Nghiên cứu thực nghiệm về thiết bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi nước gián tiếp ứng dụng chu trình maisotsenko (M- Iec)

46 Ngô Phi Mạnh, Đinh Minh Hiển 
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ THIẾT BỊ LÀM LẠNH KHÔNG KHÍ KIỂU 
BAY HƠI NƯỚC GIÁN TIẾP ỨNG DỤNG CHU TRÌNH MAISOTSENKO (M-IEC) 
EXPERIMENTAL RESEARCH ON THE INDIRECT EVAPORATIVE COOLER APPLYING 
THE MAISOTSENKO CYCLE (M-IEC) 
Ngô Phi Mạnh1, Đinh Minh Hiển2 
1Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng; npmanh@dut.udn.vn 
2Sinh viên Lớp 13NL - Trường Đại học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng 
Tóm tắt - Bài báo này tập trung nghiên cứu tính hiệu quả, và khả năng 
ứng dụng của thiết bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi nước gián tiếp 
ứng dụng chu trình Maisotsenko (gọi tắt là M-IEC) nhằm thay thế cho 
các máy điều hòa không khí truyền thống đang sử dụng trong các khu 
vực dân dụng như trường học, nhà hàng, các công trình công cộng 
với điều kiện khí hậu Việt Nam. Một mô hình thiết bị M-IEC đã được 
thiết kế và chế tạo hoàn chỉnh. Tiếp đến, 19 thí nghiệm đã được tiến 
hành trên mô hình thiết bị ứng với điều kiện khí hậu tại thành phố (TP) 
Đà Nẵng, Việt Nam. Từ kết quả thực nghiệm, nhóm tác giả đã tính 
toán, phân tích và đánh giá hiệu quả hoạt động thực tế của thiết bị dựa 
vào 4 chỉ tiêu là năng suất lạnh, hệ số làm lạnh (COP), hiệu suất nhiệt 
độ bầu ướt, và nhiệt độ không khí sau khi xử lý. 
Abstract - This paper focuses on the effectiveness, and 
applicability of an indirect evaporative cooler which applies the 
Maisotsenko cycle (M-IEC) in order to replace the conventional air-
conditioners being used in civil areas such as schools, restaurants, 
public areas in Vietnam. Firstly, An M-IEC model has been 
designed and manufactured. Secondly, 19 experiments in total are 
conducted on the current model under climate conditions in 
Danang city, Vietnam. And finally, from the experimental results, 
the authors have calculated, analyzed and evaluated the efficiency 
of the equipment based on four criteria: cooling capacity, coefficient 
of performance (COP), the wet-bulb effectiveness, and outlet air 
temperature. 
Từ khóa - M-IEC; điều hòa không khí kiểu truyền thống; năng suất 
lạnh; hệ số làm lạnh; hiệu quả làm lạnh (COP); nhiệt độ không khí. 
Key words - M-IEC; conventional air conditioners; cooling 
capacity; coefficient of performance (COP); outlet air temperature. 
1. Đặt vấn đề 
Hiện nay, với mục tiêu tìm ra các giải pháp làm lạnh 
không khí mới nhằm thay thế cho các máy điều hòa không 
khí truyền thống, các nhà khoa học trên thế giới đang tập 
trung vào hướng nghiên cứu nâng cao hiệu quả làm việc của 
thiết bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi nước - vốn đã xuất 
hiện rất lâu, rất dễ chế tạo, chi phí đầu tư ban đầu thấp, vận 
hành đơn giản, điện năng tiêu thụ thấp, và rất thân thiện với 
môi trường vì môi chất sử dụng chỉ là nước và không khí. 
Có hai kiểu thiết bị làm lạnh không khí theo phương pháp 
bay hơi nước: Thiết bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi nước 
trực tiếp (DEC) và thiết bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi 
nước gián tiếp (IEC). Những thiết bị kiểu DEC có cấu tạo 
đơn giản, dễ chế tạo và rất phù hợp với những công trình như 
xưởng dệt may, các phân xưởng cơ khí rộng, quán cà phê 
Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của chúng là độ ẩm không 
khí tăng lên sau khi được xử lý, sẽ ảnh hưởng không tốt đến 
sức khỏe con người, cũng như gây hư hỏng các thiết bị điện. 
Do đó, thiết bị DEC không phù hợp để thay thế cho các máy 
điều hòa truyền thống cho các không gian kín, như phòng 
ngủ hay văn phòng làm việc. Trong khi đó, với thiết bị IEC, 
có 2 dòng không khí đi vào thiết bị: Một dòng không khí cấp 
đi trong kênh gió cấp (kênh khô) và dòng không khí thải đi 
trong kênh thải (kênh ướt). Hai dòng không khí này được 
ngăn cách bởi 1 vách rắn, không thấm nước. Không khí sau 
khi được làm lạnh ở kênh khô sẽ được đưa vào không gian 
điều hòa. Ngược lại, không khí ở kênh ướt sẽ được thải ra 
ngoài. Rõ ràng, với cùng kích thước và điều kiện vận hành, 
hiệu quả làm lạnh của thiết bị IEC luôn thấp hơn so với thiết 
bị DEC. Tuy nhiên, ưu điểm nổi bật của thiết bị IEC là không 
khí cấp sau khi được làm lạnh có độ ẩm (tuyệt đối) không 
đổi. Đây là lý do khiến thiết bị IEC được xem là phương án 
thay thế phù hợp cho các máy điều hòa không khí truyền 
thống hiện nay. Nhiều nhà khoa học trên thế giới đã và đang 
tập trung vào nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu quả hoạt động 
của thiết bị IEC. Một trong những cải tiến nổi bật là ứng 
dụng của “chu trình” Maisotsenko vào thiết bị IEC (gọi tắt 
là M-IEC). Nguyên lý hoạt động của thiết bị M-IEC được 
thể hiện trong Hình 1. Về cấu tạo, thiết bị M-IEC gần như 
tương đồng với thiết bị IEC truyền thống. Tuy nhiên, trong 
thiết bị M-IEC một số kênh gió trong hệ thống các kênh gió 
cấp được đục lỗ để không khí sau khi được làm lạnh ở kênh 
khô hồi lưu qua kênh ướt. Nhờ cải tiến này mà giới hạn làm 
lạnh không khí đầu ra của thiết bị là nhiệt độ đọng sương 
ứng với trạng thái không khí đầu vào (t2 = t1dp). Chính vì ưu 
điểm này mà thiết bị M-IEC được đánh giá có tiềm năng rất 
lớn trong việc thay thế các máy điều hòa không khí truyền 
thống. Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về 
tiềm năng của thiết bị M-IEC. Trong đó, Riangvilaikul và 
các đồng nghiệp [1] đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm 
trên thiết bị M-IEC kiểu ngược chiều (chiều chuyển động 
của không khí cấp và không khí thải ngược chiều nhau), và 
họ đã công bố hiệu quả nhiệt kế ướt của thiết bị đạt được từ 
92% đến 114% (nhiệt độ không khí cấp sau xử lý đã thấp 
hơn nhiệt độ nhiệt kế ướt không khí đầu vào). Thêm vào đó, 
Bruno [2] đã có nghiên cứu thực nghiệm về việc ứng dụng 
thiết bị M-IEC kiểu ngược chiều cho hệ thống điều hòa 
không khí trong các tòa nhà dân dụng. Ông kết luận rằng 
thiết bị M-IEC đã hoạt động với hiệu quả nhiệt kế ướt dao 
động trong khoảng 118-129%, với hệ số sử dụng năng lượng 
EER rất cao từ 4,9 đến 11,8 (EER = 3,412.COP). Những 
thiết bị M-IEC này đã giúp tiết kiệm điện năng tiêu thụ từ 
52% đến 56% so với các máy điều hòa không khí truyền 
thống. Trong khi đó, tại Việt Nam vẫn chưa có nghiên cứu 
nào về việc khai thác tiềm năng của thiết bị M-IEC nhằm 
ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí. Do đó, trong bài 
báo này, nhóm tác giả muốn tập trung vào nghiên cứu khả 
năng thay thế máy điều hòa không khí truyền thống của thiết 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 47 
bị làm lạnh không khí kiểu bay hơi nước gián tiếp ứng dụng 
chu trình Maisotsenko (M-IEC) với điều kiện khí hậu miền 
Trung của Việt Nam. 
Hình 1. Nguyên lý hoạt động và đồ thị I-d của 
thiết bị M-IEC [4] 
2. Thiết kế, chế tạo mô hình thực nghiệm 
2.1. Thiết kế mô hình M-IEC 
Mô hình thí nghiệm thiết bị M-IEC bao gồm các phần 
chính sau: Cụm trao đổi nhiệt ẩm (gọi tắt là HMX), quạt 
thải, quạt cấp, bơm và hệ thống phun sương, bộ lọc nước, 
các thiết bị đo nhiệt độ và độ ẩm, biến tần, và giá đỡ. 
Trong đó, cụm HMX được coi là lõi của thiết bị M-IEC. 
Tại đây diễn ra quá trình làm mát đẳng dung ẩm dòng không 
khí cấp, và quá trình trao đổi nhiệt ẩm đẳng entanpy ở kênh 
thải (kênh ướt). HMX bao gồm hai 2 hệ thống kênh gió: 
Kênh gió cấp (kênh khô) và kênh gió thải (kênh ướt). Tùy 
thuộc vào chiều chuyển động của không khí cấp và không 
khí thải, có hai kiểu thiết bị M-IEC: Cắt nhau và ngược 
chiều. Và, thiết bị M-IEC kiểu ngược chiều có hiệu quả hoạt 
động tốt hơn cắt nhau khi có cùng kích thước và chế độ hoạt 
động [3]. Tuy nhiên, kiểu ngược chiều rất khó chế tạo và 
việc tạo ẩm bề mặt kênh thải phức tạp hơn so với kiểu cắt 
nhau. Do vậy, trong nghiên cứu này, nhóm tác giả tập trung 
vào thiết kế và chế tạo thiết bị M-IEC kiểu cắt nhau. 
Trong hầu hết các nghiên cứu liên quan về thiết bị 
M-IEC cho thấy rằng, hiệu quả làm việc của HMX đặc biệt 
phụ thuộc vào chiều cao và chiều dài các kênh gió. Cụ thể, 
theo tài liệu tham khảo [4], giá trị tối ưu của các kênh gió 
là từ 3-5 mm, và chiều dài kênh gió phải thỏa mãn điều 
kiện 
L
h
> 200 (L, h lần lượt là chiều dài và chiều cao kênh 
gió của HMX). Trong khi đó, theo M. Jradi và S. Riffat [5] 
chiều cao kênh gió tốt nhất trong khoảng 
4 mm đến 7 mm và chiều dài kênh gió lớn hơn 800 mm, để 
thiết bị M-IEC có thể xử lý không khí thỏa mãn thông số 
tiện nghi cho không gian điều hòa. Hay, theo Farbod 
Fakhrabadi và Farshad Kowsary [6] để đảm bảo thiết bị 
M-IEC hoạt động vừa đảm bảo năng suất lạnh, vừa đảm 
bảo trở lực dòng không khí trong kênh gió nhỏ thì chiều 
cao kênh tối ưu từ 4 mm đến 6 mm, và chiều dài kênh gió 
từ 0,4 m đến 0,6 m. Với mô hình hiện tại, chúng tôi chọn 
h = 5 mm và L = 1.100 mm, chiều cao và chiều rộng của 1 
kênh gió cấp (kênh khô) là 5 mm, chiều cao và chiều rộng 
của 1 kênh thải (kênh ướt) lần lượt là 5 mm và 30 mm. 
Chiều cao và chiều rộng tổng thể của cụm HMX lần lượt là 
500 mm và 571 mm. Và trong cụm HMX sẽ bao gồm 
43 lớp kênh thải và 44 lớp kênh khô. Các thông số cấu tạo 
cơ bản của cụm HMX được thể hiện ở Bảng 1 sau: 
Bảng 1. Các thông số cấu tạo cơ bản của cụm HMX 
Thông số Độ lớn Đơn vị 
Chiều cao kênh gió cấp 5 mm 
Chiều rộng kênh gió cấp 5 mm 
Chiều cao kênh gió thải 5 mm 
Chiều rộng kênh gió thải 30 mm 
Chiều dài kênh gió cấp 1.100 mm 
Chiều dài kênh gió thải 525 mm 
Chiều dày kênh gió 0,5 mm 
Như vậy, HMX sẽ được chế tạo gồm các lớp kênh ướt và 
kênh khô được sắp xếp xen kẽ nhau. Các lớp kênh được tạo 
thành bởi các tấm nhựa, riêng phần kênh thải được phủ vải 
100% cotton để đảm bảo bề mặt kênh thải luôn ẩm. Trên bề 
mặt kênh thải có gắn các đường gân, chiều cao đường gân là 
5 mm. Các tấm sẽ đặt chồng lên những đường gân đó và cố 
định bằng keo, khi đấy hai phần phủ vải sẽ đối nhau cùng 
với các đường gân tạo thành kênh ướt. Gió cấp đi bên trong 
tấm (kênh khô) và gió thải đi ngoài tấm (kênh thải) sẽ cắt 
nhau (90°). Trong hệ thống các kênh gió cấp, 20 kênh được 
chọn để đục lỗ có tiết diện tròn với đường kính khoảng 3 
mm. Việc đục lỗ này giúp gió sau khi được làm lạnh sơ bộ ở 
kênh cấp được hồi lưu qua các kênh thải. 
2.2. Mô hình chế tạo thực tế 
Sau bước phân tích, thiết kế thiết bị, nhóm tác giả đã 
tiến hành chế tạo hoàn chỉnh thiết bị làm lạnh không khí 
kiểu bay hơi nước gián tiếp (M-IEC) tại xưởng Nhiệt, 
Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. Hình 2 thể 
hiện thiết bị M-IEC thực tế sau khi được chế tạo. 
Hình 2. Hình ảnh thực tế mô hình thiết bị M-IEC 
3. Tiến hành thí nghiệm và phân tích số liệu 
3.1. Tiến hành thí nghiệm 
Để đánh giá hiệu quả hoạt động của mô hình thiết bị, hai 
hướng thí nghiệm đã được nhóm tác giả tiến hành. Hướng thứ 
nhất, 12 thí nghiệm (Bảng 2) được tiến hành khi các thông số 
trạng thái không khí đầu vào thiết bị thay đổi, trong khi tỷ lệ 
48 Ngô Phi Mạnh, Đinh Minh Hiển 
gió cấp trên gió thải giữ không đổi (r ≈ 23,1%). 
Bảng 2. 12 thí nghiệm với các thông số trạng thái 
không khí đầu vào thay đổi 
Lần 
đo 
Không khí 
đầu vào 
Không khí cấp 
Không khí 
thải 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Độ 
ẩm 
tương 
đối 
(%) 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Độ 
ẩm 
tương 
đối 
(%) 
Dung ẩm 
(g/kgkkk) 
Lưu 
lượng 
(m3/h) 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Độ 
ẩm 
tương 
đối 
(%) 
1 33,2 52 26,3 58 14,6 1.068 34,3 61 
2 32,8 52 26,6 60 14,7 1.221 33,6 62 
3 32,7 52 26,6 60 14,8 1.068 33,8 61 
4 32,4 54 26,6 61 15,0 1.221 33,7 63 
5 32,9 53 27,1 60 15,2 1.068 33,9 61 
6 32,5 54 27,4 60 15,3 1.221 33,3 64 
7 31,9 56 27,3 62 15,5 1.348 32,6 65 
8 31,9 56 27,8 63 15,7 1.384 32,6 66 
9 32,4 55 27,5 62 15,7 1.348 33,1 65 
10 32,3 55 27,7 62 15,7 1.348 33,2 64 
11 31,9 56 27,9 62 15,7 1.384 32,6 66 
12 31,9 56 28,2 62 15,9 1.384 32,8 66 
Hướng thứ hai, 07 thí nghiệm (Bảng 3) được tiến hành 
khi các thông số trạng thái không khí đầu vào thiết bị được 
giữ không đổi, trong khi tỷ lệ gió thải trên gió cấp thay đổi 
từ 14,2% đến 33,3%. 
Tỷ lệ gió thải trên gió cấp, kí hiệu là r, được định nghĩa 
là tỷ số giữa lưu lượng thể tích của gió thải và lưu lượng 
thể tích của gió cấp: 
𝑟 =
𝑉𝑡
𝑉𝑐
 (1) 
Vt (m3/h) là lưu lượng thể tích của gió thải, Vc (m3/h) là 
lưu lượng thể tích của gió cấp. Bằng cách điều chỉnh lưu 
lượng của 2 quạt gió cấp và gió thải, chúng ta có thể thay 
đổi được tỷ lệ r. 
3.2. Phân tích kết quả thí nghiệm 
3.2.1. Các chỉ số đánh giá hiệu quả thiết bị 
Hiệu quả của thiết bị làm mát không khí có thể được 
thể hiện bằng hiệu suất nhiệt độ bầu ướt “ɛwb”, với ɛwb tính 
theo công thức sau: 
ɛ𝑤𝑏 =
𝑡1−𝑡2
𝑡1−𝑡𝑤1
 (2) 
Bảng 3. 07 thí nghiệm với các tỷ lệ gió thải trên gió cấp thay đổi 
Lần 
đo 
Không khí 
đầu vào 
Không khí cấp Không khí thải 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Độ ẩm 
tương 
đối (%) 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Dung ẩm 
(g/kgkkk) 
Lưu 
lượng 
(m3/h) 
Lưu 
lượng 
(m3/h) 
Nhiệt 
độ 
(°C) 
Độ ẩm 
tương 
đối 
(%) 
1 32,9 62 29,7 19.12 1.577 224 35,1 72 
2 32,4 64 29,3 19.21 1.475 222 35 74 
3 32,8 62 29,3 19.01 1.348 222 35,5 72 
4 32,8 64 28,4 19.1 1.221 220 34,6 75 
5 32,3 62 28,1 18.08 1.068 219 34,1 74 
6 32,3 62 27,8 17.68 865 226 34 74 
7 31,9 63 27,8 17.27 712 237 34 76 
Trong đó, t1, t2, tw1 lần lượt là nhiệt độ không khí đầu 
vào, nhiệt độ không khí cấp và nhiệt độ bầu ướt ứng với 
thông số trạng thái không khí đầu vào. Giá trị ɛ𝑤𝑏 càng lớn 
thì nhiệt độ không khí sau xử lý càng thấp và ngược lại. 
Hệ số hiệu quả sử dụng năng lượng COP: Là tỉ số giữa 
năng suất lạnh đạt được của thiết bị và điện năng tiêu tốn 
tương ứng, và được tính theo công thức sau: 
COP = 
𝑄0
𝑊𝑒
 (3) 
Trong đó, Q0 (kW) là năng suất lạnh và We (kW) là điện 
năng tiêu thụ của mô hình thiết bị. 
Năng suất làm lạnh Q0 của thiết bị được tính theo công 
thức sau: 
Q0 = Gk.(I1-I2), kW (4) 
Trong đó, Gk (kgkkk/s) là lưu lượng không khí cấp (khô). 
I1, I2 (kJ/kgkkk) lần lượt là entanpi của không khí (cấp) vào 
và ra khỏi thiết bị. 
Chỉ tiêu cuối cùng là nhiệt độ không khí cấp sau khi xử 
lý bởi thiết bị, ký hiệu t2. Cùng với độ ẩm tương đối của 
không khí, nhiệt độ nhiệt kế không khí t2 giúp kiểm tra 
trạng thái không khí cấp đầu ra của thiết bị có đáp ứng được 
nhu cầu tiện nghi của không gian điều hòa theo tiêu chuẩn 
của Việt Nam hay không. 
3.2.2. Ảnh hưởng của trạng thái không khí đầu vào 
Từ số liệu của Bảng 2, ta có thể dễ dàng nhận thấy rằng 
khi không khí đầu vào có dung ẩm càng nhỏ (không khí 
càng khô) thì năng suất lạnh, hệ số hiệu quả làm lạnh COP, 
và hiệu suất nhiệt độ bầu ướt, và độ giảm nhiệt độ không 
khí càng lớn. Trong khi đó, nhiệt độ không khí cấp sau xử 
lý sẽ càng nhỏ. 
Hình 3. Đồ thị biểu diễn ảnh hưởng của dung ẩm không khí cấp 
đến nhiệt độ không khí cấp sau xử lý và độ giảm nhiệt độ 
không khí cấp 
Ở Hình 3, có thể nhận thấy nhiệt độ không khí cấp giảm 
dần khi dung ẩm tăng dần. Trong khi đó, sự thay đổi của độ 
giảm nhiệt độ không khí cấp thì theo chiều hướng ngược lại, 
giảm xuống khi dung ẩm tăng lên. Trong phạm vi số liệu 
thực nghiệm ở Bảng 2, nhiệt độ không khí cấp thấp nhất thiết 
bị có thể tạo ra là 26,3°C (ứng với dung ẩm thấp nhất 14,61 
gẩm/kgkkk) và cao nhất là 28,2°C (ứng với dung ẩm cao nhất 
15,87 gẩm/kgkkk). Theo Tiêu chuẩn Việt Nam về thông gió và 
điều hòa không khí TCVN 5687-2010, không khí cấp sau xử 
lý từ thí nghiệm 1 đến 11 trong Bảng 2 thỏa mãn điều kiện 
tiện nghi nhiệt cho trạng thái nghỉ ngơi tĩnh tại như đọc báo, 
đọc sách, làm việc bàn giấy... (nhiệt độ nhiệt kế khô từ 20°C 
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 9(130).2018 49 
đến 2°C, độ ẩm tương đối 60-70%). 
Theo Hình 4, năng suất lạnh và hệ số COP giảm dần khi 
dung ẩm không khí cấp tăng dần. Cụ thể, năng suất lạnh 
giảm dần từ 2,47 kW xuống 1,7 kW; Hệ số COP giảm từ 29 
xuống 18. Đặc biệt, khi dung ẩm có giá trị 14,73 gẩm/kgkkk 
năng suất lạnh lớn nhất 2,47 kW (8.430 Btu/h) và hệ số COP 
tương ứng có giá trị lớn nhất 29. Với chỉ số COP này, điện 
năng tiêu thụ của mô hình thiết bị rất nhỏ, chỉ khoảng 85 W. 
3.2.3. Ảnh hưởng của tỷ lệ gió thải trên gió cấp r 
Dựa vào kết quả các thí nghiệm trong Bảng 3, nhóm tác giả 
đã tiến hành tính toán, phân tích và đánh giá ảnh hưởng của tỷ 
lệ r đến hiệu quả của thiết bị thông qua 4 chỉ tiêu: Năng suất 
lạnh (Q0), hiệu suất nhiệt độ bầu ướt (ɛwb); hệ số hiệu quả làm 
lạnh (COP) và nhiệt độ đầu ra của không khí cấp. Theo Hình 5, 
có thể thấy rằng khi tỷ lệ r tăng dần từ 15% đến 33,3% thì hiệu 
suất nhiệt độ bầu ướt tăng dần từ 39% đến 67%. 
Trong khi đó, năng suất lạnh hầu như ít ảnh hưởng khi 
tỷ lệ r thay đổi trong khoảng từ 14,2% đến 16,4%, với giá 
trị trung bình khoảng 1,55 kW. Khi r = 18,1%, thiết bị có 
năng suất lạnh cực đại là 1,7 kW. Tuy nhiên, khi tỷ lệ r tiếp 
tục tăng (r >18,1%), thì năng suất lạnh giảm dần, và đạt giá 
trị nhỏ nhất 1,0 kW khi r = 33,3%. 
Việc năng suất lạnh máy giảm khi tăng r dù ɛwb tăng có 
thể giải thích như sau. Tuy rằng, khi ɛwb tăng (hay nhiệt độ 
không khí sau xử lý giảm) sẽ làm tăng độ chênh entanpy 
không khí cấp (I1-I2), nhưng đồng thời lượng gió cấp (Gk) sẽ 
giảm xuống nhanh khi r tăng. Do đó, năng suất lạnh Q0 giảm. 
Hình 4. Đồ thị biểu diễn sự ảnh hưởng của dung ẩm không khí 
đến năng suất lạnh và hệ số hiệu quả làm lạnh COP 
Hình 5. Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ r đến 
năng suất lạnh và hiệu suất nhiệt kế ướt 
Hình 6 thể hiện sự thay đổi của nhiệt độ không khí cấp 
và độ giảm nhiệt độ không khí cấp theo tỷ lệ r. Dễ dàng nhận 
thấy rằng, chiều hướng thay đổi của 2 thông số này ngược 
nhau khi r tăng. Trong đó, nhiệt độ không khí cấp giảm từ 
29,7°C xuống 27,8°C, và độ giảm nhiệt tăng từ 3,2°C đến 
trên 4°C, khi r tăng từ 14,2% đến 33,3%. Như vậy, để làm 
giảm nhiệt độ không khí cấp cần tăng tỷ lệ r. Trong 7 bài thí 
nghiệm ở Bảng 3, chỉ có các thí nghiệm thứ 6, 7 đảm bảo 
được thông số không khí cấp sau xử lý thỏa mãn thông số 
tiện nghi trong không gian điều hòa theo TCVN 5687-2010, 
cho trạng thái nghỉ ngơi tĩnh tại. Tuy nhiên, như đã phân tích 
ở trên, việc tăng r sẽ làm giảm năng suất lạnh của máy. 
Tuy nhiên, khi tiếp tục tăng r (>18,1%), hệ số COP 
giảm xuống, và đạt giá trị 14 ứng với tỷ lệ r = 33,3%. Và 
kết hợp với phân tích ở trên, để mô hình thiết bị M-IEC 
hoạt động hiệu quả nhất thì phải chọn giá trị r tối ưu. Có 
nghĩa là, với tỷ lệ r tối ưu này sẽ đảm bảo mô hình vận hành 
với năng suất lạnh cao nhất, điện năng tiêu tốn thấp nhất, 
và vừa đảm bảo thông số không khí cấp thỏa mãn yêu cầu 
tiện nghi của không gian điều hòa. 
Hình 6. Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ r đến nhiệt độ 
không khí sau xử lý và độ giảm nhiệt độ không khí cấp 
Cuối cùng, nhóm tác giả tiến hành phân tích ảnh hưởng 
của hệ số COP theo tỷ lệ r, được thể hiện ở Hình 7. Nhìn 
chung, hệ số COP của thiết bị rất cao, dao động từ 13 đến 
20 (so với của máy điều hòa không khí chỉ từ 2 đến 4). Hệ 
số này càng cao thì thiết bị sẽ hoạt động với tiêu tốn điện 
năng càng thấp. Khi tỷ lệ r tăng từ 14,2% đến 18,1%, COP 
tăng dần và đạt cực đại bằng 20 ứng với r = 18,1%. 
Hình 7. Biểu đồ biểu diễn sự ảnh hưởng của tỷ lệ r đến hệ số COP 
4. Kết luận 
Từ những phân tích về kết quả thí nghiệm ở trên, nhóm 
tác giả rút ra các kết luận sau: 
Thứ nhất, cũng như các thiết bị làm lạnh kiểu bay hơi nước 
truyền thống (DEC và IEC), hiệu quả làm việc của mô hình 
thiết bị M-IEC ảnh hưởng rất lớn bởi trạng thái không khí đầu 
vào, cụ thể là độ ẩm (tuyệt đối) của không khí. Trong 19 thí 
50 Ngô Phi Mạnh, Đinh Minh Hiển 
nghiệm trên, ở trạng thái không khí có dung ẩm thấp nhất (khô 
nhất) là 14,6 gẩm/kgKKK, cả 4 chỉ tiêu nhóm tác giả dùng để 
đánh giá hiệu quả của thiết bị đều có giá trị tốt nhất (Q0 = 2,4 
kW; t2 = 26,3°C; COP = 29; 𝜀𝑤𝑏= 85%). Ngược lại, trạng thái 
không khí đầu vào thiết bị ở lần đo thứ 2, thuộc Bảng 3 có 
dung ẩm lớn nhất là 19,21 gẩm/kgKKK, cả 4 chỉ tiêu đánh giá 
hiệu quả thiết bị đều không tốt. 
Thứ hai, khi xét đến sự ảnh hưởng của tỷ lệ hòa trộn giữa 
không khí thải trên không khí cấp r, nhóm tác giả nhận thấy 
rằng khi tỷ lệ r tăng, thì nhiệt độ không khí cấp sau xử lý t2 
càng thấp, hiệu suất 𝜀𝑊𝐵 càng tăng. Trong khi đó, năng suất 
lạnh Q0 và hệ số COP của thiết bị, ban đầu, sẽ tăng lên đến 
giá trị cực đại rồi sau đó sẽ giảm xuống khi r tiếp tục tăng 
lên. Trong phạm vị số liệu thực nghiệm này, để thiết bị 
M-IEC hoạt động với hiệu quả cao nhất thì tỷ lệ r phải nên 
nằm trong khoảng tối ưu 18% đến 20%. Trong khi đó, với 
các nghiên cứu khác trên thế giới tỷ lệ tối ưu này phải trên 
30% [6, 7]. Do đó, để đánh giá được chính xác ảnh hưởng 
của tỷ lệ hòa trộn r đến hiệu quả làm việc thiết bị M-IEC hiện 
tại, cần tiến hành thêm nhiều thí nghiệm trong thời gian tới. 
Cuối cùng, với điều kiện khí hậu thí nghiệm thực tế tại 
thành phố Đà Nẵng trong tháng 5 năm 2018, mô hình thiết 
bị M-IEC đã vận hành với năng suất lạnh dao động từ 1,67 
÷ 2,47 kW (5.700 – 8.400 Btu/h); với hệ số hiệu quả làm 
lạnh (COP) rất cao (từ 13 đến 29), tương ứng điện năng tiêu 
thụ rất thấp chỉ từ 80 W đến 90 W; và hiệu suất nhiệt độ bầu 
ướt lớn nhất là 85%. Đồng thời, khi dung ẩm không khí cấp 
d ≤ 18,9 gẩm/kgKKK, có 13 trạng thái không khí sau xử lý bởi 
thiết bị (11 thí nghiệm ở Bảng 2 và 2 thí nghiệm ở Bảng 3) 
thỏa mãn điều kiện tiện nghi cho không gian điều hòa theo 
tiêu chuẩn TCVN 5687-2010. Từ các kết quả trên, nhóm tác 
giả tin rằng việc ứng dụng thiết bị M-IEC vào điều kiện khí 
hậu miền Trung, Việt Nam nhằm thay thế cho các máy điều 
hòa không khí truyền thống là hoàn toàn khả thi. 
Lời cảm ơn: Bài báo này được tài trợ bởi Trường Đại 
học Bách khoa - Đại học Đà Nẵng với đề tài có mã số 
T2018-02-12. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1] Riangvilaikul B, Kumar S, “An Experimental Study of A Novel Dew 
Point Evaporative Cooling System”, Energy Build, 42(5), 2010, pp. 
637-644. 
[2] Bruno F, “On-site Experimental Testing of A Novel Dew Point 
Evaporative Cooler”, Energy Build, 43(12), 2011, pp. 3475-3483. 
[3] Zhan C, et al., “Comparative Study of The Performance of The M-
cycle Counter-flow and Cross-flow Heat Exchangers for Indirect 
Evaporative Cooling – Paving The Path Toward Sustainable Cooling 
of Buildings”, Energy, 36(12), 2011, pp. 6790-6805. 
[4] Muhammad H. Mahmood, Muhammad Sultan, Takahiko Miyazaki, 
Shigeru Koyama, Valerity S.Maisotsenko, “Overview of The 
Maisotsenko Cycle – A Way Towards Dew Point Evaporative 
Cooling”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, 66, 2016, 
pp. 537-555. 
[5] M. Jradi, S. Riffat, “Experimental and Numerical Investigation of A 
Dew-point Cooling System for Thermal Comfort in Buildings”, 
Applied Energy, 132, 2014, pp. 524-535. 
[6] Farbod Fakhrabadi, Farshad Kowsary, “Optimal Design of A 
Regenerative Heat and Mass Exchanger for Indirect Evaporative 
Cooling”, Applied Thermal Engineering, 102, 2016, pp. 1384-1394. 
[7] Guo X C, Zhao T S, “A Parametric Study of An Indirect Evaporative 
Air Cooler”, International Communications in Heat and Mass 
Transfer, 25(2), 1998, pp. 217-226.
(BBT nhận bài: 16/8/2018, hoàn tất thủ tục phản biện: 29/8/2018)