Cooling Tower: Cấu tạo & Phân loại tháp giải nhiệt (2025)

Cooling Tower là gì? Cấu tạo của nó ra làm sao và tại sao phải sử dụng nó? Đây là những câu hỏi mà nhiều anh em thắc mắc khi lần đầu nghe đến thiết bị này. Tháp giải nhiệt là một phần cực kỳ quan trọng trong nhiều hệ thống công nghiệp và thương mại. Vậy hãy cùng mình tìm hiểu trong bài viết dưới đây nhé:

1. Cooling Tower là gì?

Cooling Tower (hay còn gọi là Tháp giải nhiệt nước) là một thiết bị trao đổi nhiệt chuyên dụng, được thiết kế để làm mát nước bằng cách trích xuất nhiệt lượng từ nước và thải ra môi trường không khí.

Nguyên lý làm mát chủ yếu của tháp giải nhiệt là dựa vào sự bay hơi của nước. Nước nóng (từ máy móc, thiết bị cần làm mát) sẽ được bơm vào tháp và phân phối đều trên một bề mặt tiếp xúc lớn (tấm tản nhiệt/khối đệm). Không khí từ môi trường sẽ được thổi hoặc hút qua bề mặt này. Khi nước và không khí tiếp xúc, một phần nhỏ nước sẽ bay hơi. Quá trình bay hơi này sẽ thu nhiệt từ phần nước còn lại, làm cho nước mát đi đáng kể.

Lượng nước đã được làm mát (nước mát) sẽ được thu lại ở đế bồn và bơm tuần hoàn trở lại để tiếp tục làm mát cho máy móc (ví dụ: bình ngưng của hệ thống chiller giải nhiệt nước) hoặc các dây chuyền sản xuất.

Để đáp ứng nhu cầu giải nhiệt cho các nhà xưởng, tòa nhà có quy mô lớn, nhiều tháp giải nhiệt có thể được lắp đặt song song với nhau để tạo thành một hệ thống làm mát công suất lớn, hiệu quả.

2. Cấu tạo của Cooling Tower (Tháp giải nhiệt)

Một tháp giải nhiệt (loại đối lưu cơ học, dạng tròn phổ biến) thường bao gồm các bộ phận chính sau đây:

→ Khung và thân tháp (Frame and Casing)

Là bộ khung xương và lớp vỏ bên ngoài của tháp. Đối với các tháp công nghiệp công suất lớn, khung tháp thường được làm bằng kim loại chắc chắn (như thép mạ kẽm nhúng nóng hoặc thép không gỉ). Phần vỏ bên ngoài (thân tháp) thường được làm bằng vật liệu composite sợi thủy tinh (FRP - Fiberglass Reinforced Polyester) vì nó có độ bền cao, nhẹ, chống ăn mòn tốt, không bị gỉ sét hay bám rêu và dễ dàng vệ sinh.

Đối với các model Cooling Tower nhỏ, phần khung và thân tháp có thể được thiết kế liền khối.

→ Tấm tản nhiệt (Filling / Fill Media)

Còn được gọi là khối đệm, lõi lọc, hoặc màng giải nhiệt. Đây là bộ phận cực kỳ quan trọng, quyết định hiệu quả làm mát của tháp. Nó thường được làm từ các tấm nhựa PVC hoặc PP, được thiết kế theo dạng gợn sóng hoặc dạng lưới tổ ong.

Công dụng chính của tấm tản nhiệt là làm tăng tối đa diện tích tiếp xúc và thời gian tiếp xúc giữa nước nóng và dòng không khí, giúp quá trình bay hơi và trao đổi nhiệt diễn ra hiệu quả nhất. Thiết kế gợn sóng cũng giúp phân chia nước đều hơn và làm giảm tốc độ rơi của nước.

→ Cánh quạt tháp (Fan)

Là bộ phận dùng để hút hoặc đẩy không khí lưu thông qua tháp (đối với loại đối lưu cơ học). Cánh quạt thường được làm từ hợp kim nhôm, nhựa composite hoặc thép không gỉ, được thiết kế để tạo ra lưu lượng gió lớn với độ ồn thấp và hiệu suất cao.

Quạt thường được đặt ở đỉnh tháp (dạng hút - induced draft) hoặc ở bên hông/dưới đáy (dạng đẩy - forced draft). Việc điều chỉnh góc nghiêng của cánh quạt (ở một số loại) có thể giúp điều chỉnh lưu lượng gió theo yêu cầu.

→ Hệ thống động cơ (Motor)

Là động cơ điện dùng để truyền động cho cánh quạt quay. Động cơ này thường được thiết kế đặc biệt để chống thấm nước (chuẩn IP55 trở lên) và hoạt động ổn định trong môi trường ẩm ướt liên tục của tháp giải nhiệt. Nó có thể được kết nối với quạt trực tiếp hoặc thông qua hộp giảm tốc (gearbox) đối với các tháp công suất lớn.

→ Hệ thống phân phối nước (Water Distribution System)

Bao gồm các ống dẫn và đầu phun (sprinkler heads) hoặc máng phân phối (distribution basin). Công dụng của hệ thống này là nhận nước nóng từ đường ống và phân phối, rải đều lượng nước này lên toàn bộ bề mặt của tấm tản nhiệt. Đầu phun thường được thiết kế có lỗ phun lớn, áp suất thấp để tránh bị tắc nghẽn.

→ Tấm chắn nước / Bộ khử ám (Drift Eliminator)

Là bộ phận được lắp đặt phía trên hệ thống phân phối nước và bên dưới cánh quạt. Nó có công dụng ngăn chặn các hạt nước nhỏ bị dòng không khí cuốn bay ra ngoài tháp, gây thất thoát nước. Bộ phận này sẽ giữ các giọt nước lại và cho chúng rơi trở lại vào tháp.

→ Thiết bị chống ồn (Sound Attenuator) (Tùy chọn)

Một số tháp giải nhiệt hoạt động ở khu vực nhạy cảm tiếng ồn (như khu dân cư, bệnh viện) có thể được lắp thêm bộ phận tiêu âm (chống ồn) ở cửa vào hoặc cửa ra của không khí để làm giảm tiếng ồn phát ra từ quạt và tiếng nước rơi.

→ Đế bồn (Water Basin / Cold Water Sump)

Là phần đáy của tháp, dùng để hứng và chứa lượng nước đã được làm mát sau khi đi qua tấm tản nhiệt. Nước mát này sẽ được bơm tuần hoàn trở lại hệ thống từ đây. Đế bồn cũng là nơi dễ lắng cặn bẩn, rong rêu, vì vậy cần được kiểm tra và vệ sinh định kỳ.

3. Tại sao nên dùng tháp giải nhiệt?

Không ngẫu nhiên mà các nhà máy, tòa nhà lớn lại đầu tư chi phí để lắp đặt hệ thống tháp giải nhiệt. Lý do chính là vì nhu cầu thải nhiệt của các quy trình công nghiệp và hệ thống điều hòa không khí công suất lớn.

Trong các nhà máy, nhà xưởng, rất nhiều máy móc (như máy ép nhựa, lò nung, máy nén khí, động cơ...) khi hoạt động liên tục ở cường độ cao sẽ sản sinh ra một lượng nhiệt dư thừa rất lớn. Nếu lượng nhiệt này không được giải phóng hiệu quả, nó sẽ gây ra nhiều vấn đề nghiêm trọng:

• Làm nóng máy móc, gây biến chất dầu bôi trơn.
• Tăng ma sát, gây mài mòn, biến dạng các chi tiết cơ khí.
• Ảnh hưởng đến độ chính xác của sản phẩm (ví dụ trong sản xuất nhựa, kim loại).
• Gây quá tải, giảm hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.
• Dẫn đến hư hỏng máy móc, dừng sản xuất đột ngột.

Tương tự, đối với hệ thống điều hòa trung tâm (chiller giải nhiệt nước), chiller làm lạnh nước bằng cách hấp thụ nhiệt từ nước, và lượng nhiệt này cần phải được thải ra ngoài môi trường ở bình ngưng tụ. Tháp giải nhiệt chính là thiết bị đảm nhận nhiệm vụ thải nhiệt này một cách hiệu quả và kinh tế.

Sử dụng tháp giải nhiệt là giải pháp đúng đắn và hợp lý để duy trì nhiệt độ hoạt động ổn định cho máy móc và hệ thống, đảm bảo hiệu suất, nâng cao tuổi thọ thiết bị và tiết kiệm chi phí vận hành, sửa chữa.

4. Có bao nhiêu loại tháp giải nhiệt Cooling Tower?

Có nhiều cách phân loại, nhưng phổ biến nhất là dựa trên cách thức lưu thông không khí. Theo cách này, có 2 loại chính là: Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học và tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên.

#1 Tháp giải nhiệt đối lưu cơ học (Mechanical Draft)

Đây là loại tháp phổ biến nhất trong các ứng dụng thương mại và công nghiệp hiện nay. Loại tháp này sử dụng một hoặc nhiều quạt cơ học lớn (chạy bằng động cơ điện) để cưỡng bức dòng không khí đi qua tháp, tiếp xúc với nước đang rơi.

Nước nóng được bơm lên và phân phối xuống bề mặt tấm tản nhiệt. Quạt sẽ hút hoặc đẩy không khí đi qua tấm tản nhiệt, làm tăng tốc độ bay hơi và trao đổi nhiệt, giúp quá trình làm mát diễn ra nhanh và hiệu quả.

Ưu điểm của loại này là hiệu suất làm mát cao, công suất linh hoạt, kích thước tương đối nhỏ gọn so với công suất và ít phụ thuộc vào điều kiện gió tự nhiên. Chúng có thể được lắp đặt dễ dàng trên mặt đất hoặc trên sân thượng. Khi cần công suất lớn, nhiều tháp (gọi là "cell" - ô) có thể được kết nối lại với nhau.

Tháp đối lưu cơ học lại được chia nhỏ dựa trên hướng đi của dòng không khí so với nước:

• Tháp giải nhiệt ngược dòng (Counterflow): Không khí đi vào từ dưới đáy tháp và di chuyển ngược chiều với dòng nước đang rơi từ trên xuống. Loại này thường có hiệu suất cao nhất nhưng có thể có chi phí vận hành bơm cao hơn.
• Tháp giải nhiệt dòng ngang (Crossflow): Không khí đi vào từ các mặt bên của tháp và di chuyển vuông góc (ngang qua) dòng nước đang rơi từ trên xuống. Loại này thường có cột áp bơm thấp hơn và dễ bảo trì hơn.

Và dựa trên vị trí quạt:

• Dạng hút cưỡng bức (Induced Draft): Quạt đặt ở đỉnh tháp, hút không khí đi qua tấm tản nhiệt và thải không khí nóng ẩm ra ngoài ở tốc độ cao (giúp tránh tuần hoàn khí trở lại). Đây là loại phổ biến nhất hiện nay.
• Dạng đẩy cưỡng bức (Forced Draft): Quạt đặt ở cửa vào không khí (thường ở bên hông hoặc dưới đáy), đẩy không khí vào trong và đi qua tấm tản nhiệt.

#2 Tháp giải nhiệt đối lưu tự nhiên (Natural Draft)

Loại tháp này không dùng quạt cơ học. Nó hoạt động dựa trên nguyên lý đối lưu tự nhiên: không khí bên trong tháp sau khi tiếp xúc với nước nóng sẽ trở nên ấm hơn, ẩm hơn và nhẹ hơn không khí khô mát bên ngoài. Sự chênh lệch về tỷ trọng này tạo ra một lực đẩy tự nhiên, làm cho không khí nóng ẩm tự động di chuyển lên trên và thoát ra ở đỉnh tháp, đồng thời không khí khô mát bên ngoài tự động bị hút vào cửa khí ở phía dưới.

Để tạo ra đủ lực đối lưu, loại tháp này thường có cấu trúc vỏ ngoài bằng bê tông cốt thép, có hình dạng Hypebol (Hyperbolic) rất cao (có thể lên đến 200m). Anh em thường thấy loại tháp khổng lồ này ở các nhà máy điện hạt nhân hoặc nhà máy nhiệt điện công suất cực lớn.

Ưu điểm là chi phí vận hành rất thấp (không tốn điện cho quạt), độ bền cực cao, ít ồn. Nhược điểm là chi phí xây dựng ban đầu vô cùng lớn và chỉ phù hợp cho các nhu cầu giải nhiệt khổng lồ.

5. Hướng dẫn cơ bản cách thiết kế (chọn) hệ thống cooling tower

Để thiết kế hoặc lựa chọn được một hệ thống Cooling Tower phù hợp, anh em cần tính toán và xác định được các thành phần quan trọng sau:

→ Tính công suất giải nhiệt yêu cầu (Cooling Load)

Trước tiên, anh em cần xác định chính xác tổng lượng nhiệt cần thải bỏ từ các trang thiết bị, máy móc (ví dụ: bình ngưng của chiller, máy ép nhựa...). Đây là yếu tố then chốt để lựa chọn công suất tháp (thường tính bằng Tấn lạnh - RT, hoặc kW, Kcal/h).

Không nên chỉ ước lượng chung chung (ví dụ 5RT, 15RT, 30RT...) mà cần tính toán dựa trên công thức trao đổi nhiệt cơ bản:

Trong đó (dịch lại công thức gốc cho chuẩn hơn):

• Q là công suất tỏa nhiệt cần giải (đơn vị: kW hoặc Kcal/h).
• m là lưu lượng khối lượng nước cần làm mát (kg/s). (Thường tính qua lưu lượng thể tích M, đơn vị m³/h).
• C là nhiệt dung riêng của nước (khoảng 4.186 kJ/kg.°C hoặc 1 Kcal/kg.°C).
• T_vào (T1) là nhiệt độ nước nóng đi vào tháp (ví dụ: 37°C).
• T_ra (T2) là nhiệt độ nước mát mong muốn đi ra khỏi tháp (ví dụ: 32°C).
• (T_vào - T_ra) là độ giảm nhiệt độ yêu cầu (Delta T).

Từ công suất Q tính được, cùng với điều kiện nhiệt độ bầu ướt của môi trường, anh em có thể chọn được model tháp có công suất danh định phù hợp (thường chọn lớn hơn một chút để có dự phòng).

→ Tính và chọn bơm nước giải nhiệt

Để chọn được bơm nước giải nhiệt (tuần hoàn nước giữa chiller và tháp), anh em cần xác định hai thông số quan trọng của bơm: Lưu lượng và Cột áp.

• Lưu lượng bơm (Flow Rate, M): Được xác định dựa trên công suất giải nhiệt Q và độ giảm nhiệt độ Delta T đã chọn ở trên. M = Q / (C * Delta T). Hoặc, lưu lượng này thường được nhà sản xuất chiller/tháp giải nhiệt khuyến cáo cho công suất tương ứng.
• Cột áp bơm (Head): Được xác định bằng cách tính tổng tổn thất áp suất trên toàn bộ vòng tuần hoàn nước giải nhiệt, bao gồm:
  • Tổn thất áp suất khi nước đi qua bình ngưng của chiller (xem catalogue của chiller).
  • Tổn thất áp suất do ma sát trên đường ống (phụ thuộc vào chiều dài, kích thước, vật liệu ống).
  • Tổn thất áp suất qua các phụ kiện (co, van, lọc y...).
  • Chênh lệch độ cao tĩnh giữa bể chứa nước của tháp và hệ thống phân phối nước trên đỉnh tháp (cột áp tĩnh).

Khi có lưu lượng và tổng cột áp, anh em có thể chọn được mã bơm phù hợp.

→ Tính toán thể tích bể nước trung gian (Bể chứa nước của tháp)

Đế bồn (bể chứa nước) của tháp giải nhiệt cần có một thể tích đủ lớn (V_min) để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định, tránh bơm bị hụt nước khi khởi động hoặc có dao động tải, và cung cấp đủ thời gian để nước "nghỉ" trước khi được bơm trở lại.

Có nhiều công thức kinh nghiệm để tính thể tích bể nước tối thiểu, một trong số đó là (công thức trong bài gốc):

Trong đó:

• Q là công suất làm lạnh của hệ thống (kW).
• V_do là thể tích nước chứa trong toàn bộ hệ thống đường ống dẫn nước.

Đảm bảo thể tích thực tế của bể chứa nước luôn lớn hơn V_min tính toán.

Top 3 thương hiệu Cooling Tower nên mua

Dưới đây là 3 thương hiệu tháp giải nhiệt phổ biến và được tin dùng tại thị trường Việt Nam:

#1 Thương hiệu Cooling Tower Tashin

Tháp giải nhiệt Tashin là một thương hiệu đến từ Đài Loan, đã có mặt và đứng vững trên thị trường Việt Nam trong nhiều năm. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, Tashin đã liên tục cải tiến và cho ra nhiều model mới để đáp ứng nhu cầu của khách hàng.

Ưu điểm nổi trội của tháp giải nhiệt Tashin là:

• Đa dạng lựa chọn về công suất (từ 5RT đến 1000RT hoặc hơn), giá thành cạnh tranh.
• Sản phẩm có độ bền cao, hoạt động ổn định.
• Hiệu quả làm mát được đánh giá tốt.

Bởi những ưu điểm trên mà tháp giải nhiệt Tashin được rất nhiều doanh nghiệp tin tưởng và sử dụng.

#2 Thương hiệu Cooling Tower Liang Chi

Tháp giải nhiệt Liang Chi cũng là một thương hiệu lớn và rất lâu đời đến từ Đài Loan. Đây là một trong những thương hiệu chiếm thị phần lớn nhất tại Việt Nam và nhiều nước Châu Á. Sản phẩm của Liang Chi nổi tiếng với độ bền cao, hiệu suất ổn định và đã được kiểm chứng qua thời gian dài sử dụng.

#3 Thương hiệu Cooling Tower Alpha

Tháp giải nhiệt Alpha (thương hiệu Việt Nam, sản xuất theo công nghệ Đài Loan/Thái Lan) là một lựa chọn mới hơn nhưng cũng đã nhanh chóng được thị trường chấp nhận. Alpha dần tạo được vị trí và sự tin tưởng của khách hàng nhờ các ưu điểm:

• Thiết kế hiện đại, gọn gàng.
• Hiệu suất hoạt động tối ưu, độ ồn thấp.
• Đa dạng mẫu mã.
• Giá thành rất cạnh tranh, phù hợp với nhiều doanh nghiệp Việt Nam.

Mời anh em đọc thêm nhé

•  Biên độ nhiệt là gì? Phân loại biên độ nhiệt
•  Rơ le nhiệt là gì? Công dụng gì? Có bao nhiêu loại?
•  Nhiệt lượng là gì? Phân loại biên độ nhiệt chi tiết

Trên đây là những thông tin về Cooling Tower, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và những thương hiệu nổi bật của tháp giải nhiệt. Hy vọng rằng anh em sẽ biết thêm nhiều hơn về thiết bị quan trọng này và lựa chọn được cho mình sản phẩm phù hợp. Nếu anh em có thắc mắc gì cứ trao đổi ở bình luận cùng mình, cám ơn anh em đã xem!