HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT LẠNH & ĐHKK ViỆT NAM- VIỆN KH & CN NHIỆT LẠNH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐIỀU HÒA GIA DỤNG

TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG •Các chỉ số 1,2,3 dùng để thử nghiệm, đánh giá đặc tính của thiết bị tại điểm định mứctoàn tải và một số điểm vận hành đặc trưng với điều kiệ

HÀ NỘI, 04-2012

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG

CỦA ĐIỀU HÒA GIA DỤNGHỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT LẠNH & ĐHKK ViỆT NAM- VIỆN KH & CN NHIỆT LẠNH

Nội dung

1 Tiết kiệm & sử dụng năng lượng hiệu quả

trong lĩnh vực ĐHKK

2 Tổng quan về các chỉ số đánh giá hiệu quả

năng lượng của ĐHKK

3 Phương pháp đánh giá hiệu quả năng lượng

cho ĐHKK gia dụng Việt Nam

4 TC ISO 5151:2010

5 TC ISO 16358-1,2,3:2012.

6 Kết luận

THỊ TRƯỜNG ĐHKK VÀ THỊ PHẦN ĐH GIA DỤNG

Thị trường máy ĐHKK và thị phần ĐH gia dụng của Việt Nam

Nguồn SL Loại ĐHKK 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Mức tăng(%)

BSRIA-2007

Máy nguyên cụm 261.685 301.586 347.623 405.846 - - 15,7Gia dụng (%) 84,4 84,7 85 84.19 - - >15

• Thị trường ĐHKK có mức tăng trưởng rất cao 30% trong giai đoạn 2007 ÷ 2010 và

dự đoán tốc độ này > 10-15% cho giai đoạn 2011 ÷ 2012;

• Tổng lượng ĐHKK tiêu thụ trong năm 2010 khoảng 800.000 ÷ 1000.000 chiếc Trong

đó thị phần của điều hòa gia dụng chiếm từ 75 ÷ 85% Bán chạy nhất là ĐHKK hai cục

có dải công suất từ 9000 ÷ 18000 BTUh, chiếm 35 ÷ 40%;

• Tiêu thụ điện dành cho ĐHKK trong các tòa nhà và hộ gia đình chiếm 30 ÷ 60% tổng tiêu thụ điện của tòa nhà trong mùa hè và chiếm 1-5% tổng lượng điện tiêu thụ.

 Cần đánh giá đặc tính tiêu thụ năng lượng của ĐH gia dụng, để đề xuất các giải

pháp TKNL cho loại thiết bị này

TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG

•Các chỉ số 1,2,3 dùng để thử nghiệm, đánh giá đặc tính của thiết bị tại điểm định mức(toàn

tải) và một số điểm vận hành đặc trưng với điều kiện khí hậu trong/ngoài xác định-T1;

• Các chỉ số 4,5,6 là các chỉ số tích hợp cho phép xác định hiệu quả năng lượng của TB/HT

trong toàn bộ thời gian hoạt động có tính đến yếu tố đặc điểm khí hậu Để tính các chỉ số 4,5,6 cần phải sử dụng kết quả đo theo chỉ số 1,2,3.

STT Tên gọi Ký hiệu Đơn vị SI Anh Mỹ Đơn vị Ghi chú Tiêu chuẩn thử nghiệm

1 Hệ số lạnh (mùa hè) COP EER

CER

kW/kW W/W W/W

RT/kW Btu/Wh Btu/Wh

COP-Coeffiecient of Performance EER- Energy Efficiency Ratio CER-Cooling Efficiency Ratio

-xác định ở 100% tải;

-Điều kiện thử Tiêu chuẩn T1

-ISO 5151:2010- ĐHKK / bơm nhiệt không ống gió - - ISO 13253:2011- ĐHKK/ bơm nhiệt có ống gió

-ISO 15042:2011- ĐHKK /

bơm nhiệt đa cụm

2 Hệ số nhiệt (mùa đông) COP heating kW/kW RT/kW -ở 100% tải; - Điều kiện thử H1

3 Chỉ số tiêu thụ điện năng/ một đơn vị năng suất lạnh PIC kW/kW kW/RT Power Input per CapacityPIC = 1/COP

-4 Hệ số lạnh/nhiệt theo mùa/ cả năm CSPF/HSPF /APF/SEER W/W Btu/Wh

Cooling Seasonal Performance factor Heating Seasonal Performance factor Annual Performance factor

Seasonal Energy Efficiency Ratio

ISO 16358-1,2,3:2012 JIS B 8616:2006 ARI* 210/240:2006/

=19÷73kW)

6 Hệ số chạy non tải tích hợp (theo COP) IPLV (NPLV) kW/kW RT/kW IPLV Intergrated Part Load Value NPLV non-Standard Part Load Value ARI 550/590:2003- Dùng

cho chiller

TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU

Điểm khác biệt giữa IPLV dùng cho chiller và điều hòa bơm nhiệt sôi trực tiếp :

a/ Dùng cho chiller : IPLV = 0,01A + 0,42B + 0,45C + 0,12D

A-Chỉ số COP tính ở 100% tải ; B-Chỉ số COP tính ở 75% tải

C-Chỉ số COP tính ở 50% tải ; D-Chỉ số COP tính ở 25% tải

Đối với chiller giải nhiệt nước chỉ số này bắt buộc đối với chiller sử dụng tần số điện áp

60 Hz, đối với chiller sử dụng tần số điện áp 50 Hz chỉ áp dụng cho giải nhiệt nước

ARI 550/590:2003

b/ Dùng cho máy lạnh sôi trực tiếp

Trong đó PLFi- hệ số bán tải xác định theo đồ thị tham chiếu

n- tổng số bậc giảm tải của ĐHKK ( giảm tải theo phương pháp ngắt từng máy nén)

EERi- hệ số năng lượng hiệu quả của bậc tải –i, được cung cấp bởi nhà sản xuất

Áp dụng cho ĐHKK có Qo>19kW có nhiều máy nén ARI 340/360:2004

ARI 340/360: 2007 thay thế IPLV bằng chỉ số IEER cách xác định đã được trình bày trong Hội thảo trước 12/2010

n n

n 1

n n

1 n

2 1

3 2

2 1

2 1

EER

PLF 2

EER EER

) PLF PLF

(

2

EER EER

) PLF PLF

( 2

EER EER

) PLF PLF

( IPLV

TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU

Nguyên tắc chung khi tính toán các chỉ số tổng hợp (4,5,6)

-Thừa nhận chế độ hoạt động của ĐHKK/ bơm nhiệt là ổn định, tức là

phụ tải nhiệt của tòa nhà (BL)=năng suất lạnh (CC);

-Điều kiện nhiệt độ trong nhà là không đổi, và thông thường lấy theo

T1 là 27oC;

-Trong thời gian quan trắc của toàn mùa, tải nhiệt của tòa nhà được

coi là phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ ngoài trời Tj;

- Tồn tại một nhiệt độ cân bằng T b mà ở đó lượng nhiệt thừa sinh ra trong tòa nhà cân bằng với lượng nhiệt truyền từ ngoài vào Nhiệt độ này tùy thuộc vào công dụng của tòa nhà và điều kiện khí hậu mà dao động trong dải (17÷ 20 o C);

-Để tiện tính toán năng suất lạnh và công suất điện ứng với các dải

nhiệt độ ngoài trời Tj người ta sử dụng khái niệm nhóm nhiệt độ ( nhiệt độ) VD: toàn bộ nhiệt độ 24,5 o C ≤ Tj< 25,5 o C thuộc bin-nhiệt độ

bin-25 o C

PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA

ĐHKK GIA DỤNG CỦA VIỆT NAM

trường thế giới nhưng có tính đến đặc điểm khí hậu Việt Nam;

trường(cửa sổ, hai mảnh giải nhiệt gió).

nhiệt không ống gió: áp dụng xác định điều kiện thử nghiệm, trang thiết bị và quy trình thử nghiệm (TCVN-7831)

gió-gió-điều kiện thử nghiệm và phương pháp tính hệ số lạnh/nhiệt

CSPF/HSPF/APF theo phương pháp tính được quy định trong tiêu chuẩn

THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA ĐiỀU HÒA không ống gió -ISO 5151:2010 (TCVN 7831)

• Hệ thống buồng kiểm chuẩn: gồm 2 buồng được cách nhiệt và cách ẩm Nhiệt độ và độ ẩm tương đối của 2 buồng này được tạo ra và điều khiển bởi, ĐH, thanh đốt, bộ tạo và điều khiển độ ẩm;

• Giàn nóng, giàn lạnh của ĐH được đặt trong các buồng này Điện tiêu thụ, năng suất lạnh được đo và xác định ở chế độ tải định mức và một số chế độ không toàn tải trong các điều kiện chuẩn.

THIẾT BỊ CÂN BẰNG ÁP SUẤT

NGĂN THỬ NGHIỆM PHÍA NGOÀI (GIÀN NÓNG)

NGĂN THỬ NGHIỆM PHÍA TRONG(GIÀN LẠNH)

ĐH THỬ NGHIỆM

THANH ĐỐT

BỘ TẠO ẨM

QUẠT TUẦN HOÀN

BỘ HÒA TRỘN KHÔNG KHÍ

THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA ĐiỀU HÒA không ống gió -ISO 5151:2010 (TCVN 7831)

Thông số thử nghiệm

Điều kiện thử nghiệm T1 T2 T3

Nhiệt độ không khí cấp vào phòng thử

nghiệm giàn lạnh (Indoor side):

Nhiệt độ không khí cấp vào phòng thử

nghiệm giàn lạnh (Indoor side):

T1 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu ôn hòa ( cận

nhiệt đới, nhiệt đới gió mùa),

T2 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu ôn đới,

T3 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu nóng khô ( khí

hậu sa mạc, xích đạo).

a Điều kiện này chỉ bắt buộc đối với việc thử nghiệm giàn ngưng tụ

dạng ngưng tụ- bay hơi

2

Công suất điện tiêu thụ P

ở điều kiện tiêu chuẩn

Đo trực tiếp

3

Hệ số lạnh COP hoặc EER ở điều kiện tiêu chuẩn hoặc điều kiện khác, máy chạy toàn tải / bán tải

COP(EER)= Qo/P

ĐIỀU KIỆN THỬ NGHIỆM THÔNG SỐ XÁC ĐỊNH QUA THỬ NGHIỆM

• Ưu điểm: Xác định chính xác, Qo, P, COP tại các điều kiện chuẩn;

• Nhược điểm: chi phí cao, các chế độ thử ở chế độ non tải hoặc khi tần số thay đổi

trong dải rộng tốn nhiều thời gian cho một mẫu thử.

Hạn chế của phương pháp đánh giá tính năng ĐHKK

Hạn chế của phương pháp đánh giá tính năng ĐHKK –

ISO 5151:2010

10

• Trong trường hợp COP ở điều kiện toàn tải của ĐHKK thường, ở vùng nhiệt độ ngoài trời khoảng 35 o C sẽ cao hơn COP của ĐHKK biến tần ở điều kiện tương ứng

• Mặt khác trên cơ sở phân tích về sự thay đổi tần số và COP trên toàn bộ vùng nhiệt độ và

thời gian hoạt động, cho thấy ĐHKK biến tần tiết kiệm năng lượng đáng kể so với ĐHKK không biến tần.

 Như vậy chỉ dụng phương pháp đánh giá COP theo ISO 5151 có thể dẫn đến kết luận không chính xác về hiệu quả năng lượng của ĐHKK trong điều kiện thực tế

COP vùng tải định mức

COP vùng tải định mức

ĐH bình thường

ĐH biến tần

COP ở vùng non tải

Điều kiện thử nghiệm và phương pháp

tính hệ số lạnh toàn mùa /và hệ số

hiệu quả toàn năm APF-

ISO16358-1,2,3

11

Khái niệm hệ số lạnh toàn mùa /CSPF-

ISO16358-1

• Tương tự như hệ số COP, CSPF cho biết tương ứng với 1kW điện tiêu thụ của ĐHKK, sẽ nhận được năng suất lạnh là bao nhiêu kW

• Điểm khác biệt cơ bản của hệ số CSPF là không chỉ đặc trưng cho tiêu thụ năng lượng của ĐHKK ở tải định mức, mà còn thể hiện được điều kiện hoạt động thực tế của ĐH như:điều kiện khí hậu, thói quen sử dụng, trạng thái không đầy tải và tần suất hoạt động của máy

Như vậy so với hệ số COP, hệ số CSPF đánh giá chính xác hơn hiệu quả năng lượng trên thực tế của ĐHKK, đặc biệt ĐHKK biến tần trong toàn bộ thời gian hoạt động

12

Khái niệm CSPF

13

• CSPF không phải là COP

• Tổng lượng lạnh tiêu thụ trên thực tế khác xa giá trị

• Đối với các khu vực có điều kiện khí hậu khác nhau,

có những điều chỉnh tương ứng khi tính CSPF

Tổng lượng lạnh tiêu thụ trên thực tế

Tổng lượng điện tiêu thụ trên thực tế

CSPF =

Tải lạnh của tòa nhà –VD Văn phòng

Tải lạnh định mức

Tại nhiệt độ ngoài trời To=

17oC tải lạnh của tòa nhà

bằng không.

Nhiệt độ này gọi là cân

bằng Tb

Tại nhiệt độ ngoài trời To=

17oC tải lạnh của tòa nhà

bằng không.

Nhiệt độ này gọi là cân

bằng Tb Tải lạnh của tòa nhà được coi là tỉ lệ thuận với hiệu nhiệt độ ngoài trời và nhiệt độ cân bằng (To-Tb) 14

Phân bố nhiệt độ ngoài trời

15

• Đồ thị phân bố nhiệt độ ngoài trời hàng năm trong khoảng từ

17oC(nhiệt độ cân bằng đối với nhà dân) tới 35oC(nhiệt độ định mức)

Tổng tải lạnh theo mùa-CSTL

16

Tổng tải lạnh theo mùa tại mỗi nhiệt độ ngoài trời =

Tải lạnh của tòa nhà ứng với nhiệt độ đó (trang12) x

Số giờ có nhiệt độ ngoài trời nêu trên(trang13)

For office building

Tải lạnh định mức

Tải lạnh định mức

Tổng tiêu thụ điện năng trong toàn bộ mùa chạy

• Điện tiêu thụ = năng suất lạnh/EER ứng với mỗi nhiệt độ ngoài trời

• Tổng tiêu thụ điện trong toàn mùa = Tổng tiêu thụ điện trong toàn

mùa ứng với các nhiệt độ ngoài trời tj.

EERtj-EER tại nhiệt độ ngoài trời tj

Tính toán EER EERtj

18

Testing Condition

Testing Condition

Capacity at 100%

Load

Load Capacity at 50%

Xác định APF

• APF được xác định bởi công thức

sau:

※CSTL- Tổng tải lạnh theo mùa

※HSTL-Tổng tải nhiệt(sưởi) theo mùa

※CSTE-Tổng tiêu thụ năng lượng cho mùa làm

CSTL, CSTE & APF

20

Non-INV: CSPF=3.92 INV: CSPF=4.62

CSTL

CSTE

CSPF=CSTL/CSTE

Kết luận

1 Thị trường ĐHKK Việt Nam có tốc độ phát triển rất cao từ

10-20% Thị phần máy gia dụng chiếm 75-80% Máy điều hòa 9000-18000BTUh bán chạy nhất

2 Tiêu thụ điện cho ĐH chiếm 30-60% tổng điện năng tiêu thụ của

hộ gia đình trong thời gian mùa hè Tiềm năng TKNL trong lĩnh vực ĐH gia dụng là không nhỏ

3 Để kiểm định, dán nhãn ĐH gia dụng phải sử dụng đồng thời 2

tiêu chuẩn ISO 5151:2010 (TCVN 7831:2007) và ISO 16358-1

trang thiết bị và quy trình thử nghiệm (TCVN-7831) tại điểm định mức và các điểm đặc trưng

điểm định mức và các điểm đặc trưng

theo ISO 5151:2010, sử dụng các số liệu này để tính CSPF/HSPF/APF theo phương pháp tính được quy định trong tiêu chuẩn

Xin chân thành cảm ơn Thank you for your attentions

Tải lạnh của tòa nhà (Văn phòng)

• Tải lạnh phải cân bằng với thành phần nhiệt sinh ra bên trong(tải lạnh trong) và nhiệt truyền từ ngoài vào(tải lạnh ngoài) Nếu giữ nguyên nhiệt độ trong nhà không đổi, khi đó tải lạnh phụ thuộc vào cấu tạo của tòa nhà

• Đối với tòa nhà văn phòng tổng các nguồn nhiệt trong như: nhiệt tỏa ra từ người, hệ thống chiếu sáng, các thiết bị khác sẽ

tự cân bằng với lượng nhiệt truyền ra ngoài khi nhiệt độ ngoài

• Đối với các hộ nhà dân và các cửa hàng, nhiệt độ cân bằng

• Trong khoảng nhiệt độ ngoài trời từ nhiệt độ cân bằng tới nhiệt

các nhiệt độ ngoài trời tương ứng với tần suất, xuất hiện các tải lạnh này cho ta tổng tải lạnh tiêu thụ

23