Nghiên cứu tính toán tiêu thụ điện năng của hệ thống điều hòa trong nhà cao tầng, đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà

Hệ thống điều hòa trung tâm sử dụng phụ tải rất lớn.Trong tòa nhà Văn phòng hay khách sạn thì lượng điện cấp cho hệ thống điều hòa không khí chiếm khoảng 35-40% tiêu thụ điện năng của tò

MỤC LỤC

TRANG PHỤ BÌA

MỤC LỤC i

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT iv

DANH MỤC HÌNH v

DANH MỤC BẢNG vi

MỞ ĐẦU 1

1 Sự cần thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 1

3 Phương pháp nghiên cứu 1

4 Nội dung nghiên cứu 2

5 Cơ sở thực tiễn và khoa học của đề tài 2

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 4

1.1 Phân loại đánh giá sơ bộ các loại điều hòa không khí 4

1.1.1 Điều hòa cục bộ (Split unit) 4

1.1.2 Điều hòa loại Multi ( Kiểu ghép) 11

1.1.3 Điều hòa loại VRF/VRV 12

1.1.4 Hệ điều hòa loại Chiller ………17

1.1.5 Nhận xét……… 19

1.2 Thông số kỹ thuật và mức độ tiêu thụ năng lượng của các hệ thống điều hòa không khí 20

1.2.1 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa cục bộ (Split unit) 20

1.2.2 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại Multi 21

1.2.3 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại VRF/VRV 22

1.2.4 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại Chiller 23

1.2.5 Nhận xét 24

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 25

2.1.Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh trong hệ thống điều hòa không khí 26

2.1.1.Chỉ số hiệu quả làm lạnh COP, (W/W.) 26

2.1.2.Chỉ số hiệu quả năng lượng – EER, (W/W), (BTU/W.h) 26

2.1.3.Chỉ số tiêu thụ điện – PIC (kW/RT) 26

2.1.4.Chỉ số hiệu quả năng lượng tổng hợp IEER của máy làm lạnh trực tiếp……… 28

2.1.5.Chỉ số non tải tổng hợp IPLV của Chiller 31

2.1.6.Chỉ số năng lượng và suất tiêu hao năng lượng cho điều hòa không khí……… 38

2.2.Phương pháp tính tiêu thụ điện của hệ thống điều hòa không khí 38

2.2.1 Phương pháp tính tiêu thụ điện của hệ thống điều hòa không khí – VRF/VRV………… 38

2.2.2.Phương pháp tính tiêu thụ điện của hệ thống điều hòa không khí – Chiller………… 39

2.3.Nhận xét 44

CHƯƠNG3: GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 46

3.1 Giải pháp lựa chọn thiết bị điều hòa không khí 46

3.1.1 Phân tích đặc điểm các công nghệ ĐHKK 46

3.1.1.1 Kiểu cửa sổ-một cục (Window) 46

3.1.1.2 Kiểu hai cục (Split unit) 46

3.1.1.3 Kiểu tổ hợp nhỏ (Multi): một cục ngoài nhà + tới 08 cục trong nhà 47 3.1.1.4 Kiểu tổ hợp lớn – VRV/VRF (nhiều cục ngoài nhà + nhiều cục trong nhà) 48

3.1.1.5 Kiểu làm lạnh gián tiếp-làm lạnh nước- Chiller giải nhiệt gió 48

3.1.1.6 Kiểu làm lạnh gián tiếp-làm lạnh nước- Chiller giải nhiệt nước 49

3.1.1.7 Kiểu làm lạnh gián tiếp-làm lạnh nước- Chiller giải nhiệt nước kết hợp với bồn tích trữ lạnh 49

3.1.2 Quy định về hiệu quả sử dụng năng lượng của 1 số máy lạnh theo 9:2005/QCXDVN 67

3.1.3 Phân tích các kiểu trung tâm xử lý không khí 69

3.1.3.1 Kiểu AHU: 69

3.1.3.2 Kiểu FCU treo tường: 69

3.1.3.3 Kiểu FCU áp trần: 69

3.1.3.4 Kiểu FCU đặt sàn - tủ: 69

3.1.3.5 Kiểu FCU cassettle: 69

3.1.3.6 Kiểu FCU âm trần nối ống gió áp suất thấp: 70

3.1.3.7 Kiểu FCU âm trần nối ống gió áp suất trung bình: 70

3.1.3.8 Kiểu FCU âm trần nối ống gió áp suất cao: 70

3.1.4 So sánh các phương án điều hòa 70

3.1.5 Phân loại công trình 79

3.1.5.1 Loại công trình: 79

3.1.5.2 Quy mô công trình: 79

3.1.5.3 Số giờ làm việc: 79

3.1.6 Lựa chọn hệ thống điều hoàn Không khí 80

3.1.6.1 Các bước tiến hành lựa chọn hệ thống ĐHKK 80

3.1.6.2 Quan điểm lựa chọn hệ thống ĐHKK 81

3.1.7.Nhận xét 84

3.2.Giải pháp Vận hành 85

3.2.1 Giải pháp vận hành tiết kiệm năng lượng cho Chiller 85

3.2.2 Giải pháp vận hành tiết kiệm năng lượng cho Bơm, quạt 88

3.2.3 Vận hành tiết kiệm năng lượng cho tháp giải nhiệt 89

3.2.4 Điều khiển Tự động chế độ vận hành tiết kiệm năng lượng 90

3.2.5 Nhận xét 95

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 96

1 KẾT LUẬN 96

2 KIẾN NGHỊ 97

TÀI LIỆU THAM KHẢO 98

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU CHỮ VIẾT TẮT

ĐHKK: Điều hòa không khí

QCVN: Quy chuẩn Việt Nam

TCVN: Tiêu chuẩn Việt Nam

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Cấu tạo máy điều hòa cửa sổ 5

Hình 1.2 Hình dạng bên ngoài của máy điều hoà cửa sổ 6

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý máy điều hòa rời 8

Hình 1.4 Máy điều hoà dạng ghép 11

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống điều hòa VRV 14

Hình 2.1 Sự phân bố Ton-h của nhóm 1 35

Hình 3.1 Mô tả quá trình hình thành và tan băng bên ngoài ống 52

Hình 3.2 Nguyên lý hoạt động của bồn tích trữ băng dạng băng tan chảy bên trong ống 52

Hình 3.3 Nguyên lý hai quá trình nạp và xả của công nghệ tích trữ băng dạng nổi 54 Hình 3.4 Chế độ nạp tải của phương pháp tích trữ lạnh toàn phần 57

Hình 3.5 a); b) Cấu tạo, quy ước hướng, chiều, vị trí của các ngả củavan 3 ngả 57 Hình 3.6 Chế độ xả tải của phương pháp tích trữ lạnh toàn phần 58

Hình 3.7 Chế độ nạp tải của phương pháp tích trữ lạnh một phần 59

Hình 3.8 Chế độ xả tải của phương pháp tích trữ lạnh một phần 60

Hình 3.9 Đồ thị phân bố tải của công trình trong 24 giờ 62

Hình 3.10 Đồ thị áp dụng giá tiền điện đối với công trình CR 3.1-A 63

Hình 3.11 Đồ thị phụ tải lạnh của phương án 3 cho Chung cư CR 3.1 -A 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa cục bộ thông qua chỉ số COP 20

Bảng 1.2 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa Multi thông qua chỉ số COP 21 Bảng 1.3 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa VRV/VRF thông qua chỉ số COP 22

Bảng 1.4 Mức tiêu thụ điện của Chiller thông qua chỉ số COP 23

Bảng 2.1 giới thiệu chỉ số hiệu quả năng lượng của một số loại máy lạnh khi chạy 100% tải [13][8] 27

Bảng 2.2 Nhiê ̣t đô ̣ không khí ngoài nhà và mức phu ̣ tải của máy làm la ̣nh trực tiếp [9] 29

Bảng 2.3 Bảng công suất máy lạnh -VRF 8HPHãng Misubishi Heavy [10] 30 Bảng 2.4 Phạm vi của tiêu chuẩn ARI 550/590 -2003 32

Bảng 2.5 Điều kiện vận hành tiêu chuẩn – ARI Standard 550/590-2003 33

Bảng 2.6 Thông số cha ̣y non tải của Chiller 3900 kW [11] 34

Bảng 2.7 Phân nhóm hệ thống ĐHKK theo ARI Standard 550/590-2003 35

Bảng 2.8 Bảng hệ số công thức tính IPLV cho nhóm 4 –Bảng 2.6 36

Bảng 2.9 Bảng hệ số công thức tính IPLV – Nhóm 4 Số liê ̣u khí hâ ̣u Hà Nội 37

Bảng 2.10 Kết quả tính toán chỉ số hiệu quả làm lạnh của Chiller 37

Bảng 2.11 Tổng số giờ chạy máy lạnh trong 1 năm của hệ thống ĐHKK 40

Bảng 2.12 Thống kế tính toán tiêu thụ điện của công trình tòa nhà VinCom 40

Bảng 3.1 Tóm tắt các đặc tính của một số sơ đồ tích trữ lạnh 54

Bảng 3.2 Máy điều hoà không khí và dàn ngưng (cụm nóng) hoạt động bằng điện năng 67

Bảng 3.3 Các đơn nguyên sản xuất nước lạnh - các yêu cầu hiệu quả tối thiểu 68

Bảng 3.4 Công suất đầy tải của chiller 800TR [13] 86

Bảng 3.5 Năng lượng tiêu thụ của hệ thống điều hòa không khí hàng năm với 6 vùng ở Mỹ (MWh) [13] 86

Bảng 3.6 Cỡ ống sử dụng theo độ chênh lệch nhiệt độ (mm) [13] 87

Bảng 3.7 Ví dụ tính toán tiết kiệm năng lượng khi sử dụng biến tần cho động cơ bơm 132kW [ 5] 89

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết của đề tài

Điện năng là nguồn năng lượng không thể thiếu trong một xã hội hiện đại Cùng với sự phát triển không ngừng của các nền kinh tế thế giới, điện năng ngày một đóng vai trò quan trọng Các nguồn năng lượng hóa thạch tạo

ra điện năng như Than đá, Dầu mỏ đang ngày một cạn kiệt, Theo thống kê của tổ chức năng lượng thế giới IEA, trữ lượng dầu mỏ thế giới chỉ còn đủ sử dụng trong vòng 30 năm tới Vì vậy, việc sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm luôn là vấn đề đặt lên hàng đầu

Ngành kỹ thuật Lạnh ở nước ta đã phát triển mạnh mẽ trong những năm vừa qua, được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điều hòa không khí Hệ thống điều hòa trung tâm sử dụng phụ tải rất lớn.Trong tòa nhà Văn phòng hay khách sạn thì lượng điện cấp cho hệ thống điều hòa không khí chiếm khoảng 35-40% tiêu thụ điện năng của tòa nhà (theo đề tài Nghiên cứu đề xuất giải pháp công nghệ ĐHKK theo phân vùng khí hậu các tỉnh phía Bắc) Chính vì

vậy việc “Nghiên cứu tính toán tiêu thụ điện năng của hệ thống Điều hòa trong nhà cao tầng, đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng cho tòa nhà” là

cần thiết cho việc giảm thiểu tiêu thụ điện và tiết kiệm điện trong chương trình tiết kiệm điện quốc ra hiện nay

2 Mục tiêu nghiên cứu

- Trình bày các chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh và phương pháp tính toán tiêu thụ điện năng trong hệ thống Điều hòa

- Đề xuất giải pháp lựa chọn thiết bị và vận hành để giảm thiểu tiêu thụ điện trong hệ thống điều hòa không khí, tiết kiệm điện năng cho tòa nhà

3 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp lý thuyết

- Phương pháp hồi cứu

- Phương pháp tổng hợp, phân tích số liệu

- Phương pháp điều tra, khảo sát

4 Nội dung nghiên cứu

Chương: Mở Đầu

Chương 1 Tổng quan về các hệ thống điềuhòa không khí

Chương 2 Phương pháp tính toán tiêu thụ điện trong hệ thống điều hòa không khí

Chương 3 Đề xuất giải pháp lựa chọn thiết bị và vận hành hệ thống điều hòa không khí nhằm tiết kiệm điện năng cho tòa nhà

Kết Luận, kiến nghị

5 Cơ sở thực tiễn và khoa học của đề tài

Cơ sở khoa học: Việc nghiên cứu tiết kiệm năng lượng trong hệ thống

Điều hoà không khí là một lĩnh vực khoa học đã được các nhà khoa học trên thế giới và Việt Nam nghiên cứu và phát triển dựa trên các lý thuyết kiểm toán năng lượng,

Để tiết kiệm năng lượng trong hệ thông điều hòa không khí thông qua việc tính toán tiêu thụ điện năng của hệ thống thì AIR 550/590 -2003 (Air- conditioning & Refrigeration Iustitute) đã đưa ra chỉ số non tải tổng hợp tính toán cho máy lạnh hoạt động trong thời gian 1 năm Chỉ số này bao gồm các chỉ tiêu về COP, chỉ số non tải IPLV, chỉ số PIC , số giờ làm việc theo các mức phụ tải phụ thuộc vào điều kiện khí hậu và mục đích sử dụng của công trình

Ở Việt Nam với hệ thống tiêu chuẩn, quy chuẩn, các tài liệu giáo trình cũng đã nghiên cứu về đánh giá tiêu thụ điện của hệ thống điều hòa trung tâm

Cơ sở thực tiễn: Ở Việt Nam nói chung và Hà Nội nói riêng các hệ

thống điều hòa trung tâm đã và đang hoạt động trong các công trình khác nhau như Khách sạn, Văn phòng, Nhà đa năng hàng năm đã tiệu thụ một lượng điện khá lớn, ví dụ theo thống kê của quản lý tòa nhà Khách sạn Lake

side (Hà Nội) hàng năm lượng điện tiêu thụ của khoảng 1,8 triệukWh/năm, Công trình Vincom City Tower hàng năm tiêu thụ của tòa nhà khoảng 9,2 triệu kWh/năm, tòa nhà V-Tower building hàng năm tiêu thụ khoảng 2,1triệu kWh/năm Chính vì thế nhu cầu về tính toán thiết kế lựa chọn các hệ thống điều hoà không khí để tiết kiệm năng lượng của các Chủ đầu tư, các đơn vị

Tư vấn thiết kế, thi công cũng là một trong những nhu cầu đang rất cấp thiết Mặc dù vậy, khi tính toán thiết kế lựa chọn các hệ thống điều hoà không khí các chủ thể có nhu cầu này lại gặp phải khó khăn khi ban đầu phải bỏ ra chi phí khá lớn kinh phí vận hành cho một hệ thống điều hòa , Cho nên việc tính toán chính xác được lượng tiêu thụ điện của hệ thống điều hòa không khí để

có một số giải pháp tiết kiệm năng lượng là rất cần thiết

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

1.1 Phân loại đánh giá sơ bộ các loại điều hòa không khí

1.1.1 Điều hòa cục bộ

Hệ thống điều hòa không khí kiểu cục bộ là hệ thống chỉ điều hòa không khí trong một phạm vi hẹp Thường chỉ là phòng riêng độc lập hoặc một vài phòng nhỏ

Trên thị trường điều hòa thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng thì điều hòa cục bộ có 2 loại phổ biến sau

a Máy điều hòa dạng cửa sổ

Máy điều hòa dạng cửa sổ thường được lắp đặt trên các tường trông giống như các cửa sổ nên được gọi là máy điều hòa không khí dạng cửa sổ

Cấu tạo

Về cấu tạo máy điều hoà dạng cửa sổ là một tổ máy lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh thành một khối chữ nhật tại nhà máy sản xuất, trên đó có đầy đủ dàn nóng, dàn lạnh, máy nén lạnh, hệ thống đường ống ga, hệ thống điện và

ga đã được nạp sẵn Người lắp đặt chỉ việc đấu nối điện là máy có thể hoạt động và sinh lạnh

Trên hình 1.1 là cấu tạo bên trong của một máy điều hoà dạng cửa sổ Bình thường, dàn lạnh đặt phía bên trong phòng, dàn nóng nằm phía ngoài Quạt dàn nóng và dàn lạnh đồng trục và chung mô tơ Quạt dàn lạnh thường

là quạt dạng ly tâm kiểu lồng sóc cho phép tạo lưu lượng và áp lực gió lớn để

có thể thổi gió đi xa Riêng quạt dàn nóng là kiểu hướng trục vì chỉ cần lưu lượng lớn để giải nhiệt cho nó Ở giữa cụm máy có vách ngăn nhằm ngăn cách khoang lạnh và khoang nóng

Gió trong phòng được lấy vào cửa hút nằm mặt trước cụm máy và được

đưa vào dàn lạnh thực hiện quá trình trao đổi nhiệt ẩm, sau đó được thổi ra cửa thổi gió nằm ở phía trên hoặc bên cạnh Cửa thổi gió có các cánh hướng gió có thể chuyển động qua lại nhằm hướng gió tới các vị trí bất kỳ trong phòng

Không khí giải nhiệt dàn nóng được lấy ở 2 bên hông của vỏ máy Khi quạt hoạt động gió tuần hoàn vào bên trong và được thổi qua dàn nóng đi ra ngoài Khi lắp đặt máy điều hoà cửa sổ cần lưu ý tránh che lấp cửa lấy gió này

Hình 1.1 Cấu tạo máy điều hòa cửa sổ

1- Dàn nóng; 2- Máy nén; 3- Môtơ quạt; 4- Quạt dàn lạnh; 5- Dàn lạnh; 6- Lưới lọc; 7- Cửa hút gió tuần hoàn; 8 - Cửa thổi gió;9- Tường nhà,

10 – Cửa lấy gió ngoài

Phía trước mặt máy có bố trí bộ điều khiển Bộ điều khiển cho phép điều khiển và chọn các chế độ làm việc của máy cụ thể như sau:

- Bật tắt máy điều hoà ON-OFF;

- Chọn chế độ làm lạnh và không làm lạnh (thông gió);

10

- Chọn tốc độ của quạt: Nhanh, vừa và chậm;

Máy nén lạnh của máy điều hoà cửa sổ là máy lạnh kiểu kín

Giữa khoang nóng và khoang lạnh có cửa điều chỉnh cấp gió tươi, cho phép điều chỉnh lượng khí tươi cung cấp vào phòng

Khoang đáy của vỏ máy dùng chứa nước ngưng rơi từ dàn lạnh và hướng dốc ra cửa thoát nước ngưng

Hệ thống điện và ống gas được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy Đối với máy điều hoà dạng cửa số thiết bị tiết lưu là chùm các ống mao bằng đồng

Hình 1.2 Hình dạng bên ngoài của máy điều hoà cửa sổ

• Đặc điểm máy điều hoà cửa sổ

Ưu điểm:

- Dễ dàng lắp đặt và sử dụng;

- Giá thành tính trung bình cho một đơn vị công suất lạnh thấp;

- Đối với công sở có nhiều phòng riêng biệt, sử dụng máy điều hoà cửa

sổ rất kinh tế, chi phí đầu tư và vận hành đều thấp

Nhược điểm:

- Công suất bé, tối đa là 24.000 Btu/h;

- Đối với các toà nhà lớn, khi lắp đặt máy điều hòa dạng cửa sổ thì sẽ phá vỡ kiến trúc và làm giảm vẻ mỹ quan của công trình do số lượng các cụm máy quá nhiều;

- Dàn nóng xả khí nóng ra bên ngoài nên chỉ có thể lắp đặt trên tường bao Đối với các phòng nằm sâu trong công trình thì không thể sử dụng máy điều hoà cửa sổ, nếu sử dụng cần có ống thoát gió nóng ra ngoài rất phức tạp Tuyệt đối không nên xả gió nóng ra hành lang vì như vậy sẽ tạo ra độ chênh nhiệt độ rất lớn giữa không khí trong phòng và ngoài hành lang rất nguy hiểm cho người sử dụng đi vào và ra khỏi phòng;

- Mẫu mã không nhiều nên người sử dụng khó khăn lựa chọn Hầu hết các máy có bề mặt bên trong khá giống nhau nên về mặt mỹ quan người sử dụng không có một sự lựa chọn rộng rãi

b Máy điều hòa kiểu rời

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

Máy điều hòa rời gồm 2 cụm dàn nóng (gọi là Outdoor Unit) và dàn lạnh (Indoor Unit) được bố trí tách rời nhau Nối liên kết giữa 02 cụm là các ống đồng dẫn môi chất và dây điện điều khiển (hình 1.3) Máy nén thường đặt

ở bên trong cụm dàn nóng Quá trình điều khiển sự làm việc của máy được thực hiện từ dàn lạnh thông qua bộ điều khiển có dây hoặc điều khiển từ xa

Hình 1.3 Sơ đồ nguyên lý máy điều hòa rời

Máy điều hoà kiểu rời có công suất nhỏ từ 9.000 Btu/h ÷ 60.000 Btu/h

- Dàn lạnh đặt sàn

Loại đặt sàn có cửa thổi gió đặt phía trên, cửa hút đặt bên hông, phía trước Loại này thích hợp cho không gian hẹp, nhưng trần cao Do có cấu tạo mỏng, dẹt nên dàn lạnh đặt sàn có thể đặt ở sát tường ngay trong phòng rất thuận lợi Tuy nhiên dàn lạnh đặt sàn cũng có nhược điểm là do đặt trên sàn nhà nên chiếm một phần diện tích phòng làm việc, mặt trước dàn lạnh cách một khoảng nhất định không được bố trí bất kỳ thiết bị gây cản trở lưu thông gió Mặt khác sinh hoạt của con người cũng ảnh hưởng ít nhiều đến lạnh, đặc biệt chỗ đông người, như hành lang, sảnh khách sạn không nên sử dụng loại này, vì người qua lại thường hay vứt các loại giấy vụn, rác vào bên trong qua miệng thổi của dàn lạnh

- Dàn lạnh treo tường

Đây là dạng dàn lạnh phổ biến nhất, nó được lắp đặt trên tường, có cấu tạo rất đẹp, gió phân bố đều trong phòng Máy điều hoà dạng treo tường thích hợp cho phòng cân đối, không khí được thổi ra ở cửa nhỏ phía dưới và hút về

ở phía cửa hút nằm ở phía trên Cửa thổi có cánh hướng dòng, có thể cho đứng yên hoặc chuyển động chao qua lại, tuỳ theo sở thích của người sử dụng

- Loại áp trần

Loại áp trần được lắp đặt áp sát trần Dàn lạnh áp trần thích hợp cho các công trình có trần thấp và rộng Gió được thổi ra đi sát trần, gió hồi về phía dưới dàn lạnh Về hình thức dàn lạnh áp trần rất giống dàn lạnh đặt sàn

vì thế khi lắp đặt rất dễ nhầm lẫn Tuy bên ngoài giống nhau nhưng máng hứng nước ngưng bên trong đặt ở những vị trí rất khác nhau

- Loại cassette

Dàn lạnh cassette được lắp đặt trên trần, với toàn bộ dàn lạnh nằm khuất trong trần, phần nhô xuống dưới là phần mặt nạ, mặt nạ của dàn lạnh cassette có 01 cửa hút nằm ở giữa và các miệng thổi bố trí ở 4 phía Tuỳ theo từng loại mà mặt nạ có 2, 3 hoặc 4 cửa thổi

Loại cassette rất thích hợp cho khu vực có trần cao, không gian rộng như các phòng họp, đại sảnh, hội trường Dàn lạnh kiểu cassette có kiểu dáng rất đẹp, là thiết bị có thể dùng trang trí làm tăng thẩm mỹ bề mặt trần nhà Tuy nhiên máy điều hoà có dàn lạnh kiểu casette có giá thành cao Do dàn lạnh rất sát trần, nước ngưng muốn chảy tự do phải bố trí phía dưới trần vì vậy máy có trang bị bơm nước ngưng, để bơm lên độ cao cần thiết phía trong trần

- Loại dấu trần

Dàn lạnh kiểu dấu trần được lắp đặt hoàn toàn bên trong trần Để dẫn gió xuống phòng và hồi gió trở lại bắt buộc phải có ống cấp, hồi gió và các miệng thổi, miệng hút Kiểu dấu trần thích hợp cho các văn phòng, công sở, các khu vực có trần giả

- Loại vệ tinh

Ngoài các dạng dàn lạnh phổ biến như trên, một số hãng còn chế tạo loại dàn lạnh kiểu vệ tinh Dàn lạnh kiểu vệ tinh gồm một dàn chính có bố trí miệng hút, dàn chính được nối với các vệ tinh, đó là các hộp có các cửa thổi gió Các vệ tinh được nối với dàn chính qua ống nối mềm Mỗi dàn có từ 2 đến 4 vệ tinh đặt ở các vị trí tuỳ ý

• Đặc điểm của máy điều hoà rời

- Rất tiện lợi cho các không gian nhỏ hẹp và các hộ gia đình

- Dễ dàng sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa

Nhược điểm

- Công suất hạn chế, tối đa là 60.000 Btu/h

- Độ dài đường ống và chênh lệch độ cao giữa các dàn bị hạn chế

- Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả không cao, đặc biệt những ngày trời nóng

- Đối với công trình lớn, sử dụng máy điều hoà rời rất dễ phá vỡ kiến trúc công trình, làm giảm mỹ quan của nó, do các dàn nóng bố trí bên ngoài gây ra Trong một số trường hợp rất khó bố trí dàn nóng

1.1.2 Điều hòa loại Multi ( Kiểu ghép)

Máy điều hòa kiểu ghép về thực chất là máy điều hoà gồm 1 dàn nóng

và 2 - 4 dàn lạnh Mỗi cụm dàn lạnh được gọi là một hệ thống Thường các hệ thống hoạt động độc lập Mỗi dàn lạnh hoạt động không phụ thuộc vào các dàn lạnh khác Các máy điều hoà ghép có thể có các dàn lạnh chủng loại khác nhau

Hình 1.4 Máy điều hoà dạng ghép

Máy điều hòa dạng ghép có những đặc điểm và cấu tạo tương tự máy điều hòa kiểu rời Tuy nhiên do dàn nóng chung nên tiết kiệm diện tích lắp

đặt

Trên hình 1.4 là sơ đồ của một máy điều hoà ghép Sơ đồ này không khác sơ đồ nguyên lý máy điều hoà rời nhưng có nhiều dàn lạnh hơn

Bố trí bên trong dàn nóng gồm 2 máy nén và sắp xếp như sau:

Trường hợp có 2 dàn lạnh: 2 máy nén hoạt động độc lập cho 2 dàn lạnh

- Trường hợp có 3 dàn lạnh: 1 máy nén cho 1 dàn lạnh, 1 máy nén cho

2 dàn lạnh

- Như vậy về cơ bản máy điều hoà ghép có các đặc điểm của máy điều hoà 2 mảnh Ngoài ra máy điều hoà ghép còn có các ưu điểm khác:

- Tiết kiện không gian lắp đặt dàn nóng

- Chung điện nguồn, giảm chi phí lắp đặt

1.1.3 Điều hòa loại VRF/VRV

Tên gọi VRV xuất phát từ các chữ đầu tiếng Anh: Variable Refrigerant Volume, nghĩa là hệ thống điều hoà có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài

Điều chỉnh năng suất lạnh của máy nén

z Số ly lanh của máy nén

n Tốc độ vòng quay của máy nén, v/giây

Từ công thức 1.1 dễ thấy có thể có các biện pháp sau để thay đổi năng suất lạnh

, D và S thường khó thay đổi vì phụ thuộc vào nhà chế tạo

Vl Tiết lưu đường hút, không tiết kiệm năng lượng, nên ít dùng

z Thay đổi số Xilanh

+Ngắt hoàn toàn: On/OFF (có thể là 1 xilanh hoặc nhiều xilanh giảm tải bậc thang)

+ Nối by Pass đường hút và đường đẩy

+ Nâng van hút trong khoang đẩy

n Thay đổi số vòng quay

Số vòng quay của động cơ máy nén được tính theo [1]

𝑛 = 𝑓

𝑝 (1 − 𝑠),

𝑣ò𝑛𝑔 𝑔𝑖â𝑦 1.2 Trong đó:

n Số vòng quay của Mô tơ

f Tần số dòng điện

p Số cặp cực

s Hệ số trượt

Ta có thể thay đổi số vòng quay bằng các phương pháp:

+ Thay đổi tỷ số truyền: không sử dụng trong công nghệ điều hòa không khí

+ Thay đổi số cặp cực phụ thuộc nhà chế tạo, rất khó khăn

+ Sử dụng biến tần

Ta có công thức.:

𝑃 = 𝑈 𝐼 cos 𝜑 = 2 𝜋 𝑓 𝐼 cos 𝜑 1.3

Máy điều hoà VRV ra đời nhằm khắc phục nhược điểm của máy điều hoà dạng rời là độ dài đường ống dẫn ga, chênh lệch độ cao giữa dàn nóng, dàn lạnh và công suất lạnh bị hạn chế Với máy điều hoà VRV cho phép có thể kéo dài khoảng cách giữa dàn nóng và dàn lạnh lên đến 165m và chênh lệch độ cao đạt 90m Công suất máy điều hoà VRV cũng đạt giá trị công suất trung bình

•Sơ đồ nguyên lý và cấu tạo

Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống điều hòa VRV

Trên hình 1.5 là sơ đồ nguyên lý của một hệ thống điều hoà kiểu VRV

Hệ thống bao gồm các thiết bị chính: Dàn nóng, dàn lạnh, hệ thống đường ống dẫn và phụ kiện

Dàn nóng

Dàn nóng là một dàn trao đổi nhiệt lớn hoặc tổ hợp một vài dàn nóng Cấu tạo dàn nóng cũng gồm dàn trao đổi nhiệt cánh nhôm trong có bố trí một quạt hướng trục, thổi gió lên phía trên Mô tơ máy nén và các thiết bị phụ của

hệ thống làm lạnh đặt ở dàn nóng Máy nén lạnh thường là loại máy kín ly tâm dạng xoắn

-Các dàn lạnh có thể được điều khiển bằng các Remote hoặc các bộ điều khiển theo nhóm

-Nối dàn nóng và dàn lạnh là một hệ thống ống đồng và dây điện điều khiển Ống đồng trong hệ thống này có kích cỡ lớn hơn máy điều hòa rời Hệ thống ống đồng được nối với nhau bằng các chi tiết ghép nối chuyên dụng gọi

là các REFNET rất tiện lợi

- Hệ thống có trang bị bộ điều khiển (PID) để điều khiển nhiệt độ phòng

- Hệ có hai nhóm đảo từ, điều tần (Inverter) và hồi nhiệt (Heat

recovery) Máy điều hoà VRV kiểu hồi nhiệt có thể làm việc ở 2 chế độ sưởi nóng và làm lạnh

•Đặc điểm chung

Ưu điểm

- Một dàn nóng cho phép lắp đặt với nhiều dàn lạnh với nhiều công suất, kiểu dáng khác nhau.Tổng năng suất lạnh của các dàn lạnh cho phép thay đổi trong khoảng lớn 50-130% công suất lạnh của dàn nóng

- Thay đổi công suất lạnh của máy dễ dàng nhờ thay đổi lưu lượng môi chất tuần hoàn trong hệ thống thông qua thay đổi tốc độ quay nhờ bộ biến tần

- Hệ vẫn có thể vận hành khi có một số dàn lạnh hỏng hóc hay đang sửa chữa

- Phạm vi nhiệt độ làm việc nằm trong giới hạn rộng

- Chiều dài giữa dàn nóng và dàn lạnh cho phép lớn hơn(165m) và độ cao chênh lệch giữa dàn nóng và dàn lạnh: 90m,giữa các dàn lạnh là 15m, tổng chiều dài ống đồng lớn hơn 1000m

- Nhờ hệ thống ống bộ chia nên dễ dàng lắp đặt đường ống và tăng độ tin cậy cho hệ thống

- Hệ thống đường ống nhỏ nên rất thích hợp cho các tòa nhà cao tầng khi không gian lắp đặt bé

Nhược điểm

- Giải nhiệt bằng gió nên hiệu quả làm việc chưa cao

- Số lượng dàn lạnh bị hạn chế nên chỉ thích hợp cho các hệ thống công suất vừa Đối với các hệ thống lớn thường người ta sử dụng hệ thống Water chiller hoặc điều hòa trung tâm

- Giá thành cao nhất trong các hệ thống điều hoà không khí

1.1.4 Hệ điều hòa loại Chiller giải nhiệt nước và Chiller giải nhiệt gió

Hệ thống này dùng cho các công trình có yêu cầu có công suất lạnh vừa

và lớn, Trong hệ thống này cụm Chiller được sử dụng để làm lạnh nước từ 5±90C sau đó được các bơm nước lạnh dẫn đến các dàn lạnh gọi là

FCU (Fan coil unit), AHU (Air Handling unit) để làm lạnh không khí Nước được dùng làm chất tải lạnh Hệ thống có thể giải nhiệt bằng nước hoặc giải nhiệt bằng không khí

a Cụm Chiller

Cụm máy lạnh chiller là thiết bị quan trọng nhất của hệ thống điều hoà kiểu làm lạnh bằng nước Nó được sử dụng để làm lạnh chất lỏng, trong điều hoà không khí sử dụng để làm lạnh nước tới khoảng 7oC Ở đây nước đóng vai trò là chất tải lạnh

Cụm Chiller là một hệ thống lạnh được lắp đặt hoàn chỉnh tại nhà máy, với các thiết bị sau:

+ Máy nén: Có rất nhiều dạng, nhưng phổ biến là loại trục vít, máy nén kín, máy nén pittông nửa kín

+ Thiết bị ngưng tụ: Tuỳ thuộc vào hình thức giải nhiệt mà thiết bị ngưng tụ là bình ngưng hay dàn ngưng Khi giải nhiệt bằng nước thì sử dụng bình ngưng, khi giải nhiệt bằng gió sử dụng dàn ngưng Nếu giải nhiệt bằng nước thì hệ thống có thêm tháp giải nhiệt và bơm nước giải nhiệt Trên thực tế nước ta, thường hay sử dụng máy giải nhiệt bằng nước vì hiệu quả cao và ổn định hơn

+ Bình bay hơi: Bình bay hơi thường sử dụng là bình bay hơi ống đồng

có cánh Môi chất lạnh sôi ngoài ống, nước chuyển động trong ống Bình bay hơi được bọc các nhiệt và duy trì nhiệt độ không được dưới 7oC nhằm ngăn ngừa nước đóng băng gây nổ vỡ bình Công dụng bình bay hơi là làm lạnh nước

+ Tủ điện điều khiển

b Dàn lạnh FCU

FCU (Fan coil Unit)là dàn trao đổi nhiệt ống đồng cánh nhôm và quạt gió Nước chuyển động trong ống, không khí chuyển động ngang qua cụm ống trao đổi nhiệt, ở đó không khí được trao đổi nhiệt ẩm, sau đó thổi trực tiếp hoặc qua một hệ thống kênh gió vào phòng Quạt FCU là quạt lồng sóc dẫn động trực tiếp

c Dàn lạnh AHU

AHU được viết tắt từ chữ tiếng Anh Air Handling Unit Tương tự FCU, AHU thực chất là dàn trao đổi nhiệt để xử lý nhiệt ẩm không khí

AHU thường được lắp ghép từ nhiều module như sau: Buồng hoà trộn,

Bộ lọc bụi, dàn trao đổi nhiệt và hộp quạt Trên buồng hoà trộn có 02 cửa có gắn van điều chỉnh, một cửa lấy gió tươi, một cửa nối với đường hồi gió

Nước lạnh chuyển động bên trong cụm ống trao đổi nhiệt, không khí chuyển động ngang qua bên ngoài, làm lạnh và được quạt thổi theo hệ thống kênh gió tới các phòng Quạt AHU thường là quạt ly tâm dẫn động bằng đai

AHU có 2 dạng: Loại đặt nằm ngang và đặt thẳng đứng

d Bơm nước lạnh và bơm nước giải nhiệt

Bơm nước lạnh có nhiệm vụ dẫn nước lạnh từ bình bay hơi của chiller lên các dàn lạnh FCU và AHU để trao đổi nhiệt để làm lạnh không khí

Bơm nước giải nhiệt có nhiệm vụ dẫn nước sau khi trao đổi nhiệt từ các FCU, AHU lên Tháp giải nhiệt để giải nhiệt trước khi quay về bình ngưng

độ nước thay đổi và bổ sung thêm nước khi cần Nước bổ sung phải được qua

xử lý cơ khí cẩn thận

•Đặc điểm chung

Ưu điểm:

- Công suất dao động lớn: Từ 5 Ton lên đến hàng ngàn Ton lạnh

- Hệ thống ống nước lạnh gọn nhẹ, cho phép lắp đặt trong các tòa nhà cao tầng, công sở nơi không gian lắp đặt ống nhỏ

- Hệ thống hoạt động ổn định, bền và tuổi thọ cao

- Hệ thống có nhiều cấp giảm tải, cho phép điều chỉnh công suất theo phụ tải bên ngoài và do đó tiết kiệm điện năng khi non tải: Một máy thường

có từ 3 đến 5 cấp giảm tải Đối với hệ thống lớn người ta sử dụng nhiều cụm máy nên tổng số cấp giảm tải lớn hơn nhiều

- Thích hợp với các công trình lớn hoặc rất lớn

Nhược điểm:

- Phải có phòng máy riêng

- Phải có người chuyên trách phục vụ

- Vận hành, sửa chữa và bảo dưỡng tương đối phức tạp

- Tiêu thụ điện năng cho một đơn vị công suất lạnh cao, đặc biệt khi tải non

1 Điều hòa cục bộ phù hợp với công trình dân dụng nhà dân dụng

2 Điều hòa loại Multi ( Kiểu ghép) phù hợp với công trình khách sạn mini, nhà nghỉ, căn hộ

3 Điều hòa loại VRF/VRV phù hợp với công trình nhiều tầng diện tích

sàn vừa và nhỏ như toà nhà văn phòng, nhà đa năng…

4 Hệ điều hòa loại Chiller phù hợp với công trình nhiều tầng diện tích sàn lớn như toà nhà văn phòng, nhà đa năng, trung tâm thương mai, siêu thị…

1.2 Thông số kỹ thuật và mức độ tiêu thụ năng lượng của các hệ thống điều hòa không khí

Như đã trình bày ở trên các hệ thống điều hòa khác nhau Mỗi loại máy điều hòa đều được thiết kế phù hợp với quy mô công trình và mục đích sử dụng, vì vậy việc lựa chọn máy lạnh trong hệ thống ĐHKK cần xuất phát từ đặc điểm kỹ thuật của thiết bị, yêu cầu sử dụng của hệ thống ĐHKK và loại công trình Dựa vào tài liệu của các hãng sản xuất Daikin, Mitsubishi, LG, Midea, Gree, Funiki, Nagakawa, Trane…, tác giả đã tổng hợp và phân loại các loại máy lạnh theo phạm vi công suất và các đặc điểm kỹ thuật của nhà sản xuất

1.2.1 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa cục bộ

Bảng 1.1 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa cục bộ thông qua chỉ số COP

TT Hãng sản

xuất

Phạm vi công suất lạnh/nóng (kW)

Phạm vi công suất điện lạnh/nóng (kW)

COP (W/W)

1.2.2 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại Multi

Bảng 1.2 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa Multi thông qua chỉ số COP

TT

Out door Indoor Phạm vi công suất lạnh/

nóng (kW)

Phạm vi công suất điện lạnh/ nóng (kW)

COP (W/W)

Phạm vi công suất lạnh/ nước nóng (kW)

COP (W/W)

2 Mitsubishi Out door Air 11,6/12,5÷ 15,5/18,0 3,34/3,66÷ 5,32/5,32 2,90/3,23 ÷ 2,91/3,38 - -

3 LG Out door Air 6 ÷9 units 11,2/12,5 ÷ 15,5/18,0 4,22/- ÷ 61,40/- 3,69/- ÷ 4,00/- - -

4 Midea Out door Air 4 ÷ 6 units 10,0/11,0 ÷ 16,0/17,1 3,5/3,4÷ 4,6/4,83 - - -

5 GREE Out door Air - 10,0/11,0÷16,0/17,6 4,5/3,8÷ 5,9/5,3 2,20/2,89÷ 2,71/3,32 10,0/5,0÷16,0/8,0 2,2/3,3÷2,71/4,07

1.2.3 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại VRF/VRV

Bảng 1.3 Mức tiêu thụ điện của máy điều hòa VRV/VRF thông qua chỉ số COP

TT

lạnh/ nóng (kW)

Phạm vi công suất điện

lạnh/ nóng (kW)

COP Out door Indoor

1 DAIKIN Out door Air 13÷29units 22,4/-÷50,4/- 5,24/-÷16,4/- 3,07/-÷4,27/-

13÷29units 22,4/25,0÷ 50,4/-56,5 5,24/5,74÷16,4/15,3

3 Mitsubishi Out door Air - 22,4/25,0÷ 50,4/56,0 5,72/6,03÷16,28/15,38 3,69/3,99÷ 3,07/3,64

4 Midea Out door Air - 25,2/27÷45/50 6,55/6,28÷14,02/13,81 3,85/4,20÷3,20/3,26

5 GREE Out door Air ÷30 units 20/23÷56/60 6,4/6,5÷17,5/17,2 3,13/3,54÷3,2/3,49

1.2.4 Mức tiêu thụ năng lượng điều hòa loại Chiller

Bảng 1.4 Mức tiêu thụ điện của Chiller thông qua chỉ số COP

TT Hãng sản

xuất

Phạm vi Công suất lạnh (kW)

Phạm vi Công suất điện (kW)

COP (W/W) Chiller ly tâm (Centrifugal) giải nhiệt nước

2 McQuay 387 ÷ 1.758 445 ÷ 2.198 2,80 ÷3,05

3 Trane 492 ÷ 1.758 517 ÷ 2.039 3,03 ÷3,34

246 ÷ 440 258 ÷ 497 3,11 ÷ 3,34

4 York 527 ÷ 1.75 607 ÷2.110 2,93 ÷ 3,05 Chiller trục vít (Screw) giải nhiệt nước

có chỉ số hiệu quả làm lạnh cao

Hiện nay trên thì trường Việt Nam với dòng máy điều hòa cục bộ qua tổng hợp các dải công suất khác nhau thì máy điều hòa Daikin đang có chỉ số COP cao hơn, COP của máy cassete 7.1 kW của Daikin đạt 3,45 (kW/kW) thấp nhất là máy điều hòa Gree chỉ đạt COP 2,94 (kW/kW)

Máy điều hòa Multi được cung cấp bởi một số hãng điều hòa như Daikin, Mitsubishi, LG, Gree, Media…qua khảo sát thì tác giả thấy COP của máy điều hòa Multi của hãng LG cao hơn, COP đạt 4(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy Gree COP chỉ có 2,71(kW/kW)

Máy điều hòa VRV/VRF được cung cấp bởi một số hãng điều hòa như Daikin, Mitsubishi, LG, Gree, Media…qua khảo sát thì tác giả thấy COP của máy điều hòa VRV của hãng Daikin cao hơn, COP đạt 4.27(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy Gree COP chỉ có 3,49(kW/kW)

Máy điều hòa Chiller được cung cấp bởi một số hãng điều hòa như Mcquay (Daikin), Trane, York, Carrier,…qua khảo sát thì tác giả thấy COP của máy điều hòa Chiller dòng Chiller ly tâm (Centrifugal) giải nhiệt nước của hãng Trane cao hơn, COP đạt 7.8(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy Carrier COP chỉ có 6,39(kW/kW), Chiller trục vít (Screw) giải nhiệt gió của hãng Trane cao hơn, COP đạt 3.34(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy Carrier COP chỉ có 3,1 (kW/kW), còn Chiller trục vít (Screw) giải nhiệt nước của hãng Carrier cao hơn, COP đạt 6,39(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy Trane COP chỉ có 6,05 (kW/kW), đối với Chiller xoắn ốc (Scroll) giải nhiệt gió của hãng Carrier cao hơn, COP đạt 4.16(kW/kW) còn thấp nhất hiện giờ là máy McQuay ( Daikin) COP chỉ có 2,93 (kW/kW)

CHƯƠNG 2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TIÊU THỤ ĐIỆN CỦA HỆ

THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

2.1 Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh trong hệ thống điều hòa không khí

2.1.1 Chỉ số hiệu quả làm lạnh COP , (W/W)

Hệ số COP của hệ thống điều hòa không khí dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện về mặt nhiệt động của điều hòa không khí Hệ số này là tỷ số giữa năng suất lạnh thu được chia ra cho điện năng tiêu thụ tại thời điểm thử nghiệm

𝐶𝑂𝑃 = 𝐶ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑙ạ𝑛ℎ

𝑇ổ𝑛𝑔 𝑐ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 đ𝑖ệ𝑛 𝑡𝑖ê𝑢 𝑡ℎụ (

𝑘𝑊

𝑘𝑊 ) ( 2.1)

2.1.2 Chỉ số hiệu quả năng lượng – EER , (W/W), (BTU/W.h)

Hệ số EER có cùng ý nghĩa với hệ số COP dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện về mặt nhiệt động của điều hòa không khí, Hệ số này là tỷ số giữa năng suất lạnh thu được chia ra cho điện năng tiêu thụ tại thời điểm thử nghiệm

𝐸𝐸𝑅 = 𝐶ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑙ạ𝑛ℎ

𝑇ổ𝑛𝑔 𝑐ô𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 đ𝑖ệ𝑛 𝑡𝑖ê𝑢 𝑡ℎụ (

𝑊

𝑊 ) ( 2.2)

2.1.3 Chỉ số tiêu thụ điện – PIC (kW/RT)

Chỉ số PIC là chỉ số đảo ngược với chỉ số COP, chỉ số này là tỷ số giữa điện năng tiêu thụ (kW) và năng suất lạnh hữu ích (RT)

𝑃𝐼𝐶 = 1

𝐶𝑂𝑃 =

Đ𝑖ệ𝑛 𝑛ă𝑛𝑔 𝑡𝑖ê𝑢 𝑡ℎụ 𝑁ă𝑛𝑔 𝑠𝑢ấ𝑡 𝑙ạ𝑛ℎ ℎữ𝑢 í𝑐ℎ (

𝑘𝑊

𝑅𝑇 ) ( 2.3) 1RT = 12.000Btu/h = 3,516kW

Bảng 2.1 giới thiệu chỉ số hiệu quả năng lượng của một số loại máy lạnh

khi chạy 100% tải [8]

/(kW/kW)

PIC

1

Máy nén xoắn ốc (Scroll)

giải nhiệt gió - R22

Tiêu thụ điện tính cho

máy nén và quạt giải nhiệt

3,0  3,30 1,17  1,06

- Máy nén chạy 100% tải

- Nhiệt độ không khí ngoài nhà 35oC

- Nhiệt độ không khí khô/ướt trong nhà

27 oC/19oC

Máy làm lạnh gián tiếp

2

2.1

Chiller giải nhiệt gió

Máy nén xoắn ốc (Scroll)

- R22/R410C

Tiêu thụ điện tính cho

máy nén và quạt giải nhiệt

2,80  4,16 1,25  0,85

- Chiller chạy 100% tải

- Nhiệt độ không khí ngoài nhà 35oC

- Nhiệt độ nước lạnh 6,7oC

2.2

Máy nén trục vít

(SCREW) - R134a

Tiêu thụ điện tính cho

máy nén và quạt giải nhiệt

3,03  3,34 1,16  1,05

- Chiller chạy 100% tải

- Nhiệt độ không khí ngoài nhà 35oC

- Nhiệt độ nước lạnh ra khỏi Chiller 7oC

2.1.4 Chỉ số hiệu quả năng lượng tổng hợp IEER của máy làm lạnh trực tiếp

Như trên đã trình bày về các chỉ số COP, EER để đánh giá hiệu quả năng lượng của điều hòa chạy ở chế độ đầy tải là chưa đủ Vì vậy hiện nay để đánh giá hiệu quả năng lượng của điều hòa chạy ở các chệ độ khác khau ta sử dụng chỉ số IEER, IPLV

a) Chỉ số hiệu quả năng lượng tổng hợp IEER

Đối với loại máy làm lạnh trực tiếp ARI 340/360-2007 đã đưa ra công thức tính IEER là chỉ số hiệu quả năng lượng tổng hợp tính cho thời gian vận hành trong 1 năm theo các mức phụ tải như sau:

IEER = 0,020A + 0,617B + 0,238C + 0,125D (2.4)

Trong đó:

IEER – Chỉ số hiệu quả năng lượng tổng hợp (Btu/W.h)/ (W/W))

A = EER – Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh (W/W) ở 100% công suất

B = EER – Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh (W/W) ở 75% công suất

C = EER – Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh (W/W) ở 50% công suất

D = EER – Chỉ số hiệu quả năng lượng máy lạnh (W/W) ở 25% công suất Các giá trị A, B, C, D được tính theo bốn nhóm điều kiện khác nhau:

- Phương pháp điều chỉnh công suất lạnh;

- Số lượng máy nén lạnh;

- Số lượng chu trình môi chất lạnh;

- Nhiệt độ không khí ngoài nhà

Như vậy khi tính toán tiêu thụ điê ̣n của mô ̣t loại máy la ̣nh nào đó có thể áp dụng một trong bốn cách tính toán ở trên Thông thường có thể xét trường hợp máy làm lạnh trực tiếp một máy nén và quạt dàn lạnh có tốc độ không đổi thì trong công thức tính IEER ở trên các mức phụ tải được xác định theo nhiệt

độ không khí ngoài nhà (Bảng 2.1):

Ba ̉ ng 2.2 Nhiê ̣t đô ̣ không khí ngoài nhà và mức phu ̣ tải của máy làm la ̣nh

trư ̣c tiếp [11]

Nhiệt độ không

khí ngoài nhà (oC)

Mức phụ tải lạnh (%)

EER (W/W) (*) (Do nhà sản xuất cung

IEER = 0,020A + 0,617B + 0,238C + 0,125D = 5,40 (W/W)

Ba ̉ ng 2.3 Bảng công suất máy lạnh -VRF 8HP

Công suất máy lạnh

Điện tiêu thụ (kW)

Nếu tính tiêu thụ điện của máy 8HP theo EER ở 100% công suất thì sẽ

có kết quả như sau:

1/3,85 x 25,20 x 2000 = 13090 kWh/năm

Giá trị này lớn hơn giá trị thực khoảng 40%

c Sự phu ̣ thuộc vào điều kiện khí hậu của các hệ số trong công thức

ti ́nh IEER

- Các hệ số trong công thức tính IEER cho điều kiện khí hậu châu Âu Đối với Chiller giải nhiệt gió người ta sử dụng công thức tính IEER bao gồm hai yếu tố: Chỉ số hiệu quả năng lượng của máy lạnh ở các mức tải được nhà sản xuất cung cấp và thời lượng hoa ̣t đô ̣ng của máy la ̣nh phu ̣ thuô ̣c vào điều kiê ̣n khí hâ ̣u địa phương Theo JOHNSON CONTROLS (YORK) thì công thức tính chỉ số IEER của Chiller tru ̣c vít giải nhiê ̣t gió cho điều kiê ̣n khí

hậu Châu Âu theo công thức sau:

2.1.5 Chỉ số non tải tổng hợp IPLV của Chiller

a Các hệ số trong công thức IPLV cho điều kiện khí hậu Hoa Kỳ

Trên thực tế, phần lớn thời gian các hệ thống ĐHKK làm việc non tải Theo thống kê của ARI thì các hệ thống ĐHKK ở Hoa Kỳ chỉ chạy 1% thời gian trong năm ở 100% tải,thời gian là chạy non tải, 42 % thời gian chạy ở 75% tải, 45% thời gian chạy ở 50% tải và 12% thời gian chạy ở 25% tải Chính vì vậy tiêu chuẩn ARI 550/590-2003 quy định lấy chỉ số non tải tổng hợp IPLV là chỉ số hiệu quả máy lạnh tính cho tổng thời gian vận hành trong

1 năm theo các mức phụ tải và được tính theo công thức:

IPLV = 0,01A + 0,42B + 0,45C + 0,12D (2.6)

Trong đó:

IPLV – Chỉ số hiệu quả non tải tổng hợp, (kW/kW)

A – Chỉ số COP (kW/kW) tính ở 100% tải

B - Chỉ số COP (kW/kW) tính ở 75% tải

C - Chỉ số COP (kW/kW) tính ở 50% tải

D - Chỉ số COP (kW/kW) tính ở 25% tải

Những giá trị A, B, C, D được cung cấp bởi nhà sản xuất Chiller Phạm

vi sử dụng công thức tính IPLV cho trong theo Bảng 2.4

Bảng 2.4 Phạm vi của tiêu chuẩn ARI 550/590 -2003

Phạm vi áp dụng tiêu chuẩn - Đô ̣ng cơ điện 50Hz

- Chiller trục vít & li tâm giảm tải liên tục công suất

lạnh: 200-1000 tons (703-3517 kW) vận hành theo điều

kiện chuẩn ARI

- Chiller loại nửa kín và hở chạy bằng động cơ điện

- Điện áp đến 5000 vols

Không áp dụng

Bảng 2.5 giới thiệu điều kiện vâ ̣n hành tiêu chuẩn ARI cho Chiller chạy ở mức 100% tải

Bảng 2.5 Điều kiện vận hành tiêu chuẩn – ARI Standard 550/590-2003

Giải nhiệt nước Làm lạnh bay

hơi Giải nhiệt gió Bình ngưng

Nhiệt độ vào

Lưu lượng nước

29,4 0C 0,054 l/s cho

kW Nhiệt trở bình ngưng

Phía nước

Phía không khí

0,000044

m2.0C/ W 0,0 m2.0C/ W 0,0 m2.0C/ W Nhiệt độ không khí đi

kW

6,7 0C 0,043l/s cho kW

6,7 0C 0,043 l/s cho

kW Nhiệt trở bình bay hơi

Nhiệt độ bão hòa đầu

đẩy

Môi chất lạnh lỏng

Áp suất khí quyển

40,6 0C 36,7 0C 101,3 kPa

40,6 0C 36,7 0C 101,3 kPa

51,7 0C 40,6 0C 101,3 kPa

b Vi ́ dụ tính toán IPLV

Để tính toán chỉ số IPLV có thể lấy thông số chạy non tải của Chiller ly tâm giải nhiệt nước trong Bảng 2.5 làm ví dụ

Ba ̉ ng 2.6 Thông số cha ̣y non tải của Chiller 3900 kW [12]

Bình bay hơi Bình ngưng

kW

COP kW/kW

Lưu lượng

Khi Chiller vận hành 2500h/năm thì tổng tiêu thụ điện của Chiller trong

Giá trị này lớn hơn giá trị thực khoảng 18%

- Kiểm tra các hệ số trong công thức IPLV cho điều kiện khí hậu Hà Nội