CHƯƠNG II: TÌNH HÌNH HOẠT ĐỘNG CỦA TRUNG TÂM KHUYẾN CÔNG VÀ TƯ VẤN PHÁT TRIỂN CÔNG NGHIỆP
2.5. Các giải pháp tiết kiệm năng lượng
2.5.2. Nhóm giải pháp kỹ thuật
2.5.2.1. Tiêt giảm hệ thống chiếu sáng không cần thiết
Theo kết quả khảo sát tại một số vị trí sử dụng chiếu sáng của tòa nhà, nhóm kiểm toán năng lượng thấy nhiều vị trí của tòa nhà không có người làm việc, hoặc các khu hành lang công cộng vẫn bật các đèn chiếu sáng, điều này gây lãng phí không nhỏ đến việc tiêu thụ năng lượng cho hệ thống chiếu sáng của tòa nhà. Nhóm kiểm toán đề xuất với ban quản lý tòa nên nghiên cứu tiết giảm hoặc tắt các bóng điện không cần thiết đi.
Sau khi tiết giảm một số bóng đèn tại các khu vực không cần thiết, tòa nhà có thể tiết kiệm được 7.560kWh/năm, giảm được 20,805 triệu đồng chi phí năng lượng cho hệ thống chiếu sáng.
Hiệu quả kinh tế khi thực hiện giải pháp tiết giảm cho hệ thống chiếu sáng được trình bày chi tiết trong Phụ lục 3.
2.5.2.2. Giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống ĐHKK bằng việc dán phim cách nhiệt cho hệ thống kính của tòa nhà
a. Hiện trạng:
Tòa nhà được thiết kế với nhiều diện tích kinh bao quanh tạo không gian thẩm mỹ và tầm nhìn đẹp. Kính được sử dụng là loại kính có hệ số truyền nhiệt thấp xong chưa có phim cách nhiệt vì vậy bức xạ nhiệt từ bên ngoài vào tòa nhà là rất lớn.
Hình 11. Kính bao quanh tòa nhà
Diện tích kính tập trung chủ yếu là ở khu vực sảnh và mặt trước của tòa nhà, hiện tại đã được lắp rèm che cửa nhưng không thể tránh khỏi bị nhiệt lượng thâm nhập vào tòa nhà đây là nguyên nhân làm tăng phụ tải làm lạnh của tòa nhà và làm tăng điện năng tiêu thụ cho hệ thống điều hòa làm lạnh.
Các yếu tố chủ yếu làm tăng phụ tải lạnh của tòa nhà
Trong phạm vi rộng, có thể xem tòa nhà như một vỏ bao ngăn cách môi trường bên trong với những đặc điểm tương đối cố định, tách biệt với môi trường bên ngoài có đặc điểm thay đổi. Đó là các tính chất như nhiệt độ và độ ẩm không khí, mức độ ô nhiễm, độ chiếu sáng,… Vỏ tòa nhà ngăn cách hai môi trường khác nhau này với mức độ nhiều hay ít tùy thuộc vào cấu trúc của nó. Ví dụ, trường hợp không gian bên trong được điều hòa, nếu tường nhà mỏng thì nhiệt xâm nhập tà bên ngoài vào sẽ nhiều hơn so với khi tường dày; và hệ thống điều hòa không khí phải làm việc nặng hơn để tải phần nhiệt này ra ngoài.
Ở vùng khí hậu nhiệt đới, nhiệm vụ chủ yếu của công tác kiểm toán môi trường trong tòa nhà là thải nhiệt ra ngoài thông qua chất tải lạnh trong hệ thống điều hòa không khí. Nếu có thể giảm lượng nhiệt xâm nhập vào tòa nhà xuống mức tối thiểu bằng cách cải thiện kết cấu bao che, thì tải của hệ thống điều hòa không khí cũng sẽ được giảm thiểu. Một số yếu tố chính tác động đến việc làm nóng tòa nhà là:
i) Hướng tòa nhà
Năng lượng mặt trời xâm nhập vào tường, cửa sổ, mái Tác động của gió
Hiệu quả che phủ của các tòa nhà bên cạnh
Phản xạ từ các bề mặt gần đó (ví dụ nước, bãi cát, các tòa nhà khác).
ii) Vật liệu xây dựng
Loại vật liệu và bề dày của tường, mái, sàn Cách nhiệt
iii) Kích thước
Tỷ lệ của diện tích bề mặt với thể tích Chiều cao trần
iv) Điều kiện bao che
Màu sắc bên ngoài của tường và mái Không gian không được điều hòa gần kề Phun nước mái
Cây xanh
v) Kính, cửa sổ và cửa vào ra Loại, kích thước và vị trí lắp đặt Kính một hoặc hai lớp
Màn che
Rò rỉ không khí bên ngoài
vi) Cầu thang, cửa, thang máy và đường thông thang máy Hiệu ứng ống khói (dòng đối lưu)
vii) Thông gió
Không khí xâm nhập vào tòa nhà là tải của hệ thống điều hòa không khí Gia tăng nhiệt ẩn và nhiệt hiện
Mức độ nói chung được xác định dựa theo quy định địa phương Tác động của khói thuốc lá tới tỷ lệ thông gió
viii) Tích trữ nhiệt
Tác động giảm dần (theo hướng làm dịu sự thay đổi nhiệt độ bên ngoài) Có thể sử dụng để đem lại lợi ích
ix) Thời gian hoạt động Gián đoạn hay liên tục Thông gió buổi tối Chiếu sáng tự nhiên x) Nguồn nhiệt bên trong Con người
Chiếu sáng Máy móc thiết bị
Tuy nhiên, sẽ nhầm lẫn nếu xem những yếu tố như hướng, kích thước tòa nhà, vật liệu xây dựng, cầu thang và nhiệt lượng tích trữ là có thể thay đổi được. Các yếu tố này chỉ thực sự có thể thay đổi được trong giai đoạn thiết kế, còn ở tòa nhà đã xây dựng thì
nhìn chung chúng đã được cố định rồi. Ở đây, chúng tôi chỉ tập trung tính toán vào yếu tố nhiệt độ xâm nhập qua kính, cửa sổ và cửa ra vào.
Nhiệt gia tăng do ánh sáng mặt trời xâm nhập qua kính:
Yếu tố tự nhiên có ảnh hưởng nhiều nhất trong việc làm nóng tòa nhà là mặt trời.
Nhiệt do ánh nắng mặt trời xâm nhập qua cửa sổ chiếm một phần lớn tải của hệ thống điều hòa không khí.
Xuyên qua 85%
Hấp thụ rồi bức xạ vào 5%
Hấp thụ rồi phản xạ 5%
Phản xạ 5%
Bức xạ mặt trời tí i 100%
KÝnh
Tổng nhiệt mặt trời thâm nhập: 90%
Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài vào tòa nhà khi chưa dán phim cách nhiệt Nhiệt do mặt trời là năng lượng bức xạ. Khi năng lượng bức xạ tác động lên một bề mặt, nó sẽ bị hấp thụ, phản xạ hoặc xuyên qua vật liệu (nếu vật liệu trong suốt). Nhìn chung bức xạ mặt trời xâm nhập qua cửa sổ và bị hấp thụ bởi những vật liệu đục trong nhà như sàn, tường, thảm, đồ đạc và màn cửa. Năng lượng này trở thành tải cho hệ thống điều hòa không khí.
Nhiệt gia tăng do bức xạ mặt trời phụ thuộc vào các yếu tố sau:
a) Lượng bức xạ tới bề mặt kính (trực tiếp hoặc phản xạ) b) Lượng nhiệt tích trữ trong vật liệu xây dựng tòa nhà c) Độ che phủ bề mặt kính
d) Diện tích kính
Lượng bức xạ lớn nhất tới bề mặt kính phụ thuộc vào hướng, thời gian trong ngày, tháng và vĩ độ của vị trí khảo sát.
Phương pháp kiểm soát bức xạ mặt trời hiệu quả nhất là ngăn không cho nó xâm nhập vào tòa nhà. Ở vùng có khí hậu nóng ẩm, bao che xung quanh để ngăn sức nóng mặt trời quanh năm mà không gây trở ngại đến thông gió và luân chuyển không khí là điều quan trọng nhất. Các biện pháp ngăn lượng nhiệt xâm nhập vào có thể được phân loại như sau:
i) Che bên ngoài, ví dụ mái hiên ii) Phản chiếu lên bề mặt, ví dụ mái hắt
iii) Dùng kính kỹ thuật cao hoặc dán phim cách nhiệt, ví dụ phản xạ nhiệt iv) Xử lý bên trong, ví dụ màn che và rèm.
Thông thường, để có tác dụng chống nóng thì phải che nắng bên ngoài cửa kính, còn rèm treo bên trong cửa kính chỉ làm đỡ chói mắt chứ tác dụng chống nóng rất kém khoảng 15%-30%.
b. Đề xuất giải pháp
Với đặc điểm công năng và tình hình hoạt động của khách sạn Green Đà Nẵng, việc dùng rèm che nắng hiện tại không thể ngăn cản lượng nhiệt xâm nhập trực tiếp vào tòa nhà. Vì vậy để giảm lượng nhiệt xâm nhập thì có thể dùng kính phản quang hoặc các tấm phim dán kính. Các loại kính phản quang được tráng một lớp kim loại thật mỏng, có tác dụng phản xạ một phần ánh sáng nhưng không ngăn được phần nhiệt lượng đi vào nhà.
Hấp thụ rồi bức xạ vào 5%
Hấp thụ rồi phản xạ 20%
Phản xạ 60%
Bức xạ mặt trời tí i 100%
KÝnh
Tổng nhiệt mặt trời thâm nhập: 20%
Xuyên qua 15%
Nhiệt xâm nhập từ môi trường bên ngoài vào tòa nhà khi dán phim cách nhiệt c. Hiệu quả kinh tế
Phim cách nhiệt khi dán cho toà nhà sẽ loại bỏ được từ 60-80% sức nóng mặt trời - Tiết kiệm ít nhất 20% giá trị điện năng sử dụng cho hệ thống điều hòa không khí.
Giả sử hệ thống máy lạnh của Trung tâm hoạt động từ tháng 5 đến tháng 11 là những tháng có cường độ chiếu nắng cao. Trong thời gian đó, nhiệt độ trung bình ngoài trời là 340C, nhiệt độ trung bình bên trong tòa nhà lấy xấp xỉ nhiệt độ đo được tại thời gian thực hiện kiểm toán là 280C.
Với đề xuất trên hàng năm tòa nhà có thể tiết kiệm được 132.540kWh/năm, và tiết kiệm được chi phí 364,75 triệu đồng nhờ giảm lượng nhiệt xâm nhập vào tòa nhà. Mức phí đầu tư ban đầu là 800 triệu đồng thì sau thời gian 2,1 năm sẽ hoàn vốn.
2.5.2.3. Giải pháp lắp quạt cắt gió khu vực cửa ra vào của tòa nhà a. Hiện trạng
Sử dụng điều hòa không khí hiệu quả và tiết kiệm điện là điều mà tất cả các doanh nghiệp đơn vị đều mong muốn. Tuy nhiên trong quá trình sử dụng hệ thống này không phải đơn vị nào cũng có được những giải pháp và cách thức vận hành hệ thống tiết kiệm và hiệu quả. Sự thâm nhập của tác nhân nhiệt bên ngoài vào trong tòa nhà hoặc nhiệt lạnh từ trong tòa nhà tràn ra bên ngoài là một trong những nguyên nhân ảnh hưởng tới hiệu suất làm lạnh của hệ thống điều hòa nhiệt độ.
Nếu lượng nhiệt này càng lớn thì nó sẽ làm tăng công suất lạnh của hệ thống điều hòa do đó dẫn tới tiêu tốn thêm công suất điện của hệ thống. Hiện tại ở tòa nhà vẫn tồn tại vấn đề làm cho tăng phụ tải lạnh của công suất lạnh của hệ thống điều hòa trong đó vấn
đề tồn tại rõ thấy nhất là tại các cửa ra vào thường xuyên mở khi hệ thống máy lạnh hoạt động gây ra hiện tượng tràn không khí lạnh từ trong tòa nhà ra môi trường bên ngoài.
Theo kết quả khảo sát đo kiểm, vận tốc không khí tràn ra bên ngoài qua cửa trung bình là 0,5m/s.
Hình 12. Cửa ra vào tại tòa nhà b. Đề xuất giải pháp
Với những vấn đề nêu trên nhóm kiểm toán đề xuất biện pháp lắp đặt các quạt cắt gió tại các cửa ra vào tòa nhà.
Với giải pháp này có thể giúp giảm đáng kể lượng nhiệt lạnh trong tòa nhà bị mất ra bên ngoài. Từ đó có thể tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hòa không khí. Nguyên lý giảm thiểu xâm nhập của các động cơ quạt này rất đơn giản. Khi quạt hoạt động sẽ tạo ra một màn gió thổi thẳng từ trên xuống dưới có tác dụng ngăn chặn nhiệt lạnh từ trong tòa nhà tràn ra bên ngoài.
Hình 13. Hình ảnh quạt cắt gió Thông số kỹ thuật
Độ dài 1.5m
Pha/ Tần số (Hz) 1/50
Độ cao lắp đặt 2.3m - 3.0m
Công suất 392 (w)
Điện áp 220 (v)
Tốc độ gió 11.2 (m/s)
Lưu lượng 1330 (m3/h)
Độ ồn 51 (dB)
Kích thước 1500 x 230 x 212 (mm) Trọng lượng (kg) 22.6 (kg)
Xuất xứ China
Bảo hành 36 tháng theo nhà sản xuất c. Phân tích hiệu quả kinh tế
Bảng tổng hợp kết quả:
Thông số kỹ thuật:
Độ dài 1.5m
Pha/ Tần số (Hz) 1/50
Độ cao lắp đặt 2.3m - 3.0m
Công suất 392 (w)
Điện áp 220 (v)
Tốc độ gió 11.2 (m/s) Lưu lượng 1330 (m3/h)
Độ ồn 51 (dB)
Kích thước 1500 x 230 x 212 (mm) Trọng lượng (kg) 22.6 (kg)
Xuất xứ China
Bảo hành 36 tháng theo nhà sản xuất
2.5.2.4. Giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bơm nước Hiện trạng:
Hiện tại tòa nhà đang sử dụng 03 bơm nước sinh hoạt cho tòa nhà, có 02 bơm công suất 37kW và 01 bơm có công suất 45kW . Các động cơ bơm này đều làm việc theo chế độ đóng cắt trực tiếp, việc đóng cắt trực tiếp như vậy gây sụt áp, giảm chất lượng điện năng cũng như ảnh hưởng đến các thiết bị khác trong tòa nhà.
Đề xuất giải pháp:
Nhóm kiểm toán năng lượng đề xuất lắp bộ khởi động mềm cho hệ thống bơm tại tòa nhà.
Động cơ không đồng bộ 3 pha dùng rộng rãi trong công nghiệp, vì chúng có cấu trúc đơn giản, làm việc tin cậy, nhưng có nhược điểm dòng điện khởi động lớn, gây ra sụt áp trong lưới điện. Phương pháp tối ưu hiện nay là dùng bộ điều khiển điện tử để hạn chế dòng điện khởi động, đồng thời điều chỉnh tăng mô men mở máy một cách hợp lý, vì vậy các chi tiết của động cơ chịu độ dồn nén về cơ khí ít hơn, tăng tuổi thọ làm việc an toàn cho động cơ. Ngoài việc tránh dòng đỉnh trong khi khởi động động cơ, còn làm cho điện áp nguồn ổn định hơn không gây ảnh hưởng xấu đến các thiết bị khác trong lưới.
Phương pháp khởi động được áp dụng ở đây là cần hạn chế điện áp ở đầu cực động cơ, tăng dần điện áp theo một chương trình thích hợp để điện áp tăng tuyến tính từ một giá trị xác định đến điện áp định mức. Đó là quá trình khởi động mềm (ramp) toàn bộ quá trình khởi động được điều khiển đóng mở thyristor bằng bộ vi sử lý 16 bit với các cổng vào ra tương ứng, tần số giữ không đổi theo tần số điện áp lưới. Ngoài ra còn cung cấp cho chúng ta những giải pháp tối ưu nhờ nhiều chức năng như khởi động mềm và dừng mêm, dừng đột ngột, phanh dòng trực tiếp, tiết kiệm năng lượng khi non tải. Có chức năng bảo vệ động cơ như bảo vệ quá tải, mất pha
Hình 14. Hình ảnh Khởi động mềm cho hệ thống bơm Kỹ thuật khởi động và dừng của khởi động mềm.
Mạch lực của hệ thống khởi động mềm gồm 3 cặp thyristor đấu song song ngược cho 3 pha. Vì mô men động cơ tỉ lệ với bình phương điện áp, dòng điện tỉ lệ với điện áp, mô men gia tốc và dòng điện khởi động được hạn chế thông qua điều chỉnh trị số hiệu dụng của điện áp. Quy luật điều chỉnh này trong khi khởi động và dừng nhờ điều khiển pha (kích, mở 3 cặp thyristor song song ngược) trong mạch lực. Như vậy, hoạt động của bộ khởi động mềm hoàn toàn dựa trên việc điều khiển điện áp khi khởi động và dừng, tức là trị số hiệu dụng của điện áp là thay đổi.
Nếu dừng động cơ, mọi tín hiệu kích mở thyristor bị cắt và dòng điện dừng tại điểm qua không kế tiếp của điện áp nguồn.
Giải thích:
IA – Dòng điện ban đầu khi khởi động trực tiếp.
IS – Dòng điện bắt đầu có ramp điện áp.
In – Dòng điện định mức của động cơ.
Us – Điện áp bắt đầu ramp.
Un – Điện áp định mức của động cơ.
tr - Thời gian ramp.
n - Tốc độ động cơ.
Nếu phát hiện động cơ đạt tốc độ yêu cầu trước khi hết thời gian đặt của bộ khởi động mềm, điện áp vào lập tức được tăng lên 100% điện áp lưới, đó chính là chức năng phát hiện tăng tốc.
Nhờ chức năng dừng mềm mà điện áp động cơ được giảm từ từ trong khoảng từ 1 đến 20 giây tuỳ thuộc vào yêu cầu. Điện áp ban đầu cho dừng mềm Ustop = 0,9Un và điện áp cuối quá trình vào khoảng 0,85 điện áp ban đầu. Thời gian ramp điện áp tới 1000 giây cùng điện áp đầu và cuối quá trình dừng mềm đặt theo chương trình.
Hiệu quả kinh tế khi thực hiện giải pháp:
Phân tích hiệu quả kinh tế sau khi lắp bộ khởi động mềm cho hệ thống máy nghiền tại các mỏ đá, khi động cơ điện vận hành không tải hay non tải, trong trường hợp này khởi động mềm giúp tiết kiệm điện năng nhờ giảm điện áp động cơ tới gia trị U0, việc giảm điện áp do đó làm giảm dòng điện, dẫn đến giảm bớt cả tổn hao đồng và tổn hao sắt từ. Với chi phí đầu tư 90 triệu đồng, hàng năm công ty tiết kiệm được 26.750 (kwh), tiết kiệm được 35 triệu đồng, thời gian hoàn vốn là 2,6 năm. Mỗi năm giảm thải 5,9 tấn CO2 ra môi trường.
Bảng 13.Bảng tổng hợp hiệu quả kinh tế khi thực hiện giải pháp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống bơm
TT Danh mục đầu tư Số lượng Đơn giá (triệu)
Thành tiền (triệu)
1 Khởi động mềm + chi phí lắp đặt 3 30.000 90.000
2 Tổng chi phí đầu tư 90.000
2.5.2.5. Lắp thiết bị lọc sóng hài cho hệ thống thang máy tòa nhà văn phòng của công ty a) Hiện trạng
Theo kết quả đo kiểm hoạt động của hệ thống thang máy tòa nhà văn phòng của công ty, nhóm kiểm toán thấy rằng sóng hài do hệ thống này gây ra rất lớn.
Hình 15. Kết quả đo sóng hài tại nguồn cấp điện cho thang máy tòa nhà VP b. Hiệu quả mang lại khi thực hiện giải pháp:
- Tăng tuổi thọ của động cơ;
- Giảm quá tải CB, tránh quá nhiệt và cháy nổ cho máy biến áp;
- Tăng tuổi thọ cho tụ bù, tránh cháy nổ cho tụ bù một cách bất thường - Tránh việc gây nhiễu cho cá thiết bị viễn thông, hệ thống tự động hóa;
- Giúp các thiết bị đo lường hoạt động chính xác hơn.