Đánh giá hiệu quả của hệ thống gia nhiệt bằng năng lượng mặt trời cho quy trình xử lý trái cây xuất khẩu bằng hơi nước nóng (VHT) tại Việt Nam
Abstract
This study presents a comprehensive assessment of the technical, economic, and environmental performance of applying a solar water heating system (using flat plate collectors) for the Vapor Heat Treatment (VHT) process of export fruits. A system with a collector area of 155 m² was designed, installed, and operated under real conditions in Vietnam. Results demonstrate that the system sufficiently meets the thermal energy demand of 53.34 kWh per batch for processing 10 tons of fruit, with an average daily heat yield of 473.1 kWh. Regression analysis of experimental data identified solar irradiance as the predominant factor affecting system performance, with a coefficient of determination (R²) of 94.92%. Economically, the calculated payback period is 3.8 years. Environmentally, the system contributes to a reduction of 320 kg of CO₂ emissions per day. The findings confirm that this integrated solution is technically feasible, economically viable, and environmentally sustainable, offering significant potential to enhance the competitiveness of Vietnam's fruit export industry.
Tóm tắt
Nghiên cứu này trình bày một đánh giá toàn diện về hiệu quả kỹ thuật, kinh tế và môi trường của việc ứng dụng hệ thống gia nhiệt nước bằng năng lượng mặt trời (sử dụng bộ thu tấm phẳng) cho quy trình xử lý hơi nước nóng (VHT) trái cây xuất khẩu. Hệ thống với diện tích thu nhiệt 155 m² được thiết kế, lắp đặt và vận hành thực tế tại Việt Nam. Kết quả cho thấy hệ thống đáp ứng đủ nhu cầu nhiệt 53.34 kWh cho mỗi mẻ xử lý 10 tấn trái cây, với sản lượng nhiệt trung bình đạt 473.1 kWh/ngày. Phân tích hồi quy từ dữ liệu thực nghiệm xác định cường độ bức xạ mặt trời là yếu tố ảnh hưởng chính đến hiệu suất, với hệ số xác định R² = 94.92%. Về kinh tế, thời gian hoàn vốn đầu tư được tính toán là 3.8 năm. Về môi trường, hệ thống góp phần giảm phát thải 320 kg CO₂/ngày. Kết quả nghiên cứu khẳng định đây là một giải pháp khả thi và bền vững, góp phần nâng cao năng lực cạnh tranh cho ngành trái cây xuất khẩu của Việt Nam.
Tài liệu tham khảo
[1] Trung tâm Nghiên cứu và Phát triển Nông nghiệp Công nghệ cao, “Xử lý bảo quản xoài, thanh long bằng hơi nước nóng,” https://cesti.gov.vn. Accessed: Sep. 03, 2025. [Online]. Available: https://cesti.gov.vn/bai-viet/mo-hinh-cong-nghe-ung-dung-vao-san-xuat/xu-ly-bao-quan-xoai-thanh-long-bang-hoi-nuoc-nong-01011047-0000-0000-0000-000000000000
[2] J. J. Gaffney, G. J. Hallman, and A. L. Sharp’, “Vapor Heat Research Unit for Insect Quarantine Treatments,” 1990.
[3] A. Pongener, S. Sharma, and S. K. Purbey, “Heat Treatment of Fruits and Vegetables,” in Postharvest Disinfection of Fruits and Vegetables, Elsevier, 2018, pp. 179–196. doi: 10.1016/B978-0-12-812698-1.00009-1.
[4] M. A. Ullah, A. Khanal, P. Joyce, N. White, A. Macnish, and D. Joyce, “Susceptibility of vapour heat-treated ‘B74’ mango fruit to internal disorders and mineral nutrient composition,” Sci Hortic, vol. 341, Feb. 2025, doi: 10.1016/j.scienta.2025.114013.
[5] Bộ Tài Nguyên & Môi Trường, “BÁO CÁO ĐÁNH GIÁ TIỀM NĂNG NĂNG LƯỢNG BỨC XẠ, GIÓ VÀ SÓNG TẠI VIỆT NAM,” Hà Nội, Sep. 2022. Accessed: Sep. 11, 2025. [Online]. Available: http://www.donre.hochiminhcity.gov.vn/hinhanhposttin/2022-10/3baocaotomtattiemnangnangluongtaitaovietnamdone.pdf
[6] Tạ Văn Chương and Nguyễn Nguyên An, “Đánh giá hiệu quả hệ thống cung cấp nước nóng dùng bộ thu năng lượng mặt trời kết hợp với bơm nhiệt,” p. 6, Mar. 2015.
[7] L. Minh Nhut, “Theoretical and Experimental Investigation on Performance Improvement of Solar Hot Water System Under Real Weather Conditions at Ho Chi Minh City, Vietnam,” American Journal of Engineering and Technology Management, vol. 3, no. 1, p. 29, 2018, doi: 10.11648/j.ajetm.20180301.13.
[8] P. Ma et al., “NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VỀ BỘ THU NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI DẠNG ĐỘNG GIA NHIỆT NƯỚC NÓNG AN EXPERIMENTAL STUDY ON THE TRACKING SOLAR HOT WATER COLLECTOR,” TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, Sep. 2019.
[9] L. Minh Nhựt, “THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH LƯU LƯỢNG NƯỚC QUA BỘ THU TẤM PHẲNG CỦA HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG NĂNG LƯỢNG MẶT TRỜI EXPERIMENTAL VERIFICATION OF WATER FLOW RATE THROUGH THE FLAT PLATE COLLECTOR LOOP OF SOLAR HOT WATER SYSTEM,” TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, p. 6, Aug. 2020.
[10] Ltd. Sanshu Sangyo Co., “VAPOR HEAT TREATMENT SYSTEM,” Kagoshima.
[11] BOB RAMLOW and BẸNAMIN NUSZ, SOLAR WATER HEATING. New Society, 2010.
[12] W. Weiss and M. Spörk-Dür, “Solar Heat Worldwide 2018 (Global Market Development and Trends in 2017),” 2018.
[13] E. Zambolin and D. Del Col, “Experimental analysis of thermal performance of flat plate and evacuated tube solar collectors in stationary standard and daily conditions,” Solar Energy, vol. 84, no. 8, pp. 1382–1396, Aug. 2010, doi: 10.1016/j.solener.2010.04.020.
[14] Trung tâm Phát triển các-bon thấp, “NGHIÊN CỨU, XÂY DỰNG HỆ SỐ PHÁT THẢI CỦA LƯỚI ĐIỆN VIỆT NAM NĂM 2023,” Oct. 2024. Accessed: Sep. 21, 2025. [Online]. Available: http://dcc.gov.vn/van-ban-phap-luat/1125/Nghien-cuu,-xay-dung-he-so-phat-thai-(EF)-cua-luoi-dien-Viet-Nam-nam-2023-(k%C3%A8m-CV-1726/BDKH-PTCBT).html
