linh_449
Linh Linhh
Khá lâu trước đây thời mình còn đi thuê nhà, không có điều hoà, mình có nghĩ đến giải pháp điều hoà di động để khiến căn phòng trở nên dễ chịu hơn vào ngày những ngày hè nóng nực. Tuy nhiên, có một nhược điểm mà sau khi hiểu rạch ròi, mình đã quyết định không mua điều hoà đi động. Mình sẽ phân tích điểm đó trong bài viết này, sau khi nói nhanh qua về những ưu nhược điểm mà các nhà bán hàng vẫn đang quảng cáo
Lưu ý: Bài viết này mình đề cập đến điều hoà di động dân dụng sử dụng trong gia đình, sử dụng trong trong phòng kín, không đề cập đến các loại điều hoà di động để dùng trong không gian mở, vì mục đích sử dụng và kết quả mong muốn khác nhau
Giới thiệu nhanh
Điều hoà di động, máy lạnh di động, có lẽ là một giải pháp khá tiện dụng trong một số trường hợp như sau
- Không có không gian để lắp đặt điều hoà bình thường
- Đi thuê nhà, ở trọ, không muốn mang cục nóng, cục lạnh, dây đồng và lắp đặp mỗi lần chuyển nhà
Về ưu điểm của điều hoà di động:
- Không cần lắp đặt phức tạp
- Gọn nhẹ
- Có tính di động, có thể di chuyển, để đâu cũng được
- Có thể làm mát
- Giá rẻ
- Độ ồn cao, chủ yếu do quạt gió thổi và do máy nén ồn (thường điều hoà 2 cục sẽ có cục nóng ở bên ngoài)
- Làm mát chậm, khó mát sâu
- Phạm vi làm lạnh nhỏ
Phân tích lâu và sâu
Hiểu về nhiệt
Nhiệt lượng là một dạng năng lượng, như bao dạng năng lượng khác, vận động tự nhiên sẽ đi từ nơi có mức năng lượng cao (nơi nóng) đến nơi có mức năng lượng thấp (nơi mát) đến khi đạt trạng thái cân bằng về năng lượng (nhiệt độ bằng nhau)
Nhiệt lượng cũng chính là một dạng năng lượng – Nguồn ảnh: ThoughtCo
:max_bytes(150000):strip_icc():format(webp)/main-energy-forms-and-examples-609254-v3-5b562a0cc9e77c0037514831.png)
Vào mùa hè, nhiệt độ ngoài trời là 35 độ, nhiệt độ trong phòng đang là 25 độ sẽ dần được cân bằng với nhiệt độ ngoài trời thông qua trao đổi nhiệt tự nhiên, sau một thời gian ngắn, nhiệt độ phòng sẽ tiệm cận 35 độ
Hãy nhớ lại 1 câu hỏi vật lý phổ thông, giả sử chúng ta cho 1 cái quạt vào trong phòng kín, hoàn toàn cách nhiệt với bên ngoài. Khi bật quạt lên, nhiệt độ phòng sẽ nóng lên hay mát hơn? Câu trả lời là sẽ nóng lên, vì chúng ta đang cung cấp thêm năng lượng vào trong phòng
Vậy để làm mát phòng vào mùa hè, chúng ta phải làm thế nào? Chúng ta phải chuyển được năng lượng ra khỏi phòng, trong trường hợp này đó là “bơm nhiệt” ra khỏi phòng, sử dụng chu trình Carnot (chiều ngược) do nhà vật lý cùng tên nghiên cứu và sau này được ứng dụng vào nhiều thiết bị điện lạnh như điều hoà, tủ lạnh, tủ đông, máy hút ẩm, máy sấy quần áo… Mình cũng từng nói về ứng dụng của bơm nhiệt các bạn có thể xem thêm tại trong bài review về máy hút ẩm, và bài phân tích về máy sấy quần áo
Hiểu về điều hoà
Đây là mô hình đơn giản của một hệ thống điều hoà
- Bên trái là dàn lạnh, hay còn gọi là dàn bay hơi (Evaporator), vì bên trong dàn này, gas lỏng sau khi đi qua dàn sẽ hoá hơi thành khí gas
- Bên phải là dàn nóng, hay còn gọi là dàn ngưng tụ (Condenser), vì bên trong dàn này, gas thể khí sẽ được hoá lỏng
- Cục màu xám ở trên là máy nén, tác dụng để nén khí gas
- Cục màu xám ở dưới gọi là van tiết lưu, tác dụng để giảm áp suất gas lỏng
Và có một vài nguyên lý vật lý sau:
- Khi chúng ta nén (tăng áp suất) chất khí -> nhiệt độ chất khí sẽ tăng lên
- Khi chúng ta làm lạnh chất khí -> chất khí sẽ ngưng tụ thành chất lỏng
- Khi chúng ta giảm áp suất chất lỏng -> nhiệt độ chất lỏng sẽ giảm xuống
- Khi chúng ta làm nóng chất lỏng -> chất lỏng sẽ bay hơi thành chất khí
Ở đây anh em có thể sẽ hỏi vì sao ở bước 2, gas có nhiệt độ 30 độ đã là thể khí mà ở bước 4 với nhiệt độ 35 độ lại là gas thể lỏng?
Câu trả lời là: vì ở bước 2 áp suất cao, nhiệt độ ngưng tụ cũng sẽ cũng cao, còn ở bước 4 áp suất thấp, nhiệt độ bay hơi cũng thấp hơn (điểm ngưng tụ hay điểm bay hơi gọi chung là điểm sôi, và điểm sôi cao hay thấp phụ thuộc vào áp suất cao hay thấp)
Vì sao phải để cục nóng ở ngoài?
Vậy với nguyên lý hoạt động như trên, chúng ta muốn làm cho phòng mát hơn 35 độ, chúng ta sẽ phải phá vỡ cân bằng của năng lượng, bằng cách bơm bớt nhiệt lượng ra khỏi phòng, khiến bên trong giảm nhiệt độ và khiến bên ngoài phòng tăng nhiệt độ. Đó là lý do vì sao cục nóng điều hoà phải để ở bên ngoài phòng và cục lạnh để ở bên trong phòng
Và chúng ta cần đóng kín cửa để có một môi trường cách ly với bên ngoài, nhằm hạn chế sự cân bằng năng lượng, giảm việc phòng bị gia tăng nhiệt và thất thoát không khí mát
Đó cũng là lý do chúng ta phải đóng kín tủ lạnh để cách ly không gian bên trong tủ lạnh với môi trường xung quanh, giảm sự thất thoát nhiệt, khi đó bơm nhiệt của tủ lạnh mới có thể làm mát không gian bên trong tủ
Thất thoát nhiệt (gia tăng nhiệt)
Trong thực tế, cả điều hoà và tủ lạnh, dù chúng ta có đóng kín đến đâu, thì sau khi rút điện, dần dần bên trong phòng hoặc trong tủ lạnh cũng sẽ bị cân bằng nhiệt với môi trường bên ngoài. Với một căn phòng trong thực tế, không phải là một căn phòng cách nhiệt lý tưởng ở phía trên đầu bài viết, khi đang sử dụng điều hoà, phòng có thể bị nóng lên thông qua một vài cách sau
- Sự trao đổi nhiệt: nhiệt độ cao bên ngoài làm nóng tường và từ đó làm nóng không khí trong phòng, và ngược lại, nhiệt độ mát trong phòng làm mát tường và làm mát không khí bên ngoài cho đến khi cả 3 cân bằng nhiệt độ
- Ánh sáng và các tia không nhìn thấy như UV hay hồng ngoại cũng là năng lượng, khi chúng chiếu vào bên ngoài sẽ làm nóng tường lên, và dần dần làm nóng phòng bên trong. Hoặc chiếu qua cửa sổ vào bên trong nhà cũng đem thêm năng lượng vào phòng và khiến phòng nóng lên với hiệu ứng nhà kính
- Sự vận hành của không khí: phòng kín tuyệt đối thì không khí chỉ di chuyển trong phòng, nhưng thông thường phòng sẽ không bao giờ kín tuyệt đối, sẽ có các khe cửa, dù có thể rất nhỏ rất hẹp nhưng không khí vẫn sẽ di chuyển qua lại được, và sẽ chảy (rò rỉ) từ nơi có năng lượng cao đến nơi có năng lượng thấp dưới dạng chênh lệnh về áp suất hoặc nhiệt độ
- Năng lượng phát sinh trong phòng: như chính chúng ta cũng đang toả nhiệt 37 độ ra môi trường, hay các thiết bị điện trong phòng cũng đang toả nhiệt
- Và có thể còn nhiều yếu tố khác
Vấn đề của điều hoà di động
Với một chiếc điều hoà di động, dàn nóng và dàn lạnh sẽ cùng trong một thiết bị và chúng ta đặt thiết bị đó cùng ở trong phòng. Lúc này, nhiệt chỉ được bơm từ mặt trước ra mặt sau của máy, ngồi ngay trước máy sẽ mát còn cả căn phòng sẽ dần nóng lên, vì đang cấp thêm năng lượng vào phòng mà không chuyển được bất cứ nhiệt lượng nào ra khỏi phòng, đây là loại sơ khai, và thường ít bán ở VN
Phổ biến dạo này là điều hoà di động có 1 ống thông hơi cho dàn nóng. Nhưng loại này cũng có vấn đề
Điều hoà di động 1 ống thông hơi sẽ hút không khí ở trong phòng để thổi qua dàn nóng, rồi theo đường ống để dẫn khí nóng ra ngoài. Nghe cũng hợp lý đúng không, vì hơi mát vẫn được thổi vào phòng còn hơi nóng sẽ được thổi ra ngoài
Tuy nhiên, nếu đang hút không khí ở trong phòng và thổi ra ngoài chúng ta sẽ gặp vấn đề sau:
- Không khí mát trong phòng bị hút vào máy và sau đó bị đẩy ra khỏi phòng
- Thể tích phòng không thay đổi, mà không khí bị hút bớt ra, tức là sẽ phải có một lượng không khí tương đương thế chỗ, và lượng không khí tương đương này sẽ lại là không khí nóng từ môi trường bên ngoài sẽ tràn vào phòng thông qua các khe hở
- Với điều hoà bình thường chỉ là rò rỉ không khí qua các khe, còn bây giờ là điều hoà di động sẽ chủ động hút khí mát trong phòng ra dẫn đến khí nóng bên ngoài sẽ tràn vào phòng
- (đoạn này nếu giải thích cầu kỳ sẽ là khi hút không khí ra, áp suất phòng sẽ giảm, để cân bằng năng lượng, không khí bên ngoài có áp suất cao hơn sẽ tràn vào phòng thông qua các khe cửa)
Đây là lý do khiến hiệu quả làm mát của điều hoà di động không cao và khó có thể làm mát cho diện tích lớn, giống như sử dụng điều hoà 2 cục mà mở cửa phòng vậy. Phòng vẫn sẽ mát lên nhưng sẽ lâu mát hơn và mất nhiệt nhanh hơn dẫn đến điều hoà cũng phải hoạt động nhiều hơn, gây tổn thất năng lượng hơn
Vậy nếu tôi bịt kín các khe hở đến mức tuyệt đối thì sao? Thì lúc này quạt dàn nóng sẽ quay trong vô nghĩa, quạt vẫn quay hút được khí ra khỏi phòng đến mức áp suất nhất định rồi sau đó không khí sẽ không còn dịch chuyển nữa và lúc này dàn nóng sẽ không còn được giải nhiệt nữa
Không tin thì bạn thử bịt kín phần đuôi của máy sấy tóc mà xem, mình đảm bảo là dù quạt vẫn quay nhưng không có không khí thổi ra nữa và rồi dây mayso bên trong sẽ nóng đỏ lên vì không có dòng không khí tản nhiệt chạy qua
Giải pháp
Nếu bắt buộc phải dùng điều hoà di động, bạn có thể tìm loại điều hoà di động có 2 ống thông hơi cho dàn nóng, một ống hút không khí từ môi trường bên ngoài vào để giải nhiệt cho dàn nóng và rồi ống thứ 2 dẫn khí nóng đó trả lại cho môi trường bên ngoài. Đây là cách tránh mất cân bằng áp suất trong và ngoài phòng giúp giảm thất thoát nhiệt cho phòng và cũng sẽ đem lại hiệu quả làm mát tốt hơn. Chỉ khó là ở VN thời điểm này có vẻ như chưa phổ biến điều hoà di động 2 ống thông hơi
