Tính toán tiêu thụ năng lượng và hiệu quả làm việc của các máy điều hòa không khí trong điều kiện khí hậu việt nam

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG CƠ KHÍ LUẬN VĂN THẠC SĨ Tính tốn tiêu thụ lượng hiệu làm việc máy điều hịa khơng khí điều kiện khí hậu Việt Nam LÊ ĐẠI PHONG Phong.LD202062M@sis.hust.edu.vn Ngành Kỹ thuật nhiệt Giảng viên hướng dẫn: TS Trịnh Quốc Dũng Bộ môn: Kỹ thuật lạnh điều hịa khơng khí Khoa: Năng lượng Nhiệt HÀ NỘI, 4/2023 Chữ ký GVHD LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn nghiên cứu, tính tốn, thiết kế hướng dẫn thầy giáo TS Trịnh Quốc Dũng Để hoàn thành luận văn sử dụng tài liệu ghi mục tài liệu tham khảo Nếu sai xin chịu hình thức kỷ luật theo quy định Người lập cam đoan (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Thầy TS Trịnh Quốc Dũng tận tình hướng dẫn em bạn nhóm giúp đỡ em suốt thời gian thực Luận văn Nhờ bảo hướng dẫn tận tình thầy mà em thêm phần hiểu bước thực hoàn thiện tốt luận văn Một lần em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy! Em xin cảm ơn biết ơn sâu sắc tới thầy, cô bạn Khoa Năng lượng Nhiệt suốt thời gian em học tập trường giúp đỡ, dẫn tận tình giúp em hiểu sâu ngành Kỹ thuật Nhiệt Tuy nhiên, thời gian có hạn nên Luận văn em cịn nhiều chỗ thiếu sót Em hy vọng nhận lời góp ý để tiếp tục xây dựng Luận văn thêm hồn thiện xác Em xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT NỘI DUNG LUẬN VĂN Các vấn đề cần thực - Xác định phương thức thu thập số liệu, tính tốn đánh giá tiêu thụ lượng hiệu hoạt động máy điều hòa gia dụng điều kiện khí hậu Việt Nam - Xử lý số liệu thu thập được, lập biểu đồ thảo luận kết Phương thức thực Tra cứu, tính tốn cơng cụ cần thiết Cơng cụ sử dụng Internet để tìm kiếm tài liệu tham khảo Phần mềm bảng tính Excel (Microsoft) để lập bảng, tính tốn lập biểu đồ Tính thực tế Luận văn Luận văn đưa nhìn tổng quát tiêu thụ lượng hiệu hoạt động máy điều hịa khơng khí gia dụng điều kiện khí hậu Việt Nam Qua đưa kết luận, đề xuất giúp ích cho q trình chọn lựa, sử dụng điều hịa khơng khí gia dụng phù hợp với thực tế Kiến thức kĩ đạt Tự nghiên cứu tài liệu sẵn có tìm kiếm mạng Internet Kĩ sử dung phầm mềm Excel việc tính tốn, lập bảng, biểu đồ đọc, hiểu tài liệu tham khảo tiếng Anh Học viên thực Ký ghi rõ họ tên MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Thị trường điều hòa khơng khí 1.1.1 Lĩnh vực Lạnh & ĐHKK hạ tầng kỹ thuật đảm bảo cho iot, Big Data, AI, nông nghiệp 4.0 1.1.2 Xu hướng chi phối phát triển lĩnh vực Lạnh & ĐHKK 1.1.3 Kết luận 1.2 Thị trường điều hịa khơng khí gia dụng 1.2.1 Thị trường giới 1.2.2 Thị trường Việt Nam 1.2.3 Xu hướng thị trường 1.3 Tiêu thụ lượng tiết kiệm lượng điều hịa khơng khí gia dụng 1.3.1 Các nghiên cứu giới 1.3.2 Các nghiên cứu Việt Nam 1.4 Mục tiêu đề tài 10 CHƯƠNG MÔ TẢ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐO ĐẠC 11 2.1 Mục tiêu 11 2.2 Mơ tả hệ thống thí nghiệm 11 2.2.1 Khơng gian thí nghiệm 11 2.2.2 Thiết bị tạo tải nhiệt thiết bị tạo ẩm – tải nhiệt ẩn 12 2.2.3 Điều hòa khơng khí 13 2.2.4 Cảm biến 15 2.2.5 Đồng hồ điện 17 2.2.6 Các thiết bị khác 17 2.3 Quá trình thu thập số liệu 18 2.4 Phương pháp xử lý số liệu 19 2.4.1 Trung bình hóa số liệu 19 2.4.2 Tính suất lạnh 19 2.4.3 Tính lượng điện tiêu thụ 20 2.5 Phương pháp tính tốn 20 2.5.1 Hệ số làm lạnh toàn mùa 20 2.5.2 Điều kiện thử nghiệm 21 2.5.3 Nhiệt độ tham chiếu 22 2.5.4 Công thức tính tốn 22 2.5.5 Đồ thị xác định đại lượng tính tốn 25 2.6 Sai số thiết bị đo trình thực nghiệm 26 2.6.1 Sai số phương pháp đo 26 2.6.2 Sai số thiết bị đo sai số ngẫu nhiên 27 CHƯƠNG KẾT QUẢ ĐO ĐẠC THỰC NGHIỆM 28 3.1 Số liệu thu thập 28 28 3.2 Kết thu thập liệu 3.2.1 Ngày có nhiệt độ cao 3.2.2 Ngày có nhiệt độ thấp 3.2.3 Ngày có nhiệt độ thay đổi đột ngột CHƯƠNG KẾT QUẢ THẢO LUẬN 4.1 Đánh giá ảnh hưởng nhiệt độ trời đến điện tiêu thụ 4.1.1 Ngày có nhiệt độ cao 4.1.2 Ngày có nhiệt độ thấp 4.1.3 Ngày có nhiệt độ thay đổi đột ngột 4.2 Đánh giá ảnh hưởng tải nhiệt đến điện tiêu thụ 4.2.1 Ngày có mức tải nhiệt cao 3.5kw, 4kw 4.2.2 Ngày có mức tải nhiệt trung bình 2,5kw 3kw 4.2.3 Ngày có mức tải nhiệt thấp 1kw, 1.5kw 2kw 4.3 Đánh giá ảnh hưởng tải ẩm đến điện tiêu thụ 4.4 Năng suất lạnh máy ĐHKK Non-Inverter Inverter 4.5 Kết tính tốn theo bin nhiệt độ ĐHKK Inverter NonInverter CHƯƠNG KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC Phụ lục 1: Các chế độ thực nghiệm thu thập Phụ lục 2: Kết thu thập số liệu tính tốn Phụ lục 3: Đồ thị biểu diễn số liệu 29 31 33 35 35 35 36 38 39 40 41 42 43 45 46 50 51 52 52 60 75 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT IEA: International Energy Agency – Cơ quan lượng quốc tế ĐHKK: Điều hồ khơng khí IoT: Internet of Things – Vạn vật kết nối ICT: Information Communication Technologies – Công nghệ thông tin chuyền thơng AI: Artificial Intelligence – Trí tuệ nhân tạo SEER: Seasonal Energy Ratio – Tỷ lệ tiết kiệm lượng theo mùa IPCC: Intergovernmental Panel on Climate Change – Uỷ ban liên phủ biến đổi khí hậu HVACR: Heat, valentiation and Air conditioning Refregeration – Hệ thống sưởi ấm, thơng gió, điều hồ khơng khí lạnh AQI: Chỉ số chất lượng khơng khí CSPF :Cooling Seasonal Performance Factor - Chỉ số hiệu suất làm lạnh toàn mùa COP: Coefficient Of Performance - hệ số hiệu lượng TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 nguồn gốc chất phát thải gây biến đổi khí hậu [1] Hình 1.2 thị phần điều hịa khơng khí giới năm 2014, 2015, 2020 [4] Hình 1.3 thay đổi thị trường điều hịa khơng khí khu vực Hình 1.4 tốc độ tăng trưởng thị trường điều hịa tồn cầu năm 2021 [3] Hình 1.5 yếu tố người tiêu dùng cân nhắc đến q trình tìm mua, lựa chọn máy điều hịa [6] Hình 1.6 tỉ lệ sử dụng máy điều hòa gia dụng inverter số nước [3] Hình 2.1 phịng thực nghiệm 12 Hình 2.2 thiết bị tạo nhiệt 13 Hình 2.3 thiết bị tạo ẩm quạt trần 13 Hình 2.4 máy điều hịa inverter 14 Hình 2.5 máy điều hịa non – inverter 14 Hình 2.6 cảm biến đo nhiệt độ độ ẩm 16 Hình 2.7 đồng hồ đo điện .17 Hình 2.8 đo hioki máy tính ghi liệu 17 Hình 2.9 đồ thị xác định đại lượng cho máy điều hồ suất vơ cấp [10] 25 Hình 4.1 nhiệt độ ngồi trời phịng ngày 20/6/2021 .35 Hình 4.2 nhiệt độ gió thổi từ hai máy điều hòa ngày 20/6/2021 35 Hình 4.3 cơng suất điện tiêu thụ hai máy điều hịa ngày 20/6/2021 36 Hình 4.4 nhiệt độ ngồi trời phịng ngày 01/11/2021 37 Hình 4.5 nhiệt độ gió thổi từ hai máy điều hòa ngày 01/11/2021 37 Hình 4.6 cơng suất điện tiêu thụ hai máy điều hịa ngày 01/11/2021 .37 Hình 4.7 nhiệt độ ngồi trời nhiệt độ hai phịng ngày 8/6/2021 38 Hình 4.8 nhiệt độ gió thổi từ hai máy điều hòa ngày 8/6/2021 38 Hình 4.9 cơng suất tiêu thụ hai máy điều hòa ngày 8/6/2021 39 Hình 4.10 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 4kw 40 Hình 4.11 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 3.5kw 40 Hình 4.12 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 3kw 41 Hình 4.13 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 2.5kw 41 Hình 4.14 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 2kw 42 Hình 4.15 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 1,5kw 42 Hình 4.16 điện tiêu thụ ngày điển hình với mức tải 1kw 42 Hình 4.17 điện tiêu thụ máy điều hoà với mức tải ẩm cấp 43 Hình 4.18 điện tiêu thụ máy điều hoà với mức tải ẩm cấp 43 Hình 4.19 điện tiêu thụ máy điều hoà với mức tải ẩm cấp 44 Hình 4.20 điện tiêu thụ máy điều hồ với mức tải ẩm có quạt .44 Hình 4.21 cơng suất điện tiêu thụ hai máy điều hịa ngày 16/6/2021 .45 Hình 4.22 suất lạnh hai máy điều hòa ngày 16/6/2021 .45 Hình 4.23 nhiệt ẩn nhiệt thu được từ khơng khí phịng hai máy điều hòa ngày 16/6/2021 .46 Hình 6.1 nhiệt độ ngồi trời phịng – 21/6/2021 75 Hình 6.2 nhiệt độ gió thổi từ hai máy điều hòa – 21/6/2021 75 Hình 6.3 cơng suất điện tiêu thụ hai máy điều hòa – 21/6/2021 76 Hình 6.4 suất lạnh hai máy điều hịa – 21/6/2021 76 Hình 6.5 nhiệt ẩn nhiệt thu được từ không khí phịng hai máy điều hịa – 21/6/2021 77 Hình 6.6 nhiệt độ ngồi trời phòng – 5/7/2021 .77 Hình 6.7 nhiệt độ gió thổi từ hai máy điều hịa – 5/7/2021 .78 Hình 6.8 công suất điện tiêu thụ hai máy điều hịa – 5/7/2021 78 Hình 6.9 suất lạnh hai máy điều hòa – 5/7/2021 79 Hình 6.10 nhiệt ẩn nhiệt thu được từ khơng khí phịng hai máy điều hòa – 5/7/2021 79 Hình 6.11 nhiệt độ ngồi trời phịng – 02/11/2021 80 Hình 6.12 nhiệt độ gió thồi thổi từ hai máy điều hịa – 02/11/2021 .80 Hình 6.13 cơng suất điện tiêu thụ hai điều hòa – 02/11/2021 .81 Hình 6.14 suất lạnh hai máy điều hòa – 02/11/2021 81 Hình 6.15 nhiệt ẩn nhiệt thu được từ khơng khí phịng hai máy điều hịa – 02/11/2021 82 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 chế độ nhiệt độ dùng để thử nghiệm điều hòa gia dụng .11 Bảng 2.2 đặc tính kết cấu bao che phịng thí nghiệm .12 Bảng 2.3 đặc điểm hệ thống tạo tải 13 Bảng 2.4 thông số kỹ thuật máy điều hòa inverter non-inverter 15 Bảng 2.5 vị trí cảm biến cơng dụng .16 Bảng 2.6 thơng số thu thập q trình thực nghiệm 18 Bảng 2.7 điều kiện nhiệt độ độ ẩm giá trị mặc định cho chế độ làm lạnh điều kiện khí hậu ơn hồ theo tcvn 6576 (iso 5151), tcvn 6577 (iso 13253) tcvn 9981 (iso 15042) [10] .21 Bảng 2.8 phân bố bin nhiệt độ tham chiếu [10] .22 Bảng 3.1 chế độ thực nghiệm chạy tải theo ngày từ tháng -12/2021 .28 Bảng 3.2 chế độ thực nghiệm chạy tải theo ngày từ tháng 4- /2022 28 Bảng 3.3 thơng số khơng khí trời chế độ chạy tải - 20/6/2021 29 Bảng 3.4 thông số hoạt động điều hòa non – inverter ngày 20/6/2021 29 Bảng 3.5 thơng số hoạt động điều hịa inverter ngày 20/6/2021 30 Bảng 3.6 thơng số khơng khí trời chế độ chạy tải - 1/11/2021 31 Bảng 3.7 thông số hoạt động điều hịa non-inverter - 1/11/2021 .31 Bảng 3.8 thơng số hoạt động điều hòa inverter - 1/11/2021 32 Bảng 3.9 thơng số khơng khí trời chế độ chạy tải - 05/7/2021 33 Bảng 3.10 thông số hoạt động điều hòa non – inverter ngày 05/7/2021 33 Bảng 3.11 thơng số hoạt động điều hịa inverter ngày 05/7/2021 34 Bảng 4.1 điện tiêu thụ máy đhkk inverter theo bin nhiêt độ với mức đầy tải 46 Bảng 4.2 điện tiêu thụ máy đhkk non- inverter theo bin nhiệt độ với mức đầy tải 47 Bảng 4.3 điện tiêu thụ máy đhkk inverter theo bin nhiêt độ với mức non tải 48 Bảng 4.4 điện tiêu thụ máy đhkk non- inverter theo bin nhiệt độ với mức non tải 48 Bảng 6.1 chế độ thực nghiệm thu thập năm 2021 52 Bảng 6.2 chế độ thực nghiệm thu thập năm 2022 54 Bảng 6.3 thông số không khí ngồi trời chế độ chạy tải – 8/6/2021 60 Bảng 6.4 thơng số hoạt động phịng máy điều hòa non–inverter – 8/6/2021 61 Bảng 6.5 thơng số hoạt động phịng máy điều hịa inverter – 8/6/2021 62 Bảng 6.6 thơng số khơng khí trời chế độ chạy tải – 21/6/2021 63 Bảng 6.7 thơng số hoạt động phịng máy điều hòa non – inverter – 21/6/2021 64 Bảng 6.8 thơng số hoạt động phịng máy điều hịa inverter – 21/6/2021 65 Bảng 6.9 thơng số khơng khí trời chế độ chạy tải – 5/7/2021 66 Bảng 6.10 thơng số hoạt động phịng máy điều hịa non–inverter – 5/7/2021 .67 Bảng 6.11 thơng số hoạt động phòng máy điều hòa inverter – 5/7/2021 68