Thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp (P1)

Ngày nay, với việc phát triển mạnh mẽ năng suất và quy mô của kho lạnh, cũng như chi phí năng lượng tăng cao. Một điều rất cần thiết trong việc thiết kế kho lạnh là phải đảm bảo việc thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh đúng đắn và chính xác. Tầm quan trọng của cửa kho lạnh là gì cũng như lựa chọn cửa kho lạnh ra sao? Hãy tham khảo thêm ở bài viết sau nhé!

Tại sao cần đảm bảo thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp?

 Các nguyên cứu đã chỉ ra rằng việc lựa chọn cửa không đúng sẽ làm cho chi phí tăng (bao gồm chi phí năng lượng, bảo dưỡng, giảm hiệu quả, tốn công và giảm tuổi thọ của cửa). Việc vận hành kho lạnh hiệu quả hay không phụ thuộc vào kiểm soát những yếu tố này. 

Năng lượng tiêu hao trong vận hành kho lạnh bắt nguồn từ các nguồn nhiệt xâm nhập vào bên trong kho. Nguồn nhiệt này được truyền đi theo 3 cách khác nhau: đối lưu, truyền nhiệt và xâm nhập. Nếu như chúng ta không có kế hoạch để kiểm soát các nguồn nhiệt này, có thể chi phí vận hành sẽ tăng lên rất cao, gây lãng phí vô ích. Bên cạnh đó năng suất lao động cũng bị ảnh hưởng nặng nề.

Xét về các yếu tố chi phí

Yếu tố chi phí vận hành khi thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh

• Đối lưu

Đối với kho lạnh, sản phẩm trong kho được vận chuyển xuất nhập hàng trăm…cho đến hàng nghìn lần mỗi ngày. Và cứ mỗi lần mở cửa, ngay tại ngưỡng cửa có hai dòng khí được hình thành. Một là, dòng không khí lạnh và khô bên trong kho sẽ tràn trên bề mặt nền ra khoang xuất nhập hàng.

Hai là, dòng không khí nóng và ẩm bên ngoài sẽ vào kho ở khoảng không phía trên của cửa đang mở. Hiệu ứng này được xem là hiện tượng đối lưu nhiệt, nghĩa là nguồn nhiệt sẽ được truyền theo các phân tử khí đi từ nơi này sang nơi khác.

Chi phí vận hành để lấy đi lượng nhiệt do đối lưu chiếm 85% tổng chi phí vận hành tiêu tốn liên quan đến việc mở cửa kho.Vì vậy cần thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp để không bị thất thoát nhiệt lạnh.

Dòng không khí nóng vào kho sẽ kết hợp với không khí đã được làm lạnh bên trong kho ngay tại khu vực ngưỡng cửa tạo nên việc đóng băng trên vách, trần hay cả ngay trên cửa kho. Ngược lại, dòng không khí lạnh tràn qua cửa tỏa theo bề mặt nền, kết hợp với không khí nóng, ẩm  bên ngoài hình thành nên sương mù và thậm chí là đóng băng trên bề mặt nền trước cửa kho.

Tốc độ quá trình đóng băng phụ thuộc vào tần suất và thời gian mở cửa. Vì thế cần thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp để tránh việc băng đóng quá nhiều gây tiêu tốn năng lượng để gia nhiệt làm tan băng. Các cửa tự động giúp hạn chế sự xâm nhập nhiệt vào kho nhờ nó giảm thời gian mở cửa, nhưng các cửa đóng mở nhanh mới là giải pháp tốt nhất cho yêu cầu này.

• Truyền nhiệt

Cùng với chi phí vận hành liên quan đến sự đối lưu không khí qua khung cửa mở, sự truyền nhiệt qua cửa cũng là một chi phí đáng kể. Quá trình truyền nhiệt xảy ra khi nhiệt được truyền xuyên qua vật thể có độ chênh nhiệt độ, chẳng hạn như việc truyền nhiệt qua cửa. Thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh có kết cấu cánh bằng tấm cách nhiệt là lựa chọn thông minh.

Nếu được chế tạo từ những vật liệu cách nhiệt tốt, cửa không những giảm chi phí vận hành mà còn giảm lượng băng, đá bám vào cửa hay nền, ảnh hưởng đến độ trơn trượt của nền, tăng tính an toàn. Sự truyền nhiệt cũng có ảnh hưởng đến chi phí do việc sử dụng các quạt thổi hơi nóng hay đèn chiếu sáng.

• Xâm nhập liên quan đến thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh

Không khí bên ngoài có thể đi vào kho lạnh qua các khe hở của vách, vết nứt, các đệm kín bị rách hay bị mất và làm ảnh hưởng đến chi phí. Vấn đề này rất dễ xảy ra khi các đệm cao su của cửa không còn tốt hay cân chỉnh không chuẩn. 

Bên cạnh việc ảnh hưởng đến chi phí vận hành, sự xâm nhập của không khí bên ngoài. Nó còn ảnh hưởng đến an toàn làm việc ở khu vực cửa, do đá, băng làm trơn trượt hay sương mù làm giảm tầm nhìn.

 Các phương tiện vận chuyển phải được lái chậm trong khu vực này, ảnh hưởng đến tiến độ công việc. Ngoài ra, công việc loại bỏ lớp đá, băng ở khu vực này cũng làm tăng chi phí bảo dưỡng. Vì vậy cần thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh để giảm thiểu tối đa các yếu tố này.

• Xả băng

Một chi phí vận hành khác ít khi được tính đến đó là chi phí cho việc loại bỏ lớp băng, đá bám trên vách và dàn lạnh. Một điều hiển nhiên, năng lượng nhiệt để làm tan lớp băng, đá bám có giá trị từ 50% đến 100% năng lượng để tạo lớp băng, đá đó.

Ảnh hưởng đến chi phí vận hành của việc đóng mở cửa

Chúng ta hãy xem xét việc đóng cửa đã ảnh hưởng đến chi phí vận hành như thế nào khi cần thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh. Với kích thước cửa trung bình 2.4m x 4.3m và nhiệt độ trong kho lạnh là -12oC và nhiệt độ tại khoang xuất hàng (dock) là 2oC. 

Trung bình khoảng 40 lần các phương tiện vận chuyển vào ra qua cửa trong vòng 1 giờ, trong khoảng thời gian làm việc là 8 giờ/ca và ngày làm 2 ca. Giá tiền điện khoảng $0.075/kWh (bao gồm cả tiền điện của máy móc, thiết bị và văn phòng)

Các trường hợp để thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh 

Cửa luôn mở

Chúng ta xét ở điều kiện đầu tiên là cửa luôn mở để các phương tiện vận chuyển luôn chuyển động liên tục. Trong trường hợp này, dựa theo tính toán của Hiệp hội Kỹ sư Lạnh Hoa Kỳ (ASHRAE), thì năng lượng tiêu tốn sẽ tăng thêm 35 Tấn lạnh/giờ.

Với cửa luôn mở trong ví dụ này, chi phí cho riêng tiền điện sẽ là $9.23 mỗi giờ, $73.84 mỗi ca và S$38,408 mỗi năm (260 ngày). Theo như biểu đồ trong Chart 1, nếu nhà máy hoạt động ba ca, thì chi phí sẽ tăng vọt lên rất cao hơn $57,000/năm. Tất nhiên là chi phí tiền điện cho việc mở cửa thay đổi rất lớn tùy vào điều kiện cụ thể của từng kho lạnh.

Cửa đóng mở chậm khi thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh.

Cửa được đóng mở mỗi lần có phương tiện ra vào sẽ làm giảm chi phí tiền điện. Chi phí này sẽ rất khác nhau với các điều kiện hoạt động khác nhau của cửa. Phần lớn các cửa cách nhiệt cánh đơn đều hoạt động ở tốc độ 300mm/giây. 

Với thời gian mở cửa là 34 giây, chi phí tiền điện sẽ là $3.49 mỗi giờ, $27.90 mỗi ca và $14,510 mỗi năm (hai ca/ngày). Tốc độ này được xem là rất chậm cho những kho lạnh chứa nhiều hàng và bận rộn. Chỉ riêng thời gian chờ cho cửa mở để xe nâng ra vào an toàn cũng đã làm mất khoảng 5 phút cho một giờ hoạt động. Với những cửa có tốc độ vận hành chậm, thường người vận hành có khuynh hướng để cửa luôn mở.

Cửa tự động tốc độ nhanh

Cửa tự động tốc độ nhanh được vận hành ở tốc độ 2.3m/giây, giảm thời gian mở cửa gần 21 giây so với cửa đóng mở chậm. Với thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh này, chi phí một năm của cửa tốc độ nhanh là $5,548  giảm $8,962 so với cửa đóng mở chậm và giảm $32,860 so với cửa luôn ở vị trí mở.

Tại sao các cửa lại để ở vị trí mở?

Câu hỏi này liên quan mật thiết đến việc thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp. Một điều rất ngạc nhiên, phần lớn chi phí tăng từ việc đối lưu không khí là do cửa để ở vị trí mở trong thời gian dài. Mặc dù để cửa mở ảnh hưởng rất nhiều đến chi phí, nhưng có rất nhiều lý do dẫn đến cửa không được đóng, bao gồm:

• Giờ cao điểm — Các xe ra vào nhận hàng liên tục, tiến độ công việc cấp bách.
• Kích hoạt lỗi — Các cảm biến bị lỗi kích hoạt ảnh hưởng đến thời gian mở cửa nên được tắt.
• Thiếu tự động hóa — Các cửa được vận hành bằng tay như nút ấn hay dây giật thường được để mở do không thuận tiện thao tác.
• Chỉnh sửa cửa — Cửa không còn ở tình trạng sử dụng tốt, bị hư do va chạm với xe nâng. Cửa được tháo đi sửa nên khoang cửa bị để trống.
• Thiếu giám sát: Khi không có mặt quản lý, thường công nhân điều khiển xe nâng ít đóng cửa. Nhiều lần, sự va chạm xảy ra trong thời điểm thiếu sự giám sát.

Trong kho lạnh, nhiều quy định và hướng dẫn để nhắc nhở công nhân nên đóng cửa, nhưng thường chỉ sau một thời gian thì cửa lại để mở.

Giải pháp tốt nhất cho tình trạng này là  thiết kế và lựa chọn cửa kho lạnh phù hợp và gắn các cảm biến được cài đặt thời gian phù hợp với quy trình hoạt động. Hy vọng bài viết này sẽ hữu ích cho quý vị. Đừng quên liên hệ Kho lạnh Nguyễn Hoàng để tư vấn cửa kho lạnh hoặc thuê kho chất lượng.

Địa chỉ: Số 9 Võ Trần Chí, Phường Tân Tạo, Quận Bình Tân, TP Hồ Chí Minh.

Hotline: 0986734712 – 0909574075

Email: contact@kholanhnguyenhoang.com