Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của các hệ thống giải nhiệt cho chiller trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm

 ối tượng nghiên cứu: Hệ thống H trung tâm Chiller với các phư ng án giải nhiệt  Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng + Tóm t t cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác gi

MỞ ĐẦU

+ Lý do chọn đề tài: Hệ thống điều hòa không khí trung tâm với cụm chiller là công nghệ mới đã được phát triển rất mạnh, ứng dụng rrộng rãi trong công nghiệp và dân dụng

Trong hệ thống điều hòa không khí sử dụng nước là chất tải lạnh thì chiller là

bộ phận quan trọng nhất Việc lựa chọn loại chiller phù hợp yêu cầu cụ thể đòi hỏi phải có am hiểu từng loại chiller

+ Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu

 Hệ thống được bộ các tiêu chí đánh giá sử dụng năng lượng của thi t bị và hệ thống H ưa ra một số giải pháp ti t kiệm năng lượng cho hệ thống

H Water Chiller Nghiên cứu, so sánh tiêu thụ năng lượng của các phư ng án giải nhiệt cho Chiller Ti n hành thu thập, ử lý và đánh giá các

số liệu trên mô hình thực (b m nhiệt địa nhiệt cùng với các thi t bị đo và quan tr c

 ối tượng nghiên cứu: Hệ thống H trung tâm Chiller với các phư ng án giải nhiệt

 Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu ứng dụng

+ Tóm t t cô đọng các nội dung chính và đóng góp mới của tác giả:

 Hệ thống hóa các phư ng án giải nhiệt cho Chiller làm lạnh nước và so sánh tiêu thụ năng lượng của từng phư ng án cho ch độ mùa h , mùa đông

 t hợp với mô hình thực b m nhiệt địa nhiệt để đánh giá hiệu quả năng lượng của hệ thống H trung tâm Chiller với các thi t bị đo và quan tr c + Phư ng pháp nghiên cứu

 Nghiên cứu lý thuy t về các phư ng pháp giải nhiệt cho Chiller

 Thực nghiệm công trình, phân tích, so sánh số liệu

CHƯƠNG 1 T NG QU N

1.1 Đ T

1.1.1 Phân loại hệ thống ĐHKK theo ph-ơng án giải nhiệt bình ng-ng

Có thể phân loại các loại hệ thống điều hòa không khí thông dụng một

cách đơn giản theo ph-ơng án giải nhiệt bình ng-ng nh- sơ đồ sau:

Hiện nay trong các tòa nhà cao tầng ng-ời ta th-ờng sử dụng 3 hệ thống

điều hòa không khí (ĐHKK) thông dụng là:

- Hệ VRV giải nhiệt gió và giải nhiệt n-ớc

- Hệ Chiller giải nhiệt gió làm mát mùa hè, s-ởi ấm mùa đông là bơm

nhiệt

- Hệ Chiller giải nhiệt n-ớc dùng tháp giải nhiệt làm mát mùa hè, và hai

ph-ơng án s-ởi ấm mùa đông là dùng thanh đốt điện trở hoặc sử dụng n-ớc

nóng do lò hơi cung cấp

- Nếu dùng ph-ơng án địa nhiệt kiểu n-ớc ngầm thì hệ thống có đ-ợc sẽ

là Chiller giải nhiệt n-ớc dùng n-ớc giếng khoan vào mùa hè, và là bơm nhiệt

VRV giải nhiệt n-ớc

VRV giải

nhiệt gió

Chiller giải nhiệt n-ớc

Chiller giải nhiệt gió

Dùng tháp giải nhiệt

Dùng n-ớc giếng khoa

n

Dùng n-ớc giếng khoa

n

Dùng tháp giải nhiệt

dùng n-ớc giếng khoan vào mùa đông Cụ thể là mùa hè thì n-ớc giếng khoan

đóng vai trò là n-ớc giải nhiệt nh-ng về mùa đông thì n-ớc giếng khoan lại là nguồn nhiệt

Sự so sánh sẽ là hoàn thiện hơn nếu ta thực hiện so sánh ph-ơng án địa nhiệt này với tất cả các ph-ơng án điều hòa khác đã nêu ở trên Nh-ng với hệ

ĐHKK VRV có quá nhiều sự khác biệt so với các hệ ĐHKK trung tâm n-ớc vì nó không có bơm n-ớc lạnh, không có bơm n-ớc giải nhiệt, không có quạt tháp giải nhiệt nh- trong các hệ điều hòa trung tâm n-ớc do đó sẽ rất khó để

so sánh mức tiêu thụ năng l-ợng của VRV với các hệ ĐHKK trung tâm n-ớc khác Vì lí do đó chúng tôi tạm thời chỉ so sánh ph-ơng án sử dụng n-ớc giếng khoan với ba ph-ơng án D, E và F:

+ Chiller hai chiều giải nhiệt gió có bơm nhiệt

+ Chiller với tháp giải nhiệt có ph-ơng án s-ởi ấm mùa đông dùng thanh

Giải nhiệt n-ớc

Giải nhiệt gió

Tháp giải nhiệt

N-ớc giếng khoan Ph-ơng

án làm

mát mùa

hè

Làm lạnh không khí trực tiếp bằng dàn bay hơi

Làm lạnh không khí gián tiếp bằng n-ớc lạnh nhờ FCU và AHU

- Quạt giải nhiệt

- Thiết bị tự

động,

- Máy nén

- Quạt dàn lạnh

- Bơm n-ớc giếng khoan

- Thiết bị tự

động,

- Máy nén

- Quạt dàn lạnh

- Quạt giải nhiệt

- Bơm n-ớc lạnh

- Bơm n-ớc lạnh

- Bơm tháp giải nhiệt,

- Thiết bị

tự

động,

- Máy nén

- Quạt dàn lạnh

- Bơm n-ớc lạnh,

-Bơm n-ớc giếng khoan

giải nhiệt bằng n-ớc giếng khoan

giải nhiệt gió

giải nhiệt bằng tháp giải nhiệt

giải nhiệt bằng n-ớc giếng khoan

1.1.2 Phõn loại h th bơ t

Hỡnh 1 giới thiệu phõn loại b m nhiệt để sưởi ấm trong kỹ thuật điều hũa khụng khớ

ầu tiờn là loại giú giú T , sau đú là loại giú nước ATW, nước giú WT và nước nước WTW

Hình 1 Phân loại bơm nhiệt để sưởi ấm

Ý nghĩa ký hiệu b m nhiệt như sau: T là chữ vi t t t ti ng Anh (Air To Air), ATW (Air To Water), WTA (Water To Air), WTW (Water To Water) Ký hiệu đứng trước là thi t bị T N ngoài nhà, đứng sau là T N trong nhà với A là dàn

T N gió, W là bình T N với nước Mùa đông dòng nhiệt được b m từ ngoài vào

“To” trong nhà và mùa h là ngược lại Trong kỹ thuật điều hòa không khí b m nhiệt T thường được gọi là máy điều hòa 2 chiều còn b m nhiệt TW thường được gọi là chiller giải nhiệt gió 2 chiều

Hình 2 giới thiệu b m nhiệt ATA mà trong kỹ thuật điều hòa không khí gọi là máy điều hòa 2 chiều Loại ATA bao gồm cả máy điều hòa phòng RAC, máy tổ hợp gọn

P C và máy điều hòa VRV/VRF

Hình 2 B m nhiệt T máy điều hòa 2 chiều)

Hình 3 giới thiệu b m nhiệt gió nước ATW mà trong kỹ thuật điều hòa không khí thường gọi là chiller giải nhiệt gió 2 chiều

Hình 3 B m nhiệt ATW (chiller giải nhiệt gió 2 chiều)

1 Máy nén; 2 Van đảo chiều; 3 Bình chứa cao áp; 4 Bình bay h i làm lạnh nước mùa hè và là bình ngưng tụ vòa mùa đông; 5 Dàn ngưng vào mùa h và là dàn bay

h i thu nhiệt từ không khí ngoài trời vào mùa đông; 6 Van 1 chiều; 7 Van ti t lưu;

8 Phin sấy lọc; 9 Hệ thống HU/FCU và b m

Mùa h , van đảo chiều 2 ở vị trí “làm lạnh”, h i môi chất được máy nén 1 nén vào dàn ngưng giải nhiệt gió 5, ngưng tụ thành lỏng, chảy qua van 1 chiều 6 xuống bình chứa, sau đó qua phin sấy lọc 8 bên phải, qua van ti t lưu 7 để vào bình bốc h i, ở đây lỏng bốc h i để làm lạnh nước để đưa đi làm lạnh phòng, bi n thành h i và lại được hút về máy nén, khép kín vòng tuần hoàn

Mùa đông, van đảo chiều ở vị trí “sưởi ấm”, h i môi chất được máy nén nén đẩy vào bình ngưng lúc trước là bình bốc h i , cấp nhiệt cho nước để đưa đi sưởi ấm phòng, hóa lỏng và chảy qua van 1 chiều về bình chứa, đi qua phin sấy lọc, van ti t lưu vào dàn bay h i lúc trước là dàn ngưng tụ) thu nhiệt từ không khí để bi n thành

h i và được hút về máy nén, ép kín vòng tuần hoàn

Các loại b m nhiệt có chữ W đứng đầu sử dụng nước gi ng khoan, kể cả nước mặt,

nước thành phố và vòng nước đặt trong lòng đất thì được gọi là b m nhiệt địa nhiệt

B m nhiệt địa nhiệt phân ra 2 loại vòng nước hở Open Water Loop và vòng nước kín Closed Water Loop Vòng nước hở thường là loại dùng nước gi ng khoan với

2 gi ng riêng biệt, một để cấp vào bình trao đổi nhiệt T N , một để xả, hoàn trả nước về tầng ngầm Hai gi ng phải cách nhau đủ a để đảm bảo không có dòng chảy t t từ gi ng xả về gi ng cấp Vòng hở có ưu điểm là hiệu quả T N cao h n, nhưng có nhược điểm là thi t bị T N của b m nhiệt có thể bị đóng cặn, l ng bùn hoặc ăn mòn bởi tạp chất chứa trong nước ngầm Vòng nước kín là nước đi trong vòng tuần hoàn kín từ thi t bị T N của b m nhiệt đ n hệ dàn ống ngầm đặt trong lòng đất (gọi t t là dàn đất ) Vòng kín có ưu điểm là thi t bị T N không bị đóng cặn, l ng bùn hoặc ăn mòn nhưng hiệu quả T N lại thấp h n hi nước gi ng có nhiều tạp chất phải sử dụng T N trung gian an toàn để bảo vệ b m nhiệt, khi đó

b m nhiệt dùng nước gi ng nhưng vẫn có vòng tuần hoàn kín

Hình 4 giới thiệu b m nhiệt địa nhiệt WTA hai chiều có dàn ngoài nhà trực ti p sử dụng nước gi ng khoan, trong đó 1- máy nén; 2- Van đổi dòng; 3- bình chứa cao áp; 4- dàn T N ngoài nhà Outdoor Unit ; 5- dàn trong nhà IU (Indoor Unit); 6- Van một chiều; 7- Van ti t lưu nhiệt; 8- Phin sấy lọc Về mùa đông, nước gi ng đóng vai trò nguồn nhiệt, T N 4 là bình bay h i, dàn 5 là dàn ngưng tụ Về mùa h , nước

gi ng làm nhiệm vụ giải nhiệt, T N 4 trở thành bình ngưng và dàn 5 trở thành dàn bay h i trực ti p làm lạnh phòng

Hình 4 Bơm nhiệt địa nhiệt nước gió WTA

Hình 5 giới thiệu b m nhiệt địa nhiệt WTW (chiller 2 chiều dùng nước gi ng khoan vòng nước hở) Hoạt động của chiller 2 chiều tư ng tự như trên Mùa h , nước gi ng làm nhiệm vụ thải nhiệt Mùa đông nước gi ng làm nhiệm vụ nguồn nhiệt để sưởi phòng

Hình 5 Bơm nhiệt nước nước WTW (chiller 2 chiều dùng nước giếng khoan)

Mùa đông ở Miền B c tuy không kh c nghiệt và kéo dài nhưng vẫn phải có sưởi

ấm Nhiều công trình sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm nước với chiller 1 chiều lạnh Việc thi t k sưởi ấm rất phức tạp với các phư ng án sử dụng nồi h i hoặc thanh điện trở sưởi trực ti p Nồi h i có nhược điểm là làm cho hệ thống điều hòa không khí phức tạp thêm, vận hành bảo dưỡng khó khăn, kho nhiên liệu than, dầu, gas gây mất an toàn Thanh điện trở sưởi trực ti p có nhược điểm là tốn điện, hiệu suất thấp và cũng không an toàn Theo tài liệu [8], có thể bi n hệ bi n hệ điều hòa trung tâm nước 1 chiều thành 2 chiều với hệ van đảo chiều phía nước

Hình 6 giới thiệu chiller 1 chiều lạnh với hệ van đảo chiều phía nước để có thể sưởi

ấm mùa đông Mùa h van V1,2,3,4 đóng, van V5,6,7,8 mở, nước gi ng dùng để giải nhiệt ngưng tụ, HU/FCU được nối với bình bay h i để làm lạnh phòng Mùa đông V1,2,3,4 mở, V5,6,7,8 đóng, nước gi ng đóng vai trò nguồn nhiệt được nối với bình bay h i, còn HU/FCU được nối vào bình ngưng để sưởi phòng

Hình 6 Chiller 1 chiều có hệ van đảo chiều phía nước để sưởi mùa đông

Theo [18], đối với những vùng có tải lạnh mùa hè và tải nhiệt mùa đông không cân bằng, cần phải thi t k trao đổi nhiệt bổ sung tránh tích tụ nhiệt quá lớn trong lòng đất do tải lạnh mùa hè quá lớn ó là trường hợp của Miền B c Việt nam Do tải lạnh mùa hè lớn gấp 5-10 lần tải sưởi mùa đông nên hệ thống phải có tháp giải nhiệt mùa hè Nguồn nước gi ng chỉ để hỗ trợ thêm cho hệ thống khi tải lạnh quá lớn Như vậy, chỉ cần thi t k nguồn nước gi ng đủ dùng cho mùa đông Lưu lượng nước chỉ còn 10-20% sẽ làm giảm đáng kể công việc và kinh phí l p đặt dàn đất hoặc khoan gi ng Hình 7 [8] giới thiệu s đồ sưởi ấm mùa đông bằng nước gi ng địa nhiệt) và tháp giải nhiệt cho mùa hè với chiller 1 chiều lạnh

Hình 7 Sơ đồ lai có tháp giải nhiệt mùa hè và nước giếng mùa đông

Mùa hè, V1,2,3,4 mở, V5,6,7,8 đóng, tháp giải nhiệt làm mát bình ngưng còn AHU/FCU nối với bình bay h i Mùa đông, V1,2,3,4 đóng, V5,6,7,8 mở, bình

ngưng nối với HU/FCU còn nước gi ng nối với bình bay h i Do thực t nhiệt sưởi mùa đông yêu cầu ở Miền B c Việt Nam chỉ bằng 10 ÷ 20% năng suất lạnh nên s đồ lai là giải pháp rất khả thi và TKNL cao

1.1.3 Phân loại h th bơ địa nhi t

Hình 8 giới thiệu phân loại b m nhiệt địa nhiệt ầu tiên GSHP được phân ra loại nước gió WT Water to ir HP và nước nước (Water to Water HP)

Hình 8 Phân loại bơm nhiệt địa nhiệt

Sau đó GSHP có thể được phân ra 2 loại vòng nước hở (Open Water Loop) và vòng nước kín Closed Water Loop Vòng nước hở đã được biểu diễn trên các hình 4,5,6 và 7) thường là loại dùng nước gi ng khoan với 2 gi ng riêng biệt, một để cấp vào bình trao đổi nhiệt (T N , một để xả, hoàn trả nước về tầng ngầm Hai gi ng phải cách nhau đủ a để đảm bảo không có dòng chảy t t từ gi ng xả về gi ng cấp Vòng hở có ưu điểm là hiệu quả T N cao h n, nhưng có nhược điểm là thi t bị

T N của b m nhiệt có thể bị đóng cặn, l ng bùn hoặc ăn mòn bởi tạp chất chứa trong nước ngầm.Vòng nước kín là nước đi trong vòng tuần hoàn kín từ thi t bị

T N của b m nhiệt đ n hệ ống ngầm đặt trong lòng đất Vòng kín có ưu điểm là thi t bị T N không bị đóng cặn, l ng bùn hoặc ăn mòn nhưng hiệu quả T N lại thấp h n Thực t do đa số nước gi ng đều có nhiều tạp chất, nên đa số các trường hợp nước gi ng phải sử dụng T N trung gian an toàn để bảo vệ b m nhiệt, khi đó

b m nhiệt dùng nước gi ng nhưng vẫn có vòng tuần hoàn kín TBT N sử dụng thường là loại T N tấm bản với hiệu suất trao đổi nhiệt cao và dễ dàng vệ sinh tẩy rửa Nhược điểm của phư ng án này là hiệu nhiệt độ T N tăng lên do có 2 cấp

T N , hiệu quả năng lượng giảm đi và phải sử dụng 2 b m nước cho 2 vòng tuần hoàn nước Hình 9 giới thiệu b m nhiệt (chiller 1 chiều lạnh có van đổi chiều hệ nước nước gi ng vòng nước kín với T N tấm bản

Hình 9 B m nhiệt nước gi ng vòng nước kín với T N tấm bản

ối với loại vòng nước kín đặt ngầm trong lòng đất có thể phân ra hai loại là hệ ống nằm ngang và hệ ống thẳng đứng Hệ nằm ngang là các ống T N đặt nằm ngang ở

độ sâu 1,2 đ n 1,8 m cách nhau ít nhất 0,6 m Dàn có thể chia nhiều nhánh với ống phân phối và ống góp để giảm thiểu tổn thất áp suất trong đường ống Dàn có thể là dạng ống thẳng hoặc ống xo n Ống là loại PE mật độ cao, tuổi thọ trên 50 năm với các mối hàn nhiệt ộ bền c học của các mối hàn nhiệt còn cao h n cả độ bền của chính các ống Hệ này có ưu điểm là dễ thi công, l p đặt, giá thành rẻ, phù hợp với GSHP gia dụng, có mặt bằng tư ng đối lớn Diện tích mặt bằng yêu cầu từ 0 đ n 60

m2 cho 1 kW nhiệt hoặc lạnh Hình 10 giới thiệu b m nhiệt địa nhiệt gia dụng nước gió WT có dàn đất đặt nằm ngang, ống thẳng, 2 nhánh để làm lạnh mùa h và sưởi

ấm mùa đông ặc điểm của vòng nước kín là phải có bình giãn nở GN l p ở phía hút của b m

Hình 10 B m nhiệt địa nhiệt dàn đất nằm ngang, 2 nhánh thẳng

Hệ thẳng đứng là những ống T N hình chữ U được bố trí vào các lỗ khoan đường kính 10 đ n 15 cm, sâu 60 đ n 110 m đôi khi đ n 600 m) Hệ này có nhược điểm là khó thi công, l p đặt, giá thành đ t nhưng phù hợp với các tòa nhà cao tầng có diện tích mặt bằng đất nhỏ trong các khu đô thị chất hẹp Diện tích mặt bằng yêu cầu cho dàn đứng là khoảng từ 3 đ n 9 m2

/kW lạnh hoặc nhiệt Có thể tận dụng các bãi đỗ

xe, công viên hoặc các khu đất trống thậm chí diện tích phía dưới nền móng của tòa nhà để l p đặt dàn đất Hình 11 giới thiệu b m nhiệt địa nhiệt dàn đất đứng

Hình 11 B m nhiệt địa nhiệt dàn đất đứng

Ngoài nước gi ng và nền đất, nước mặt như nước biển, nước hồ, ao, sông suối, nước thải đôi khi cũng được ứng dụng làm nguồn nhiệt của b m nhiệt địa nhiệt Khi nguồn nước là sạch có thể dùng vòng nước hở và khi nguồn nước có nhiễm bẩn

có thể dùng vòng nước kín qua T N tấm bản trung gian

Sơ đồ lai

S đồ lai là s đồ b m nhiệt địa nhiệt WTW có lai ghép thêm với một thi t bị tỏa nhiệt cho mùa hè ví dụ tháp giải nhiệt Qua thực t ứng dụng cho thấy b m nhiệt địa nhiệt làm việc hiệu quả nhất khi tải lạnh mùa hè và tải sưởi mùa đông là cân bằng nhau Khi tải lạnh mùa hè lớn h n tải sưởi mùa đông, nhiệt mùa hè sẽ bị tích tụ lại trong lòng đất gây khó khăn cho việc giải nhiệt mùa hè và làm giảm hiệu quả năng lượng của hệ thống Tại Hà nội chẳng hạn, tải lạnh lớn gấp 5-10 lần tải sưởi Ví dụ tải lạnh của Nhà Quốc Hội là 8480 kW thì tải sưởi chỉ là 840 kW N u toàn bộ nhiệt thừa của mùa h được đẩy xuống lòng đất trong khi mùa đông chỉ lấy lên 1/10 lượng nhiệt đó để sưởi sẽ gây ra sự tích tụ nhiệt rất lớn trong lòng đất iều này càng trở nên trầm trọng và mất cân bằng đặc biệt khi khu vực đó có mật độ hệ thống

b m nhiệt nguồn đất lớn Giải pháp c bản là phải tăng kích cỡ của dàn đất hoặc

gi ng khoan

ể tránh phải tăng kích cỡ của dàn đất hoặc gi ng khoan là sử dụng tháp giải nhiệt

để giải nhiệt cho mùa h Nước gi ng địa nhiệt) chỉ sử dụng hạn ch để bổ sung khi tải nhiệt quá lớn ây là s đồ lai có hiệu quả năng lượng cao do COP mùa hè của

hệ thống với tháp giải nhiệt cao và COP sưởi mùa đông với nước gi ng cũng rất cao Hình 12 giới thiệu s đồ lai với tháp giải nhiệt, chiller 1 chiều lạnh, có van đảo chiều phía nước để sưởi ấm mùa đông

Hình 12 S đồ lai với tháp giải nhiệt, chiller 1 chiều lạnh, có van đảo chiều phía nước

Hệ thống tỏ ra có rất nhiều ưu điểm như:

- Loại bỏ được hệ thống sưởi truyền thống bằng nồi h i đun nước nóng dùng nhiên liệu như than dầu khí vì nồi h i rất kồng kềnh, kho nhiên liệu kém an toàn, việc vận hành hệ thống lạnh và sưởi phức tạp đặc biệt đối với các tòa nhà yêu cầu an toàn cao như khách sạn, văn phòng, bệnh viện, khu điều dưỡng ti t kiệm được không gian và diện tích l p đặt nồi h i, ống khói, kho nhiên liệu ảm bảo tốt h n

ki n trúc tòa nhà

- Không phải tăng kích cỡ của dàn đất hoặc gi ng khoan Cỡ của dàn đất hoặc gi ng khoan chỉ nhỏ đúng bằng nhu cầu tải sưởi mùa đông, nghĩa là chỉ bằng 1/10 so với tải lạnh ở khu vực Hà nội Chi phí đầu tư cho dàn đất hoặc gi ng khoan do đó cũng giảm đi rất nhiều

1.2.1 Lịch sử phát triển và thành tựu nghiên cứu

- Bơm nhiệt địa nhiệt hay còn gọi là bơm nhiệt nguồn đất đ-ợc sáng chế lần đầu tại Thụy Điển vào năm 1912, và đã trở thành một loại công nghệ hiệu quả năng l-ợng

và bảo vệ môi tr-ờng trong thế kỉ 21 Hơn 20 năm sau khi nhà máy đầu tiên đ-ợc xây dựng năm 1945 (Crandall, Bắc Mỹ), một kỹ s- đã thử nghiệm với các ống đặt nằm ngang sâu 1,5m để lấy nguồn nhiệt cho bơm nhiệt Thiết bị trao đổi nhiệt giếng

đất đ-ợc giới thiệu ở Châu Âu vào cuối thập kỉ 70 (Rosenblad, 1979; Drafz, 1982)

và kể từ thời điểm đó các kiểu bơm nhiệt nguồn đất khác nhau đã đ-ợc sử dụng ở

Thụy Điển, Đức, Thụy Sĩ và áo [12], [13]

- Bơm nhiệt nguồn đất đ-ợc lắp đặt nhiều ở các quốc gia phát triển thuộc Châu Âu

và n-ớc Mỹ cho mục đích làm mát, s-ởi ấm và đun n-ớc nóng vì hiệu quả cao của

nó Kể từ năm 2006, Bộ năng l-ợng Mỹ đã quyết định dành ra khoản ngân sách 24 triệu USD cho nghiên cứu địa nhiệt với tin t-ởng rằng khi những nghiên cứu này thực sự đ-a vào thực tế sẽ góp phần giảm bớt gánh nặng về năng l-ợng cho đất n-ớc Thủ phủ của tiểu bang Idaho là nơi có hệ thống máy s-ởi chung dùng địa nhiệt lâu

đời nhất ở n-ớc Mỹ Đ-ờng ống phân phối năng l-ợng địa nhiệt đầu tiên đ-ợc xây dựng tại đây cách đây hơn một thế kỷ và mang lại tiết kiệm năng l-ợng so với các nguồn năng l-ợng khác tới 30% Các thành phố khác cũng có hệ thống cung cấp năng l-ợng địa nhiệt là thành phố Reno thuộc tiểu bang Nevada, và thành phố Susanville thuộc tiểu bang California Thành phố Klamath Falls thuộc tiêu bang Oregon đã cho đặt những ống vòng truyền hơi nóng d-ới lề đ-ờng các khu phố chính để làm tan tuyết và băng [18]

- Công nghệ bơm nhiệt nguồn đất đã đ-ợc đ-a vào Trung Quốc từ những năm

90 và đã có những phát triển mạnh mẽ trong thời gian gần đây Công nghệ GSHP đã có những đóng góp đáng kể giúp Trung Quốc trong việc nỗ lực đẩy mạnh sự phát triển bền vững Tháng 10 năm 1997, Bộ năng l-ợng Mỹ (Department of Energy - DOE) cùng với Bộ Khoa học và Công Nghệ Trung Quốc đã ký kết một hiệp -ớc chung mục đích chính nhằm phát triển thị tr-ờng bơm nhiệt nguồn đất tại Trung Quốc Cho đến năm 2006 đã có 12 dự án

GSHP đ-ợc phát triển với nỗ lực chung của DOE, hiệp hội GSHP Mỹ và công

ty phát triển công nghệ mới về năng l-ợng Beijing Jike, mang lại hiệu quả tiết kiệm năng l-ợng tới 30% (số liệu của công trình toà nhà quốc tế Beijing - Concordia) Những đề án này đã mang lại thành công và chứng minh đ-ợc những lợi ích v-ợt trội của công nghệ GSHP so với công nghệ làm mát và s-ởi

ấm truyền thống đặc biệt là đối với các ứng dụng cho hộ dân c- Cuối năm

2003 Jike đã thành lập thêm 22 dự án t-ơng tự ở phía Bắc, Trung và Nam Trung Quốc với tổng diện tích thiết kế là 331.904 m2

Qua nhiều năm phát triển bơm nhiệt nguồn đất ngày nay khá đa dạng về chủng loại và kích th-ớc nhằm cung cấp phù hợp với nhiều loại công trình và

địa chất nơi đặt hệ thống Trong thời gian đó ng-ời ta đã nghiên cứu thử nghiệm và thu đ-ợc những kinh nghiệm đáng tin cậy Với sự bố trí hợp lý hệ thống, cùng với những tiến bộ trong việc kết hợp các hệ thống điều khiển và chỉ huy khiến giá thành bơm nhiệt nguồn đất giảm đáng kể so với ban đầu Bơm nhiệt ngày nay đã tạo ra một tiếng vang lớn về cơ sở công nghệ sạch và công nghệ tiết kiệm

có khả năng giải nhiệt tốt hơn không khí ngoài trời và mang lại hiệu quả năng l-ợng cao hơn

Hình 2.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

GSHP mùa hè

Mùa đông: Hệ thống ĐHKK thực hiện lấy nhiệt từ môi tr-ờng ngoài nhà và cấp vào bên trong nhà Lúc này môi tr-ờng ngoài nhà đóng vai trò là nguồn cấp nhiệt và nhiệt độ lòng đất cao hơn nhiệt độ không khí bên ngoài nên khả năng cấp nhiệt sẽ tốt hơn và mang lại hiệu quả năng l-ợng cao hơn

Loại này mang lại hiệu quả kinh

tế đối với các lắp đặt dân dụng,

đặc biệt là đối với những lắp đặt mới có đủ diện tích đất cần thiết Loại này cần đào những rãnh sâu

ít nhất là 1,2m (4 feet) Và hầu hết là dùng hệ thống 2 đ-ờng ống trong đó một ống chôn ở độ sâu 1,8m (6 feet) và ống còn lại chôn ở độ sâu 1,2m (4 feet) Hoặc có thể đặt hai

Hình 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống

GSHP mùa đông

Hình 2.3 Loại hệ thống GSHP có ống nằm ngang

ống gần nhau cùng độ sâu 1,5m (5 feet) nh-ng rãnh phải đủ rộng 0,6m (2 feet) Ph-ơng pháp này có thể áp dụng cả với những rãnh ngắn và giảm khá nhiều chi phí lắp đặt so với những loại khác

* Loại ống thẳng đứng (Vertical)

Loại này th-ờng dùng cho các công trình lớn nh- tr-ờng học, hay toà nhà cao tầng vì các công trình này có quỹ đất bị hạn chế nên không áp dụng loại ống nằm ngang đ-ợc Loại ống thẳng đứng này áp dụng cho các vùng địa chất có lớp đất sỏi nông và cần hạn chế tối đa sự ảnh h-ởng đến cảnh quan sẵn có

Đối với một hệ thống ống thẳng đứng này ng-ời ta khoan những lỗ có đ-ờng

đứng đ-ợc nối với các đ-ờng ống nằm ngang đã đ-ợc đặt trong các rãnh đào sẵn và sau đó nối với hệ thống bơm nhiệt của toà nhà

* Loại ống ngập trong hồ, ao (Lake/pond)

Nếu nơi đặt hệ thống sẵn có nguồn n-ớc mặt tự nhiên nh- ao hồ thì loại này là lựa chọn mang tính kinh tế nhất Một đ-ờng ống cấp chạy ngầm d-ới lòng đất

từ toà nhà tới nguồn n-ớc và đi vào dàn ống xoắn ruột gà đ-ợc đặt sâu ít nhất

là 2,4m so với mặt n-ớc Dàn ống này chỉ nên đặt ở phạm vi thể tích trao đổi nhiệt nhỏ, sâu và chất l-ợng đủ tốt

Hình 2.4 Loại hệ thống GSHP có ống thẳng đứng

b) Loại vòng hở (Open - Loop System)

Loại hệ thống này sử dụng n-ớc giếng hoặc n-ớc bề mặt làm môi chất trao đổi nhiệt tuần hoàn trực tiếp cho hệ thống bơm nhiệt Sau một vòng tuần hoàn n-ớc đ-ợc trả về đất thông qua giếng, và giếng có khả năng phục hồi nhiệt còn n-ớc bề mặt thì không có khả năng này Với lựa chọn này yêu cầu một thực tế rõ ràng rằng hệ thống chỉ áp dụng cho những

nơi có khả năng cung cấp đủ nguồn n-ớc và còn phụ thuộc vào một loạt các vấn đề nh- n-ớc sạch,

luật lệ của từng địa ph-ơng, và việc điều tiết khả năng không phục hồi nhiệt của nguồn n-ớc ngầm

1.2.3 Hiệu quả năng l-ợng của hệ thống GSHP

So với hệ thống ĐHKK truyền thống thì hệ thống GSHP có đầu t- ban

đầu cao hơn nh-ng chi phí vận hành lại thấp hơn Một tính toán cho thấy trung

Hình 3.6 Loại hệ thống GSHP vòng kín

Hình 3.6 Loại hệ thống GSHP vòng kín

Hình 2.6 Loại hệ thống GSHP vòng kín

bình mỗi năm hệ thống này tiết kiệm đ-ợc khoảng từ 30  60% Hệ thống GSHP sử dụng tiết kiệm điện hơn hệ thống ĐHKK truyền thống từ 25  50%

Hệ thống GSHP tiết kiệm đ-ợc 44% năng l-ợng so với bơm nhiệt nguồn gió

và 72% so với s-ởi ấm dùng điện và các thiết bị điều hoà truyền thống khác [20] ở những nơi sử dụng khí đốt thiên nhiên thì hệ thống GSHP tiết kiệm

đ-ợc 60% giá thành so với sử dụng nồi hơi để s-ởi ấm, và ở những nơi sử dụng nhiên liệu hoá thạch thì hệ thống GSHP tiết kiệm đ-ợc 30% giá thành

1.2.4 Đặc điểm vận hành của hệ thống GSHP

- Nh- đã nói ở trên nhiệt độ của lòng đất tại lớp Th-ờng Ôn khá ổn định

do đó hệ thống GSHP đạt đ-ợc công suất vận hành cũng khá ổn định ở khu vực n-ớc ta nhiệt độ lòng đất giữ ở khoảng nhiệt độ từ 15  250C nhiệt độ tăng dần theo tỷ lệ 3  50C/100m sâu Theo số liệu điều tra nhiệt độ lòng đất tại Th-ợng Hải ở những độ sâu nhất định vào tháng 1 và tháng 7 ta có bảng 2.1

đạt độ ổn định và ít biến đổi theo thời gian Đặc tính này đảm bảo độ ổn định nhiệt cho bình ng-ng và dàn bay hơi vì thế làm cho hệ thống vận hành t-ơng

đối ổn định

- Sau một thời gian vận hành xảy ra một hiện t-ợng là nhiệt độ của lòng

đất bị biến đổi tại nơi đặt hệ thống Vào mùa hè nhiệt độ của lòng đất tại nơi này tăng lên là nguyên nhân làm cho nhiệt độ bình ng-ng tăng cao hơn và nh- vậy làm hệ số hiệu quả năng l-ợng COP giảm xuống Vào mùa đông nhiệt độ lòng đất nơi này giảm xuống làm giảm khả năng cấp nhiệt của đất điều đó làm cho nhiệt độ bay hơi thấp xuống và hệ số COP cũng giảm đi Đối với hệ thống

bơm nhiệt nối đất, sự vận hành của hệ thống kín phụ thuộc vào hiệu suất của

đất và nó ảnh h-ởng tới hiệu quả trao đổi nhiệt trong lòng đất yếu tố chính thể hiện đặc tính của đất là đặc tính dẫn nhiệt, l-ợng nhiệt và l-ợng ẩm Khi vị trí lắp đặt kiểu dáng thiết bị đã đ-ợc xác định thì những thông số nh- đ-ờng kính, độ sâu đặt ống,nhiệt độ n-ớc có ảnh h-ởng trực tiếp đến hiệu suất chính của hệ thống Khi vận hành thiết bị bơm nhiệt nguồn đất cần phải mất thời gian đầu vận hành để hệ thống đạt trao đổi nhiệt ổn định, do đó với các hệ thống GSHP thì bơm n-ớc phải đ-ợc khởi động tr-ớc tiên sau một thời gian quạt và máy nén mới đ-ợc mở

- Sự biến đổi nhiệt độ của lòng đất sau một thời gian vận hành là do sự mất cân bằng giữa tải lạnh và tải nhiệt của hệ thống GSHP Nguyên lý làm việc của hệ thống GSHP là lấy nhiệt từ nhà và thải vào môi tr-ờng đất vào mùa hè và ng-ợc lại vào mùa đông Nh- vậy lòng đất trở thành một vật tích nhiệt khổng lồ Nếu l-ợng nhiệt lấy đi từ lòng đất bằng l-ợng nhiệt thải vào lòng đất thì sự cân bằng năng l-ợng của lòng đất đ-ợc thiết lập và hệ thống chạy ổn định Tại những vùng mà việc nhu cầu tải lạnh và tải nhiệt không cân bằng nhau khi đó l-ợng nhiệt thải vào lòng đất và l-ợng nhiệt lấy ra từ lòng

đất không bằng nhau và sự mất cân bằng năng l-ợng xảy ra Ví dụ ở tỉnh Hồ Nam Trung Quốc l-ợng nhiệt thải vào đất lớn hơn rất nhiều so với l-ợng nhiệt lấy đi từ đất

Bảng 2.2 Tải nhiệt, tải lạnh, l-ợng nhiệt nhận và mất của lòng đất của toà nhà

Civil ở Hồ Nam Trung Quốc, kWh

Tải lạnh Tải nhiệt Nhiệt thải mùa hè Nhiệt lấy mỳa

l-ợng nhiệt thải vào lòng đất Hệ thống này có tên gọi là hệ thống GSHP lai ghép Tuy nhiên việc cân đối giữa thời gian sử dụng tháp giải nhiệt và vòng nối đất cần đ-ợc tính toán cụ thể cho mỗi hệ thống

1.2.5 Ưu nh-ợc điểm của công nghệ GSHP

1.2.5.1 -u điểm

a) Tiết kiệm năng l-ợng, giảm chi phí vận hành

Khả năng tiết kiệm năng l-ợng và giảm chi phí vận hành của công nghệ GSHP là không thể phủ nhận Lấy ví dụ hệ thống ĐHKK trung tâm n-ớc/đất của tỉnh Sơn Đông Trung Quốc sau một năm vận hành đã thu đ-ợc một kết quả khả quan, đạt giá trị COP khá cao Chi tiết số liệu đ-ợc trình bày trong bảng 3.3

Bảng 2.3 Số liệu về hiệu suất vận hành của hệ thống GSHP tại tỉnh Sơn Đông

và chi phí vận hành đ-ợc thể hiện trong bảng 2.4

Bảng 2.4 Đầu t- ban đầu và chi phí vận hành trong một năm của hệ thống

GSHP so với một hệ thống ĐHKK sử dụng khí thiên nhiên

hệ thống GSHP (45 308 USD) lại có giá trị thấp hơn hệ thống ĐHKK truyền thống (105 719 USD)

b) Thân thiện với môi tr-ờng

Hệ thống ĐHKK địa nhiệt nói riêng và các hệ thống sử dụng nguồn năng l-ợng địa nhiệt nói chung đều là các giải pháp thân thiện với môi tr-ờng Vì nó hạn chế đ-ợc đáng kể l-ợng khí thải độc hại vào môi tr-ờng, nguồn năng l-ợng sử dụng là vô tận và có tác động gần nh- vô hại đến môi tr-ờng Khi sử dụng hệ thống GSHP có thể giảm sự ô nhiễm môi tr-ờng tới 40% so với hệ thống bơm nhiệt nguồn không khí và giảm 70% so với thiết bị gia nhiệt bằng điện [12] Theo số liệu của 3 dự án GSHP thực hiện tại Bắc Kinh Trung Quốc hiệu quả mang lại nh- sau: Giảm l-ợng Sunfur dioxit (SO2) 11,2 tấn mỗi năm, giảm l-ợng Cacbon monoxit (CO) và Cacbon dioxit (CO2) 473 tấn mỗi

4 2

160

35

78 35 55

hệ thống ĐHKK truyền thống t-ơng đ-ơng dùng nhiên liệu dầu và đ-ợc đồ thị hình 2.7 [21] Trên đồ thị nhận thấy khi dùng hệ thống GSHP l-ợng khí thải độc hại đ-ợc giảm đi đáng kể

- Giảm thiểu khả năng gây cháy nổ do rò rỉ ga

- Đáp ứng đ-ợc các yêu cầu công nghệ đòi hỏi nhiệt độ ng-ng tụ cao hoặc nhiệt độ bay hơi thấp

- Chi phí cho một đơn vị lạnh rẻ hơn nhiều so với các ph-ơng pháp

- Cần nhiều sự chuẩn bị về thăm dò địa chất, nguồn n-ớc và những tính toán kỹ l-ỡng cho đ-ờng ống đặt ngầm d-ới đất tr-ớc khi lắp đặt hệ thống

- Cần thực hiện các biện pháp chống han rỉ đối với các thiết bị trao đổi nhiệt đặt trực tiếp trong lòng đất hoặc tiếp xúc trực tiếp với n-ớc giếng khoan

- Sau một thời gian sử dụng đối với các hệ thống lớn có nhu cầu về tải lạnh và tải nhiệt không cân bằng nhau sẽ làm thay đổi nhiệt độ của lòng đất nơi đặt thiết bị Khi đó cần sử dụng các thiết bị lai ghép khác để khắc phục Việc nghiên cứu và đ-a hệ thống GSHP vào thực tế không chỉ với mục đích tiết kiệm chi phí năng l-ợng mà mục đích chính và to lớn hơn là nó xây dựng một công nghệ có khả năng khai thác nguồn năng l-ợng mới, sạch, có khả năng tái tạo và bền vững phục vụ cho một nền kinh tế phát triển vững mạnh lâu dài

ƢƠNG 2 NG IÊN ỨU T U T, ĐÁN GIÁ IỆU QUẢ NĂNG ƢỢNG ỦA Á P ƢƠNG P ÁP GIẢI N IỆT O I ER TRONG

Ệ T ỐNG Đ TRUNG TÂM

2.1 P ƣơ p p so s ý yết

Chu trình lý thuyết: Hình 14 giới thiệu chu trình lý thuy t để ác định các thông

số kỹ thuật của các loại b m nhiệt khác nhau là đối tượng so sánh với chiller thử nghiệm

Hình 14 Chu trình lý thuy t để so sánh

Đ ều ki n g để so sánh

Thông s ngoài nhà: điều hòa không khí cấp 2 mùa hè TCVN 5687:2010 tại Hà

Nội là nhiệt độ ngoài nhà tN = 36,1oC (lấy tròn 36oC), nhiệt độ ướt 28,1oC, độ ẩm 55,1%, mùa đông tN = 9oC, nhiệt độ nước gi ng và nền đất 25oC

Thông s trong nhà: iều kiện vi khí hậu trong nhà mùa hè tT = 27oC, nhiệt độ ướt

19oC, mùa đông là 22oC Nước lạnh vào bình bay h i 12o

C và ra 7oC Hiệu nhiệt độ trung bình logarit được Δtln chọn thống nhất theo tiêu chuẩn hiện hành (ISO 5151:2010, ISO16358: 2012, ISO 13253:2011, ARI 340/360:2004, ARI 550/590: 2003 ) như sau:

Bảng 2 Hiệu nhiệt độ trung bình logarit Δtln em các Hình 15 ÷ 21

Thi t bị T N Δtln, K Bi n thiên nhiệt độ*

nhà

FCU (lạnh/sưởi) 13,5 Làm lạnh: tT1 = 27oC, tT2 = 19oC, tn1 = 7oC, tn2 =

12oC Sưởi: tT1 = 22oC, tT2 = 30oC, tn1 = 37oC, tn2 = 42oC Bình ngưng/bay

h i ngoài nhà

7,2 Ngưng, vòng nước hở: tn1=25oC, tn2= 30oC, tk =

35oC Ngưng, vòng nước kín: tn1=30oC, tn2= 35oC, tk =

40oC Bay h i, vòng nước hở: tn1=25oC, tw2= 30oC, to =

15oC Bay h i, vòng nước kín: tn1=25oC, tn2= 20oC, to =

10oC Bình ngưng/bay

h i trong nhà

7,2 Ngưng tụ: tn1=37oC, tn2= 42oC, tk = 47oC

Bay h i: tn1=12oC, tn2= 7oC, to = 2oC Dàn T N đất 7,2 Khi nối với bình ngưng: tđ= 25oC, tn1=30oC, tn2=

35oC Khi nối với bình bay h i: tđ= 25oC, tn1=15oC, tn2=

20oC

*Chỉ số chân: N- ngoài nhà, T- Trong nhà, n- nước, k- ngưng tụ, o- bay h i, đ- đất,

1- vào, 2- ra

Các loạ bơ t và cách tính COP:

Bảng 2 giới thiệu các loại b m nhiệt và chiller sưởi ấm mùa đông để đưa vào so

Công thức tính hiệu quả lạnh (cooling) mùa

hè COPc =

Công thức tính hiệu quả nhiệt (heating) mùa đông

COPh =

1 RAC, PAC gió gió 2

chiều

ATA COPc1 = Qo/Pe COPh1 = Qk/Pe

2 PAC, chiller gió

nước

ATW COPc2 =

(Qo-Pbt) / (Pe+Pbt)

COPh2 = (Qk+Pbt) / (Pe+Pbt)

3 P C nước gió, nước

gi ng, vòng nước hở

WTA COPc3 = Qo/ (Pe+Pbn)

(xem hình 2)

COPh3 = Qo/ (Pe+Pbn) (xem hình 2)

COPc4 = (Qo-Pbt)/(Pe+Pbn+Pbt) (xem hình 3,4)

(Qk+Pbt)/(Pe+Pbn+Pbt) (xem hình 3,4)

6 Chiller nước nước,

* Ý nghĩa ký hiệu b m nhiệt: ví dụ ATA (Air To Air), ATW (Air To Water), WTA

(Water To Air), WTW (Water To Water) thì ký hiệu đứng trước là thi t bị T N ngoài

nhà bay h i với là dàn gió, W là bình bay h i thu nhiệt từ nước, ký hiệu đứng sau là

thi t bị T N trong nhà ngưng tụ) với là dàn gió, W là bình ngưng đun nước nóng,

nước nóng này phải được b m đưa đ n AHU/FCU để sưởi phòng Ở ch độ làm lạnh

mùa h thì T N ngoài nhà trở thành dàn ngưng và T N trong nhà trở thành dàn bay h i

**N u hệ thống là chiller 1 chiều lạnh có thể bố trí hệ van đảo chiều phía nước để sưởi

mùa đông Mùa đông bình ngưng sẽ được nối với FCU còn bình bay h i nối với nguồn

địa nhiệt vòng kín hoặc vòng hở

Loại ATA và ATW là loại b m nhiệt nguồn gió, vào mùa đông dàn ngoài nhà là

dàn bay h i thu nhiệt trực ti p từ không khí để sưởi phòng, ta thường gọi là máy

điều hòa 2 chiều Qua bảng trên dễ dàng nhận thấy loại T có COP đ n giản nhất,

và thường được cho ngay trong các catalog thư ng mại, tuy có công thức tính là

Qo/Pe nhưng đã bao hàm cả công suất động c quạt dang ngưng và dàn bay h i

Loại WTW là loại có công thức tính COP phức tạp nhất COP cho trong catalog chỉ

là COP của riêng chiller = Qo/Pe Muốn tính được COP (COP2 ÷ COP4) của toàn

bộ hệ thống cần thi t phải có thi t k cụ thể với các công suất b m trong, b m ngoài, s cấp, thứ cấp để tính theo công thức như đã giới thiệu trong bảng trên, phần này sẽ được trình bày kỹ h n ở mục 6

Như đã trình bày ở trên, việc so sánh COP của các loại b m nhiệt khác nhau (có hoặc không có b m ngoài, b m trong là phức tạp h n Tốt nhất chỉ nên so sánh cùng loại có công thức tính COP tư ng tự nhau, ví dụ chỉ so sánh loại WTW với nhau chẳng hạn Thực ra, ngay cả khi so sánh WTW với nhau thì cũng đã mỗi công trình một khác, ví dụ công trình này, tất cả các b m đều dùng công nghệ bi n tần, trong khi công trình kia lại sử dụng b m thường, công trình này các hộ tiêu thụ nhiệt lạnh rất tập trung nhưng công trình kia các hộ tiêu thụ lại quá phân tán làm cho tổn thất b m và đường ống tăng Hiệu quả năng lượng hệ thống được đo đạc thực nghiệm ở các công trình khác nhau do đó cũng rất khác nhau [13, 14]

2.2 Biến thiên nhi độ

2.2.1 ơ t ATA (RAC 2 chiều)

Hình 15 giới thiệu bi n thiên nhiệt độ trong các TBT N của b m nhiệt ATA (RAC

2 chiều)

Hình 15 Bi n thiên nhiệt độ trong các TBT N của b m nhiệt ATA (RAC 2 chiều)

Mùa hè: Ch độ mùa hè iều hòa cấp 2 TCVN 5687:2010 tại Hà nội: tN = 36 oC, Ngoài nhà: Nhiệt độ ngưng tụ 51 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng

Δtln = 10,5 K; Trong nhà: Nhiệt độ bay h i 5 oC, độ qúa lạnh và quá nhiệt chọn là 5

K, nhiệt độ trong nhà 27 oC, nhiệt độ gió ra ở dàn lạnh 19 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn bay h i Δtln = 17,7 K

Bảng 3a ATA làm lạnh mùa hè

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 9.303 5 278.4 1.02

1 9.303 10 284.1 1.04

C, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng Δtln = 17,7 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 6.55 -6 275.2 1.042

2.2.2 ơ t ATW (Chiller giải nhi t gió 2 chiều)

Hình 16 giới thiệu bi n thiên nhiệt độ trong các TBT N của b m nhiệt ATW (chiller giải nhiệt gió 2 chiều)

Hình 16 Bi n thiên nhiệt độ trong các TBT N của b m nhiệt ATW (chiller giải nhiệt gió 2 chiều)

Mùa hè: T N ngoài nhà: tN1 = 36 oC, tN2 = 44 oC, tk = 51 oC, Δtln = 10,5 T N trong nhà:

Bình bay h i: to = 2 oC, nhiệt độ nước lạnh vào ra 12 oC và 7 oC; FCU: nhiệt độ không khí trong phòng vào ra 27 oC và 19 oC, Δtln = 13,5 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 8.479 2 277.6 1.026

1 8.479 7 283.2 1.046

C, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn bay h i Δtln = 7,2 K; nhiệt độ không khí vào FCU tT1 = 22 oC, ra tT2 = 30 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn bay h i

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 6.55 -6 275.2 1.042

Hình 17 Bi n thiên nhiệt độ trong các TBT N của b m nhiệt WT vòng nước hở

Mùa hè: T N ngoài nhà, nước gi ng có nhiệt độ 25 oC được b m trực ti p vào để làm mát cho bình ngưng, nhiệt độ ngưng tụ tk = 35 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng Δtln = 7,0 T N trong nhà: Nhiệt độ bay h i to = 5 oC, độ quá lạnh và quá nhiệt 5 K; Nhiệt độ trong nhà tT1 = 27 oC, nhiệt độ gió ra ở dàn lạnh tT2

= 19 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn bay h i Δtln = 17,7 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 9.303 5 278.4 1.02

nhiệt độ gió vào 22 oC, ra 30 oC, nhiệt độ ngưng tụ 44 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng Δtln = 16,5 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 12.49 15 280.5 1.001

1 12.49 20 286.9 1.023

2 26.6 60.35 307.4 1.023

3’ 26.6 44 128.4 0.4602

Mùa hè: T N ngoài nhà ngưng : Nhiệt độ nền đất tđ = 25 oC, nhiệt độ nước vào dàn ngưng tấm bản tn1 = 30 oC, ra tn2 = 35 oC, nhiệt độ trung bình logarit ở T N tấm bản và dàn đất Δtln = 7,2 K; nhiệt độ ngưng tụ tk = 40 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng tấm bản Δtln = 7,2 K T N trong nhà: Nhiệt độ bay h i to = 5 o

C, nhiệt độ trong nhà vào tT1 = 27 oC, nhiệt độ gió ra ở dàn lạnh tT2 = 19 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn bay h i Δtln = 17,7 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 9.303 5 278.4 1.02

T N trong nhà ngưng : nhiệt độ gió vào 22 o

C, ra 30 oC, nhiệt độ ngưng tụ 44 oC, hiệu nhiệt độ trung bình logarit ở dàn ngưng Δtln = 17,7 K

C

h kJ/kg

s kJ/kgK 1’ 10.81 10 279.6 1.01

1 10.81 15 285.6 1.031

2 26.6 62.42 310.4 1.031

3’ 26.6 44 128.4 0.4602