Các thiết bị làm lạnh không khí và cách bố trí

Để làm lạnh không khí trong buồng người ta có thể sử dụng các thiết bị làm lạnh không khí sau:

• Các dàn lạnh tĩnh, không khí đối lưu tự nhiên
• Các dàn quạt, không khí đối lưu cưỡng bức

Sau đây là một số các thiết bị được bố trí trong buồng lạnh.

Dàn lạnh tĩnh

Dàn lạnh tĩnh là loại thiết bị làm lạnh không khí trong các kho lạnh, sử dụng cơ chế đối lưu tự nhiên mà không cần quạt. Các dàn này thường được lắp đặt trên trần hoặc tường, với cấu trúc là ống xoắn trơn hoặc có cánh, được gắn cách bề mặt tường khoảng 150-200 mm. Các dàn lạnh cũng có thể được thiết kế dưới dạng tấm.

     1. Màn chắn bằng thép tấm; 2. Dàn ống; 3. Lớp không khí

Ưu điểm

• Im lặng: Không sử dụng quạt nên không gây tiếng ồn.
• Tiết kiệm điện: Không tiêu tốn điện năng cho quạt.
• Giữ độ ẩm cao: Tốc độ không khí thấp giúp giảm độ khô hao sản phẩm do bảo quản so với các dàn quạt cưỡng bức.

Nhược điểm

• Nhiệt độ không đồng đều: Tốc độ lưu thông không khí thấp dẫn đến nhiệt độ trong buồng không đều.
• Khó khăn trong hệ thống thoát nước: Hệ thống thoát nước khi phá băng khó bố trí, quá trình phá băng khó khăn và kéo dài thời gian.
• Tiêu tốn vật liệu lớn: Do hệ số tỏa nhiệt phía không khí nhỏ, cần diện tích trao đổi nhiệt lớn.

Cách bố trí

Để dễ dàng phá băng và phân phối nhiệt độ đều, người ta thường sử dụng dàn ống trơn lắp trên toàn bộ diện tích trần. Dàn lạnh treo trần thường được bố trí trong các hành lang để vận chuyển hàng hóa, không cần tấm bao phủ hàng. Cần lắp đặt máng hứng nước dưới dàn lạnh để thu gom nước khi phá băng.

Lắp đặt dàn lạnh

Trong các kho lạnh có nhiệt độ thấp và tải nhiệt lớn, cần lắp đặt dàn trần và dàn tường trên tất cả các tường của buồng lạnh. Tuy nhiên, trong các buồng có nhiệt độ gần 0°C, không nên lắp dàn trần. Khi lắp đặt các dàn trần, cần chú ý đến các yêu cầu sau:

• Chiều rộng dàn trong các hành lang đi lại không vượt quá 1,2 – 1,4m.
• Khoảng cách từ trần đến các trục ống trên cùng là 250mm, không quá 400mm.

Hoạt động

Khi làm lạnh không khí trong buồng bằng các dàn lạnh, xảy ra sự đối lưu không khí tự nhiên do chênh lệch mật độ không khí. Không khí sau khi thải nhiệt cho dàn lạnh sẽ có mật độ lớn hơn và chuyển động xuống dưới. Khi tiếp xúc với sản phẩm hoặc bề mặt tường có nhiệt độ cao hơn, không khí lại chuyển động lên phía trên và quay trở lại dàn lạnh.

Khi không khí lạnh thoát ra, nhiệt độ hạ xuống dưới điểm đọng sương, dẫn đến nước trong không khí ngưng tụ lại trên dàn và bị đóng băng. Quá trình này làm cho không khí bị khô, và khi tiếp xúc với sản phẩm, nước từ sản phẩm bay hơi vào không khí, làm sản phẩm khô hao và mất nước.

Giải pháp giảm khô hao

Để giảm độ khô hao sản phẩm đối với các mặt hàng không có bao gói, có thể sử dụng:

• Kết cấu bao che đặc biệt: Thiết bị làm lạnh không khí ngăn chặn dòng nhiệt đi qua kết cấu bao che, như vách ngăn có áo bảo vệ nhiệt.
• Áo bảo vệ nhiệt: Nằm giữa hai lớp bảo vệ ngoài, bố trí ở khoảng cách 500 – 600mm. Lớp ngoài và lớp trong của vách được cách nhiệt bằng một lớp cách nhiệt, trong lớp áo cách nhiệt bố trí dàn lạnh để lấy đi dòng nhiệt tổn thất qua vách ngoài. Khi đó, dàn lạnh trong buồng chỉ dùng để hạ nhiệt độ của sản phẩm bảo quản, giúp giảm độ khô hao sản phẩm từ 1,5 đến 2,5 lần so với các dàn lạnh thông thường.

Màn chắn băng

Ngoài các phương pháp trên, người ta còn sử dụng các màn chắn bằng lớp băng dày vài milimet, bố trí trên lớp vải hoặc bao tải bọc lên tường hoặc trực tiếp lên sản phẩm. Điều này giúp giảm độ khô hao của các hàng thực phẩm đông lạnh không bao gói, như thịt lợn nửa con.

Màn chắn băng có thể giúp đạt độ ẩm tương đối trong buồng bảo quản lên đến 98 – 99%, giảm khô hao sản phẩm từ 1,5 đến 2 lần so với phương pháp bảo quản thông thường.

Bố trí màn chắn

Lớp áo giữ nhiệt cũng có thể gắn lên dàn trần và các dàn tường. Màn chắn là tấm thép mỏng hàn trực tiếp lên bề mặt ống hoặc cánh. Nếu dàn là kiểu panel, màn chắn phải đặt cách bề mặt panel khoảng 200 mm. Màn chắn cần được bố trí sao cho không khí và độ ẩm không thể lọt qua.

Dàn quạt

Dàn lạnh quạt là loại thiết bị làm lạnh không khí trong kho lạnh, sử dụng các dàn ống xoắn có cánh tản nhiệt và quạt gió để tạo ra sự đối lưu không khí cưỡng bức. Bên trong các ống của dàn là môi chất lạnh sôi hoặc chất tải lạnh. Quá trình làm lạnh có thể được thực hiện theo hai phương pháp:

Làm lạnh trực tiếp: Sự trao đổi nhiệt giữa không khí và môi chất lạnh diễn ra qua vách ống.

Làm lạnh gián tiếp:

• Phương pháp khô: Chất tải lạnh và không khí trao đổi nhiệt qua vách ống.
• Phương pháp ướt: Chất tải lạnh tiếp xúc trực tiếp với không khí, kèm theo quá trình trao đổi chất. Bề mặt trao đổi nhiệt và chất phụ thuộc lớn vào thiết bị phun nước muối trong buồng phun.

a) Hệ thống hai kênh gió
1. Đường ống hồi; 2. Đường ống thổi; 3. Dàn lạnh; 4. Quạt gió

b) Hệ thống một kênh gió

c) Hệ thống ống phun
1. Dàn lạnh; 2. Cửa hút gió; 3. Ống xoắn; 4. Quạt gió; 5. Miệng phun

d) Dàn quạt treo
1. Ống xoắn; 2. Máng nước; 3. Quạt gió

Nguyên lý hoạt động

Hệ thống làm lạnh không khí kiểu khô: Có hai kênh phân phối và thu hồi không khí tuần hoàn. Không khí từ buồng vào bộ thu hồi theo ống dẫn khí qua dàn lạnh, rồi đi vào ống phân phối để trở lại buồng lạnh nhờ quạt gió. Miệng thổi gió lạnh và miệng hút gió nóng cần được bố trí sao cho không khí lạnh được phân phối đều trong toàn bộ thể tích buồng.

Hệ thống một kênh gió: Không khí được hút từ phía dưới dàn quạt và phân phối qua các cửa gió ở dưới hoặc hai bên sườn của kênh giới.

Hệ thống ống phun: Không khí được hút vào phía dưới dàn lạnh và đẩy qua ống phụ trở lại buồng. Tốc độ gió trong ống phun thường khá cao (15-20 m/s) để đảm bảo phân phối gió đều, nhưng không được sử dụng cho các buồng lớn do khả năng phân phối không khí không tốt.

Ưu điểm

• Sự lưu thông không khí đồng đều: Giúp tăng cường quá trình trao đổi nhiệt giữa không khí, dàn lạnh và sản phẩm.
• Tiết kiệm vật liệu: Diện tích bề mặt truyền nhiệt giảm, thể tích dàn nhỏ gọn, ít chiếm không gian trong buồng lạnh.
• Khả năng điều chỉnh nhiệt độ cao: Đáp ứng nhu cầu bảo quản sản phẩm một cách hiệu quả.

Nhược điểm

• Độ ổn định cao: Hệ thống có thể yêu cầu năng lượng cao cho quạt.
• Tiêu tốn năng lượng: Cần điện năng để vận hành quạt, cũng như để làm mát nhiệt độ tỏa ra từ quạt.
• Khô hao sản phẩm: Độ khô hao sản phẩm tăng, đặc biệt nếu không áp dụng các biện pháp để giảm thiểu khô hao, sẽ tốn kém và phức tạp.