Bể trữ băng

Bể tích trữ băng được cấu tạo từ các dàn ống PE nhiều lớp, nhiều mạch được bố trí bên trong thân bể. Phần không gian bên ngoài ống PE được chứa đầy nước sạch, trong khi bên trong ống tuần hoàn dung dịch tải lạnh như dung dịch ethylene glycol hoặc nước muối nhiệt độ thấp.

Nguyên lý hoạt động của bể tích trữ băng là tận dụng nguồn điện trong giờ thấp điểm vào ban đêm để vận hành máy nén lạnh, tạo ra dung dịch tải lạnh có nhiệt độ dưới 0°C. Thông qua bơm tích trữ băng, dung dịch tải lạnh được tuần hoàn bên trong các dàn ống PE, hấp thụ nhiệt từ nước trong bể. Khi nhiệt độ nước giảm xuống dưới điểm đóng băng, nước chuyển pha từ thể lỏng sang thể rắn, hình thành lớp băng và tích trữ một lượng lớn năng lượng lạnh dưới dạng nhiệt ẩn.

Trong giờ cao điểm ban ngày, dung dịch tải lạnh trong bể được tuần hoàn thông qua bơm tan băng và đi qua bộ trao đổi nhiệt dạng tấm để trao đổi nhiệt với nước hồi nhiệt độ cao từ hệ thống điều hòa. Quá trình tan băng giải phóng năng lượng lạnh đã tích trữ, từ đó cung cấp công suất lạnh cho hệ thống và đáp ứng nhu cầu tải lạnh của công trình.

Chức năng chính của hệ thống là giảm tải hoặc ngừng vận hành máy nén lạnh trong giờ cao điểm, qua đó chuyển một phần phụ tải điện của hệ thống điều hòa từ giờ cao điểm sang giờ thấp điểm, góp phần tối ưu chi phí vận hành.

Ở bể tích trữ băng truyền thống, dung dịch tải lạnh nhiệt độ thấp được tuần hoàn bên trong dàn ống, làm nước bên ngoài ống đóng băng trên bề mặt ống.

Do nước trong bể ở trạng thái tĩnh, khả năng trao đổi nhiệt giữa nước và dung dịch tải lạnh còn hạn chế. Trong quá trình tan băng, lớp băng tiếp giáp với bề mặt ống nhanh chóng tan thành nước, hình thành dần một lớp nước tĩnh giữa bề mặt ống và lớp băng còn lại. Lớp nước này tạo thêm điện trở nhiệt, làm giảm hiệu quả truyền nhiệt và tốc độ tan băng.

Đặc biệt, ở giai đoạn cuối của quá trình tan băng, một phần băng có thể vẫn còn tồn tại trong bể và nổi lên phía trên mặt nước. Phần băng này không thể tiếp tục trao đổi nhiệt hiệu quả với dung dịch tải lạnh, dẫn đến không thể giải phóng hoàn toàn năng lượng lạnh đã tích trữ.

Bể tích trữ băng động (Dynamic Ice Storage Tank) áp dụng cơ chế khuấy trộn và tuần hoàn nước theo chu kỳ nhằm tăng cường quá trình truyền nhiệt trong cả hai giai đoạn tạo băng và tan băng, qua đó nâng cao hiệu quả vận hành của hệ thống.

Các dàn ống PE bên trong bể được phân chia bằng các vách ngăn thành nhiều khoang độc lập. Kết hợp với các bơm tuần hoàn nước công suất nhỏ, hệ thống tạo dòng nước chuyển động theo phương đứng giữa các khoang, hình thành dòng tuần hoàn nước – băng động trong bể.

Với công suất bơm rất nhỏ, dòng nước tuần hoàn giúp phá vỡ trạng thái nước tĩnh, tăng cường truyền nhiệt đối lưu giữa nước, băng và bề mặt dàn ống trong cả quá trình tạo băng và tan băng.

Nhờ đó, bể tích trữ băng động có thể tăng tốc độ tạo băng, nâng cao hiệu quả truyền nhiệt và cải thiện hiệu suất vận hành tổng thể của hệ thống tích trữ năng lượng lạnh.