Đề tài nghiên cứu ứng dụng được thực hiện bởi trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh, kinh phí nghiên cứu hỗ trợ từ Bộ Công Thương.

Cuộc sống hiện đại không thể thiếu các thiết bị làm lạnh để phục vụ nhu cầu con người, từ làm mát, bảo quản thực phẩm, đồ dùng… Tuy nhiên, vấn đề của các hệ thống lạnh là chúng không thân thiện môi trường do tiêu thụ năng lượng lớn và yêu cầu bắt buộc sử dụng các môi chất lạnh gây thủng tầng ozon như CFC, HFC, HCFC.  

Theo TS. Nguyễn Hữu Nghĩa, chuyên gia về nhiệt - lạnh, trường Đại học Công nghiệp TP. Hồ Chí Minh (IUH) nhằm hạn chế các tác động môi trường, xu hướng hiện tại là chuyển dần sang máy lạnh hấp thụ hoạt động từ nguồn nhiệt cấp, công nghệ thân thiện môi trường so với máy nén hơi sử dụng môi chất lạnh. Trong đó, máy lạnh hấp thụ gián đoạn là ứng cử viên sáng giá trong việc triển khai ứng dụng rộng rãi vì chế tạo, vận hành đơn giản, có khả năng tận dụng được nguồn năng lượng mặt trời. 

Với những ưu điểm trên, TS. Nguyễn Hữu Nghĩa cùng các cộng sự đã tiến hành đề tài “Nghiên cứu, chế tạo máy lạnh hấp thụ NH3-H2O để sản xuất nước đá phù hợp với điều kiện Việt Nam”. Đề tài sử dụng nguồn kinh phí hỗ trợ từ Bộ Công Thương. 

Theo TS. Nguyễn Hữu Nghĩa, trong các loại máy lạnh hấp thụ thì máy lạnh hấp thụ gián đoạn là có nhiều ưu điểm là chế tạo, vận hành đơn giản, có khả năng tận dụng được nguồn năng lượng mặt trời.

Theo TS. Nguyễn Hữu Nghĩa thì nghiên cứu đặt mục tiêu nâng cao hiệu suất của hệ thống máy lạnh hấp thụ. Do đó, nhóm đề tài tập trung tìm ra các lưu chất mới, phát triển các chu trình mới hay chu trình kết hợp, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt và truyền chất. Bên cạnh đó, xác định đặc tính làm việc của hệ thống máy lạnh hấp thụ, đánh giá đặc tính làm việc để tối ưu điều kiện hoạt động cho toàn hệ thống theo điều kiện môi trường Việt Nam. Đồng thời, xác định tỷ lệ nạp dung dịch NH3-H2O để hệ thống vận hành với hiệu suất cực đại theo nhiệt độ sinh hơi, nhiệt độ môi trường và nhiệt độ bay hơi yêu cầu. 

Bước đầu tiên, dựa trên những nghiên cứu đi trước cùng kinh nghiệm thực tế, nhóm đề tài đã chế tạo 01 máy lạnh hấp thụ NH3-H2O để sản xuất nước đá với năng suất 2kg/mẻ. Hệ thống được cấp nhiệt từ điện trở và giải nhiệt bằng nước từ tháp giải nhiệt. 

Hệ thống máy lạnh hấp thụ NH3-H2O gián đoạn

TS. Nguyễn Hữu Nghĩa cũng cho biết thêm, thực tế các ứng dụng máy lạnh hấp thụ NH3-H2O gián đoạn sử dụng nguồn nhiệt từ năng lượng mặt trời cho bình sinh. Tuy nhiên, nghiên cứu này sử dụng điện trở để cấp nhiệt ổn định cho bình sinh hơi nhằm mục đích thực hiện các thử nghiệm về tỷ lệ nạp khác nhau giữa lượng NH3 và H2O theo các nhiệt độ vận hành cực đại khác nhau làm cơ sở cho các nghiên cứu cấp nhiệt cho máy lạnh hấp thụ năng lượng mặt trời. 

Qua vận hành thử nghiệm cho thấy nhiệt độ vận hành cực đại giảm thì hệ số hiệu quả giảm. Trong phạm vi nhiệt độ vận hành cực đại từ 105 độ C đến 115 độ C, nhiệt độ vận hành cực đại giảm 1 độ C thì hệ số hiệu quả làm lạnh theo lý thuyết giảm 0,004 (1,5%), hệ số hiệu quả làm lạnh thực nghiệm giảm 0,0046 (4,2%). 

Sơ đồ nguyên lý máy lạnh hấp thụ thiết kế​

Thí nghiệm làm nước đá

Vận hành thử nghiệm cũng cho thấy hệ số hiệu quả hệ thống cũng phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi môi chất lạnh và nhiệt độ môi trường. Cụ thể, nhiệt độ bay hơi môi chất lạnh giảm 1 độ C thì hệ số hiệu quả hệ thống giảm 1,5%, còn nếu nhiệt độ môi trường giảm 1 độ C thì hệ số hiệu quả tăng 1,9%. 

Từ đây, nhóm đề tài kết luận chương trình mô phỏng máy lạnh hấp thụ phù hợp với mô hình thực về mặt thiết kế và vận hành. Trên thế giới máy lạnh hấp thụ đã được ứng dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên số lượng công trình nghiên cứu và ứng dụng thực tế hệ thống máy lạnh hấp thụ tại Việt Nam còn tương đối hạn chế. 

Do đó nhóm đề tài đề xuất tiếp tục được nghiên cứu hoàn thiện các bộ phận của hệ thống nhằm cải thiện tổn thất nhiệt ở một số khâu, đa dạng hoá công nghệ phù hợp với từng nhu cầu sử dụng. Đồng thời, nhóm cũng đề xuất hướng đi tiếp theo của nghiên cứu tích hợp tận dụng các nguồn nhiệt thải, năng lượng mặt trời để cải thiện hiệu quả tiêu thụ năng lượng, giảm phát thải carbon của hệ thống. 

Giang Nguyễn