Nghiên cứu so sánh khả năng giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế các môi chất HCFC và HFC410a bằng HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng

Nghiên cứu so sánh khả năng giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế các môi chất HCFC và HFC410a bằng HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng Nghiên cứu so sánh khả năng giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế các môi chất HCFC và HFC410a bằng HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng luận văn tốt nghiệp thạc sĩ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ

Họ và tên tác giả luận văn : Nguyễn Khắc Hoàng Thành

Đề tài luận văn: Nghiên cứu so sánh khả năng giảm phát thải

khí nhà kính khi thay thế các môi chất HCFC và HFC410a bằng HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng

Chuyên ngành: Kỹ thuật nhiệt

Tác giả, Người hướng dẫn khoa học và Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả đã sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên bản họp Hội đồng ngày25/7/2020 với các nội dung sau:

+ Bổ sung các tài liệu tham khảo

+ Bảng 2.2 điều chỉnh lại số liệu từ 2013 - 2018

+ Chỉnh sửa số liệu bảng 3.5 theo TCVN 10273:2013

+ Chỉnh sửa lại số liệu β ở chương 3 theo tài liệu tham khảo của Bộ Tài nguyên và Môi trường 2018 [16]

+ Chỉnh sửa các lỗi chính tả trang 14, 32 và 39

Hà Nội, ngày 25 tháng 8 năm 2020

Giảng viên hướng dẫn Tác giả luận văn

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

LỜI CẢM ƠN

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

dẫn PGS.TS Nguyễn Việt Dũng - người đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ rất nhiều

cho tôi để hoàn thành luận văn thạc sĩ này

Xin chân thành cám ơn các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp của Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã đóng góp nhiều ý kiến tích cực giúp tôi hoàn thiện nội dung của luận văn Xin chân thành cám ơn Viện sau Đại học, 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 luận

Trân trọng cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

DANH MỤC BẢNG iv

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ v

DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 2

1.1 Tổng quan về thị trường điều hòa không khí 2

1.1.1 Điều hòa không khí trên thế giới 2

1.1.2 Điều hòa không khí tại Việt Nam 2

1.2 Phát thải khí nhà kính và phương pháp xác định 3

1.2.1 Khí nhà kính 3

1.2.2 Hiệu ứng nhà kính 4

1.2.3 Phương pháp xác định phát thải khí nhà kính cho điều hòa không khí 5

1.3 Các môi chất dùng trong điều hòa không khí 6

1.3.1 Môi chất lạnh 6

1.3.2 Phân loại môi chất lạnh 6

1.3.3 Môi chất lạnh dùng trong điều hòa không khí 7

1.4 Nội dung nghiên cứu của luận văn 10

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH THỊ THƯỜNG ĐHKK Ở VIỆT NAM 11

2.1 Thực trạng thị trường ĐHKK ở Việt Nam 11

2.1.1 Đặt vấn đề 11

2.1.2 Khái niệm điều hòa không khí gia dụng 12

2.1.3 Lựa chọn đối tượng điều tra 12

2.2 Tiềm năng phát triển, đặc tính thị trường ĐHKK đến năm 2019 16

2.2.1 Đặc điểm của thị trường ĐHKK 16

2.2.2 Doanh số thị trường ĐHKK của Việt Nam 17

2.2.3 Đánh giá cấu trúc của thị trường ĐHKK 19

2.3 Xu hướng thay đổi môi chất lạnh 21

CHƯƠNG III: PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀ TÍNH PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH 25

3.1 Phương pháp xác định phát thải trong vòng đời 25

3.2 Khái niệm TEWI và LCCP 25

3.2.1 Khái niệm TEWI 25

3.2.2 Khái niệm LCCP 26

3.3 Các thông số trong phương pháp tính phát thải khí nhà kính TEWI đối với điều hòa không khí gia dụng 27

CHƯƠNG IV: XÂY DỰNG KỊCH BẢN DỰ ĐOÁN GIẢM PHÁT THẢI KHÍ NHÀ KÍNH KHI THAY THẾ MÔI CHẤT LẠNH R-410A BẰNG R-32 33

4.1 Dự đoán kịch bản phát triển điều hòa không khí gia dụng tại Việt Nam đến năm 2025 33

4.2 Đánh giá hiệu suất năng lượng ĐHKK gia dụng 35

4.3 Thiết lập kịch bản xác định lượng giảm phát thải khí nhà kính theo phương pháp TEWI 35

CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 41

5.1 Kết luận 41

5.2 Đề xuất 41

5.2.1 Cần nghiên cứu kỹ hơn về thị trường để có số liệu chính xác hơn 41

5.2.2 Sử dụng mô hình thống kê để xây dựng các kịch bản phát triển thị trường 41

5.2.3 Xây dựng và hoàn thiện bin nhiệt độ cơ sở thời tiết thực tế tại Việt Nam 42

5.2.4 Hiệu chỉnh các hệ số trong mô hình TEWI trên cơ sở nghiên cứu thực tế 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Danh sách các doanh nghiệp cung cấp thiết bị 12

Bảng 2.2 Thị trường máy ĐHKK và thị phần điều hòa gia dụng của Việt Nam 13 Bảng 2.3 Doanh số thị trường ĐHKK của Việt Nam 17

Bảng 2.5 Chỉ số GWP của một số môi chất lạnh 22

Bảng 2.6 Các môi chất lạnh phổ biến và có tiềm năng ứng dụng 23

Bảng 3.1 Tiềm năng nóng lên toàn cầu của các khí nhà kính trong các báo cáo đánh giá của IPCC [3] 26

Bảng 3.2 Giá trị ODP của môi chất lạnh [3] 28

Bảng 3.3 Khí thải CO 2 từ các nguồn năng lượng chính [3] 29

Bảng 3.4 Phát thải CO 2 các khu vực trên thế giới [3] 29

Bảng 4.1 Thông số các ĐHKK biến tần sử dụng R-410A 35

Bảng 4.2 Thông số các ĐHKK biến tần sử dụng R-32 35

Bảng 4.3 Bảng tính kịch bản số lượng máy R-32 đến năm 2025 37

Bảng 4.4 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-32 cho kịch bản cơ sơ tăng 4%/năm 38

Bảng 4.5 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-410A cho kịch bản cơ sở tăng 4%/năm 38

Bảng 4.6 Tổng phát thải khí nhà kính kịch bản cơ sở tăng 4%/năm máy lạnh sử dụng R-32 từ 2020 – 2025 38

Bảng 4.7 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-32 cho kịch bản tăng 8%/năm 39

Bảng 4.8 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-410A cho kịch bản tăng 8%/năm 39

Bảng 4.9 Tổng phát thải khí nhà kính kịch bản tăng 8%/năm máy lạnh sử dụng R- 32 từ 2020 – 2025 39

Bảng 4.10 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-32 cho kịch bản tăng 10%/năm 39

Bảng 4.11 Bảng tính phát thải theo phương pháp TEWI của ĐHKK sử dụng môi chất lạnh R-410A cho kịch bản tăng 10%/năm 40

Bảng 4.12 Tổng phát thải khí nhà kính kịch bản tăng 10%/năm máy lạnh sử dụng R- 32 từ 2020 – 2025 40

DANH MỤC HÌNH, ĐỒ THỊ

Hình 1.1 Nguyên nhân gây ra khí nhà kính và hiệu ứng khí nhà kính 4

Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính 5

Hình 1.3 Gas R-22, R-32 và R-410A 10

Hình 2.1: Bản đồ lãnh thổ Việt Nam 11

Hình 2.2 Phân bố điều hòa không khí theo năng suất lạnh 14

Hình 2.3 Tỷ lệ sử dụng các loại ĐHKK 15

Hình 2.4 Tỷ lệ sử dụng máy ĐHKK công nghệ inverter năm 2019 15

Hình 2.5 Tỷ lệ ĐHKK sử dụng công nghệ inverter giai đoạn 2015-2019 16

Hình 2.6 Doanh số thị trường điều hòa không khí [7] 17

Hình 2.7 Tốc độ tăng trưởng điều hòa không khí tại Việt Nam giai đoạn 2012-2019 [11] 18

Hình 2.8 Phân bố ĐHKK gia dụng trung bình NSL giai đoạn 2015-2019 18

Hình 2.9 Phân bổ số lượng máy sử dụng gas R-32 19

Hình 2.10 Phân bố thị trường ĐHKK theo các thương hiệu 20

Hình 2.11 Phân bổ thị trường ĐHKK theo các thương hiệu 20

Hình 3.1 Đặc tính của điều hòa không khí không biến tần theo nhiệt độ ngoài trời 31

Hình 4.1 Dự đoán mức tăng trưởng ĐHKK đến năm 2025 33

Hình 4.2 Tỉ lệ ĐHKK gia dụng sử dụng công nghệ inverter đến năm 2025 34

Hình 4.3 Phân bổ ĐHKK gia dụng trung bình theo NSL đến năm 2025 34

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

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

EER,ful

(tb)

Hệ số năng lượng hiệu quả (EER) khi tải lạnh bằng năng

EER,hf

(tj)

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 tj

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 trời tj

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

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

k, p, n,

m

Số lượng bin nhiệt độ

–

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

công thức P(tj) 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 tj

Ký hiệu Mô tả Đơn vị

Phf(tj) 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 tj

W

Pmf(tj) 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 tj

W

Pmh(tj) 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 tj

W

Pmin (tj) Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm lạnh tải nhỏ nhất và ở

nhiệt độ ngoài trời tj

W

Pmin

(35)

Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm lạnh tải nhỏ nhất và ở

Pmin

(29)

Công suất điện tiêu thụ ở chế độ làm lạnh tải nhỏ nhất và ở

nhiệt độ ngoài trời là 29 o

tb Nhiệt độ ngoài trời khi tải lạnh bằng năng suất lạnh đầy tải oC

tc Nhiệt độ ngoài trời khi tải lạnh bằng năng suất lạnh nửa tải oC

tp Nhiệt độ ngoài trời khi tải lạnh bằng năng suất lạnh tải nhỏ nhất o

C

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

Xhf(tj) 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 tj

–

Xmf(tj) 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 tj

–

Xmh(tj) 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 độ ngoài trời tj

–

φ(t) Năng suất lạnh được tính bằng công thức Φ(tj) ở nhiệt độ

φ(tj) Năng suất lạnh có thể áp dụng cho năng suất lạnh bất kỳ ở

nhiệt độ ngoài trời tj

W

φful(tj) Năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời tj W

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

φful(29) Năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời 29 oC W

Ký hiệu Mô tả Đơn vị

φhaf(tj) Năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài trời tj W

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

φhaf(29) Năng suất lạnh nửa tải ở nhiệt độ ngoài trời 29 oC W

φmin(tj) Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt độ ngoài trời tj W

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

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

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG ANH

BTU/h British Thermal Units per hour

CSPF Cooling Seasonal Performance Factor

COP Coefficient of Performance

CER Cooling Efficiency Ratio

GWP Global Warming Potential

EER Energy Efficiency Ratio

ODP Ozone Depletion Potential

TEWI Total Equivalent Warming Impact

LCCP Life Cycle Climate Performance

IPCC Intergovermental Panel on Climate Change

IIR International Institute of Refrigeration

CÁC CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG VIỆT

MỞ ĐẦU

Ngày nay, có rất nhiều hoạt động tăng nồng độ các khí nhà kính và thậm chí làm xuất hiện các khí nhà kính mới dẫn dến hiện tượng hiệu ứng nhà kính xảy ra mạnh mẽ, đẩy nhanh sự biến đổi khí hậu đang được xem là một trong những vấn

đề môi trường toàn cầu nghiêm trọng nhất 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 XXI Do đó việc hạn chế phát thải khí nhà kính từ việc thay thế các môi chất lạnh R-22 và R-410A bằng R-32 dùng trong các máy điều hòa không khí gia dụng là rất cần thiết

Việt Nam hiện đang là một nước có tốc độ phát triển nhanh trên thế giới, kèm theo đó là tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và điều kiện khí hậu nóng dần lên,

do đó nhu cầu sử dụng điều hòa không khí của nước ta là rất lớn Điều hòa không khí gia dụng chiếm một vị trí quan trọng do tính phổ biến cũng như là mặt hàng

có sự tăng trưởng cao Tuy nhiên đa phần các máy điều hòa không khí của Việt Nam hiện nay đều sử dụng môi chất lạnh là R-22 và R-410A nên mức phát thải khí nhà kính chưa được tối ưu Vì vậy muốn giải quyết bài toán về phát thải khí nhà kính khi sử dụng các môi chất lạnh R-22 và R-410A này cần phải nghiên cứu

đề xuất giải pháp cũng như xây dựng và đánh giá hiệu quả của việc sử dụng môi chất lạnh R-32 đối với vấn đề phát thải khí nhà kính

Để xác định mức phát thải khí nhà kính của máy ĐHKK gia dụng, người ta

sử dụng một trong những phương pháp này là TEWI (Total Equivalent Warming Impact)

Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này là các điều hòa không khí gia dụng

có công suất lạnh nhỏ hơn 24.000BTU/h đang lưu hành trên thị trường Việt Nam hiện nay

Tính thiết thực của đề tài “Nghiên cứu so sánh khả năng giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế các môi chất HCFC và HFC410A bằng môi chất HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng” được trình bày trong luận văn này là

cơ sở để từ đó đưa ra được đánh giá về việc sử dụng môi chất lạnh thân thiện với môi trường

Nội dung nghiên cứu của luận văn này được trình bày trong năm chương với các đề mục như sau:

Chương 1 Tổng quan

Chương 2 Phân tích thị trường điều hòa không khí tại Việt Nam

Chương 3 Phương pháp xác định và tính phát thải khí nhà kính

Chương 4 Xây dựng kịch bản dự đoán giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế môi chất lạnh R-410A bằng R-32

Chương 5 Kết luận và đề xuất

Kèm theo tài liệu tham khảo viện dẫn cho nội dung nghiên cứu trong luận văn

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về thị trường điều hòa không khí

1.1.1 Điều hòa không khí trên thế giới

Theo số liệu tháng 1 năm 2018 của Viện Lạnh quốc tế IIR [1], thị trường điều hòa không khí toàn cầu tăng 9,3% trong năm 2017, tăng lên 129 triệu máy Thị trường Trung Quốc vẫn là thị trường lớn nhất thế giới về tiêu thụ điều hòa không khí Nhiệt độ cao kéo dài ở hầu hết các vùng trong cả đất nước Trung Quốc là lý do chính cho sự tăng trưởng này Theo thống kê doanh số bán hàng nội địa Trung Quốc năm 2017 đạt 61 triệu máy, tăng hơn 30% so với cùng kỳ năm trước Các thành phố vừa và nhỏ phát triển mạnh cũng là nguyên do dẫn tới

sự tăng trưởng của điều hòa không khí

Hòa Kỳ vẫn là thị trường lớn thứ hai thế giới năm 2017 với doanh số tăng lên 16,4 triệu đơn vị (tăng 4,8%) Nhật Bản tăng 7,4% lên 9,9 triệu đơn vị Tại khu vực Đông Nam Á, thị trường điều hòa không khí giảm 9,2% xuống 7,9 triệu đơn vị, chủ yếu do thời tiết không thuận lợi Ấn Độ tăng 10,5% thị trường điều hòa không khí trong năm 2017, với doanh số khoảng 6,2 triệu chiếc Nhu cầu điều hòa không khí của Mỹ Latinh tăng 5,7% với Brazil, Argentina và Mexico, đại diện cho doanh số 5,2 triệu chiếc Thị trường châu Âu phục hồi với mức tăng 3,6% với 6,4 triệu chiếc được bán ra Thị trường Trung Đông giảm 14,5% xuống còn khoảng 4,7 triệu chiếc do bị ảnh hưởng bởi nền kinh tế Tại châu Phi, doanh thu điều hòa không khí đạt 2,8 triệu USD, giảm 1,6% do điều kiện bất lợi của cả nền kinh tế lẫn thời tiết mùa hè Cuối cùng, thị trường điều hòa không khí Oceania tăng 20% với 0,95 triệu chiếc được bán ra

Hiện nay xu hướng kỹ thuật và tiết kiệm năng lượng, nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và thân thiện với môi trường là mối quan tâm của các nhà sản xuất điều hòa không khí trên toàn thế giới Vì vậy sự phát triển của môi chất lạnh

sử dụng trong điều hòa không khí gia dụng rất được chú trọng Điều đó góp phần giảm lượng phát thải khí nhà kính, an toàn với môi trường

1.1.2 Điều hòa không khí tại Việt Nam

Hiện nay chưa có một đơn vị trong nước thường xuyên nghiên cứu đánh giá toàn diện về thị trường máy điều hòa, kết quả riêng lẻ được công bố trong một vài nghiên cứu của Bộ Công thương năm 2018, các nghiên cứu về điều hòa của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội năm 2010, 2015, Hội KH KT Lạnh và ĐHKK Việt Nam năm 2013,…

Thường xuyên đánh giá về thị trường máy điều hòa của Việt Nam chủ yếu là một số công ty nghiên cứu thị trường của nước ngoài như: BSRIA Co Ltd, GFk

Co Ltd 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 không nhỏ các điều hòa dân dụng được nhập lậu qua biên giới

Theo số liệu đánh giá từ nhiều nguồn khác nhau cho thấy, thị trường ĐHKK

ở Việt Nam có sự tăng trưởng cao, trung bình từ 10 – 15% trong giai đoạn 2010 –

2018 Thị trường ĐHKK của Việt Nam được quyết định bởi máy ĐHKK gia dụng có năng suất lạnh nhỏ hơn 24.000BTU/h Do đó thị trường phụ thuộc nhiều vào nhu cầu của người tiêu dùng hơn là các sự phát triển của các tòa nhà thương mại

1.2 Phát thải khí nhà kính và phương pháp xác định

1.2.1 Khí nhà kính

Khí nhà kính là những khí có khả năng hấp thụ các bức xạ sóng dài (hồng ngoại) được phản xạ từ bề mặt trái đất khi được chiếu sáng bằng ánh sáng mặt trời, sau đó phân tán nhiệt lại cho trái đất, gây nên hiệu ứng nhà kính Các khí nhà kính chủ yếu bao gồm: hơi nước, CO2, CH4, N2O, O3 và các khí Clo – Flo – Cacbon (CFC), HCFC

Sự phá hỏng tầng ozone trên tầng bình lưu do nhiều yếu tố Theo các kết quả khảo sát trong nhiều năm qua một số hợp chất NOx hay CFC và hợp chất HCFC đóng vai trò lớn trong việc phá hủy tầng ozone

Trong thực tế, các NOx vừa do con người (trong các nhà máy,…) hoặc do các hiện tượng tự nhiên tạo ra (sấm, sét,…) nhưng các hợp chất CFC và HCFC thì duy nhất chỉ xuất phát từ hoạt động của con người vào những thập niên trước đây trong công nghiệp lạnh (tủ lạnh, máy lạnh,…) Chính các hợp chất CFC và HCFC trong quá trình sử dụng đã thất thoát một lượng lớn, bốc hơi và bay lên khí quyển Khi đến tầng bình lưu, dưới tác dụng của tia cực tím nó bị phân hủy tạo ra Clo nguyên tử, và Clo nguyên tử có tác dụng như một chất xúc tác để phân hủy ozone O3 trở về dạng phân tử O2 HFC là sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất môi chất lạnh (HCFC-22) để thay thế cho CFC dùng chủ yếu trong điều hòa không khí và làm lạnh HFC có thể gây ra hiệu ứng nhà kính đến 14.800 lần lớn

hơn so với cùng một lượng khí tương đương carbon dioxide (CO2) Theo số liệu công bố của Viện quản lý và phát triển bền vững có trụ sở tại Hoa Kỳ, khí HFCs

có thể sẽ đóng góp thêm tương đương khoảng 20% lượng CO2 mỗi năm trong sự

ấm lên toàn cầu vào năm 2050

Hình 1.1 Nguyên nhân gây ra khí nhà kính và hiệu ứng khí nhà kính

Ở luận văn này chúng ta tập trung nói về phát thải khí nhà kính, phương pháp xác định và giải pháp giảm thải khí nhà kính do khí HFC410A gây ra

1.2.2 Hiệu ứng nhà kính

Nhà kính là một hộp thu năng lượng mặt trời Đáy và vách xung quanh làm bằng vật liệu cách nhiệt, bên trong đặt tấm thu năng lượng được sơn màu đen phủ bên trên là một hoặc hai tấm kính trắng

Nguyên lí hoạt động của nhà kính như sau: Do mặt trời có nhiệt độ rất cao nên phát ra ánh sáng có bước sóng rất ngắn, xuyên qua tấm kính trắng dễ dàng, năng lượng của nó được tấm sơn đen hấp thụ Ngược lại, tấm sơn đen này có nhiệt độ thấp, phát ra các tia bức xạ có bước sóng dài không có khả năng xuyên qua lớp kính trắng, do đó năng lượng được giữ lại trong nhà kính

Nhiệt độ trung bình trên trái đất là do cấu tạo tầng khí quyển quyết định Lượng CO2, hơi nước và các loại khí nhà kính khác như CFC, HCFC trong đó freon tạo ra một lớp màng giống như tấm kính trắng trong nhà kính Các bức xạ

có bước sóng ngắn từ mặt trời chiếu đến trái đất xuyên qua tầng khí quyển, năng lượng của nó được bề mặt trái đất hấp thụ sau đó phát ra tia bức xạ có bước sóng dài Khí CO2 và các khí nhà kính khác có khả năng hấp thụ các bước sóng dài, một phần bức xạ của tầng khí quyển sẽ trở lại bề mặt trái đất, một phần bức xạ ra ngoài tầng khí quyển

Hiệu ứng nhà kính diễn ra khi khí quyển chứa khí đã hấp thụ tia cực quang, hơi nóng từ mặt trời xuống trái đất bị giữ lại ở tầng đối lưu, tạo ra hiệu ứng nhà kính ở bề mặt các hành tinh

Hình 1.2 Hiệu ứng nhà kính

Ở trạng thái cân bằng sinh thái như bầu khí quyển ngày xưa, lượng CO2, hơi nước và các khí nhà kính khác tạo ra tầng khí quyển vừa đủ để giữ ấm bề mặt trái đất trung bình khoảng 15oC Trong quá trình công nghiệp hóa, hiện đại hóa trạng thái cân bằng nguyên sinh bị phá vỡ, lượng khí CO2 và các khí nhà kính tăng lên làm khả năng hấp thụ các tia bức xạ có bước sóng dài của tầng khí quyển làm cho trái đất nóng lên dẫn tới biến đổi khí hậu gây ra các hiện tượng thiên tai như động đất, sóng thần…

Để đánh giá khả năng gây hiệu ứng nhà kính của từng loại khí, người ta đưa

ra khái niệm chỉ số làm nóng địa cầu GWP (Global warming potential) Chỉ số GWP của khí CO2 được coi bằng 1 và là đơn vị đo của chỉ số GWP cho các loại môi chất khác

1.2.3 Phương pháp xác định phát thải khí nhà kính cho điều hòa không khí

Trong vòng đời sử dụng của một máy điều hòa không khí gia dụng phát thải khí nhà kính bao gồm những yếu tố sau:

- Phát thải trực tiếp: trong quá trình sử dụng thiết bị, không tránh khỏi việc thiết bị rò rỉ môi chất ra ngoài môi trường, khi loại bỏ, tiêu hủy máy

- Phát thải gián tiếp: Thiết bị hoạt động thì cần phải tiêu tốn điện năng, trong khi đó quá trình sản xuất điện năng phát thải khí CO2 ra môi trường Vì vậy tổng lượng điện năng tiêu thụ của thiết bị trong vòng đời tương đương với một lượng phát thải quy đổi khí nhà kính

Như vậy để tính toán phát thải khí nhà kính trong vòng đời sử dụng điều hòa không khí cần xác định cả lượng phát thải trực tiếp và lượng phát thải gián tiếp

Có một số phương pháp đánh giá phát thải khí nhà kính cho thiết bị trong vòng đời hoạt động, tuy nhiên phương pháp thích hợp cho điều hòa không khí là phương pháp TEWI (Total Equivalent Warming Impact)

TEWI là thước đo tác động nóng lên toàn cầu của thiết bị dựa trên tổng lượng khí thải liên quan của khí nhà kính trong quá trình thiết bị hoạt động và xử

lý môi chất của thiết bị vào cuối đời Điều quan trọng cần lưu ý là tác động lớn nhất của sự nóng lên toàn cầu từ môi chất lạnh và điều hòa không khí thông qua điện năng để cung cấp năng lượng cho thiết bị

TEWI tính đến cả phát thải trực tiếp, và phát thải gián tiếp được tạo ra thông qua việc tiêu thụ năng lượng trong khi vận hành thiết bị TEWI được đo tính theo đơn vị khối lượng tính bằng kg carbon dioxide tương đương CO2-e

Sự cần thiết phải kiểm soát khí thải nhà kính trong sửa đổi Kigali của Nghị Định thư Montreal (2016), mà Chính Phủ và Quốc Hội Việt Nam đã phê chuẩn vào tháng 9 năm 2019, đòi hỏi phải xem xét cẩn thận, liên tục và đánh giá các hoạt động tiêu thụ năng lượng Những hoạt động có thể dẫn đến việc phát thải nhiều hơn khí nhà kính TEWI là phương pháp tính toán tổng hợp xác định phát thải khí nhà kính Trong luận văn này phương pháp TEWI được áp dụng cho điều hòa không khí gia dụng để tính phát thải

1.3 Các môi chất dùng trong điều hòa không khí

1.3.1 Môi chất lạnh

Môi chất lạnh là chất tuần hoàn trong hệ thống lạnh (ĐHKK) có nhiệm vụ hấp thu nhiệt của buồng lạnh nhờ bốc hơi ở nhiệt độ thấp, áp suất thấp và thải nhiệt ra môi trường ở nhiệt độ cao và áp suất cao

Môi chất lạnh đóng vai trò quan trọng trong công nghệ lạnh Trong quá trình phát triển, có rất nhiều môi chất lạnh đã được nghiên cứu, thử nghiệm, ứng dụng rồi loại bỏ Cứ như vậy, mỗi khi một môi chất lạnh mới phù hợp ra đời thì công nghệ lạnh lại có một bước phát triển mới

1.3.2 Phân loại môi chất lạnh

a) Dựa vào thành phần cấu tạo

- Môi chất lạnh đơn chất: là môi chất lạnh mà trong thành phần chỉ có một chất duy nhất

- Môi chất lạnh hỗn hợp: là các hỗn hợp được tạo thành từ hai hoặc ba môi chất lạnh đơn chất, mục đích là để tăng cường các ưu điểm và hạn chế các nhược điểm của các môi chất lạnh thành phần

+ Các hỗn hợp đồng sôi: Các chất thành phần có nhiệt độ sôi không chênh nhau quá 10K như R500, R502,…

+ Các hỗn hợp không đồng sôi: Các chất thành phần có nhiệt độ sôi chênh nhau hơn 15K như R404A, R407C,…

b) Dựa vào thành phần hóa học

- Môi chất vô cơ: NH3(R717), CO2(R744),

- Môi chất hữu cơ: chlorofluorocarbon (CFC), hydrochlorofluorocarbon (HCFC), hydrofluorocarbon (HFC),…

c) Dựa vào mức độ an toàn và độc hại

- Nhóm A2: Các môi chất an toàn: R-32, R11, R12, R-22, R134a, R404A,…

- Nhóm A2L: Các môi chất có khả năng cháy thấp và không nổ như HFO (R-1234yf, R-1234ze,…) một số HFC như R-32

- Nhóm B2: Các loại môi chất độc hại có thể cháy: R113, R160, R611, R717,…

- Nhóm A3: Các môi chất dễ cháy nổ, nguy hiểm: R-290, R600, R601,

Có rất nhiều môi chất lạnh được sử dụng trong ĐHKK, nhưng phổ biến trên thị trường nhất hiện nay mà các hãng điều hòa thường hay dùng là các môi chất lạnh R-410A, R-22, R-134a, R-32 và R-290

Gas lạnh R-290 là sản phẩm gas thuộc lớp propane được nghiên cứu và tinh

chế từ các gốc tự nhiên thay thế cho R-22 và R502 trong các ứng dụng làm lạnh

và điều hòa không khí R-290 không chứa tác nhân gậy hại cho tầng ozone của Trái Đất và có hiệu suất làm lạnh tốt Gas R-290 được dùng ở một số thị trường châu Âu, Trung Quốc,…Tuy nhiên R-290 lại có nguy cơ cháy nổ rất lớn, vì vậy lượng nạp môi chất giới hạn nhỏ hơn 1kg, dùng trong các máy điều hòa không khí loại nhỏ Ở Việt Nam R-290 chưa được phổ biến vì mức độ an toàn và rào cản kỹ thuật quy định bởi tiêu chuẩn Quốc gia TCVN 6104:2015 (ISO 5149:2014) Do đó trong tương lai gần R-290 cũng sẽ không được phổ biến rộng rãi ở Việt Nam Môi chất R-134a được dùng chủ yếu trong các chiller

Thực tế hiện nay môi chất lạnh phổ biến được sử dụng trong ĐHKK gia dụng tại Việt Nam gồm R-410A, R-22 và R-32 Ba môi chất lạnh kể trên có những ưu nhược điểm khác nhau, cụ thể như sau [2]:

- Độ ảnh hưởng đến môi trường

1980 cho đến nay, nên được nhiều hãng sử dụng

Xuất hiện vào năm

2006 để thay thế cho

R-22 nhằm bảo vệ môi

trường

Là môi chất lạnh khá mới và đang được đánh giá tốt hiện nay vì cải thiện được nhược điểm của 2 môi chất R-22

và R-410A Hiệu Thấp Cao hơn R-22 đến 1,6 -Tỉ số nén cao hơn

-Không gây độc hại và tiêu chuẩn khí thải GWP khoảng 1980, ít gây ảnh hưởng môi trường hơn R-22 vì không gây thủng tầng

ozone

-Đạt tiêu chuẩn bảo

vệ môi trường khi khí thải GWP chỉ

550, thấp hơn nhiều

so với R-22 và R410

-Giảm đến 75% lượng khí thải ra môi trường, hạn chế gây hiệu ứng nhà kính

Giá

thành -Giá thành rẻ

-Đắt hơn R-22 vì lắp đặt cầu kỳ hơn nên cần nhân viên kỹ thuật có tay nghề cao

-Do loại gas này mới ra đời nên chưa được sử dụng rộng rãi như R-22 và R410 nên nhân viên

kỹ thuật chưa có kinh nghiệm và đào tạo đầy đủ nên khí lắp đặt có nhiều khó khăn hơn dẫn tới giá thành cao

-Do ra đời lâu nhất và được

sử dụng rộng rãi nên việc sửa chữa khá

dễ dàng

-Khá cao R-410A có thành phần cấu tạo tổng hợp nên khi nạp phải hút hết gas cũ rồi mới bơm thêm vào được và phải sử dụng các thiết

bị chuyên dụng như máy hút chân không…

-Khá cao Do R-32

là môi chất mới được sử dụng gần đây nên cần kỹ thuật viên có kiến thức chuyên môn cao Tuy nhiên R-32 có thành phần hóa học

là đơn chất nên khi nạp gas bổ sung không cần phải rút hết gas cũ ra

-Khả năng gây cháy thấp (A2L)

nhưng khi nồng độ lên cao có thể gây nghẹt thở do thiếu oxi

tạo thành khí gas độc, không gây cháy

-Mật độ gas bay hơi cao hơn mật độ không khí nên khi rò rỉ trong phòng kín cũng có thể làm nghẹt thở, nên tốt nhất phòng phải thông

thoáng Khả

năng tiết

kiệm

điện

- Tính chất của gas R-22, R-410A và R-32

RA: 4,17 MPa G PA: 4,0 MPa G hoặc 3,8 MPa

Không gây cháy (A1)

Không gây cháy (A1)

Hình 1.3 Gas R-22, R-32 và R-410A 1.4 Nội dung nghiên cứu của luận văn

Đánh giá tổng quan thị trường điều hòa không khí gia dụng của Việt Nam,

doanh số sản phẩm tiêu thụ, phân bố sản phẩm, xác định đối tượng tiêu thụ điều hòa không khí gia dụng lớn nhất trên thị trường

Đánh giá mức khí thải nhà kính của điều hòa không khí giá dụng khi sử dụng môi chất lạnh là R-410A, mức giảm phát thải khi thay thế bằng môi chất lạnh R-

32 theo phương pháp TEWI

Trong luận văn này với đề tài “Nghiên cứu so sánh giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế các môi chất lạnh HFC và HCFC410A bằng môi chất HFC32 cho điều hòa không khí gia dụng” tập trung vào vấn đề giảm phát thải khí nhà kính khi các máy điều hòa không khí gia dụng được sử dụng môi chất lạnh mới nhất hiện nay là R-32, so sánh tính hiệu quả của việc sử dụng R-32 so với các môi chất làm lạnh cũ từ đó đưa ra các đánh giá và nhận xét đối với việc thay thế môi chất lạnh

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH THỊ THƯỜNG ĐHKK Ở VIỆT NAM

2.1 Thực trạng thị trường ĐHKK ở Việt Nam

về điều hòa không khí, cụ thể hơn là điều hòa không khí gia dụng có tiềm năng phát triển rất lớn

Các nghiên cứu về thị trường gần đây cho thấy mức độ tăng trưởng ĐHKK của Việt Nam là từ 20 – 30% trong giai đoạn 2008 – 2018 Trong đó 80% là điều hòa gia dụng có công suất nhỏ từ 9000 ÷ 18000 BTU/h, năm 2019 số lượng tiêu thụ xấp xỉ 2,4 đến 2,7 triệu chiếc Như vậy thị trường ĐHKK Việt Nam là một thị trường thuộc loại lớn nhất của khối ASEAN với độ tăng trưởng rất cao

Đa phần các máy điều hòa không khí ở Việt Nam đều là máy sử dụng các loại gas cũ R-22 và R-410A kém thân thiện với môi trường hơn so với gas R-32 mới hiện nay Do đó giảm phát thải khí nhà kính khi thay thế môi chất lạnh cho điều hòa không khí gia dụng đang là một vấn đề đáng quan tâm

Đây là một khái niệm quy ước tùy thuộc vào đặc thù của mỗi quốc gia Ở

Mỹ các điều hòa không khí có công suất lạnh không vượt quá 19kW có thể xếp vào loại này, tuy nhiên ở châu Âu lại là 14kW

Theo quyết định 51/QĐ-TTg của Thủ tướng Chính phủ và Bộ công thương, Tiêu chuẩn TCVN 7830:2012 các loại ĐHKK thuộc loại phải dán nhãn năng lượng bắt buộc là các loại ĐHKK có năng suất lạnh không vượt quá 14kW trừ các loại ĐHKK dạng có ống gió, loại âm trần, áp trần có nhiều miệng thổi, loại tủ đứng, loại đa dàn lạnh (multi split type)

Do đó trên thực tế có thể coi ĐHKK gia dụng là dạng có 2 mảnh, cửa sổ, có năng suất lạnh từ khoảng 20.000 ÷ 24.000 BTU/h trở xuống

2.1.3 Lựa chọn đối tượng điều tra

Để đánh giá thị trường, tác giả đã phỏng vấn lấy số liệu của 20 doanh nghiệp

trong đó có các nhà cung cấp thiết bị chính cho thị trường và các đại lý gồm có:

Bảng 2.1 Danh sách các doanh nghiệp cung cấp thiết bị

Kim

5 Toshiba Carrier 15 Hệ thống siêu thị điện máy

xanh

6 Mitsubishi Electric VN 16 Công ty TNHH An Việt

Bảng 2.2 Thị trường máy ĐHKK và thị phần điều hòa gia dụng của Việt Nam

Mức tăng trung bình (%)

Từ bảng 2.2 có thể thấy rất rõ thị trường ĐHKK Việt Nam chủ yếu tập trung các loại máy gia dụng Tỉ lệ ĐHKK gia dụng khá ổn định, dao động xung quanh 98% trong các năm trở lại đây Do đó có thể nói chi phối trực tiếp thị trường ĐHKK Việt Nam là các loại máy nhỏ - ĐHKK gia dụng Trong đó phổ biến nhất

là máy dạng 9000BTU/h với công suất điện tiêu thụ từ 0,7÷1kW

Đối với thị trường ĐHKK của Việt Nam thị phần của các máy điều hòa gia dụng chiếm phần lớn đến 90% tùy thuộc vào các cách đánh giá khác nhau Trong

đó điều hòa bán chạy nhất là điều hòa hai mảnh có năng suất lạnh 8000÷15000 BTU/h, doanh số bán loại điều hòa này chiếm xấp xỉ 85% tổng lượng ĐHKK được bán trên thị trường Nếu tính cả các ĐHKK có năng suất lạnh không vượt quá 20000BTU/h con số này lên tới gần 97%

Hình 2.2 Phân bố điều hòa không khí theo năng suất lạnh

Từ đồ thị trên ta thấy rõ được người tiêu dùng sử dụng ĐHKK chủ yếu là loại 8000÷11000BTU/h, theo số liệu thu thập con số này vào khoảng 50÷60% toàn bộ doanh số bán hàng

Với điều kiện thời tiết nhiệt đới gió mùa như ở nước ta thì máy điều hòa không khí gia dụng một chiều lạnh được sử dụng phần lớn, gần như chỉ miền Bắc

là dùng điều hòa không khí hai chiều Doanh số bán điều hòa hai chiều chỉ chiếm 15÷16% so với tổng doanh số bán máy điều hòa gia dụng và tỷ lệ này khá ổn định từ năm 2015 đến nay

Hình 2.3 Tỷ lệ sử dụng các loại ĐHKK

Trong phân khúc máy điều hòa không khí gia dụng cao cấp, tỉ lệ các máy điều hòa công suất biến tần với ưu điểm tiết kiệm điện tăng một cách nhanh chóng Đánh giá của Gfk, năm 2010 tỉ lệ máy ĐHKK gia dụng biến tần mới chiếm khoảng 10-12% toàn thị trường, năm 2013 con số này khoảng 28% tăng gần 3 lần so với năm 2010, ước tính đến năm 2019 số lượng điều hòa biến tần chiếm 57% toàn thị trường Những số liệu chỉ ra ĐHKK biến tần với ưu điểm nổi trội về tiết kiệm điện và sử dụng gas mới R-32 đã khẳng định vị trí của mình trên thị trường điều hòa không khí ở Việt Nam Điều đó cho thấy rằng người tiêu dùng quan tâm đến môi trường khi sử dụng nhiều hơn dòng ĐHKK biến tần sử dụng gas R-32

Hình 2.4 Tỷ lệ sử dụng máy ĐHKK công nghệ inverter năm 2019

Tỉ lệ điều hòa không khí gia dụng có sử dụng inverter tại Việt Nam năm 2019 là 58%, tương đối cao là do những lợi ích của công nghệ inverter mang đến

Hình 2.5 Tỷ lệ ĐHKK sử dụng công nghệ inverter giai đoạn 2015-2019

Từ đồ thị trên có thể thấy tỉ lệ tăng trưởng ĐHKK sử dụng công nghệ biến tần inverter là khá cao, dự đoán đến năm 2025 tỉ lệ đạt 70%, tiệm cận tỉ lệ sử dụng loại ĐHKK gia dụng này ở Nhật Bản, châu Úc

2.2 T iềm năng phát triển, đặc tính thị trường ĐHKK đến năm 2019

Như đã nói ở phần trước, Việt Nam là nước có dân số đông xấp xỉ 100 triệu người, có tốc độ phát triển kinh tế thuộc loại cao trong khối các nước ASEAN cũng như trên thế giới Đặc biệt quá trình hội nhập và công nghiệp hóa đang diễn

ra nhanh chóng, dẫn tới việc đô thị hóa đang diễn ra với tốc độ chóng mặt Số lượng các tòa nhà cao tầng tăng hàng năm khoảng 15%

Mặt khác với khí hậu nóng ẩm kết hợp với hiện tượng biến đổi khí hậu làm cho việc nắng nóng kéo dài thường xuyên nên nhu cầu sử dụng ĐHKK tăng cao Với một tốc độ tăng trưởng kinh tế khá cao từ 4 – 6% trong giai đoạn 2011-

2015 nên mức thu nhập của người Việt Nam cũng có sự gia tăng nhất định Đặc

biệt sự gia tăng này tập trung vào nhóm những người có thu nhập trung bình trở lên, tập trung ở các thành phố, khu vực công nghiệp lớn Do đó sức mua điều hòa tăng lên một cách mạnh mẽ

Hơn nữa việc Việt Nam hội nhập mạnh mẽ vào quá trình toàn cầu hóa và đặc biệt việc gia nhập WTO, AFTA và gần đây nhất là hiệp định TPP đã xóa bỏ rất nhiều rào cản thương mại dẫn tới việc giảm giá rất nhiều mặt hàng trong đó có ĐHKK Nếu như những năm 2000 ĐHKK còn là một mặt hàng thuộc loại xa xỉ với giá trị quy đổi của một ĐHKK 12000BTU/h khoảng 15-20 triệu thì sau 15 năm chỉ cần 6-10 triệu đã có thể mua được Nếu năm 2009 mới chỉ có 1,3 triệu

hộ gia đình dùng ĐHKK thì nay con số này đã tăng lên gấp hơn 2 lần

Tất cả những yếu tố nêu trên dẫn tới thị trường ĐHKK Việt Nam là một thị trường đầy tiềm năng và có tốc độ phát triển rất cao, trung bình 15-20% trong giai đoạn 2010-2014, đặc biệt có sự tăng trưởng ngoạn mục trên 30% năm 2015

và những năm tiếp theo Tuy nhiên đến năm 2019 tăng trưởng đã giảm dần và dự đoán năm 2020 do ảnh hưởng của dịch Covid-19 con số tăng trưởng còn giảm hơn nữa Tuy nhiên Việt Nam vẫn đang được đánh giá là một trong 10 thị trường phát triển nhất của thế giới