Dàn trao đổi nhiệt | Heat Exchange Hecosite

Sản phẩm dàn trao đổi nhiệt đa năng của Hecosite bao gồm:

• DX Cooling/Heating Coil: Giải pháp làm lạnh/sưởi ấm trực tiếp hiệu suất cao.
• Water Cooling/Heating Coil: Tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt nước.
• Steam Coil: Công nghệ tiên tiến trong xử lý hơi nước công nghiệp.

Sản phẩm Hecosite trải qua quy trình kiểm tra nghiêm ngặt đa cấp, từ kiểm định vật liệu đầu vào đến thử nghiệm áp suất và hiệu suất trước khi chuyển giao cho khách hàng.

I. Dàn trao đổi nhiệt là gì?

Dàn trao đổi nhiệt là một thiết bị quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí và HVAC công nghiệp, được thiết kế để truyền nhiệt hiệu quả giữa hai chất lỏng hoặc khí mà không cần trộn lẫn chúng. Trong lĩnh vực điều hòa, dàn trao đổi nhiệt thường được gọi là dàn lạnh (Evaporator) và dàn nóng (Condenser), đóng vai trò chính trong quá trình làm lạnh không khí bằng cách hấp thụ nhiệt từ không gian cần làm mát và thải nhiệt ra môi trường bên ngoài.

1. Các loại thiết bị trao đổi nhiệt phổ biến

1.1 Coil | Coil Heat Exchange

Dàn coil thường được làm từ các ống đồng hoặc nhôm, với các lá nhôm mỏng gắn trên bề mặt để tăng diện tích tiếp xúc và trao đổi nhiệt hiệu quả. Chúng có thể có nhiều hình dạng và kích thước với phụ kiện khác nhau để phù hợp với các ứng dụng cụ thể.

Loại này có cấu tạo gồm các ống kim loại uốn cong thành hình xoắn ốc hoặc hình chữ U, các ống được gắn với cánh (fins) để tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt  và thường có khung bọc ngoài để định hướng luồng không khí. Các loại coil phổ biến:

• Dàn nước lạnh (Chilled water coils)
• Dàn nước nóng (Hot water coils)
• Dàn hơi nóng (Steam coils)
• Dàn giãn nở trực tiếp (DX coils)

1.2 Dàn ống | Fin tube Heat Exchange

Dàn ống Fin Tube, còn được gọi là dàn ống – dàn trao đổi nhiệt ống có cánh (Fin-and-tube heat exchanger), cũng là là trong những loại thiết bị trao đổi nhiệt phổ biến trong lĩnh vực HVAC. Gồm các ống kim loại (thường là đồng) chạy qua một loạt các cánh kim loại mỏng (thường là nhôm), cánh được gắn chặt vào ống để tăng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt. Ống được uốn cong thành nhiều hàng để tối ưu không gian.

Dàn ống bao gồm các ống dẫn chất lỏng (thường là nước hoặc môi chất lạnh) và các cánh (fin) bằng kim loại mỏng được gắn trên bề mặt ống. Các cánh này tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với không khí hoặc khí khác, giúp tăng cường quá trình trao đổi nhiệt giữa hai môi trường. Loại này có hiệu suất trao đổi nhiệt cao nhờ diện tích bề mặt lớn của các cánh. Cấu trúc đơn giản, dễ dàng lắp đặt và bảo trì, chi phí thấp hơn so với một số loại dàn trao đổi nhiệt khác. Linh hoạt trong thiết kế, có thể điều chỉnh kích thước và số lượng ống, cánh để phù hợp với yêu cầu cụ thể.

1.3 Dàn trao đổi nhiệt dạng tấm | Plate heat exchange

Dàn tấm (Plate heat exchangers) là một loại thiết bị trao đổi nhiệt quan trọng trong hệ thống HVAC công nghiệp lớn. Phổ biến trong nhà máy, trung tâm dữ liệu, và các tòa nhà thương mại, thích hợp cho các ứng dụng yêu cầu công suất làm mát cao. Được sử dụng trong hệ thống làm mát chiller, thu hồi nhiệt, và xử lý không khí.

Khả năng xử lý lưu lượng cao, hiệu suất tốt và tính linh hoạt trong vận hành và bảo trì. Tuy nhiên, việc lựa chọn và thiết kế dàn tấm cần được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo hiệu quả tối ưu. Thuật ngữ “Plate Heat Exchanger” hoặc viết tắt PHE được sử dụng khi đề cập đến loại thiết bị trao đổi nhiệt này trong các tài liệu HVAC.

Ngoài một số loại thiết bị phổ biến được nêu trên, còn một số dạng khác như: Dàn ống xoắn – Spiral heat exchanger, Dàn ống lồng – Double pipe heat exchanger, Dàn khối – Compact heat exchanger, Dàn bay hơi trực tiếp – Direct contact heat exchanger, Dàn vỏ và ống…

2. Ứng dụng và tầm quan trọng của các bộ trao đổi nhiệt

Dàn trao đổi nhiệt được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất, trong hệ thống HVAC và các ứng dụng năng lượng tái tạo như năng lượng mặt trời và địa nhiệt. Thiết bị này có vai trò then chốt trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và ổn định của hệ thống lạnh và điều hòa không khí (HVAC) cho đa số các lĩnh vực sản xuất công nghiệp hiện nay. Là một thành phần quan trọng trong việc kiểm soát nhiệt độ của môi chất lạnh và không khí, đảm bảo duy trì nhiệt độ mong muốn trong các không gian. Ứng dụng chi tiết:

• Dàn lạnh | Dàn bay hơi | Evaporator trong máy điều hòa.
• Dàn nóng | Dàn ngưng tụ | Condenser trong hệ thống làm lạnh.
• Bộ làm mát không khí trong hệ thống xử lý không khí | AHU.
• Bộ gia nhiệt trong hệ thống sưởi, bơm nhiệt.

II. Nguyên lý hoạt động của dàn trao đổi nhiệt

Dàn trao đổi nhiệt hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn nhiệt và chênh lệch nhiệt độ, cho phép nhiệt di chuyển từ chất có nhiệt độ cao hơn sang chất có nhiệt độ thấp hơn, trao đổi năng lượng nhiệt giữa hai hoặc nhiều dòng chất lỏng (hoặc khí) có nhiệt độ khác nhau mà không cần trộn lẫn chúng. Quá trình này diễn ra thông qua một bề mặt tiếp xúc, được gọi là bề mặt trao đổi nhiệt. Trong hệ thống HVAC công nghiệp, các thiết bị này có nhiều hình dạng và kích thước khác nhau, được tối ưu hóa cho các ứng dụng cụ thể như làm mát, sưởi ấm, hoặc kiểm soát độ ẩm trong các môi trường công nghiệp đa dạng.

1. Quá trình dẫn nhịệt

• Dẫn nhiệt: Nhiệt truyền trực tiếp từ phân tử này sang phân tử khác trong cùng một vật liệu hoặc giữa các vật liệu tiếp xúc trực tiếp. Trong dàn trao đổi nhiệt, dẫn nhiệt xảy ra chủ yếu qua thành vách ngăn cách hai dòng chất lỏng.
• Đối lưu: Nhiệt truyền nhờ sự chuyển động của chất lỏng hoặc khí. Trong dàn trao đổi nhiệt, đối lưu xảy ra khi chất lỏng hoặc khí nóng/lạnh chảy qua bề mặt trao đổi nhiệt, mang theo nhiệt và trao đổi với môi trường xung quanh.
• Bức xạ: Nhiệt truyền dưới dạng sóng điện từ, không cần môi trường trung gian. Bức xạ nhiệt thường không đóng vai trò chủ đạo trong dàn trao đổi nhiệt thông thường, nhưng có thể xuất hiện ở nhiệt độ cao.

2. Bay hơi và ngưng tụ

• Bay hơi: Xảy ra khi chất lỏng hấp thụ đủ nhiệt để chuyển sang trạng thái khí. Trong dàn lạnh (Evaporator), môi chất lạnh bay hơi, hấp thụ nhiệt từ không khí xung quanh, tạo ra hiệu ứng làm mát.
• Ngưng tụ: Là quá trình ngược lại, khi hơi giải phóng nhiệt và chuyển trở lại thành chất lỏng. Trong dàn nóng (Condenser), hơi môi chất lạnh ngưng tụ, giải phóng nhiệt ra môi trường.

Thiết bị ngưng tụ và bay hơi về cơ bản đều là bộ trao đổi nhiệt, có nhiều điểm chung về thiết kế và thành phần cấu tạo.

Xem thêm: Dàn ngưng là gì?

III. Lựa chọn dàn trao đổi nhiệt

Việc lựa chọn dàn trao đổi nhiệt phù hợp là vô cùng quan trọng để đảm bảo hiệu quả hoạt động, tiết kiệm năng lượng và chi phí cho hệ thống. Quá trình này đòi hỏi sự cân nhắc kỹ lưỡng về nhiều yếu tố và tính toán chi tiết để đạt được hiệu suất tối ưu. Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn loại thiết bị:

• Loại môi chất lỏng: Tính chất của chất lỏng (lỏng, khí, hơi) ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại dàn trao đổi nhiệt và vật liệu chế tạo.
• Nhiệt độ và áp suất: Phạm vi nhiệt độ và áp suất làm việc ảnh hưởng đến thiết kế, vật liệu và độ dày của dàn.
• Lưu lượng: Lưu lượng chất lỏng quyết định kích thước và công suất của dàn trao đổi nhiệt.
• Yêu cầu về trao đổi nhiệt: Lượng nhiệt cần trao đổi, hiệu suất mong muốn và chênh lệch nhiệt độ giữa hai dòng chất lỏng là các yếu tố quan trọng để tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt.
• Kích thước và không gian lắp đặt: Kích thước và hình dạng của dàn cần phù hợp với không gian sẵn có.
• Vật liệu chế tạo: Vật liệu cần có khả năng chịu ăn mòn, độ bền cao và phù hợp với tính chất của chất lỏng.
• Chi phí: Cân nhắc chi phí đầu tư, vận hành và bảo trì khi lựa chọn dàn trao đổi nhiệt.

Lựa chọn theo gợi ý từ Hecosite

• Dàn coil: Phù hợp với hệ thống HVAC, làm mát và gia nhiệt không khí.
• Dàn tấm: Hiệu suất cao, nhỏ gọn, dễ dàng vệ sinh, thường dùng trong công nghiệp thực phẩm, dược phẩm.
• Dàn ống: Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp, thường dùng trong HVAC và công nghiệp.
• Dàn vỏ và ống (shell and tube): Chịu được áp suất và nhiệt độ cao, thường dùng trong công nghiệp hóa chất, năng lượng.

Dàn ngưng tụ (Condenser) trong hệ thống lạnh

Các tiêu chuẩn HVAC | Ứng dụng và tầm quan trọng

Dàn Coil máy lạnh | Coil AHU | Coil Dàn ngưng – Dàn lạnh

Máy hút ẩm công nghiệp | Dehumidifier AHU

Cửa gió louver là gì? Cửa louver thông gió trong xử lý không khí

CDU – Cụm máy nén dàn ngưng trong Hệ thống HVAC

FCU | Fan Coil Unit

Rooftop Unit (RTU) | Giải pháp linh hoạt cho HVAC

Chiller là gì? Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống Chiller

Sự khác biệt giữa Van MFD và Van FD chống cháy