của quạt trên đỉnh tháp giải nhiệt là hút không khí từ đáy tháp và đẩy nó lên trên theo hướng ngược lại với dòng nước ngưng tụ ấm ở đỉnh thiết bị. Không khí sẽ mang nhiệt lượng từ sự bay hơi của nước trong tháp giải nhiệt ra khí quyển
III . TẠI SAO CẦN PHẢI CÓ THÁP GIẢI NHIỆT CÔNG NGHIỆP?
Tháp giải nhiệt công nghiệp là một bộ phận quan trọng của nhiều hệ thống làm lạnh và được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như nhà máy điện, chế biến hóa chất, nhà máy thép và nhiều công ty sản xuất khác, nơi cần làm mát trong quá trình sản xuất. Ngoài ra, tháp giải nhiệt thương mại có thể được sử dụng để cung cấp hệ thống làm mát tiện nghi cho các tòa nhà thương mại lớn như sân bay, trường học, bệnh viện hoặc khách sạn.
Tháp giải nhiệt công nghiệp có thể lớn hơn cả hệ thống HVAC và được sử dụng để loại bỏ nhiệt lượng hấp thụ trong hệ thống nước làm mát tuần hoàn được sử dụng trong các nhà máy điện, nhà máy lọc dầu, nhà máy hóa dầu, nhà máy chế biến khí tự nhiên, nhà máy chế biến thực phẩm và các cơ sở công nghiệp khác.
Với tốc độ gia tăng dân số trên thế giới, nhu cầu về các sản phẩm chế tạo cũng tăng lên đáng kể. Điều này buộc ngành công nghiệp phải sản xuất ngày càng nhiều sản phẩm mỗi ngày, dẫn đến quá trình sản xuất tạo ra nhiều nhiệt hơn.
Các máy móc và quy trình công nghiệp tạo ra lượng nhiệt khổng lồ cần được làm mát liên tục để đảm bảo hoạt động hiệu quả. Giải pháp hiệu quả, tiết kiệm và ít tốn kém nhất để loại bỏ lượng nhiệt này là lắp đặt tháp giải nhiệt công nghiệp
IV . CÁC LOẠI THÁP GIẢI NHIỆT
Hệ thống tháp giải nhiệt thường rất quan trọng đối với các quy trình công nghiệp. Những cấu trúc hình trụ cao, hở đỉnh này có nhiệm vụ làm mát nước được tạo ra từ luồng không khí làm mát công nghiệp hoặc hệ thống HVAC. Các loại tháp giải nhiệt khác nhau được phân loại theo đối lưu (tự nhiên hoặc cơ học) và hướng luồng không khí (ngược chiều hoặc chéo chiều)
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT ĐỐI LƯU TỰ NHIÊN: Các tháp này thường được sử dụng cho các nhà máy điện lớn và các ngành công nghiệp có lưu lượng nước làm mát vô hạn. Tháp hoạt động bằng cách loại bỏ nhiệt thải thông qua việc thổi không khí nóng lên trên, sau đó thải ra khí quyển. Các tháp này cao và có hình dạng hyperbol để tạo luồng không khí thích hợp.
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT ĐỐI LƯU CƠ HỌC: Các tháp thông gió này có không khí được đẩy qua cấu trúc bằng quạt để lưu thông không khí bên trong tháp. Các loại quạt thường được sử dụng trong các tháp này bao gồm quạt cánh quạt và quạt li tâm. Mặc dù tháp thông gió cơ học hiệu quả hơn tháp thông gió tự nhiên, nhưng chúng tiêu thụ nhiều điện năng hơn và do đó chi phí vận hành cao hơn.
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT DÒNG CHẢY NGANG: Thiết kế này cho phép không khí lưu thông theo chiều ngang qua lớp vật liệu làm mát và cấu trúc tháp vào khu vực khoang mở. Nước nóng chảy xuống từ các bể phân phối. Tuy nhiên quạt và động cơ cần được bảo vệ khỏi hơi ẩm, vì hơi ẩm có thể gây đóng băng, làm giảm hiệu suất.
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT ĐỐI LƯU: Hệ thống tháp giải nhiệt kiểu dòng chảy ngược có thiết kế trong đó không khí chuyển động lên trên và dòng nước nóng chảy ngược xuống dưới để làm mát không khí. Điều này cho phép đạt hiệu suất tối đa từ mỗi diện tích mặt bằng và giúp giảm thiểu yêu cầu về cột áp của bơm. Ngoài ra hệ thống tháp giải nhiệt kiểu dòng chảy ngược ít bị đóng băng hơn trong điều kiện thời tiết lạnh và có thể tiết kiệm năng lượng về lâu dài. Tất cả các tháp giải nhiệt Delta đều là kiểu dòng chảy ngược và đều có những ưu điểm này.
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC: Các tháp giải nhiệt thường được lắp đặt với một quạt ở đỉnh tháp, giúp đẩy không khí nóng ra ngoài và hút không khí lưu thông khắp tháp. Tốc độ không khí thoát ra cao giúp giảm nguy cơ tuần hoàn ngược. Để tránh hiện tượng các giọt nước bị giữ lại trong luồng không khí thoát ra, người ta sử dụng các thiết bị loại bỏ giọt nước (drift eliminators). Tháp giải nhiệt kiểu hút gió cưỡng bức hiệu quả hơn vì chúng tiêu thụ năng lượng ít hơn từ 30% đến 75% so với các thiết kế kiểu đối lưu cưỡng bức.
HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT CƯỠNG BỨC: Hệ thống tháp giải nhiệt này tương tự như hệ thống đối lưu cưỡng bức, nhưng điểm khác biệt cơ bản là quạt thổi khí được đặt ở đáy tháp giải nhiệt, cho phép không khí thổi từ dưới lên. Việc sử dụng chúng bị hạn chế do những thách thức trong việc phân phối nước, yêu cầu quạt có công suất cao và khả năng tuần hoàn ngược nước.
V . VẬT LIỆU NÀO LÀ TỐT NHẤT CHO THÁP GIẢI NHIỆT?
Hệ thống làm mát bằng nước chủ yếu được làm từ ba loại vật liệu: kim loại, sợi thủy tinh và nhựa. Như bạn đã biết, kim loại có thể bị gỉ và ăn mòn, và chất lỏng bên trong có thể bắt đầu rò rỉ theo thời gian.
Không có gì đáng ngạc nhiên, tháp giải nhiệt bằng kim loại chỉ có tuổi thọ trung bình tối đa 15 năm và cần bảo trì bằng sơn epoxy, chất bịt kín, v.v. Việc bảo trì đó có thể dẫn đến thời gian ngừng hoạt động cho doanh nghiệp của bạn. Đó là lý do tại sao kim loại hiện đang được thay thế bằng công nghệ tốt hơn. Các nhà sản xuất tháp giải nhiệt bằng sợi thủy tinh, mặc dù cung cấp một giải pháp thay thế tốt hơn cho kim loại, vẫn dễ bị nứt và mài mòn, có thể dẫn đến chi phí bảo trì cao hơn về lâu dài
VI . VIỆC SỬ DỤNG NHỰA KỸ THUẬT CÓ NHỮNG ƯU ĐIỂM GÌ?
Tháp giải nhiệt bằng nhựa kỹ thuật được thiết kế để chịu được sự hao mòn. Nó không bị gỉ sét hay sứt mẻ—và có thể chịu được các điều kiện môi trường khắc nghiệt. Nó cũng hầu như không cần bảo dưỡng. Polyethylene mật độ cao (HDPE), một loại nhựa kỹ thuật hàng đầu được Delta Cooling Systems sử dụng, không có mối nối và có khả năng chống ăn mòn do môi trường gây ra, không giống như tháp giải nhiệt bằng kim loại hoặc sợi thủy tinh . Với tuổi thọ hơn 20 năm, bạn có thể lắp đặt một lần và yên tâm rằng sẽ không phải lo lắng về nó sau đó.
Những tiến bộ trong sản xuất và thiết kế các tháp giải nhiệt bằng nhựa kỹ thuật hiện đại đã thay đổi công dụng của tháp giải nhiệt, từ một công cụ hỗ trợ quan trọng trở thành một công cụ giúp tăng năng suất và tiết kiệm chi phí . Các tháp giải nhiệt thương mại lắp ráp tại nhà máy trở nên phổ biến cùng thời điểm mà nhựa đúc kỹ thuật được ưa chuộng hơn so với các mẫu kim loại mạ kẽm từng thống trị ngành công nghiệp này. Có nhiều lý do khiến bạn nên cân nhắc sử dụng tháp giải nhiệt bằng nhựa kỹ thuật để giảm chi phí và đáp ứng tốt hơn nhu cầu quy trình của mình:
- Tuổi thọ – Một tháp giải nhiệt bằng kim loại tiêu chuẩn có vỏ được làm bằng các tấm thép mạ kẽm mỏng. Các tấm này thường có các mối hàn có thể bị hư hỏng trong vòng một năm và sẽ cần phải hàn lại, vá hoặc phủ lớp bảo vệ để ngăn ngừa rò rỉ. Ngoài ra, nước đã qua xử lý có xu hướng ăn mòn kim loại mạ kẽm, về cơ bản làm cho nó bị mòn trong một thời gian cực kỳ ngắn. Các điều kiện môi trường như ánh nắng mặt trời, ô nhiễm, không khí mặn và các hóa chất xử lý mạnh cũng góp phần làm cho thép mạ kẽm nhanh bị hư hỏng. Ngay cả ô nhiễm không khí xung quanh cũng có thể ảnh hưởng đến thép mạ kẽm, dẫn đến hư hỏng sớm. Vì kim loại giãn nở và co lại tùy thuộc vào nhiệt độ, chu kỳ lặp đi lặp lại gây ra ứng suất có thể đẩy nhanh quá trình ăn mòn, gỉ sét và rò rỉ. Ngay cả các tùy chọn vỏ bằng thép không gỉ cấp thấp, thép không gỉ dòng 300, cũng bị tấn công và mòn bởi các hóa chất xử lý nước và các yếu tố môi trường.
- Thiết kế mô-đun linh hoạt – Trước đây, tháp giải nhiệt bằng nhựa quá nhỏ đối với nhiều quy trình công nghiệp. Vì lý do đó, tháp giải nhiệt bằng kim loại mạ kẽm thường được sử dụng cho hầu hết các ứng dụng trên 250 tấn, nhưng tình hình đã thay đổi đáng kể. Ví dụ, Delta đã giới thiệu dòng sản phẩm TM Series® gồm các tháp nhựa được lắp ráp tại nhà máy, có thể kết hợp với nhau để cung cấp công suất làm mát lên đến 2.500 tấn trong một đơn vị mô-đun duy nhất. Tháp giải nhiệt mô-đun cũng tạo điều kiện thuận lợi cho việc sử dụng thêm công suất làm mát dự phòng, có thể mang lại lợi thế trong việc điều chỉnh tải nhiệt vận hành hoặc thay đổi lưu lượng, hoặc nâng cấp để đáp ứng các yêu cầu làm mát trong tương lai.
- Vận hành liên tục và tiết kiệm hơn – Nhựa kỹ thuật cũng có thể giảm thiểu những hậu quả không mong muốn và bất tiện khi vận hành tháp giải nhiệt, bao gồm: tiêu thụ điện năng, hóa chất xử lý nước, nhân công và vật liệu bảo trì, và thời gian ngừng hoạt động ngoài kế hoạch để sửa chữa tháp giải nhiệt. Bảo trì và sửa chữa thường dẫn đến gián đoạn quy trình, đây là vấn đề tốn kém nhất liên quan đến tháp giải nhiệt.
- Lắp đặt dễ dàng hơn – Ưu điểm thiết kế cơ bản của các tháp giải nhiệt bằng nhựa thế hệ mới nhất bao gồm việc lắp đặt dễ dàng hơn, đặc biệt là trên mái nhà, vì lớp vỏ nhựa nhẹ chỉ bằng 40% so với tháp thép trong khi dày hơn từ 5 đến 10 lần. Khi các tháp giải nhiệt dạng mô-đun được kết hợp thành cụm, việc lắp đặt thường nhanh hơn và dễ dàng hơn.
VII . THÁP GIẢI NHIỆT CÓ THÂN THIỆN VỚI MÔI TRƯỜNG KHÔNG?
Trước những lo ngại ngày càng tăng về việc đáp ứng các tiêu chuẩn xanh và cải thiện lợi tức đầu tư (ROI) vào thiết bi vốn, cần xem xét một số tiêu chuẩn nhất định.
Một cách tiếp cận có hệ thống đối với việc sử dụng các vật liệu thân thiện với môi trường cho tháp giải nhiệt sẽ cải thiện tính bền vững, tăng hiệu quả năng lượng, tiết kiệm nước và giảm lượng khí thải carbon; đồng thời cải thiện một số khía cạnh chi phí liên quan đến việc đạt được các mục tiêu xanh này. Các doanh nghiệp có thể tiết kiệm tới 40% chi phí năng lượng. Trong khi các tháp giải nhiệt thông thường, thường được xây dựng bằng tấm kim loại gây ra những thách thức về môi trường và tốn nhiều chi phí bảo trì, thì việc sử dụng tháp giải nhiệt bằng nhựa đúc liền mạch mang lại lợi ích ngay lập tức cho các môi trường và lợi nhuận của doanh nghiệp.
Các tháp giải nhiệt bằng kim loại truyền thống, chỉ có tuổi thọ vài năm trong nhiều ứng dụng, gặp phải các vấn đề về môi trường và kinh tế, bao gồm việc sử dụng hóa chất nhiều hơn, chi phí bảo trì cao hơn, chi phí thay thế và các yêu cầu xử lý chất thải. Tháp giải nhiệt được thiết kế bằng nhựa HDPE cho phép sử dụng các phương pháp xử lý nước hiệu quả nhất hiện có. Điều này cho phép người dùng vận hành ở chu kỳ nồng độ cao hơn, do đó tiết kiệm nước bổ sung. Điều này có thể tiết kiệm hàng chục nghìn gallon nước mỗi năm.
VIII . HỆ THỐNG THÁP GIẢI NHIỆT CÓ THỂ GIÚP DOANH NGHIỆP TIẾT KIỆM CHI PHÍ NHƯ THẾ NÀO?
Hãy nghĩ theo cách này: Hệ thống tháp giải nhiệt rất cần thiết cho nhiều doanh nghiệp, điều đó có nghĩa là việc tìm kiếm hiệu quả trong hoạt động và sản phẩm có thể giúp tác động tích cực đến lợi nhuận. Tiêu thụ nước có thể là một khoản chi phí vận hành lớn, và tháp giải nhiệt có thể tái chế khoảng 98% lượng nước được sử dụng trong quá trình làm mát hoặc điều hòa không khí. Nếu thiết bị được làm từ nhựa và sử dụng nước thay vì không khí làm phương pháp làm mát, chủ doanh nghiệp có thể dự đoán được chi phí năng lượng giảm, ít hoặc không cần bảo trì và tuổi thọ sản phẩm kéo dài hơn so với các hệ thống kim loại cũ.
Đó là một kịch bản rất đáng mong muốn đối với bất kỳ doanh nghiệp nào muốn cắt giảm chi phí. Hơn nữa, nhiều khách hàng đánh giá cao việc biết rằng các doanh nghiệp và ngành công nghiệp hỗ trợ cộng đồng đang có ý thức về môi trường và hướng tới các thực tiễn bền vững. Điều đó có thể không phải là yếu tố tiết kiệm tiền, nhưng nó có thể thúc đẩy niềm tin của người tiêu dùng. Và điều đó cũng tốt cho kinh doanh.
Như bạn thấy đấy, có rất nhiều điều cần tìm hiểu về hệ thống tháp giải nhiệt. Chúng không chỉ thực hiện chức năng mà nhiều người trong chúng ta không thể thiếu (đó là điều hòa không khí), mà còn rất hiện đại và, đúng vậy, rất mát mẻ. Có lẽ việc hiểu biết thêm về tháp giải nhiệt sẽ giúp bạn trân trọng hơn không khí mát mẻ.
