Hai học sinh lớp 9 ‘biến’ gió thành máy điều hòa xanh
Sản phẩm đã giành giải Khuyến khích quốc gia cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc 2016; giải Nhất cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng tỉnh Thừa Thiên – Huế lần thứ 9 năm 2016.
Tận dụng nguồn gió vô tận
Đó là “Máy làm mát không khí trong nhà bằng năng lượng gió” của hai em Phan Nguyễn Văn Khoa và Nguyễn Hữu Quốc Huy (lớp 9, trường THCS Nguyễn Văn Trỗi, thành phố Huế, Thừa Thiên – Huế).
Huy (bìa phải) và Khoa nhận giải Khuyến khích quốc gia tại cuộc thi Sáng tạo thanh thiếu niên, nhi đồng toàn quốc 2016. Ảnh: NVCC.
Chia sẻ về ý tưởng, hai em cho biết, vào mùa hè, nước đựng trong lu bằng gốm mát hơn nước đựng trong các dụng cụ khác, vì một phần nước trong lu thấm chậm qua ra ngoài rồi bay hơi nhanh làm lạnh lu và nước. Ngoài ra, hiện nay các sản phẩm làm mát có nhiều hạn chế như quạt máy thường thổi ra gió nóng, quạt phun sương làm tăng độ ẩm không khí nên gây khó chịu, điều hòa không khí vừa đắt tiền, vừa tiêu thụ rất nhiều điện nên các em nghĩ ra sản phẩm này.
Huy cho biết thêm, sản phẩm có rất nhiều tính mới. Đầu tiên là máy có nguyên lý hoạt động hoàn toàn mới, nó dựa trên sự bay hơi nhanh của nước khi có gió để làm mát, trong khi nguyên lý hoạt động của các máy điều hòa truyền thống dựa trên sự nén hóa lỏng các khí sinh hàn rồi cho bay hơi nhanh để làm mát.
Huy và Khoa tại cuộc thi “Khoa học- kỹ thuật dành cho học sinh trung học năm học 2016-2017” do Sở Giáo dục và Đào tạo tỉnh Thừa Thiên Huế tổ chức. Ảnh Cẩm Phong.
“Ngoài ra, nguồn năng lượng chính cung cấp cho máy được sản sinh từ gió, đây là nguồn năng lượng sạch, vô tận và không gây ô nhiễm môi trường cũng như không phát thải khí nhà kính gây hiện tượng nóng lên toàn cầu. Sản phẩm tận dụng sự bay hơi nước tự nhiên nhờ gió để làm mát không khí trong nhà nên không tốn điện năng, không sử dụng các khí sinh hàn gây hại tầng Ozon như Freon, CFC. Đồng thời, giá thành chế tạo máy rẻ (1,5 triệu đồng), dễ sử dụng và có thể được áp dụng rộng rãi trong các hộ gia đình”, Huy chia sẻ.
Các em đã sử dụng một hệ thống ống nhôm đặt thẳng đứng xuyên qua mái nhà, hai đầu ống được bịt kín, bên trong ống đựng dung dịch làm mát động cơ xe máy. Đầu trên của ống được quấn một lớp vải thấm nước tốt, các mảnh vải được nhúng trong một máng đựng nước có van điều tiết mức nước tự động.
Mô hình máy làm mát không khí bằng năng lượng gió ở giai đoạn đầu. Ảnh: Nhật Tuấn.
Theo đó, nguyên tắc hoạt động của hệ thống dựa trên hiện tượng mao dẫn làm cho nước thấm lên lớp vải bọc quanh ống đồng. Một tuabin gió đặt trên mái nhà để cung cấp điện năng cho hệ thống quạt gió và sạc điện vào ắc quy. Khi nước thấm lên vải, gió thổi qua làm nước bay hơi nhanh đã hấp thụ nhiệt làm lạnh ống và dung dịch trong ống. Phần dung dịch phía trên bị lạnh sẽ co lại, khối lượng riêng tăng và chìm xuống dưới đi vào nhà đẩy phần dung dịch nóng hơn trong nhà lên trên.
Lúc này, các quạt gió trong nhà hút không khí qua các ống đựng nước lạnh, nước lạnh sẽ hấp thụ nhiệt trong không khí và làm lạnh không khí trước khi thổi ra khỏi máy. Sau trao đổi nhiệt, dung dịch tải nhiệt đã hấp thụ nhiệt, nóng lên và được bơm đẩy vào ống polyme đi ra khối ngoài trời để tiếp tục được làm mát. Quá trình diễn ra liên tục sẽ làm mát dần dần khối khí trong nhà.
Nâng cấp sản phẩm cho phù hợp với nhiều ngôi nhà
Được biết, máy được thử nghiệm trong điều kiện không gian có diện tích sàn 12 m2, cao 3 m, tổng thể tích không khí trong phòng là 36 m3, nhiệt độ không khí bên ngoài phòng và bên trong phòng trước khi máy hoạt động là 32oC, tốc độ gió là cấp 3 – cấp 4.
Sau 1 tiếng đồng hồ, nhiệt độ đã giảm 12oC so với lúc đầu và đạt mức chênh lệch so với ngoài trời là 12oC. Điều đó chứng tỏ máy hoạt động có hiệu quả. “Đến nay, sản phẩm đã đáp ứng được nhu cầu làm mát cơ bản vào mùa hè, cho hiệu suất làm mát nhanh và hiệu quả hơn”, Khoa cho biết.
Mô hình máy làm mát không khí bằng năng lượng gió sau khi được nâng cấp. Ảnh: Nhật Tuấn.
Theo tìm hiểu của chúng tôi, ở giai đoạn đầu, sản phẩm nguyên một khối nên chỉ ở tầng trên cùng chứ khó áp dụng cho mọi căn nhà, đồng thời sản phẩm chưa có nút điều chỉnh nhiệt độ phù hợp nên các em đã nâng cấp sản phẩm.
Huy cho biết, sau đó máy được tách thành 2 khối độc lập, gồm khối ngoài trời và khối trong nhà. Khối ngoài trời là hệ thống ống đồng uốn zig zag, bên ngoài được bọc lớp xốp siêu thấm nước nguồn gốc polyme có độ bền rất cao (thay thế cho vải cotton) và có khả năng thấm hút tốt; khối trong nhà cấu tạo từ ống đồng uốn zig zag liên tục đặt trong một khoang trao đổi nhiệt với không khí vào máy.
Khối ngoài trời. Ảnh: Nhật Tuấn.
Ngoài ra, máy được lắp thêm hệ thống điều khiển đóng ngắt theo nhiệt độ để chủ động điều chỉnh nhiệt độ phù hợp với nhiệt độ môi trường mà vẫn đảm bảo sức khỏe cho những người sinh hoạt trong nhà; lắp hệ thống lọc bụi tĩnh điện để làm sạch không khí trong nhà và lắp dây nối với điện lưới để khi trời lặng gió nếu ắc quy cạn năng lượng, hệ thống chuyển mạch tự động sẽ chuyển sang dùng điện từ điện sinh hoạt.
Đồng thời, thiết kế mới tạo sự lưu thông khí theo phương thẳng đứng nên máy có thể lắp sát tường mà vẫn hoạt động tốt. Điều này đã khắc phục được nhược điểm của sản phẩm ở giai đoạn đầu đó là không thể lắp sát tường do sự lưu thông khí diễn ra theo phương ngang từ sau ra trước.
Khối trong nhà. Ảnh: Nhật Tuấn.
Hai em tâm sự, sắp tới, doanh nghiệp nào muốn đầu tư, các em có thể hợp tác để sản xuất, tung ra thị trường phục vụ người dân. Sự thành công của đề tài này mở ra triển vọng về một phương thức làm mát mới có giá thành rẻ, thân thiện với môi trường và phù hợp với nhiều địa phương trên đất nước ta.
Trao đổi với chúng tôi, thầy Nguyễn Quốc Phúc (33 tuổi, giáo viên hướng dẫn) chia sẻ: “Sản phẩm của hai em dễ áp dụng trong thực tế, giúp người dân tiết kiệm chi phí làm mát trong những đợt nắng nóng kéo dài và thân thiện với môi trường. Các nguyên, vật liệu cơ bản để chế tạo máy rất phổ biến trên thị trường, phù hợp với khả năng chi trả của phần lớn người dân Việt Nam cũng như ở các quốc gia đang phát triển khác”.
