NHỮNG GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG KHI VẬN HÀNH VÀ SỬ DỤNG CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ (P2)

PHẦN 2: PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT

Việc thiết kế và lắp đặt đúng yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đúng đắn sẽ tiết kiệm năng lượng. Dưới đây chúng tôi sẽ chỉ ra, phân tích và đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng nếu có giải pháp thiết kế và lắp đặt hợp lý.

2.1 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT

Trong phần này tiến hành phân tích ảnh hưởng của một vài nhân tố do việc thiết kế và lắp đặt chưa hợp lý các hệ thống điều hòa không khí dẫn đến tiêu thụ năng lượng cho các hệ thống điều hòa không khí tăng cao.

Khi thiết kế các công trình, thiết kế các hệ thống điều hòa và lắp đặt thi công, nếu không tuân thủ các nguyên tắc thì chi phí điện năng để vận hành hệ thống điều hòa rất lớn, nhiều bài học thực tế đã chỉ ra rằng, có nhiều công trình đã không thể vận hành vì chi phí tiền điện quá lớn. Dưới đây là một vài nguyên nhân chi phí điện năng lớn liên quan đến thiết kế và lắp đặt.

1- Lựa chọn các chủng loại máy không phù hợp nên chi phí điện năng quá cao không thể vận hành hiệu quả.

2- Thiết kế theo sơ đồ thẳng, không thực hiện tái tuần hoàn không khí .

3- Khí tươi cung cấp trực tiếp ở nhiệt độ cao vào phòng mà không thực hiện hồi nhiệt với không khí thải.

4- Lắp đặt dàn ngưng và vận hành hệ thống không đúng nên nhiệt độ ngưng tụ quá cao, hiệu qủa làm việc thấp.

5- Lắp đặt đường ống gas quá dài, đường đi quanh co trở lực lơn nên năng suất lạnh máy giảm.

6- Không hút hết không khí trong đường ống, nên có lẫn không khí trong đường ống làm tăng nhiệt độ ngưng tụ.

7- Lắp đặt không đúng nên không hồi được dầu, dầu đọng ở dàn lạnh làm cho hiệu quả trao đổi nhiệt giảm, máy chóng hỏng.

8- Kết cấu nhà gây tổn thất nhiệt lớn nhất là nhiệt bức xạ: màu sắc của tường quá tối, sử dụng kính quá nhiều gây hiệu ứng nhà kính.

9- Không có biện pháp khắc phục hợp lý các hệ thống không có giảm tải khi phụ tải thường xuyên không đạt 100%.

10- Trữ lạnh để tiết kiệm năng lượng và tránh phụ tải điện cực đại trong ngày, giảm chi phí đầu tư.

Dưới đây chúng ta đi sâu phân tích ảnh hưởng của các nhân tố trên đây đến hiệu quả của hệ thống điều hòa không khí

2.2. LỰA CHỌN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA HỢP LÝ CHO CÁC CÔNG TRÌNH

Đối với hầu hết các công trình chúng ta có thể sử dụng bất cứ hệ thống máy và thiết bị điều hòa tùy ý, nhưng dưới góc độ tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí đầu tư thì vẫn có những phương án tối ưu nhất. Thông thường có 4 giải pháp lựa chọn thiết bị cơ bản sau:

- Sử dụng máy điều hòa 2 mãnh hoặc cửa sổ.

- Sử dụng máy điều hòa VRV.

- Sử dụng máy điều hòa chiller.

- Sử dụng máy điều hòa dạng tủ kênh gió.

Phạm vi ứng dụng:

Các loại máy điều hòa khác nhau có phạm vi ứng dụng khác nhau nên lựa chọn cho phù hợp.

- Máy điều hòa 2 mãnh hoặc cửa sổ phù hợp cho các đối tượng nhỏ như hộ gia đình, các phòng làm việc nhà thấp tầng của các cơ quan công sở, khách sạn, các khu du lịch nhỏ .

- Máy điều hòa VRV, đây là chủng loại sử dụng ngày càng phổ biến, thích hợp cho các cơ quan công sở, khách sạn từ trung bình đến lớn.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-1: Các loại máy điều hòa phổ biến

- Máy điều hòa chiller thích hợp cho các nhà máy lớn, khách sạn lớn đến rất lớn, các nhà máy lớn.

- Máy điều hòa dạng tủ kênh gió : thích hợp cho các rạp chiếu bóng, rạp hát, hội trường vv… nơi tập trung đông người.

Bây giờ ta sẽ phân tích tiêu thụ điện ứng với các phương pháp lựa chọn khác nhau.

2.2.1. Các thiết bị tiêu thụ điện của các phương án thiết bị khác nhau

2.2.2. Các thiết bị có giảm tải

2.2.3. Tổng điện năng tiêu thụ cho các phương án khác nhau khi 100% tải.

2.2.4. Tiêu thụ điện của các phương án thiết bị khi có giảm tải

2.2.5. Kết luận

Qua việc phân tích đánh giá hiệu quả của các phương pháp lựa chọn ta có thể nêu ra những nhận xét sau đây:

- Nếu xét trong một công trình tương đối lớn thì hệ thống chiller và hệ VRV thường được sử dụng để lắp đặt do yếu tố thẩm mỹ và khả năng tự động hóa cao. Tuy nhiên khi so sánh hiệu quả sử dụng điện thì hai hệ này có hiệu quả thấp hơn so với hệ hai mảnh.

- Điện năng tiêu tốn cho hệ thống chiller là cao nhất so với hai hệ thống còn lại. Do điện năng tiêu tốn cho một đơn vị công suất lạnh lớn.

- Đối với những công trình có công suất vừa và nhỏ thì khi lắp đặt thì nên sử dụng hệ thống điều hòa hai mảnh bởi những lý do sau đây:

+ Máy điều hòa hai mảnh thường có công suất lạnh trung bình và nhỏ, thích hợp với công trình.

+ Hiệu quả sử dụng điện tốt hơn so với các hệ thống điều hòa khác.

+ Đối với công trình nhỏ thi số lượng máy lắp đặt ít nên việc điều chỉnh công suất lạnh tương đối dễ dàng thông qua remote.

Tóm lại việc lựa chọn các phương án cho một công trình là một việc làm tương đối phức tạp, nó phụ thuộc vào nhiều yếu tố như giá thành lắp đặt, khả năng hoàn vốn, điện năng tiêu thụ, yêu cầu về độ thẩm mỹ vv... Tuy nhiên phân tích và đánh giá hiệu quả sử dụng điện của các hệ thống là một yếu tố quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu về kinh tế khi vận hành các hệ thống điều hòa.

2.3. TÁI TUẦN HOÀN KHÔNG KHÍ VÀ HỒI NHIỆT KHÍ TƯƠI

Để tận dụng nhiệt không khí thải trong điều hòa không khí có thể thực hiện bằng nhiều giải pháp, nhưng có hai giải pháp thường được sử dụng nhiều nhất là:

1- Tái tuần hoàn không khí thải. Lượng khí tái tuận hoàn chiếm khoảng 90% lưu lượng tổng.

2- Hồi nhiệt giữa không khí tươi và gió thải.

Dưới đây chúng tôi sẽ tiến hành đánh giá hiệu quả của các phương án đó.

2.3.1 Tái tuần hoàn không khí

2.3.1.1. So sánh sơ đồ thẳng và sơ đồ tái tuần hoàn

Bảng 2-7: Bảng so sánh sơ đồ thẳng và sơ đồ tái tuần hoàn

Sự khác nhau	Sơ đồ thẳng	Sơ đồ tái tuần hoàn
Hiệu quả	Không tận dụng nhiệt gió thải	Tận dụng gần 90% nhiệt gió thải
Cấu tạo thiết bị	Không có buồng hòa trộn không khí và hệ thống kênh hồi gió, miệng hút	Có buồng hòa trộn, kênh hút, miệng thổi
Phạm vi ứng dụng	Khi đầu tư kênh gió hồi tốn kém, khó thực hiện hoặc có nhiều chất độc	Sử dụng phổ biến
Thiết bị	Đòi hỏi năng suất lạnh Qo, năng suất gió V và năng suất làm khô lớn	Năng suất lạnh, năng suất gió và năng suất làm khô giảm nên giảm chi phí

2.3.1.2. Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của hai phương án

Để đánh giá hiệu quả tiết kiệm, chúng ta tính toán cho trường hợp.

- Không khí ngoài trời có trạng thái N (t_N = 35⁰C, φ_N = 85%);

- Không khí trong phòng có trạng thái T (t_T = 20⁰C, φ_T= 75%);

- Trạng thái hòa trộn C có nhiệt độ sau quá trình hòa trộn t_C = 24⁰C.

- Không khí sau khi ra khỏi thiết bị xử lý không khí có trạng thái V (t_V = 15 ⁰C, φ_T= 95%).

Bảng 2-9: Xác định lượng nhiệt tiết kiệm khi hồi nhiệt

Q_T	Ton	50	100	150	200	250	300	350	400
Q_o	Ton	192	383	575	767	958	1150	1342	1533
DQ_o	Ton	110	221	331	442	552	663	773	884
DQ_o	%	58 %

Q_T- Nhiệt thừa, Ton.

Q_o – Năng suất lạnh yêu cầu của máy khi sử dụng sơ đồ thẳng, Ton

DQo – Mức độ giảm năng suất lạnh yêu cầu khi có tái tuần hoàn không khí, Ton.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-8: Mức độ giảm năng suất lạnh DQo khi có tái tuần hoàn

Từ đồ thị trên ta thấy được nếu sử dụng sơ đồ thẳng thì mất rất nhiều nhiệt để làm lạnh không khí.

2.3.1.3. Nhận xét

- Sơ đồ thẳng thường được sử dụng khi hàm lượng chất độc hại trong không khí thải nhiều, giá thành lắp đặt rẽ do không có hệ thống kênh gió hồi. Tuy nhiên sơ đồ thẳng không tận dụng được nhiệt của không khí thải nên hiệu quả kinh tế rất thấp.

- Sơ đồ tái tuần hoàn thì hiệu quả kinh tế trong vận hành cao do tận dụng nhiệt của không khí thải, nhưng giá thành lắp đặt cao hơn so với sơ đồ thẳng, bởi phải thiết kế hệ thống kênh gió hồi.

2.3.2. Hồi nhiệt cho không khí tươi

Gió tươi lấy từ bên ngoài trời trực tiếp cung cấp vào phòng, nếu không qua hồi nhiệt sẽ mang vào một lượng nhiệt rất lớn. Không khí bên ngoài có lúc nhiệt độ đạt 38^oC, trong khi gió thải có nhiệt độ bằng không khí trong phòng khoảng 22^oC, nếu cho hồi nhiệt, nhiệt độ không khí tươi có thể giảm 8-10^oC và nhiệt lượng tận dụng rất lớn.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-9: Sơ đồ hồi nhiệt khí tươi

F.A.L (Fresh Air Louvre): Miệng hút gió tươi

F.A.D (Fresh Air Diffuser): Miệng cấp gió tươi

E.A.G (Exhaust Air Grill): Miệng hút gió thải

E.A.L (Exhaust Air Louvre): Miệng thổi gió thải

H.E (Heat Exchanger) : Thiết bị hồi nhiệt.

Lượng gió tươi có thể tính toán theo số lượng người hoặc có thể lấy 10% lưu lượng tổng. Chúng ta xác định mức tiết kiệm năng lượng khi hồi nhiệt theo số lượng người và năng suất lạnh Q_o.

2.3.2.1 Xác định lượng nhiệt tiết kiệm theo số lượng người

Qua qúa trình tính toán toán chúng ta có thể xác định được nhiệt lượng tiết kiệm nhờ hồi nhiệt rất lớn, nếu làm lạnh khí tươi cung cấp khoảng 8^oC thì với phòng có khoảng 100 người có thể tiết kiệm được trên 10 kW.

2.3.2.2 Xác định lượng nhiệt tiết kiệm theo năng suất lạnh

Thông thường tỷ lệ gió tươi trên lượng gió tổng cấp vào phòng là 10%, tùy thuộc vào loại phòng có chứa nhiều hay ít người.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Từ đồ thị ta có thể nêu một số nhận xét sau:

- Khi lượng người trong phòng càng nhiều và cùng một cường độ vận động thì tổn thất nhiệt càng lớn.

- Cường độ vận động càng nhiều, lượng không khí cần cung cấp cho quá trình hoạt động trong 1h lớn, dẫn đến nhiệt lượng do không khí tươi mang vào phòng càng nhiều. Tổn thất nhiệt càng lớn.

- Từ những phân tích trên ta thấy rằng việc thực hiện hồi gió cho không khí tươi là một việc làm hết sức cần thiết để giảm tổn thất nhiệt năng do không khí tươi mang vào phòng, tức là giảm quá trình nhận nhiệt thừa, thông qua đó làm giảm quá trình xử lý không khí, tiết kiệm được điện năng tiêu tốn cho hệ thống trong quá trình vận hành.

2.3.2.3 Kết luận

- Lượng khí tươi cung cấp cho các công trình là rất lớn, việc hồi nhiệt hoặc tái tuần hoàn không khí là vô cùng quan trọng không những tiết kiệm năng lượng rất đáng kể mà còn tránh làm thay đổi nhiệt độ trong phòng.

- Nhiệt độ của hỗn hợp sau quá trình hòa trộn càng cao thì lượng nhiệt tận dụng được từ không khí hồi thấp. Làm cho năng suất lạnh và năng suất làm khô của thiết bị xử lý không khí tăng, thiết bị càng tiêu tốn điện năng.

- Tuy nhiên nhiệt độ càng thấp thì chất lượng của không khí sau quá trình xử lý không tốt, do vậy nên cần nên lựa chọn thích hợp trạng thái của không khí sau khi ra khỏi buồng hòa trộn để đảm bảo chỉ tiêu tiết kiệm năng lượng và chất lượng không khí sau quá trình xử lý.

2.4. GIẢM NHIỆT ĐỘ NGƯNG TỤ CỦA HỆ THỐNG

2.4.1 Các nguyên nhân làm tăng nhiệt độ ngưng tụ

Nhiệt độ ngưng tụ của các hệ thống điều hòa không khí tăng do rất nhiều nguyên nhân về thiết kế, lắp đặt và cả vận hành nữa.

2.4.1.1. Môi chất giải nhiệt

Các máy điều hòa được chia ra làm 2 loại giải nhiệt bằng gió (air cooled ) và giải nhiệt bằng nước (water cooled). Giải nhiệt bằng nước chỉ có đối với máy lớn và chỉ có hai chủng loại có sử dụng loại này là máy water chiller và máy điều hòa dạng tủ.

Giải nhiệt bằng nước bao giờ cũng hiệu quả hơn do nhiệt độ thấp hơn và tính chất nhiệt động của nước tốt hơn. Vì thế nên chọn giải nhiệt bằng nước nếu có thể được.

2.4.1.2. Lắp đặt dàn nóng không hợp lý

1. Tránh lắp trên các bước tường phía Đông và Tây

Đây là những hướng có cường độ bức xạ nhiệt lớn, dẫn đến làm nóng dàn ngưng và tăng nhiệt độ ngưng tụ.

2. Gió nóng của các dàn ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.

Các trường hợp nên tránh là : thổi ngược chiều nhau, thổi thẳng nhau

Trên thực tế có rất nhiều trường hợp các thợ lắp đặt điều hòa lắp dàn nóng không đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, dưới đây là một số trường hợp bố trí chưa hợp lý.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Các đặt hợp lý là đặt ngang hàng , trong bóng râm và thổi ra ngoài. Trường hợp sử dụng dàn ngưng thổi lên, có thể đặt trên nóc nhà.

3. Gió thoát ra từ các dàn nóng bị ngăn cản bởi các vật chắn phía trước.

Người ta đã qui định khoảng cách từ dàn nóng đên các vật chắn gần nhất theo các hướng nhằm đảm bảo thoát gió, hút gió và lắt đặt đường ống hoặc tiện lợ khi bảo dưỡng.

4. Lắp đặt dàn nóng ở những vị trí đặc biệt

Ví dụ như:

- Lắp đặt ở những nơi quá cao không thể vệ sinh và bảo dưỡng định kỳ:

- Lắp đặt nơi có gió thải nóng của các hệ thống khác: khói lò hơi, khói nhà bếp vv…

- Lắp đặt nơi bụi bẩn quá nhiều làm dàn chóng bẩn: Ví dụ bên ngoài tường ven đường xe ô tô chạy qua lại, nơi thải bụi của các nhà máy vv…

- Lắp đặt nơi quá chật hẹp, gió nóng không thể đối lưu và thoát ra ngoài.

- Lắp đặt trong không gian kín không thoát gió.

2.4.1.3. Có lẫn khí không ngưng trong hệ thống

Khí không ngưng lọt vào hệ thống do các nguyên nhân sau:

- Hút chân không hoặc đuổi không hết khí khi lắp đặt.

- Do cháy dầu máy nén.

Do đó trước khi nạp gas cần dùng N₂ để kiểm tra rò rỉ và dùng bơm hút chân không thật kỹ để không còn khí không ngưng.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-19: Thử kín và hút chân không máy điều hòa

2.4.2. Đánh giá mức độ ảnh hưởng p_k đến hiệu quả máy ĐHKK

- Khi lắp đặt dàn nóng không đúng quy định thì áp suất và nhiệt độ ngưng tụ tăng.

- Khi áp suất ngưng tụ tăng thì hệ số làm lạnh giảm, dẫn đến tổn thất nhiệt trong quá trình làm lạnh không khí tăng, hiệu quả làm việc của hệ thống giảm.

- Khi chọn môi chất có tính chất nhiệt động cao thì hệ số làm lạnh càng cao, nhưng phải đảm bảo điều kiện về môi trường và độ an toàn. Do đó khi lựa chọn môi chất làm lạnh cho không khí cần chú ý đến những điều này.

Do vậy nên chú ý việc lắp đặt dàn nóng và vệ sinh dàn nóng, để hiệu quả làm việc của hệ thống được ổn định. Đây là vấn đề cần phổ biến rộng rải cho những thợ đi lắp điều hòa và cho những người sử dụng điều hòa.

2.5. HẠN CHẾ CHIỀU DÀI ĐƯỜNG ỐNG

2.5.1. Đặt vấn đề

Trong quá trình thiết kế, nếu ta thiết kế đường ống nước, đường ống gió trong hệ thống chiller quá dài thì tổn thất áp suất đường ống tăng, dẫn đến điện năng tiêu tốn cho bơm và quạt tăng. Nhưng trong hệ thống điều hòa hai mảnh nếu ta thiết kế đường ống gas dài so với quy định thiết kế thì nó sẽ ảnh hưởng như thế nào đến công suất lạnh. Thường ta thấy trong các catalogue đều quy định giá trị chiều dài lớn nhất của đường ống khi lắp đặt và chiều cao của hệ thống VRV hoặc hai Mảnh, vậy vì sao phải quy định như vậy ? Để tìm hiểu rỏ vấn đề này ta nghiên cứu theo hướng sau đây.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-25: Qui định chiều dài và chênh lệch độ cao của máy điều hòa YORK

Các unit size 7, 9, 12, 18, 25, 35, 45 và 55 tương ứng có năng suất lạnh 7000, 9000, …, 55.000 Btu/h.

2.5.2. Ảnh hưởng của chiều dài đường ống đến năng suất lạnh

Nếu ta tăng chiều dài đường ống trong khi giữ cố định chênh lệch độ cao giữa dàn lạnh và dàn nóng thì năng suất lạnh của các máy điều hòa giảm, điều này đã được các hãng tính toán, đo đạc và vẽ nên những đồ thị.

Thực tế cho thấy khi lắp máy điều hòa hai mảnh thì chênh lệch độ cao tối đa giữa dàn nóng và dàn lạnh khoảng 3m, chiều dài đường ống gas lớn nhất khoảng 5m. Nếu ta tăng chiều dài đường ống lên 15 m và chiều cao lên 5 m thì công suất lạnh sẽ giảm chừng 15%.

2.5.3. Kết luận

Do việc tính toán ảnh hưởng của chiều dài đường ống đến công suất lạnh phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: sơ đồ đường ống, chiều dài định mức, chênh lêch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh, vv… Mà tôi chưa có cơ hội tìm hiểu được, do đó tôi chỉ nêu lên những kết luận mang tính chất định tính.

- Khi tăng chiều dài đường ống, làm tăng tổn thất đường ống, và kết quả cuối cùng làm cho công suất lạnh giảm.

- Khi thiết kế đường ống gas cần phải tuân thủ theo các tiêu chuẩn về chiều dài và chênh lêch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh. Thông thường ở các hệ thống điều hòa hai mảnh lắp đặt cho các hộ dân thì chiều dài đường ống tối đa là 5m, độ chênh chiều cao giữa dàn nóng và dàn lạnh khoảng 3m.

- Đối với mỗi hãng sản xuất máy điều hòa điều có những quy định về chiều dài và chiều cao khác nhau, tùy thuộc vào mã hiệu và công suất lạnh của máy mà chiều dài và chiều cao có khác nhau. Người thiết kế và lắp đặt cần chú ý đến các thông số này để đảm bảo hiệu quả làm việc của hệ thống.

2.6. GIẢM BỨC XẠ NHIỆT CHO CÁC CÔNG TRÌNH

2.6.1 Các nguyên nhân làm tăng bức xạ nhiệt

Nhiệt bức xạ chiếm một tỷ lệ lớn khá lớn trong các tổn thất nhiệt của công trình điều hòa. Do vậy khi thiết kế các công trình cần hạn chế tổn thất nhiệt do bức xạ. Các nguyên nhân làm tăng tổn thất bức xạ là:

- Sơn màu tường quá tối, nên hấp thụ nhiệt nhiều.

- Chọn hướng nhà không phù hợp nên bức xạ nhiệt quá lớn.

- Sử dụng quá nhiều cửa kín nên gây hiệu ứng nhà kính

2.6.2 Ảnh hưởng của màu sắc và hướng đến tổn thất nhiệt bức xạ

2.6.2.1 Tổn thất bức xạ qua kết kết bao che

2.6.2.2 Sự phụ thuộc của tổn thất bức xạ qua kết kết bao che vào màu và hướng

Để thấy được ảnh hưởng của màu sắc và hướng đến tổn thất nhiệt, chúng tôi tiến hành tính toán với :

- Màu sắc tường: Thẩm, trung bình và sáng.

- 8 hướng tính toán khác nhau.

- Vĩ độ 20^o Bắc.

- Hệ số truyền nhiệt k = 1,77 W/m².K, a_N = 20 W/m².K

Bảng 2-18: Mật độ dòng nhiệt tổn thất bức xạ vào phòng W/m²

Hướng	Màu sắc tường
Hướng	*Màu thẩm*	*Trung bình*	*Sáng*
Bắc	2,7	1,8	1,5
Đông Bắc	19,6	13,4	10,7
Đông	31,2	21,3	17,0
Đông Nam	24,2	16,5	13,2
Nam	5,3	3,6	2,9
Tây Nam	24,2	16,5	13,2
Tây	31,2	21,3	17,0
Tây Bắc	19,6	13,4	10,7

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

2.7. TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO MÁY ĐIỀU HÒA DẠNG TỦ

2.7.1 Đặc điểm vận hành máy điều hòa dạng tủ

Máy điều hòa dạng tủ kênh gió là dạng điều hòa trung tâm, không khí được xử lý tại cụm máy và được thổi dẫn theo kênh gió đến các hộ tiêu thụ.

Một vấn đề thường gặp phải đối với hệ thống này là:

- Trạng thái không khí cấp vào tất cả các phòng đều như nhau.

- Khi một phòng hay khu vực nào đó không muốn cấp gió lạnh thì việc thực hiện rất khó khăn, vì van điều chỉnh nằm ở trên cao, không thể điều chỉnh dễ dàng được. Vì thế, nhiều khu vực mỗi khi thiết kế có cấp gió điều hòa thì khi hệ thống hoạt động đều được làm lạnh, kể cả khi khu vực đó không có người hoạt động, nghỉ làm việc vv…

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

Hình 2-27: Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa dạng tủ, kênh gió

2.7.2 Thực hiện giảm tải cho máy điều hòa dạng tủ

Để thực hiện đóng mở việc cấp gió cho các phòng khi cần thiết, chúng tôi đề xuất sử dụng van cấp gió điều khiển bằng mô tơ. Khi một phòng nào đó nghỉ làm việc hay đơn giản là không muốn cấp gió lạnh chỉ cần điều khiển đóng các van cấp gió khu vực đó. Điều này sẽ tiết kiệm đáng kể nhiệt năng làm lạnh khu vực đó

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

2.8. TRỮ LẠNH CHO CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

2.8.1. Ý nghĩa của việc trữ nhiệt, trữ lạnh

Đối với các hệ thống thiết bị nhiệt lạnh việc chọn công suất nhiệt hoặc công suất lạnh của máy đều căn cứ vào công suất cực đại của phụ tải vận hành trong quá trình làm việc (theo mẻ hoặc theo ngày). Trong trường hợp phụ tải ít thay đổi, việc lựa chọn thiết bị theo giá trị công suất cực đại không có vấn đề gì cần bàn cãi. Tuy nhiên rất nhiều hệ thống giá trị phụ tải này thay đổi rất lớn, việc chọn theo giá trị cực đại dẫn đến chi phí đầu tư rất lớn, mà thời gian hoạt động non tải lại nhiều không kinh tế.

Nếu ta có biện pháp tích trữ nhiệt (hoặc lạnh) trong giai đoạn phụ tải nhỏ để bù đắp cho giai đoạn phụ tải lớn, thì có thể giảm chi phí đầu tư hệ thống và giảm cả chi phí vận hành, nhưng vẫn có thể đáp ứng được yêu cầu phụ tải trong giai đoạn cực đại. Điều này góp phần giảm chi phí đầu tư máy móc, chi phí vận hành và sẽ mang lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp.

Dưới đây là một số phương án trữ nhiệt và trữ lạnh cho các hệ thống nhiệt lạnh thực tế do chúng tôi đề xuất.

2.8.2. Trữ lạnh cho hệ thống điều hòa không khí

2.8.2.1. Sự thay đổi phụ tải lạnh các hệ thống điều hoà không khí trong ngày

Phụ tải lạnh các hệ thống điều hoà không khí trong một ngày đêm thay đổi rất lớn. Ban đêm hệ thống nghỉ hoàn toàn, ban ngày phụ tải nhiệt cũng thay đổi rất nhiều do các nguyên nhân sau:

- Nhiệt độ khí trời thay đổi liên tục và thường đạt cực đại vào khoảng 12-13 giờ.

- Cường độ bức xạ của Mặt trời thay đổi

- Hoạt động không đều của con người theo thời gian.

- Hoạt động không đều của máy móc bên trong của các công trình.

- Hệ thống đèn chiếu sáng được sử dụng tuỳ thời điểm trong ngày.

- Giá điện thay đổi theo từng thời điểm trong ngày (dựa theo cách tính tiền điện của tập đoàn điện lực Việt Nam tính từ tháng 3 năm 2009) :

+ Từ 9h30’ ÷ 11h30’ và từ 17h ÷ 22h là giờ cao điểm, mức giá 1,640 ÷ 1,755 VNĐ/1 kWh.

+ Từ 22h ÷ 4 h là giờ thấp điểm, mức giá 440÷475 VNĐ /1kWh.

+ Các thời điểm còn lại trong ngày là giờ bình thường, mức giá 810÷ 870 VNĐ/1 kWh.

Căn cứ vào đó ta có thể tích lủy lạnh trong các giờ thấp điện rồi giải phóng năng lượng trong những giờ cao điểm, làm như vậy ta sẽ tiết kiệm một phần rất lớn tiền điện phải chi trả cho việc vận hành hệ thống.

Ngoài các lý do trên phụ tải tính toán cũng thường khác xa phụ tải thực tế do các nguyên nhân:

- Sự hoạt động không đồng thời của các hộ tiêu thụ trong các công trình lớn. Ví dụ như số người làm việc, số quạt vận hành, số đèn bật sáng, số phòng làm việc thực tế thay đổi không theo quy luật và thường non tải hơn so với tính toán.

- Quá trình thêm bớt phụ tải so với tính toán ban đầu.

Tuy nhiên công suất lạnh của các máy điều hoà thường có xu hướng ngược lại với phụ tải nhiệt là khi phụ tải lớn thì công suất phát lạnh của máy lại bé do điều kiện trao đổi nhiệt dàn nóng kém hơn. Do những lý do trên cần có biện pháp làm sao để các hệ thống, nhất là hệ thống lớn hoạt động hiệu quả và kinh tế hơn.

2.8.2.2. Phương án trữ lạnh cho các hệ thống điều hoà water chiller

Trên hình 2-32 chúng tôi giới thiệu sơ đồ hệ thống điều hoà không khí water chiller có trữ lạnh để giảm công suất đầu tư tổ máy chính.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

- Hệ thống điều hoà water chiller là hệ thống điều hoà sử dụng nước làm chất tải lạnh. Hệ thống gồm cụm máy lạnh gọi là chiller sử dụng để làm lạnh nước đến khoảng 7^oC, sau đó bơm nước đến các dàn lạnh ở các phòng. Thường hệ thống này có công suất từ lớn đến rất lớn, sử dụng để điều hoà cho nhiều phòng, vì thế phụ tải thay đổi rất lớn. Tuy hệ thống có điều chỉnh công suất (hệ thống giảm tải) nhưng cũng chỉ có tối đa 5 cấp giảm tải, nghĩa là điều chỉnh theo cấp. Mặt khác khi hoạt động non tải hiệu quả làm việc rất thấp do chỉ giảm tải máy nén lạnh còn nhiều thiết bị không thể giảm tải được ví dụ bơm nước, quạt vv...Vì vậy vấn đề tích trữ lạnh cho hệ thống này có ý nghĩa rất quan trọng.

- Trên hình 2-32 là sơ đồ có tích trữ lạnh do chúng tôi đề xuất. Khi phụ tải bên ngoài nhỏ, đặc biệt vào ban đêm khi không sử dụng để điều hoà, hệ thống chỉ chạy để làm lạnh nước và trữ vào bình chứa nước lạnh. Khi hoạt động điều hoà trở lại, trong trường hợp phụ tải nhiệt lớn hơn công suất phát lạnh của tổ máy hệ thống sẽ lấy nước lạnh trữ ở trong bình nước lạnh đưa trực tiếp đến các hộ tiêu thụ theo đường riêng hoặc làm lạnh thêm bằng cách đưa qua cụm máy lạnh chiller để gia lạnh thêm rồi đưa đến các hộ tiêu thụ.

- Như vậy với sơ đồ này ta chỉ đầu tư thêm bình chứa nước lạnh với chi phí không lớn nhưng có thể giảm công suất cụm máy và nhiều thiết bị đi kèm và do đó giảm đáng kể chi phí đầu tư và chi phí vận hành đáng kể. Việc giảm chi phí đầu tư bao nhiêu phụ thuộc nhiều vào sự thay đổi phụ tải trong ngày nghĩa là phụ thuộc vào quan hệ Q_TB và Q_max.

- Một trong nhưng ưu điểm của hệ thống là có thể cung cấp công suất làm lạnh ổn định mà không phụ thuộc nhiều vào điều kiện bên ngoài.

2.8.2.3. Trữ lạnh cho hệ thống điều hoà dạng tủ

- Máy điều hoà dạng tủ gồm một cụm máy được thiết kế dạng tủ để xử lý không khí và thổi theo hệ thống kênh gió vào các hộ tiêu thụ. Nhược điểm của tổ máy này là luôn luôn làm việc với 100% tải. Vì thế khi non tải hệ thống nhanh chống đạt nhiệt độ yêu cầu và ngừng hoạt động.

- Đối với tổ máy điều hoà dạng tủ công suất lớn, chúng tôi đề xuất sơ đồ tích trữ lạnh trình bày trên hình 2-33. Trong sơ đồ này khi phụ tải nhiệt bên ngoài nhỏ hoặc khi không sử dụng điều hoà cụm máy lạnh được sử dụng để làm lạnh nước trong bình trữ lạnh nước nhờ cụm ống xoắn đặt trực tiếp bên trong bình. Khi phụ tải nhiệt lớn không khí ra khỏi cụm máy lạnh được làm lạnh bổ sung nhờ nước lạnh trữ trong bình tích trữ sẵn.

- So với sơ đồ trên hình 2-33, chi phí đầu tư thêm cho hệ thống cũng không khác bao nhiêu ngoài bổ sung thêm dàn trao đổi nhiệt và cụm ống xoắn trao đổi nhiệt.

"Click vào để xem ảnh gốc với chất lượng tốt hơn"

LINK DOWNLOAD BÀI VIẾT (BẢN FULL)

Các bạn đón xem

PHẦN 3: NHỮNG GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG KHI VẬN HÀNH

Nguồn bài viết: Khoa Nhiệt - Trường ĐHBK Đà Nẵng

PHẦN 1: THỰC TRẠNG TIÊU THỤ ĐIỆN VÀ TÌNH HÌNH SỬ DỤNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TẠI VIỆT NAM