Xây dựng phương pháp đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng cho các loại điều hòa gia dụng

vi DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU: EER t Hệ số năng lượng hiệu quả EER ở nhiệt độ ngoài trời liên tục t W/W EER t j Hệ số năng lượng hiệu quả EER ở nhiệt độ ngoài

XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIÊU THỤ NĂNG

LƯỢNG CHO CÁC LOẠI ĐIỀU HÒA GIA DỤNG

Chuyên ngành : Kỹ thuật Nhiệt

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

Kỹ thuật Nhiệt Lạnh

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS NGUYỄN VIỆT DŨNG

Hà Nội – Năm 2014

ii

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình ngiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng

dẫn của thầy giáo TS Nguyễn Việt Dũng Các số liệu thực nghiệm và kết quả xử lý

cũng như việc xây dựng phần mềm tính toán được nêu trong luận văn là trung thực

và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác

Người thực hiện

Nguyễn Bá Hùng

iii

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin trân trọng được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn

TS Nguyễn Việt Dũng - người đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ rất nhiều cho tôi để

có thể hoàn thành luận văn thạc sĩ này

Tôi xin chân thành cám ơn các thầy cô ở Viện Khoa Học và Công Nghệ Nhiệt Lạnh - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đóng góp nhiều ý kiến và tạo điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận văn

Tôi xin chân thành cám ơn Viện sau Đại học, xin chân thành cám ơn Ban Giám Hiệu Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tạo những điều kiện thuận lợi nhất về mọi mặt để tôi hoàn thành khóa học

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện

Nguyễn Bá Hùng

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN II LỜI CẢM ƠN III MỤC LỤC IV DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU IX DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ X LỜI NÓI ĐẦU XII

CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN 1

1.1 T HỊ TRƯỜNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TẠI V IỆT N AM 1

1.1.1 Đ ÁNH GIÁ CHUNG 1

1.1.2 Đ ÁNH GIÁ VỀ THỊ TRƯỜNG MÁY ĐIỀU HÒA GIA DỤNG V IỆT N AM 11

1.1.3 K ẾT LUẬN VỀ THỊ TRƯỜNG ĐIỀU HÒA GIA DỤNG Ở V IỆT N AM 13

1.2 T ỔNG QUAN VỀ CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐHKK 14

1.2.1 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆ Ả NĂNG LƯỢNG CỦ ĐHKK BẰNG CHỈ SỐ COP/EER 17

1.2.2 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆ Ả NĂNG LƯỢNG ẰNG CHỈ SỐ CHẠY NON TẢI TÍCH HỢP IPLV 19

1.2.3 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆ Ả NĂNG LƯỢNG ẰNG CHỈ SỐ TỶ SUẤT HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG TOÀN MÙA SEER 20 1.2.4 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG THEO DEGREE - DAY 22

1.2.5 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG THEO B IN METHOD 25

1.2.6 P HƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG BẰNG CHỈ SỐ CSPF 26

1.2.7 K ẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT PHƯƠNG PHÁP 30

1.3 Đ ỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN VĂN 31

1.4 Đ Ề XUẤT NỘI DUNG MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 31

CHƯƠNG 2 - NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM PHÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ NGOÀI TRỜI 32

2.1 X ÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU THỜI TIẾT H À N ỘI 32

2.1.1 M Ô TẢ THIẾT BỊ ĐO 32

2.2 P HƯƠNG PHÁP XỬ LÝ DỮ LIỆU THỜI TIẾT ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM 35

2.2.1 T HU THẬP DỮ LIỆU TỪ THIẾT BỊ ĐO HIOKI 35

2.2.2 P HƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP DỮ LIỆU THỰC NGHIỆM 37

2.3 P HÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ NGOÀI TRỜI 41

2.3.1 P HÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ NGOÀI TRỜI Ở CHẾ ĐỘ LÀM LẠNH THAM KHẢO 41

2.3.2 P HÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ NGOÀI TRỜI THEO KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 42

2.4 K ẾT LUẬN 45

v

CHƯƠNG 3 - XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CSPF 46

3.1 C Ơ SỞ LÝ THUYẾT XÁC ĐỊNH CHỈ SỐ LẠNH HIỆU QUẢ TOÀN MÙA CSPF 46

3.1.1 H Ệ SỐ LẠNH HIỆU QUẢ TOÀN MÙA CSPF 46

3.1.2 T ẢI LẠNH XÁC ĐỊNH 46

3.1.3 P HÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ NGOÀI TRỜI Ở CHẾ ĐỘ LÀM LẠNH 47

3.2 T HUẬT TOÁN XÁC ĐỊNH HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG TOÀN MÙA LÀM LẠNH CSPF CHO CÁC LOẠI MÁY ĐHKK GIA DỤNG 47

3.2.1 Đ ẶC TÍNH LÀM LẠNH CỦA THIẾT BỊ NĂNG S ẤT CỐ ĐỊNH 49

3.2.2 Đ ẶC TÍNH LÀM LẠNH TOÀN MÙA CỦA THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH NĂNG SUẤT HAI CẤP 53

3.2.3 Đ ẶC TÍNH LÀM LẠNH TOÀN MÙA CỦA THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH NĂNG S ẤT NHIỀU CẤP 56

3.2.4 Đ ẶC TÍNH LÀM LẠNH TOÀN MÙA CỦA THIẾT BỊ ĐIỀU CHỈNH NĂNG S ẤT VÔ CẤP 61

3.3.P HẦN MỀM XÁC ĐỊNH CSPF CHO CÁC LOẠI MÁY ĐHKK GIA DỤNG 67

3.4 K ẾT QUẢ SỬ DỤNG PHẦN MỀM ĐỂ TÍNH TOÁN CSPF CHO MÁY ĐHKK GIA DỤNG THEO GIÁ TRỊ BIN THAM KHẢO TCVN 7831-1:2013 72

3.4.1 K ẾT QUẢ TÍNH TOÁN CSPF CHO THIẾT BỊ NĂNG S ẤT LẠNH CỐ ĐỊNH ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM CHO MÁY ĐHKK P ANASONIC 12000B TU / H Ở PTN 72

3.4.2 K ẾT QUẢ TÍNH TOÁN CSPF CHO THIẾT BỊ NĂNG S ẤT LẠNH VÔ CẤP ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM CHO MÁY ĐHKK P ANASONIC 12000B TU / H Ở PTN 73

3.4.3 K ẾT QUẢ TÍNH TOÁN CSPF ÁP DỤNG THỰC NGHIỆM CHO 60 LOẠI MÁY ĐHKK CÓ NĂNG S ẤT LẠNH CỐ ĐỊNH VỚI THÔNG SỐ ĐÃ ĐƯỢC CUNG CẤP TẠI PHỤ LỤC G 75

3.4.4 K ẾT QUẢ TÍNH TOÁN CSPF ÁP DỤNG THỬ NGHIỆM CHO 40 LOẠI MÁY ĐHKK CÓ NĂNG S ẤT LẠNH VÔ CẤP VỚI THÔNG SỐ ĐÃ ĐƯỢC CUNG CẤP TẠI PHỤ LỤC H 77

3.5 K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 79

CHƯƠNG 4- TÍNH TOÁN CHỈ SỐ CSPF THEO PHÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ THỰC NGHIỆM 80

4.1 T ÍNH TOÁN CSPF THEO DỮ LIỆU PHÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ THỰC NGHIỆM TẠI H À N ỘI 80

4.2 N HẬN XÉT ẢNH HƯỞNG CỦ ĐIỀU KIỆN KHÍ HẬ ĐẾN HỆ SỐ LẠNH HIỆU QUẢ MÙA 84

4.2.1 Đ IỀU KIỆN THỜI TIẾT ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ CÓ NĂNG S ẤT LẠNH CỐ ĐỊNH 84

4.2.2 Đ IỀU KIỆN THỜI TIẾT ẢNH HƯỞNG ĐẾN ĐẶC TÍNH NĂNG LƯỢNG CỦA THIẾT BỊ CÓ NĂNG S ẤT LẠNH VÔ CẤP 86

4.3 K ẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 87

CHƯƠNG 5-KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 88

5.1 K ẾT LUẬN 88

5.2 Đ Ề XUẤT 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

PHỤ LỤC 93

vi

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT

CÁC KÝ HIỆU:

EER (t) Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) ở nhiệt độ ngoài trời liên tục t W/W

EER (t j ) Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) ở nhiệt độ ngoài trời t j W/W

EER,ful (t b ) Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) khi tải lạnh bằng năng suất lạnh

EER,hf (t j ) Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) ở chế độ thay đổi được từ năng

suất lạnh nửa tải đến năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời t j

W/W

EER,mh (tj) Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) ở chế độ thay đổi được từ năng

suất lạnh tải nhỏ nhất đến năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài

FPL (t j ) Hệ số non tải (PLF) ở nhiệt độ ngoài trời t j –

FTCSP Hệ số hiệu quả làm lạnh toàn mùa tổng (TCSPF) –

LC (t j ) Tải lạnh xác định ở nhiệt độ ngoài trời t j W

nj Số giờ trong đó nhiệt độ ngoài trời dao động trong một khoảng liên

tục - bin

h

P (t) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm lạnh được tính bằng công thức

P(t j ) ở nhiệt độ ngoài trời liên tục t

W

P (tj ) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm lạnh có thể áp dụng cho năng

suất lạnh bất kỳ ở nhiệt độ ngoài trời t j

Phf (t j ) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm việc thay đổi được giữa năng

suất lạnh nửa tải và năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời t j

W

Pmf (t j ) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm việc theo chu kỳ ở giai đoạn 2

giữa năng suất lạnh tải nhỏ nhất và năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt

độ ngoài trời t j

W

Pmh (t j ) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm việc thay đổi được giữa năng

suất lạnh tải nhỏ nhất và năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài trời

X(tj ) Tỷ số giữa tải và năng suất lạnh ở nhiệt độ ngoài trời t j –

Xhf (t j ) Tỷ số giữa hiệu của tải lạnh và năng suất lạnh đầy tải và hiệu số

giữa năng suất lạnh đầy tải và năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ

ngoài trời t j

–

Xmf (t j ) Tỷ số giữa hiệu của tải lạnh và năng suất lạnh đầy tải và hiệu số

giữa năng suất lạnh đầy tải và năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt

độ ngoài trời t j

–

Xmh (t j ) Tỷ số giữa hiệu của tải lạnh và năng suất lạnh đầy tải và hiệu số

giữa năng suất lạnh nửa tải và năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt

 ful (t j ) Năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời t j W

 ful (35) Năng suất lạnh đầy tải ở điều kiện nhiệt độ T1 W

viii

 ful (29) Năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời 29 o

 haf (t j ) Năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài trời t j W

 haf (35) Năng suất lạnh nửa tải ở điều kiện nhiệt độ T1 W

 haf (29) Năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài trời 29 o

 min (t j ) Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt độ ngoài trời t j W

 min (35) Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở điều kiện nhiệt độ T1 W

 min (29) Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt độ ngoài trời 29 o

AHRI Air-conditioning, Heating & Refrigeration Institute

BTU/h British Thermal Units per hour

IEER Intergrated Energy Efficiency Ratio

SEER Seasonal Energy Efficiency Ratio

IPLV Integrated Part Load Value

JIS Japanese Industrial Standards

NPLV Non-Standard Part Load Value

NĐ-CP Nghị định Chính Phủ

MEPs Minimum Energy Performance Standards

TOE Ton of Oil Equivalent

TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam

ix

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Thống kê thực trạng sử dụng thiết bị điện trong mỗi gia đình Việt

Nam 2012-2013……… 2

Bảng 1.2 Hệ số chuyển đổi năng lượng theo Công văn 3505/BCT-KHCN-2011 3

Bảng 1.3 Thị trường máy ĐHKK và thị phần điều hòa gia dụng của Việt Nam 13

Bảng 1.4 Các chỉ số của máy ĐHKK được xác định qua thử nghiệm 14

Bảng 1.5 Các chỉ số đánh giá hiệu quả năng lượng tham khảo 15

Bảng 1.6.Hệ số của A,B,C,D theo điều kiện khí hậu và phương thức vận hành hệ thống điều hòa không khí .20

Bảng 1.7 Phân bố bin nhiệt độ ngoài trời tham khảo 25

Bảng 2.1 Kết quả xử lý dữ liệu thu thập từ bộ đo HIOKI định dạng tệp CSV trong toàn thời gian đo đạc thực nghiệm 36

Bảng 2.2 Phân phối bin nhiệt độ ngoài trời tham khảo 41

Bảng 2.3 Phân bố bin nhiệt độ ngoài trời cả năm thực nghiệm 42

Bảng 2.4 Phân bố bin nhiệt độ ngoài trời mùa làm lạnh thực nghiệm 44

Bảng 3.1 Tải lạnh xác định 48

Bảng 3.2 Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và các giá trị mặc định cho chế độ làm lạnh ở điều kiện khí hậu T1 theo TCVN 6576 (ISO 5151), TCVN 6577 (ISO 13253) và TCVN 9981 (ISO 15042) 47

Bảng 3.3 Cấp hiệu suất năng lượng theo CSPF 51

Bảng 3.4 Kết quả tính toán CSPF cho 60 thiết bị năng suất lạnh cố định 75

Bảng 3.5 Kết quả tính toán CSPF cho 40 thiết bị năng suất lạnh vô cấp 77

Bảng 4.1 Kết quả tính toán CSPF Hà Nội cho 60 máy ĐHKK năng suất lạnh cố định 81

Bảng 4.2.Kết quả tính toán CSPF Hà Nội cho 40 máy ĐHKK năng suất lạnh vô cấp 83

x

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hinh 1.1 Danh mục sản phẩm 5

Hinh 1.2 Kế hoạch thực hiện 6

Hinh 1.3 Nhãn xác nhận 6

Hình 1.4 Nhãn so sánh 8

Hình 1.5 Quy trình dán nhãn tiết kiệm năng lượng 11

H n 1.6 Đ thị COP phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời của ĐHKK biến tần và không biến tần 18

Hình 2.1 Vị trí đặt sensor trong phòng thí nghiệm 33

Hình 2.2 Vị trí đặt sensor bên ngoài phòng thí nghiệm 33

Hình 2.3 Bộ chuyển đổi và lưu trữ dữ liệu HIOKI 34

Hình 2.4 Kết quả xử lý số liệu thời tiết của ngày 31/10/2012 38

Hình 2.5 Quy trình tổng hợp dữ liệu thời tiết đo đạc thực nghiệm 39

Hình 2.6 Phân phối bin nhiệt độ ngoài trời thực nghiệm cả năm 43

Hình 2.7 Phân phối bin nhiệt độ ngoài trời thực nghiệm mùa làm lạnh 45

Hình 3.1 Thuật toán xác định CSPF cho ĐHKK gia dụng loại năng suất cố định 52

Hình 3.2 Thuật toán xác định CSPF cho ĐHKK gia dụng hai cấp năng suất lạnh 55

Hình 3.3 Thuật toán xác định CSPF cho ĐHKK gia dụng nhiều cấp năng suất lạnh 60

Hình 3.4 Thuật toán xác định CSPF cho ĐHKK gia dụng vô cấp năng suất lạnh 67

Hình 3.5 Giao diện phần mềm xác định CSPF cho máy ĐHKK gia dụng ―CSPF Calc v1.0.0.1‖ 68

Hình 3.6 Kết quả hiển thị trên phần mềm CSPF Calctrên nền WindowForm 70

Hình 3.7 Kết quả xuất ra tệp văn bản PDF bằng phần mềm CSPF Calc 71

Hình 3.8 Kết quả tính toán CSPF cho thiết bị năng suất lạnh cố định 73

Hình 3.9 Kết quả tính toán CSPF cho thiết bị năng suất lạnh vô cấp 75

xi

Hình 4.1 Kết quả tính toán CSPF Hà Nội cho thiết bị năng suất lạnh cố định 80 Hình 4.2 Kết quả tính toán CSPF Hà Nội cho thiết bị năng suất lạnh vô cấp 80 Hình 4.3 Kết quả so sánh giá trị CSPF do ảnh hưởng điều kiện thời tiết cho thiết

bị năng suất lạnh cố định 85

Hình 4.4 Kết quả so sánh giá trị CSPF do ảnh hưởng điều kiện thời tiết cho thiết

bị năng suất lạnh vô cấp 86

xii

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, cả thế giới vẫn đang rất nóng bỏng về vấn đề đảm bảo an ninh năng lượng đ ng thời với việc giảm thiểu phát thải công nghiệp vào môi trường, ứng phó với vấn đề biến đổi khí hậu mang tính toàn cầu Vấn đề này đặt ra một trong những thách thức lớn để đảm bảo sự phát triển bền vững của thế giới nói chung và Việt Nam nói riêng trong thế kỷ 21 Do đó song song với việc phát triển các ngu n năng lượng mới và năng lượng tái tạo thì rất cần thiết phải có các giải pháp tiết kiệm và sử dụng năng lượng trong các thiết bị điện hiệu quả

Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, kết hợp với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và điều kiện khí hậu đang nóng dần lên, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí nước ta là rất lớn Các nghiên cứu thị trường trong nhiều năm gần đây cho thấy mức độ tăng trưởng của thị trường điều hòa không khí ở Việt Nam là từ 20-30 , với đỉnh cao là năm 2010 có số lượng tiêu thụ là xấp xỉ một triệu chiếc 2,3 ,trong đó hơn 80 là điều hòa gia dụng có công suất nhỏ từ 900018000BTU/h

Trong khi đó đa phần điều hòa không khí ở Việt Nam đều là các điều hòa kiểu cũ có mức độ tiêu thụ năng lượng cao Vì vậy muốn giải quyết bài toán tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả trong lĩnh vực điều hòa không khí gia dụng thì cần phải nghiên cứu, đề xuất phương pháp cũng như xây dựng giải pháp đánh giá được đặc tính tiêu thụ năng lượng của các loại máy điều hòa không khí gia dụng phổ biến trên thị trường

Vậy, vấn đề cơ bản là phải xây dựng được phương pháp k m theo các hệ thống thiết bị, phần mềm tương ứng để xác định mức độ tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí, có tính kế thừa các tiêu chuẩn hiện có trên thế giới, nhưng đ ng thời cũng tính đến yếu tố khí hậu, thời gian vận hành máy, cũng như thói quen sử dụng của người Việt Nam Một trong những phương pháp này là sử dụng cách đánh giá hiệu quả năng lượng của điều hòa không khí gia dụng theo cách tiếp cận của khái niệm chỉ số hiệu quả toàn năm APF( Annual Performance Factor) hoặc toàn mùa chạy máy lạnh CSPF ( Cooling Seasonal Performance Factor) trong điều kiện khí hậu của Việt Nam

xiii

Quá trình nghiên cứu tập trung vào đối tượng là máy điều hòa không khí gia dụng công suất nhỏ, phổ biến trên thị trường và có ứng dụng công nghệ biến tần Từ

đó đề xuất được phương pháp đánh giá đặc tính năng lượng cũng như phân bố nhiệt

độ áp dụng phù hợp với khí hậu Việt Nam đảm bảo tiêu chí đề ra

Tính thiết thực của đề tài ― Xây dựng p ƣơng pháp đán giá mức độ tiêu

t ụ năng lƣợng c o các loại điều òa gia dụng ‖ trình bày trong khuôn khổ luận

văn này là cơ sở để tổng hợp được hệ thống dữ liệu khí hậu, dữ liệu đặc tính tiêu thụ năng lượng của máy ĐHKK gia dụng cho mùa làm lạnh cũng như để phát triển rộng hơn là các loại máy ĐHKK hoạt động trong cả năm Từ đó tìm ra giải pháp sử dụng, tái tạo và đảm bảo an ninh về năng lượng cho Việt Nam cũng như cho cả Đông Nam Á và hội nhập với xu hướng trên thế giới

Nội dung nghiên cứu trong khuôn khổ luận văn này được trình bày với năm chương với tên đề mục như sau:

 Chương 1 - TỔNG QUAN

 Chương 2 - XÁC ĐỊNH PHÂN BỐ BIN NHIỆT ĐỘ BẰNG THỰC NGHIỆM

 Chương 3 - XÂY DỰNG PHẦN MỀM TÍNH TOÁN CSPF VÀ TIÊU THỤ

NĂNG LƯỢNG CỦA ĐHKK GIA DỤNG

 Chương 4- ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN THỜI TIẾT

ĐẾN HỆ SỐ CSPF VÀ TIÊU THỤ NĂNG LƯỢNG

 Chương 5 - KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT

K m theo là các phụ lục và tài liệu tham khảo viện dẫn cho nội dung nghiên cứu trong luận văn

Sau cùng, mặc dù đã nỗ lực làm việc hết sức dưới sự hướng dẫn chỉ bảo tận tình

của thầy giáo TS Nguyễn Việt Dũng nhưng luận văn không tránh khỏi những thiếu

sót Kính mong các thầy cô, bạn b và đ ng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn tăng thêm giá trị khoa học và thực tiễn Xin chân thành cảm ơn!

Các nghiên cứu thị trường trong 5 năm gần đây cho thấy mức độ tăng trưởng của thị trường ĐHKK ở Việt Nam là từ 20-30 , với đỉnh cao là năm 2010 có số lượng tiêu thụ là xấp xỉ một triệu chiếc Trong đó hơn 80 là điều hòa gia dụng có công suất nhỏ từ

900018000 BTU/h

Theo số liệu thống kê năm 2009 có 1334652 hộ có sử dụng ĐHKK chiếm 5,9 tổng số hộ trong toàn quốc và hàng ngàn công trình sử dụng hệ thống ĐHKK Trung tâm Chiller, hệ thống VRV/VRF Trong đó số hộ sử dụng ĐHKK ở các thành thị là 16,2

và ở nông thôn là 1,3 , với tiêu thụ điện khoảng từ 25 tổng sản lượng điện hàng năm của Việt nam [6]

Trong khi đó đa phần ĐHKK ở Việt Nam đều là các điều hòa kiểu cũ có mức độ tiêu thụ năng lượng cao Vì vậy giải quyết bài toán tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả, trong lĩnh vực ĐHKK đang được đặt ra như một vấn đề cấp thiết

Chính vì vậy mà Bộ Công thương đã tiến hành triển khai chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Song song với chương trình mục tiêu trên, Bộ Công thương cũng thực hiện chương trình tiêu chuẩn hiệu suất và dán nhãn sản phẩm tiết kiệm năng lượng

Theo thống kê của Bộ Công Thương mức tiêu thụ năng lượng của Việt Nam trong năm 1998 là chỉ khoảng 10.8 triệu TOE và tăng khoảng 24.2 triệu TOE vào năm 2008 Tốc độ tăng trưởng bình quân 12.4 /năm

Thời gian sử dụng trung bình / ngày

Công suất tiêu thụ (Wh)

Hệ số chuyển đổi = nhiệt trị nhiên liệu (tính theo kcal) / 10000 [19]

Ví dụ: để chuyển đổi từ 1 tấn dầu DO về TOE bạn sử dụng hệ số 1,02

3

Bảng 1.2 Hệ số chuyển đổi năng lượng theo Công văn 3505/BCT-KHCN-2011

11 Nhiên liệu phản lực (Jet Fuel) Tấn 1.05

(*) Ghi chú: TOE – Tấn dầu tương đương

1.1.1.1 C ƣơng tr nh dán nhãn tiết kiệm năng lƣợng

Cơ sở pháp lý của chương trình dán nhãn tiết kiệm năng lượng

Luật sử dụng năng lượng hiệu quả và tiết kiệm ngày 17/6/2010

Nghị định 102/2003/NĐ-CP ngày 3/9/2003 của chính phủ về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Quyết định 79/2006/QĐ-TTg ngày 14/4/2006 của Thủ tướng Chính phủ phê duyệt Chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Thông tư 08/2006/TT-BCN ngày 16/11/2006 của Bộ công nghiệp quy định trình tự thủ tục dãn nhãn sản phẩm tiết kiệm năng lượng

4

a) Mục tiêu chung:

Giảm một phần đầu tư phát triển hệ thống cung ứng năng lượng, mang lại lợi ích về kinh tế xã hội, góp phần bảo vệ môi trường, khai thác hợp lý các ngu n tài nguyên thiên nhiên, thực hiện phát triển kinh tế xã hội bền vững

b) Mục tiêu cụ thể:

Giai đoạn 2006-2010: tiết kiệm từ 3 -5 tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn quốc so với dự báo hiện nay về phát triển năng lượng và phát triển kinh tế xã hội theo phương án phát triển bình thường

Giai đoạn 2011-2015: tiết kiệm từ 5 -8% tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn quốc so với dự báo hiện nay về phát triển năng lượng và phát triển kinh tế xã hội theo phương án phát triển bình thường

c) Nội dung chương trình dán nhãn tiết kiệm năng lượng có 6 nhóm nội dung và 11

Nhóm nội dung 3 (có 2 đề án): Phát triển, phổ biến các trang thiết bị có hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, từng bước loại bỏ các trang thiết bị có hiệu suất thấp

Nhóm nội dung 4 (có 2 đề án): Sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả trong các doanh nghiệp sản xuất công nghiệp

Nhóm nội dung 5 (có 2 đề án): sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả trong các tòa nhà

Nhóm nội dung 6 (có 1 đề án): sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả trong giao thông vận tải

d) Mục đích của dán nhãn tiết kiệm năng lượng:

Nhận biết, phân biệt sản phẩm về phương diện tiết kiệm năng lượng

5

Tạo thị trường cạnh tranh về phương diện sử dụng năng lượng

Khuyến khích sản xuất, sử dụng hàng hóa có hiệu suất năng lượng cao

e) Đối tượng của chương trình dán nhãn tiết kiệm năng lượng:

Nhóm thiết bị gia dụng: đ n huỳnh quang ống thẳng, đ n huỳnh quang compact, chấn lưu điện từ và điện tử cho đ n huỳnh quang, máy điều hòa nhiệt độ,

tủ lạnh, máy giặt sử dụng trong gia đình, n i cơm điện, quạt điện, máy thu hình

Nhóm thiết bị văn phòng và thương mại: Máy tính, màn hình máy tính, máy điều hoà trung tâm, tủ gĩư lạnh bán hàng và các thiết bị tiêu thụ năng lượng khác…

Nhóm thiết bị công nghiệp: Mô tơ, máy biến thế ba pha, quạt công nghiệp, bơm nước ly tâm, máy may công nghiệp…

Nhóm thiết bị sử dụng năng lượng mới, năng lượng tái tạo và vật liệu: thiết

bị đun nước nóng bằng năng lượng mặt trời, các thiết bị sử dụng khí gas gia dụng, kính, cửa sổ, tấm lợp, các vật liệu, phụ kiện tiết kiệm năng lượng

g) Các kế hoạch trong thời gian tới:

Thúc đẩy tổ chức dán nhãn so sánh tiết kiệm năng lượng cho các sản phẩm điều hòa không khí, tủ lạnh và máy giặt thuộc nhóm số 1 như trong hình 1.1

Hinh 1.1 Danh mục sản phẩm.[9]

4 Nhóm phương tiện giao thông vận tải

6

Hinh 1.2 Kế hoạch thực hiện.[9]

Đẩy mạnh truyền thông quảng bá cho các sản phẩm dán nhãn

Sớm hình thành cơ chế ưu tiên việc mua sắm trang thiết bị thuộc ngân sách các trang thiết bị được dán nhán tiết kiệm năng lượng và các cơ chế ưu đãi khác

1.1.1.2 N ãn tiết kiệm năng lƣợng và quy tr n t ủ tục đăng kí dán n ãn

a) Nhãn xác nhận

Hinh 1.3: Nhãn xác nhận.[8]

7

Cách hiểu về nhãn xác nhận :

Nhãn năng lượng xác nhận là nhãn thể hiện hình biểu tượng Tiết kiệm năng lượng (hay còn gọi là Ngôi sao năng lượng Việt) được dán cho các phương tiện, thiết bị lưu thông trên thị trường khi những phương tiện, thiết bị này có mức hiệu suất năng lượng đạt hoặc vượt mức hiệu suất năng lượng cao (HEPS) do Bộ Công Thương quy định theo từng thời kỳ

Ví dụ mẫu Giấy chứng nhận "SẢN PHẨM TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG" [8]

8 b) Nhãn so sánh:

Hình 1.4: Nhãn so sánh [8]

9

Cách hiểu về nhãn so sánh :

Nhãn năng lượng so sánh là nhãn được dán cho các phương tiện, thiết bị lưu thông trên thị trường có mức hiệu suất năng lượng khác nhau ứng với năm cấp hiệu suất năng lượng (từ 1 sao đến 5 sao)

Nhãn 5 sao là nhãn có hiệu suất tốt nhất nhằm cung cấp cho người tiêu dùng biết các thông tin về hiệu suất năng lượng của phương tiện, thiết bị này so với các phương tiện, thiết bị cùng loại khác trên thị trường, giúp người tiêu dùng lựa chọn được phương tiện, thiết bị có mức tiêu thụ năng lượng tiết kiệm hơn

c) Thông tin qui định hiển thị trên nhãn :

Hãng sản xuất: Là tên của tổ chức/doanh nghiệp sản xuất sản phẩm đăng ký

dánnhãn năng lượng

Tên/mã sản phẩm: Là tên, mã sản phẩm được dán nhãn

Mức tiêu thụ năng lượng: Là trị số tiêu thụ năng lượng được tính bằng

kWh/năm

Số chứng nhận: Là mã do Bộ Công Thương cấp được quy định cụ thể trong

Giấy chứng nhận sản phẩm tiết kiệm năng lượng

Cấp hiệu suất năng lượng: Lượng năng lượng tiêu thụ trong một giờ vận hành của các sản phẩm cùng chủng loại nhưng do các nhà sản xuất khác nhau chế tạo được chia thành 5 khoảng mức tương ứng với số sao trên nhãn (từ 1 sao đến 5 sao)

Cấp hiệu suất năng lượng do Bộ Công Thương xác định qua việc đánh giá kết quả thử nghiệm chỉ tiêu hiệu suất năng lượng của sản phẩm và được thể hiện trong Giấy chứng nhận sản phẩm tiết kiệm năng lượng

Các thông tin khác: Được quy định chi tiết trong Quyết định cấp Giấy chứng

nhận phù hợp với từng loại sản phẩm cụ thể

Vị trí dán nhãn năng lượng so sánh được thể hiện theo qui cách của Bộ Công

Thương như trong tài liệu.[8]

10

11

d) Quy trình dán nhãn hiện nay

Hình 1.5 Quy trình dán nhãn tiết kiệm năng lượng [8]

1.1.2 Đán giá về t ị trường máy điều òa gia dụng Việt Nam

Cho đến nay ở Việt Nam chưa có một cơ quan, tổ chức thường xuyên nghiên cứu đánh giá toàn diện về thị trường máy ĐHKK, mới chỉ có kết quả nghiên cứu của một vài dự án như của Bộ Công thương, các nghiên cứu của Đại học Bách

khoa Hà Nội 2010-2013 [3]

Thường xuyên đánh giá về thị trường máy điều hòa của Việt Nam chủ yếu là một số công ty của nước ngoài mà điển hình là BSRIA Co Ltd và GfK Tuy nhiên tất cả các số liệu trên chỉ mang tính định hướng vì chưa phản ánh được hết các yếu

tố của thị trường điều hòa của Việt Nam với lý do đa phần các nhà sản xuất, lắp ráp nội địa và các công ty thương mại trong nước thường không muốn cung cấp con số thực về số lượng sản phẩm và doanh số, ngoài ra còn phải kể đến một số lượng

12

không nhỏ các điều hòa dân dụng được nhập lậu qua biên giới Tuy vậy các nghiên cứu độc lập của các đơn vị tiến hành trong các thời gian khác nhau cũng đã cho thấy tiềm năng và tốc độ phát triển rất nhanh của thị trường máy điều hòa nói chung và thị trường máy điều hòa gia dụng Việt Nam nói riêng

Mức độ tăng trưởng hàng năm và thị phần máy điều hòa dân dụng là rất lớn khoảng 2030 /năm trong giai đoạn 2010-2013 Các số liệu đánh giá của BSRIA

Co Ltd, GfK, Bộ Công thương và ĐHBKHN trình bày ở bảng1.3

Bảng 1.3 Thị trường máy ĐHKK và thị phần điều hòa gia dụng của Việt Nam.[4]

800.000-850.000 ~900.000 15  20 Gia dụng

*Dựa trên tốc độ phát triển 3 năm liên tiếp ** Tính dự báo theo tăng trưởng 5 năm

Năm 2009 cho kết quả đánh giá mức tăng trưởng thị trường tương đối thấp

là do các đánh giá được thực hiện trong năm 2008 khi khủng hoảng tài chính thế giới đang ở đỉnh điểm Trên thực tế đối với thị trường ĐHKK Việt Nam sự phục h i mạnh mẽ xảy ra ngay từ năm 2009 và tới năm nay 2010 có một sự bùng nổ nhất định về thị trường máy ĐHKK Các nghiên cứu thị trường gần đây cho thấy một số nhà cung cấp hàng đầu của thị trường máy ĐHKK của Việt Nam có mức độ tăng trưởng doanh số bán hàng rất ngoạn mục từ 3060%

13

Đối với thị trường ĐHKK của Việt Nam thị phần của các máy điều hòa gia dụng chiếm phần lớn từ 7585 tùy theo các cách đánh giá khác nhau với doanh thu 250350 triệu USD Trong đó loại điều hòa bán chạy nhất là điều hòa hai cục có công suất 9000 18000 BTU/h, doanh số loại điều hòa này chiếm xấp xỉ 35 40%

tổng lượng ĐHKK được bán trên thị trường.[3]

Với điều kiện thời tiết nhiệt đới gió mùa của nước ta phần lớn điều hòa gia dụng là điều hòa một chiều lạnh, chỉ có một số hộ gia đình và khách sạn, văn phòng

ở Miền Bắc sử dụng điều hòa gia dụng hai chiều Doanh số bán điều hòa hai chiều chỉ chiếm khoảng 15 so với tổng doanh số bán điều hòa gia dụng Các loại điều hòa gia dụng sử dụng công nghệ biến tần tiết kiệm điện hiện chưa được sử dụng rộng rãi Hiện tại dẫn đầu thị trường hiện nay là các nhà cung cấp Panasonic, LG, Toshiba Carrier, Daikin

1.1.3 Kết luận về t ị trường điều òa gia dụng ở Việt Nam

Thị trường điều hòa gia dụng chiếm phần lớn thị trường ĐHKK từ 7585% , với tốc độ tăng trưởng hàng năm cao hơn 20 tổng sản phẩm

Doanh số điều hòa gia dụng khoảng sáu trăm nghìn chiếc cho cả thị trường Trên thị trường điều hòa gia dụng hiện nay có rất nhiều các dạng điều hòa với các đặc tính tiêu thụ năng lượng khác nhau;

Lĩnh vực điều hòa không khí gia dụng rất có tiềm năng thực hiện các giải pháp sử dụng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải khí gây hiệu ứng nhà kính

Vì vậy rất quan trọng phải nghiên cứu đánh giá các đặc tính năng lượng của các loại điều hòa này Trên cơ sở đó có thể có những giải pháp thúc đẩy sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả cho lĩnh vực này

Để giải quyết bài toán này một trong những vấn đề cơ bản là phải xây dựng được phương pháp k m theo các hệ thống trang thiết bị tương ứng để xác định mức

độ tiêu thụ năng lượng của ĐHKK, có tính kế thừa các tiêu chuẩn hiện có trên thế giới, nhưng đ ng thời cũng phải tính đến yếu tố khí hậu, thời gian vận hành máy, cũng như thói quen sử dụng của người Việt Nam

1.2 Tổng quan về các p ƣơng p áp đán giá iệu quả năng lƣợng của ĐHKK

Hiện nay ở một số quốc gia tiên tiến đã chuẩn hóa xong tiêu chuẩn tích hợp riêng cho thiết bị ĐHKK gia dụng trình bày trong bảng 1.4

Bảng 1.4.Các chỉ số đánh giá của máy ĐHKK được xác định qua thử nghiệm[24]

China

GB/T7725 GB12021.3 GB21455

APF

Ngoài ra hiện tại cũng có rất nhiều chỉ số đánh giá hiệu quả năng lượng mà

ta có thể tham khảo trong bảng 1.5

Bảng 1.5 Các chỉ số đánh giá hiệu quả năng lượng tham khảo[10]

15

1 Hệ số lạnh (mùa h )

COP EER CER

kW/kW /W /W

RT/kW Btu/Wh Btu/Wh

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

c uẩn T1

-ISO 5151:2010-ĐHKK / bơm n iệt k ông ống gió -ISO 13253:2011- ĐHKK/ bơm n iệt có ống gió -ISO 15042:2011- ĐHKK/ bơm n iệt đa

Power Input per Capacity PIC = 1/COP

-

16

4 Hệ số lạnh/nhiệt

theo mùa/ cả năm

CSPF/HSPF /APF/SEER

Cooling Seasonal Performance

factor Heating Seasonal Performance

factor Annual Performance factor Seasonal Energy Efficiency

Ratio

ISO 16358-1,2,3:2013 JIS B 8616:2006 ANSI/AHRI* 210/240:2008/ 340/360:2007 Dùng c o ĐHKK/ bơm

n iệt sôi trực tiếp (*Qo<19kW)

5 Hệ số chạy non tải

ANSI/AHRI 550/590:2011- ĐHKK/ bơm n iệt sôi trực tiếp

6 Hệ số chạy non tải

tích hợp (theo COP)

IPLV (NPLV)

chiller

*Tài liệu tiếng Anh khi sử dụng IPLV (NPLV) như COP đơn vị là năng suất lạnh hữu ích/đơn vị tiêu tốn, nhưng khi thì lại như PIC với đơn vị là điện tiêu

tốn/một đơn vị lạnh.

17

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 hệ 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 hệ số 1,2,3 Với những yếu tố sơ lược kể trên thì ta cần phải quá độ về một tiêu chuẩn tích hợp để chuẩn hóa phương pháp xác định hiệu suất năng lượng khả thi với điều kiện thử nghiệm trong nước cũng như dễ áp dụng cho các thiết bị ĐHKK gia dụng

1.2.1 P ƣơng p áp đán giá iệu quả năng lƣợng của ĐHKK bằng c ỉ số COP/EER

Để đánh giá hiệu quả của các loại máy lạnh nói chung, người ta sử dụng các chỉ

số sau: chỉ số lạnh (COP- Coefficient of Performance), chỉ số hiệu quả năng lượng EER/CER (Energy / Cooling Efficiency Ratio) Về cơ sở lý thuyết các chỉ số nêu trên có bản chất khác nhau, trong đó COP dùng để đánh giá mức độ hoàn thiện về mặt nhiệt động của ĐHKK còn chỉ số EER đánh giá hiệu quả năng lượng thu được của ĐHKK tại một điều kiện vận hành xác định

Mặc dù vậy trên thực tế ứng dụng, có thể dễ thấy các chỉ số này đều là tỉ số giữa năng suất lạnh thu được chia cho điện năng tiêu thụ tại điều kiện thử nghiệm, nên ý nghĩa tương tự như nhau

ĐHKK có COP hay EER lớn hơn sẽ cho hiệu quả năng lượng cao hơn ở cùng một điều kiện vận hành Do đó, để thử nghiệm và đánh giá đặc tính của ĐHKK người ta thường sử dụng các chỉ số trên Theo tiêu chuẩn ISO 5151:2010 ( tương ứng TCVN 6576:2013 ) đối với các nước nhiệt đới như Việt Nam điều kiện thử nghiệm cho chế độ

toàn tải của ĐHKK là T1.[3] Năng suất lạnh thu được ở điều kiện thử nghiệm trên là

năng suất lạnh định mức của ĐHKK Kết quả thử nghiệm được dùng làm cơ sở để dán nhãn đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng của ĐHKK tại Việt Nam

H n 1.6 Đ thị COP phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời của ĐHKK biến tần và

không biến tần[6]

Từ đ thị dễ thấy ở vùng nhiệt độ ngoài trời xấp xỉ 35oC, tương ứng với vùng năng suất lạnh của ĐHKK đạt định mức, COP của ĐHKK biến tần nhỏ hơn COP của ĐHKK không biến tần Như vậy có thể kết luận ĐHKK biến tần không hiệu quả bằng ĐHKK thông thường Điều này trái với thực tế là sử dụng ĐHKK biến tần tiết kiệm điện năng hơn ĐHKK thường khoảng 15-30 tùy vào điều kiện vận hành

Vì những lý do nêu trên, hiện nay trên thế giới các chỉ số COP và EER chỉ dùng

để thử nghiệm chế độ toàn tải của ĐHKK và để xác định các đặc tính của ĐHKK ở các vùng phụ tải khác nhau, phục vụ cho việc đánh giá hiệu quả năng lượng của ĐHKK trong toàn bộ thời gian hoạt động theo một chỉ số tổng hợp khác

(Non-Trên thực tế, phần lớn thời gian các hệ thống điều hòa không khí làm việc non tải Theo thống kê của Viện lạnh và Điều hòa không khí của Mỹ (AHRI) thì các

hệ thống điều hòa không khí ở Hoa Kỳ chỉ chạy 1 thời gian trong năm là ở 100 tải, còn 99 trong năm là làm việc ở chế độ non tải Cụ thể 42 thời gian chạy ở

75 tải; 45 thời gian chạy ở 50 tải và 12 chạy ở 25 tải Bởi vậy tiêu chuẩn ANSI/AHRI 550/590-2011 quy định lấy chỉ số IPLV làm tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả năng lượng của hệ thống điều hòa không khí, xác định IPLV theo biểu thức:

IPLV = 0,01A + 0,42B + 0,45C + 0,12D Trong đó:

IPLV: là chỉ số hiệu quả non tải tổng hợp, (kW/kW)

20

Để có thể tính chính xác hơn IPLV trong các trường hợp đó ANSI/AHRI đưa

ra các chỉ số A,B,C,D cho 4 nhóm điều kiện khí hậu và phương thức vận hành như giới thiêu ở bảng 1.6

Bảng 1.6: Chỉ số của A,B,C,D theo điều kiện khí hậu và phương thức vận hành hệ

thống điều hòa không khí.[10]

Hiện nay, ở Hoa Kỳ và một số nước châu Âu đang áp dụng chỉ số đánh giá tổng hợp SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) đối với ĐHKK giải nhiệt gió có

21

công suất ≤ 19kW [28] Theo AHRI 210/240: 2008, chỉ số SEER được xác định bằng tỉ số giữa lượng nhiệt mà máy ĐHKK lấy đi từ không gian cần điều hòa trong toàn mùa (Btu) so với lượng điện tiêu tốn (Wh) để vận hành máy ĐHKK tương ứng trong toàn mùa đó:

( ) ( )

 qc (Tj) : lượng nhiệt mà máy ĐHKK lấy đi ứng với thời gian Tj, Btu

 ec (Tj) : lượng điện năng mà máy điều hòa không khí tiêu tốn ứng với thời gian Tj, Wh

Có thể thấy, giá trị chỉ số SEER càng cao thì máy ĐHKK càng hiệu quả, có nghĩa là càng tiết kiệm điện

Ở một số nước phát triển, các máy ĐHKK loại cũ thường chỉ có giá trị SEER khoảng từ 5 đến 6 (Btu/Wh) và các máy ĐHKK loại mới thường chỉ có giá trị SEER khoảng từ 10 (Btu/Wh) trở lên Đặc biệt tại Hoa Kỳ chỉ chấp nhận các sản phẩm ĐHKK có giá trị nhỏ nhất của chỉ số SEER là 13, để được dán nhãn ENERGY STAR thì phải đạt giá trị 14 và cá biệt đã có một vài sản phẩm máy ĐHKK có giá trị SEER đạt trị số nhỏ nhất là 17

Tuy nhiên cần lưu ý, do khái niệm xác định chỉ số SEER liên hệ đến điều kiện sử dụng thực tế của từng máy ĐHKK cho nên để đánh giá đúng cần phải quan tâm đến các vấn đề:

Tính chất cách nhiệt và độ kín của công trình

Chất lượng bọc cách nhiệt, kỹ thuật lắp đặt, khả năng rò rỉ, độ bền của các đường ống gió

Cũng bởi lý do trên mà việc xác định chỉ số SEER cần phải tiến hành đo nhiều điểm để kết quả tính toán được chính xác và tin cậy Hơn nữa, việc ứng dụng chỉ số SEER cho điều kiện Việt Nam sẽ không thích hợp do điều kiện kinh tế cũng như khả năng triển khai đúng quy trình kiểm chuẩn

22

1.2.4 P ƣơng p áp đán giá mức độ tiêu t ụ năng lƣợng theo degree-day

Các chỉ số đánh giá hiệu suất tích hợp là chỉ số nhiệt tổng trên công suất năng lượng tiêu thụ tổng theo sự thay đổi nhiệt độ, thời gian và được xây dựng trên

cơ sở của tích phân hai lớp:

max 0 min max min

t t o t t o

Q dtd

Q X

0 0

số degree-day hay degree-hour

Phương pháp degree-day là một trong những phương pháp đơn giản nhất để phân tích hiệu quả năng lượng trong điều kiện phụ tải sử dụng và chỉ số hiệu suất năng lượng của thiết bị ĐHKK không thay đổi

Vậy khi điều kiện này thay đổi theo giá trị nhiệt độ ngoài trời và được nhân rộng bởi hằng giờ sử dụng thì phương pháp này sẽ được ứng dụng vào các

23

phương pháp bin để cho ra được kết quả tính toán liên quan đến mức độ tiêu thụ năng lượng cho cả tòa nhà, tính toán toàn tải cho cả năm, hoặc hiệu quả làm lạnh mùa ứng với chế độ hoạt động điều hòa ổn định

Các cơ sở lý thuyết đặc trưng cho phương pháp degree-day được trình bày

rõ ràng theo tài liệu [27]

Phương pháp đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng theo degree-hours được xây dựng trên các cơ sở:

(i) Chế độ hoạt động điều hòa là ổn định, nhiệt độ trong phòng điều hòa không đổi, khi đó

Cooling load (CL) = Building load(BL) = Heat internal gains (Qgain) + Heat loss (Qloss) (1.3) (ii) Các ngu n nhiệt trong Qgain ( tỏa ra từ người, thiết bị,…) ít phụ thuộc vào điều kiện khí hậu ngoài trời, có thể coi xấp xỉ là không đổi;

(iii) Thỏa mãn:Qloss Qlatenloss  Qsensibleloss  Qlatenloss   K.Ai( tout  tin) (1.4) Trong đó thành phần nhiệt ẩn (laten heat) trong heat loss đối với các tòa nhà dân dụng

)dd

.(

r.m

Qlatenloss   out  in (1.5) Trong đó Ki – hệ số truyền nhiệt qua vách i

r - nhiệt hóa hơi của nước ~ 2501kJ/kg

dout-din được tính trung bình cho tháng/mùa và được cho là xấp xỉ

không đổi, phụ thuộc vào khả năng tách ẩm của indoor unit

(iv) Theo giả thiết trên Qgain Qlatenloss  const, nên không mất tính tổng quát khi đặt

* gain

laten loss

Q   (1.6) Khi đó có thể đưa ra khái niệm nhiệt độ cân bằng tbal

* gain in

bal

bal in i tot loss

* gain

A.K

Qt

t

)tt(A.KQ

CL tot i out  bal , (1.8) Trong đó tbal được xác định theo điều kiện khí hậu và đặc điểm kết cấu xây dựng

của từng vùng miền, nước

Như vậy từ (1.8) suy ragiá trị CL xấp xỉ phụ thuộc tuyến tính vào t out

Phương pháp degree-day ứng dụng để ước lượng năng lượng tiêu thụ của AC:

out

out o

t nhiệt độ trung bình ngoài trời trong 1h thứ i

Ni – số giờ có nhiệt độ trung bình ngoài trời trong 1h bằng tiout

t là hàm của (t out i t bal) nhân với thời gian có nhiệt độ ngoài trời tiout- Ni

Và tích số (t out i t bal).1( )h được gọi là degree–hours Tích này đặc trưng cho

CL (cooling load) tương ứng với các giá trị tiout

Phương pháp này cho phép phân tích mối liên hệ giữa điện năng tiêu thụ và

25

1.2.5 Phương pháp đánh giá mức độ tiêu thụ năng lượng theo Bin method

Với tên gọi là Bin method thì về bản chất phương pháp này cũng giống phương pháp degree-day như đã trình bày ở mục 1.2.4 Tính khác biệt của phương pháp này là có thể xác định mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ p và nhiệt độ ngoài trời tout Khi hiệu suất năng lượng thay đổi hoặc hệ số tổn thất nhiệt thay đổi hoặc nhiệt độ điểm cân bằng thay đổi do các điều kiện khách quan như số lượng người làm việc trong tòa nhà, nhiệt độ ngoài trời và bên trong tòa nhà qua các mùa, các chế độ hoạt động của máy ĐHKK (heat-pump, cooling, dry) và khả năng thông gió của tòa nhà

Trong phương pháp này, nhiệt độ ngoài trời được chia thành các khoảng nhỏ

có độ chênh lệch là 1o

C gọi là các Bin Số giờ Bin là tổng số giờ xuất hiện của nhiệt

độ nằm trong khoảng ±0.5oC so với giá trị của chính Bin nhiệt độ đó (Nbin) như trong bảng 1.7

Bảng 1.7 Phân bố bin nhiệt độ ngoài trời tham khảo.[1]

26

Dựa trên các dạng gần đúng của công thức (1.13), người ta đưa ra các công thức ước lượng điện năng tiêu thụ của các loại điều hòa gia dụng khi biết các số liệu khí hậu i

bin

t và Nibinthông qua các số liệu quan trắc trực tiếp hoặc Cơ quan khí tượng Quốc gia cũng như số liệu thu được từ thực nghiệm để đưa ra được kết quả tính toán so sánh chính xác và tin cậy

1.2.6 P ƣơng p áp đán giá mức độ tiêu t ụ năng lƣợng bằng c ỉ số CSPF

Chỉ số hiệu quả năng lượng toàn năm APF (Annual Performance Factor) được xác định bằng công thức:

APF =

HSTE CSTE

HSTL CSTL





Trong đó:

CSTL: là tổng lượng lạnh điều hòa không khí sản xuất trong mùa làm lạnh, kJ

HSTL: tổng lượng nhiệt bơm nhiệt sản xuất trong mùa làm nóng, kJ

CSTE: tổng điện năng tiêu thụ của điều hòa không khí trong mùa làm lạnh, kJ

HSTE: tổng điện năng tiêu thụ của bơm nhiệt trong mùa làm nóng, kJ

Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu của Việt Nam, mùa đông chỉ có ở miền Bắc, đ ng thời số ngày rét ở miền Bắc cần phải sưởi cũng không nhiều chỉ khoảng 15÷20 ngày

Do đó đối với nước ta chỉ số hệ số lạnh hiệu quả toàn mùa CSPF có ý nghĩa

áp dụng thực tiễn lớn hơn trong việc xác định hiệu quả năng lượng của điều hòa không khí

CCSE Năng lượng tiêu thụ ở chế độ làm lạnh (CSEC) Wh

27

Chỉ số CSPF được thử nghiệm và tính toán dựa trên phương pháp ước lượng tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí theo phương pháp bin-nhiệt độ và các giả thiết:

Trong chế độ ổn định năng suất lạnh của điều hòa không khí sẽ cân bằng với phụ tải nhiệt của tòa nhà

Phụ tải nhiệt của tòa nhà (BL - Building Load) phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ ngoài trời (tj) Khi nhiệt độ ngoài trời bằng 35oC, phụ tải nhiệt của tòa nhà bằng năng suất lạnh định mức của điều hòa không khí

T n tại một nhiệt độ giới hạn là nhiệt độ biên hoặc nhiệt độ cân bằng (tb) tại nhiệt độ này, toàn bộ tải nhiệt sinh ra trong tòa nhà sẽ tự cân bằng với nhiệt truyền

từ trong tòa nhà ra và nhiệt độ trong nhà không đổi Có thể lấy định hướng giá trị tb

lần lượt là 19,20,21oC tương ứng với nhà ở, văng phòng và thương mại Khi đó phụ tải nhiệt của tòa nhà được tính theo công thức:

BL(tj) =

b

b j f

t

t t





35 ) 35 (

Chúng ta có thể xác định tổng lượng lạnh toàn mùa mà ĐHKK sản xuất được bằng cách lấy tổng của tải nhiệt tòa nhà ứng với mỗi nhiệt độ ngoài trời tj nhân với số giờ vận hành máy ở nhiệt độ đó nj