Tài liệu Nghiên cứu tác nhân lạnh - ngành nhiệt lạnh

UT - T TÁC NHÂN LẠNH T|c nh}n lạnh l{ thuật ngữ dùng để chỉ đến c|c chất dùng trong c|c thiết bị, hệ thống l{m lạnh trong d}n dụng, công nghiệp v{ thương mại (trong m|y lạnh d}n dụng thường gọi l{ gas lạnh) Lịch sử của tác nhân lạnh Trong những ng{y đầu tiên, ng{nh công nghiệp điều hòa ( V – viết tắt của từ eating Ventilation and ir onditioning) hầu như chỉ đặt mối quan t}m đến việc tìm ra môi chất có khả năng l{m lạnh ất kỳ chất n{o đ|p ứng được nhu cầu đó đều có thể sử dụng (SO2, NH3, CCl4…) Thế nhưng sau một thời gian sử dụng, chúng gặp phải trở ngại do c|c môi chất n{y đều độc hại v{ có khả năng g}y ch|y nổ V{o những năm 1930, t|c nh}n lạnh F (có th{nh phần cấu tạo từ lo – Flo – acbon) được c|c nh{ khoa học nghiên cứu sản xuất húng nhanh chóng được sử dụng rộng r~i do hiệu suất cao, tính an to{n v{ sự bền vững ến những năm 1970, khi c|c vấn đề về môi trường được quan t}m, c|c nh{ khoa học nhận ra rằng t|c nh}n lạnh F v{ sau n{y l{ F , F đ~ ảnh hưởng đến sự suy giảm tầng ozone của tr|i đất v{ biến đổi khí hậu to{n cầu Trước những t|c động đó, 2 nghị định thư đ~ ra đời nhằm giảm thiểu hậu quả do chúng mang đến Nghị định thư Montreal KS U U T Page 1 UT - T Ra đời v{o năm 1987, v{o thời điểm n{y sự suy giảm tầng ozone v{ đặc biệt l{ sự ph|t hiện lỗ thủng tầng ozone tại am ực trở th{nh mối quan t}m chính của to{n cầu ghị định thư Montreal ra đời nhằm để bảo vệ tầng ozone bằng cách giới hạn dần việc sản xuất v{ sử dụng c|c chất được cho l{ liên quan đến sự suy giảm tầng ozone Sự suy giảm tầng ozone l{m gia tăng c|c tia cực tím ảnh hưởng đến sức khỏe con người v{ c|c lo{i sinh vật ghị định được ký kết v{o ng{y 16 th|ng 9 năm 1987, trước tiên l{ giới hạn c|c chất F v{ sau đó l{ F T|c nh}n lạnh F được giới hạn sản xuất hoàn toàn vào 1996. Do có hệ số l{m ảnh hưởng đến tầng ozone thấp hơn, thời gian giới hạn sản xuất v{ sử dụng t|c nh}n lạnh F chậm hơn (đến 2040 sẽ giới hạn sản xuất ho{n to{n) Thông qua việc giảm thải c|c khí F , dự b|o v{o năm 2015 lỗ thủng ozone ở am ực sẽ giảm đi khoảng một triệu km2 trên 25 triệu km2v{ phục hồi ho{n to{n nhanh nhất l{ v{o năm 2050 hay chậm hơn Mặc dù vậy vẫn còn một cảnh b|o nhỏ, sự ấm lên toàn cầu được dự đo|n sẽ l{m lạnh tầng bình lưu ậu quả của việc n{y l{ sự gia tăng tương đối của việc th}m thủng ôzôn v{ chu kỳ của c|c lỗ thủng (2) Nghị định thư Kyoto KS U U T Page 2 UT - T V{o nhữngnăm 1990, c|c nh{ khoa học ph|t hiện thêm một đặc tính của t|c nh}n lạnh đó l{ khả năng l{m nóng Tr|i ất iện tượng ấm dần lên to{n cầu (Global Warming) đ~ v{ đang g}y ra những ảnh hưởng nặng nề Không chỉ l{m tan băng ở 2 cực Tr|i ất v{ n}ng cao mực nước biển, sự ấm dần lên to{n cầu còn g}y ra những biến đổi to lớn về mặt sinh th|i, tự nhiên Số lượng cơn b~o đang xuất hiện nhiều hơn với sức mạnh lớn hơn, thay đổi nhiệt độ sẽ ảnh hưởng đến c|c lo{i sinh vật v{ có thể dẫn đến sự tuyệt chủng của một số lo{i, ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn Một nghiên cứu dự đo|n khoảng 18% đến 35% trong tổng số 1 103 lo{i động thực vật có thể bị tuyệt chủng cho đến năm 2050, dựa trên c|c số liệu tiên đo|n khí hậu trong tương lai (3) iều n{y dẫn đến sự ra đời nghị định thư Kyotol v{o năm 1997 nhằm giảm thiểu những khí g}y ra hiệu ứng nh{ kính (greenhouse gas) – nguyên nhân chính của sự ấm dần lên to{n cầu Mặc dù được xem l{ chất không g}y ảnh hưởng đến tầng ozone nhưng một số t|c nh}n lạnh F có t|c động đến sự ấm KS U U T Page 3 UT - T lên to{n cầu v{ nằm trong danh mục c|c chất cần cắt giảm iển hình như t|c nh}n lạnh R134a, mặc dù gần như không g}y ảnh hưởng đến tầng ozone nhưng do có hệ số l{m nóng tr|i đất cao nên R134a đ~ bị cấm sử dụng cho c|c phương tiện giao thông tại h}u Âu KS U U T Page 4 UT - T Ghi chú: Tác nhân lạnh “tái chế” bao gồm c|c t|c nh}n lạnh được thu hồi v{ t|i sử dụng hoặc được lưu trữ trong kho, c|c t|c nh}n lạnh n{y được phép sử dụng m{ không có sự giới hạn n{o Tác nhân lạnh “mới” l{ t|c nh}n lạnh được sản xuất mới ho{n to{n, loại t|c nh}n lạnh n{y bị giới hạn sử dụng Yếu tố cân bằng Ảnh hưởng của t|c nh}n lạnh đến môi trường l{ rõ r{ng Tuy nhiên, có sự trớ trêu ở đ}y l{ c|c t|c nh}n lạnh không ảnh hưởng đến tầng ozone thì lại có khả năng g}y ra hiệu ứng nh{ kính kh| cao ( ình 7) go{i ra, không chỉ ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường, khí hậu, t|c nh}n lạnh còn có thể gi|n tiếp g}y ra những biến đổi khí hậu Yếu tố trực tiếp ở đ}y chỉ đến sự ảnh hưởng trực tiếp đến tầng ozone, hiện tượng ấm dần lên to{n cầu ể xem xét đến khả năng g}y nguy hại của một t|c nh}n lạnh người ta dùng 2 hệ số ODP (Ozone Depletion Potential – Khả năng l{m suy yếu tầng ozone) v{ WP ( lobal Warming Potential – Khả năng l{m nóng tr|i đất) go{i ra, sự rò rỉ v{ thời gian tồn tại trong khí quyển của c|c chất n{y cũng l{ yếu tố cần được quan t}m ối với chỉ số ODP v{ WP, c|c hệ số n{y c{ng cao nghĩ l{ khả năng t|c động của t|c nh}n lạnh đó c{ng lớn Thời gian tồn tại trong khí quyển c{ng l}u thì t|c nh}n đó c{ng ảnh hưởng mạnh đến môi trường Sự rò rỉ, ngược lại, c{ng ít thì c{ng giảm thiểu t|c động Yếu tố gián tiếp ở đ}y chính l{ hiệu suất của một t|c nh}n lạnh hay nói c|ch kh|c l{ hiệu suất của thiết bị, hệ thống sử dụng t|c nh}n lạnh, m{ ở đ}y chính l{ m|y lạnh hay hệ thống lạnh m{ ta vẫn sử dụng hằng ng{y |c thiết bị hay hệ thống lạnh đều tiêu tốn điện năng để vận h{nh, nếu hiệu suất của t|c nh}n lạnh c{ng cao, ta c{ng tiêu tốn ít điện năng tiêu thụ iều n{y không chỉ mang lại lợi ích cho c| nh}n, doanh nghiệp hìn xa hơn, điện năng tiêu thụ c{ng ít nghĩa l{ c|c nh{ m|y nhiệt điện giảm công suất hoạt động qua đó giảm lượng khí ph|t thải v{o môi trường a số c|c khí sinh ra sau qu| trình ch|y của nh{ m|y nhiệt điện đều l{ c|c khí g}y nên hiện tượng nh{ kính KS U U T Page 5 UT - T Tham khảo thông số ở Bảng 1 và Hình 7, ta thấy t|c nh}n lạnh F mặc dù có hiệu suất cao nhưng lại ảnh hưởng nặng nề đến tầng ozone v{ sự biến đổi khí hậu Do đó, F đ~ bị giới hạn sản xuất từ năm 1996 |c t|c nh}n lạnh HCFC có hệ số ODP, WP thấp hơn nên thời gian giới hạn sản xuất v{ sử dụng kéo d{i hơn T|c nh}n lạnh F gần như không ảnh hưởng đến tầng ozone nhưng lại có hệ số WP kh| cao Một số t|c nh}n lạnh gần như ho{n hảo về yếu tố môi trường v{ hiệu suất nhưng lại dễ ch|y v{ g}y độc cho con người Từ những yếu tố trên, việc lựa chọn sử dụng t|c nh}n lạnh cần dựa trên sự cân bằng Sự c}n bằng đó bao gồm c|c yếu tố sau:      KS ODP – Khả năng ảnh hưởng đến tầng ozone GWP – Khả năng ảnh hưởng đến sự nóng lên to{n cầu ượng rò rỉ Thời gian tồn tại trong khí quyển iệu suất U U T Page 6 UT - T Tác nhân lạnh và “Tòa nhà xanh” Tòa nhà xanh – reen uilding l{ những tòa nh{ đạt chuẩn về sử dụng năng lượng hiệu quả, bảo to{n nguồn nước, chống ô nhiễm tiếng ồn, nguồn nước, không khí, đất v v… được xem l{ nơi có môi trường l{m việc, sinh sống v{ vui chơi th}n thiện với môi trường (LCGWP + LCODP × 100,000) ≤ 100 LCGWP = [GWPr x (Lr x Life +Mr) x Rc]/Life LCODP = [ODPr x (Lr x Life +Mr) x Rc]/Life LCGWId: Lifecycle Direct Global Warming Index LCODI: Lifecycle Ozone Depletion Index GWPr: Global Warming Potential of Refrigerant ODPr: Ozone Depletion Potential of Refrigerant Lr: Refrigerant Leakage Rate (default of 2%) Mr: End-of-life Refrigerant Loss (default of 10%) Life: Equipment Life (23 years for centrifugal and screw chillers) Rc: Refrigerant Charge per ton of cooling capacity KS U U T Page 7 UT - T Một công trình được chứng nhận l{ “Tòa nh{ xanh” cần phải thỏa m~n c|c tiêu chuẩn do c|c tổ chức có uy tín đề ra Trên thế giới hiện nay có thể kể đến là LEED của Mỹ, Green Star của Úc, Green Mark của Singapore v{ tại Việt am hiện đang x}y dựng một tiêu chuẩn riêng dựa trên c|c tiêu chuẩn của cộng động thế giới – tiêu chuẩn LOTUS. Trong c|c tiêu chuẩn n{y, loại t|c nh}n lạnh sử dụng cũng sẽ được đ|nh gi| có thỏa m~n tiêu chí đề ra hay không Theo công thức trên, tiêu chí lựa chọn t|c nh}n lạnh bao h{m tất cả c|c yếu tố c}n bằng m{ ta nói đến chứ không chỉ đ|nh gi| riêng lẽ đến ODP hay WP Lời kết on người hiện đang phải đối mặt với những ảnh hưởng của sự biến đổi khí hậu m{ một trong những nguyên nh}n g}y ra chúng l{ t|c nh}n lạnh Không chỉ ảnh hưởng đến tầng ozone, t|c nh}n lạnh còn góp phần g}y ra sự ấm dần lên to{n cầu – l{ nguyên nh}n chính dẫn đến sự thay đổi mạnh mẽ của khí hậu trong thời gian gần đ}y ầu hết c|c t|c nh}n lạnh hiện nay đều không phải l{ ho{n hảo, do đó cần quan t}m đến sự c}n bằng trong việc sử dụng t|c nh}n lạnh ất kỳ t|c nh}n lạnh n{o cũng có thể sử dụng được nếu chúng ta ứng dụng chúng một c|ch phù hợp ~y tham khảo những điều dưới đ}y để sử dụng v{ lựa chọn thiết bị lạnh phù hợp hơn Đối với cá nhân: KS U U T Page 8 UT - T  a số c|c h~ng hiện nay đều có thêm loại t|c nh}n lạnh (gas lạnh) th}n thiện với môi trường (R407 , R410 ) v{ ứng dụng c|c công nghệ tiên tiến Do đó ưu tiên chọn lựa c|c thiết bị hiệu suất cao, tiết kiệm điện nếu đủ khả năng  Sử dụng c|c thiết bị điện nói chung v{ thiết bị lạnh nói riêng một c|ch hiệu quả nhất: o o ừng c{i đặt chế độ m|y qu| lạnh(160 ), điều n{y g}y l~ng phí năng lượng v{ ảnh hưởng đến sức khỏe, thông thường nhiệt độ 250 l{ phù hợp o o Tắt c|c thiết bị điện khi không sử dụng Đối với doanh nghiệp: ệ thống lạnh gần như chiếm 30 – 40% tiêu thụ điện năng trong tòa nh{ chắc rằng bạn đang sử dụng một hệ thống tiết kiệm năng lượng ~y Quan t}m đến công t|c bảo trì, bảo dưỡng cho thiết bị Thay thế thiết bị cũ hiệu suất kém ối với c|c công trình mới, h~y quan t}m đến c|c hệ thống tiết kiệm năng lượng: o o o o o KS ệ thống thu hồi nhiệt (sử dụng heat wheel, heat recovery) ệ thống tích trữ lạnh (ice storage) Dùng heat pump thay cho lò hơi để cung cấp nước nóng Tham khảo c|c hướng dẫn thiết kế “xanh” để có một hệ thống hiệu suất cao uôn xem xét đến yếu tố c}n bằng của t|c nh}n lạnh trong đó đặc biệt l{ hiệu suất của hệ thống lạnh U U T Page 9 UT KS U U T - T Page 10