Nước nóng tại trại săn bắn hoặc câu cá trên băng: Giải pháp 10kW cho cái lạnh

Loạt ứng dụng & Cuộc sống ngoài lưới điện | Hệ thống nước di động SEFFY

Tháng 10 là thời điểm các trại săn bắn mở cửa trên khắp các bang phía bắc và Canada, và khi những túp lều câu cá trên băng đầu tiên bắt đầu xuất hiện trên các hồ đang đóng băng. Nhiệt độ lúc bình minh đã xuống dưới mức đóng băng, và đến giữa buổi sáng, thợ săn hoặc người câu cá đã có đôi tay đỏ ửng, ủng lấm bùn và một đống thiết bị cần được rửa sạch trước khi cho vào xe tải.

Nước nóng không phải là thứ xa xỉ trong những điều kiện đó. Nó giúp đôi tay hoạt động được, giữ cho thịt thú săn sạch sẽ và trại vệ sinh. Nhưng một trại căn cứ hiếm khi có điện, gần như không bao giờ có hệ thống ống nước có áp lực, và vòi nước nóng gần nhất có thể cách đó một giờ. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để có nước nóng tại chỗ mà không cần dựa vào máy phát điện hoặc đun chảy tuyết trên lửa.

Tại sao thời tiết lạnh lại khiến đây trở thành vấn đề về năng lượng

Đun nóng nước rất đơn giản vào mùa hè. Vào cuối mùa thu hoặc mùa đông, nước đầu vào lạnh hơn nhiều, do đó, sự chênh lệch nhiệt độ cần thiết lớn hơn nhiều.

Sử dụng cùng một phương trình:

P = ṁ * c * ΔT

Một lần rửa thực tế tại trại — ví dụ: 3 L/phút — với nước lấy từ hồ hoặc suối ở 2°C và được cung cấp ở 42°C cần tăng 40 K.

P = (3 ÷ 60) * 4.186 * 40 ≈ 8.370 W

Đó là 8,4 kW công suất sưởi ấm liên tục. Pin 12V, tấm pin mặt trời hoặc bộ biến tần nhỏ không thể đạt được mức này. Đun chảy tuyết trên bếp cần nhiên liệu và sự kiên nhẫn. Và việc chở một thùng nước nóng từ thị trấn sẽ làm mất nhiệt và tăng trọng lượng.

Cách duy nhất thực tế để đạt được con số đó ở vùng hẻo lánh là đốt một loại nhiên liệu mang năng lượng riêng của nó.

Các thiết lập trại thường thử gì trước

Một nồi trên bếp cắm trại. Nó hoạt động cho một chảo nước duy nhất, nhưng nó không phải là một vòi nước. Rửa tay, làm sạch dao hoặc rửa cốc cà phê có nghĩa là phải đun nước nhiều lần, mang nồi và chờ đợi. Đó là giải pháp cuối cùng, không phải là hệ thống.

Một vòi sen cắm trại bằng propan. Chúng phổ biến và nhẹ, nhưng hầu hết là các thiết bị công suất thấp. Khi nước đầu vào gần đóng băng, nước đầu ra cùng lắm chỉ ấm, và lưu lượng hầu như không đủ để rửa sạch xà phòng.

Máy phát điện cộng với bộ sưởi điện. Máy phát điện có thể chạy một bình chứa điện nhỏ, nhưng nó nặng, ồn ào, đốt nhiên liệu và thải khí ngay tại nơi trại đang cố gắng giữ yên tĩnh. Nó cũng giới thiệu một động cơ thứ hai để bảo trì.

Chở nước. Một số thợ săn mang theo các thùng cách nhiệt chứa nước nóng. Nước nguội đi, hết và trọng lượng tăng lên trong một chuyến đi nhiều ngày.

Giải pháp kỹ thuật: Đốt propan, bơm từ hồ

Hình 1. Nước đầu vào tại trại căn cứ thời tiết lạnh thường lấy trực tiếp từ hồ hoặc suối; bơm tự mồi hút nước mà không cần nguồn cung cấp có áp lực.

Một máy nước nóng gas di động 10kW hoàn toàn loại bỏ tải nhiệt khỏi hệ thống điện. Nó đốt propan hoặc butan để tạo nhiệt, và chỉ sử dụng pin lithium của riêng nó để đánh lửa, điều khiển và bơm tự mồi 25W.

Đối với các trại căn cứ thời tiết lạnh, các con số rất quan trọng:

• Tải nhiệt định mức 10kW, với dung tích nước nóng 6 L/phút ở Δt=25K. Ở lưu lượng thấp hơn thường thấy khi rửa tại trại, thiết bị có biên độ để nâng nước gần đóng băng lên nhiệt độ thoải mái.
• Chênh lệch nhiệt độ tối đa 55K. Nước ở 2°C có thể ra khỏi đầu ra ở 57°C, cao hơn nhiều so với ngưỡng rửa ấm.
• Nhiệt độ đầu ra có thể điều chỉnh từ 35–55°C, vì vậy cùng một thiết bị có thể được cài đặt để rửa tay, tráng thiết bị hoặc rửa sạch thùng làm lạnh.
• Bơm DC tự mồi 25W trên dải 0,025–0,4 MPa. Nó hút trực tiếp từ hồ, suối hoặc thùng chứa nước. Không có đường ống có áp lực, không có hệ thống ống nước.
• Pin lithium 5200mAh (khoảng 3,5 giờ để sạc đầy, lên đến khoảng 150 phút hoạt động mỗi lần sạc) chạy hệ thống 12V, vì vậy thiết bị không cần máy phát điện khi hoạt động.
• Hệ thống chống đóng băng bình gas. Thiết bị sử dụng nhiệt thải từ quá trình đốt cháy để ngăn bình gas bị đóng băng trong không khí lạnh, giúp duy trì công suất 10kW khi nhiệt độ môi trường giảm.
• Trọng lượng tịnh 8,5kg. Một người có thể mang nó; việc lắp đặt chỉ đơn giản là đặt thiết bị, thả ống hút vào nước và kết nối gas.

Ba quy tắc sử dụng trong thời tiết lạnh

Sạc pin và đổ đầy bình gas trước khi bạn rời đi. Thiết bị chỉ khởi động khi cả hai đều sẵn sàng. Pin đã sạc và bình gas đầy cũng quan trọng như mũi khoan hoặc đèn pin đội đầu.

Vận hành ngoài trời, không bao giờ trong lều hoặc nhà câu cá trên băng. Quá trình đốt cháy tạo ra carbon monoxide — không màu, không mùi và độc hại. Máy sưởi phải được đặt ở nơi thoáng khí, với ống đầu ra dẫn đến chậu hoặc xô bên trong khu vực được che chắn nếu cần.

Không sử dụng làm thiết bị nước uống. Nước nóng mà nó tạo ra dùng để rửa tay, làm sạch thiết bị và vệ sinh trại, không dùng để tiêu thụ.

So sánh thực tế

Bảng 1. Bốn cách để có nước nóng tại trại căn cứ thời tiết lạnh

Đọc hàng công suất sưởi. Thiết bị 10kW là lựa chọn duy nhất trong bảng có trọng lượng đủ nhẹ để mang đến trại hẻo lánh và đủ mạnh để làm nóng nước đóng băng đến nhiệt độ hữu ích.

Điểm rút ra cho thợ săn, người câu cá và người cung cấp dịch vụ

Đối với thợ săn và người câu cá trên băng:

• Lập kế hoạch nước nóng như một phần của bộ dụng cụ cắm trại, không phải là thứ phát sinh sau đó. Làm sạch thú săn, rửa tay và tráng thiết bị đều nhanh hơn với một vòi nước ấm.
• Không dựa vào hệ thống 12V của xe tải. Vật lý trên cho thấy ngay cả một lần rửa khiêm tốn 3 L/phút với mức tăng 40 K cũng cần hơn 8 kW.
• Sạc thiết bị và mang đủ gas. Với mức tiêu thụ tối đa 600 g/h, vài giờ rửa mỗi ngày nằm trong khả năng của một bình propan tiêu chuẩn.
• Để thiết bị bên ngoài và dẫn ống đầu ra đến nơi cần thiết. Nơi trú ẩn dành cho người, không phải cho quá trình đốt cháy.

Đối với người cung cấp dịch vụ, quản lý nhà nghỉ và nhà phân phối:

• Máy sưởi gas di động biến một trại khô thành một trại có thể sử dụng được mà không cần lắp đặt hệ thống ống nước hoặc dây điện. Điều đó quan trọng đối với các khu vực cho thuê hẻo lánh và các thiết lập tạm thời.
• Nó loại bỏ tải nhiệt nước khỏi bất kỳ ngân sách máy phát điện hoặc năng lượng mặt trời nào, giúp đơn giản hóa việc lập kế hoạch nhiên liệu.
• Nêu rõ hoạt động chỉ ngoài trời, hai điều kiện tiên quyết (pin đã sạc và gas) và vị trí không dùng cho nước uống. Đó là những điểm giữ cho người dùng an toàn và hài lòng.

Thông số kỹ thuật được tham chiếu trong bài viết này dành cho Máy nước nóng gas ngoài trời di động SEFFY (Điều chỉnh nhiệt độ): tải nhiệt định mức 10kW; dung tích nước nóng 6 L/phút ở Δt=25K; chênh lệch nhiệt độ tối đa 55K; nhiệt độ đầu ra có thể điều chỉnh 35–55°C; bơm DC tự mồi 25W; dải áp suất nước áp dụng 0,025–0,4 MPa; pin lithium 5200mAh với thời gian hoạt động lên đến khoảng 150 phút mỗi lần sạc, khoảng 3,5 giờ để sạc đầy; tiêu thụ gas tối đa 600 g/h; hệ thống chống đóng băng bình gas; trọng lượng tịnh 8,5kg; DC 12V. Các phép tính nhiệt sử dụng nhiệt dung riêng của nước là 4.186 J/kg·K.