Phân tích đánh giá hiệu quả giải pháp tiết kiệm năng lượng trong thiết kế và lắp đặt điều hòa không khí

Trong phần này tiến hành phân tích ảnh hưởng của một vài nhân tố do việc thiết kế và lắp đặt chưa hợp lý các hệ thống điều hòa không khí dẫn đến tiêu thụ năng lượng cho các hệ thống điều hòa không khí tăng cao. Khi thiết kế các công trình, thiết kế các hệ thống điều hòa và lắp đặt thi công, nếu không tuân thủ các nguyên tắc thì chi phí điện năng để vận hành hệ thống điều hòa rất lớn, nhiều bài học thực tế đã chỉ ra rằng, có nhiều công trình đã không thể vận hành vì chi phí tiền điện quá lớn. Dưới đây là một vài nguyên nhân chi phí điện năng lớn liên quan đến thiết kế và lắp đặt. 1 Lựa chọn các chủng loại máy không phù hợp nên chi phí điện năng quá cao không thể vận hành hiệu quả. 2 Thiết kế theo sơ đồ thẳng, không thực hiện tái tuần hoàn không khí . 3 Khí tươi cung cấp trực tiếp ở nhiệt độ cao vào phòng mà không thực hiện hồi nhiệt với không khí thải. 4 Lắp đặt dàn ngưng và vận hành hệ thống không đúng nên nhiệt độ ngưng tụ quá cao, hiệu qủa làm việc thấp. 5 Lắp đặt đường ống gas quá dài, đường đi quanh co trở lực lơn nên năng suất lạnh máy giảm. 6 Không hút hết không khí trong đường ống, nên có lẫn không khí trong đường ống làm tăng nhiệt độ ngưng tụ. 7 Lắp đặt không đúng nên không hồi được dầu, dầu đọng ở dàn lạnh làm cho hiệu quả trao đổi nhiệt giảm, máy chóng hỏng. 8 Kết cấu nhà gây tổn thất nhiệt lớn nhất là nhiệt bức xạ: màu sắc của tường quá tối, sử dụng kính quá nhiều gây hiệu ứng nhà kính. 9 Không có biện pháp khắc phục hợp lý các hệ thống không có giảm tải khi phụ tải thường xuyên không đạt 100%. 10 Trữ lạnh để tiết kiệm năng lượng và tránh phụ tải điện cực đại trong ngày, giảm chi phí đầu tư.

EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Chương PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT  Việc thiết kế lắp đặt yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đắn tiết kiệm lượng Dưới ra, phân tích đánh giá hiệu tiết kiệm lượng có giải pháp thiết kế lắp đặt hợp lý 2.1 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT Trong phần tiến hành phân tích ảnh hưởng của mợt vài nhân tớ việc thiết kế lắp đặt chưa hợp lý hệ thớng điều hòa khơng khí dẫn đến tiêu thụ lượng cho hệ thớng điều hòa khơng khí tăng cao Khi thiết kế công trình, thiết kế hệ thống điều hòa lắp đặt thi công, khơng tn thủ ngun tắc thì chi phí điện để vận hành hệ thống điều hòa rất lớn, nhiều học thực tế đã rằng, có nhiều cơng trình đã khơng thể vận hành vì chi phí tiền điện q lớn Dưới mợt vài nguyên nhân chi phí điện lớn liên quan đến thiết kế lắp đặt 1- Lựa chọn chủng loại máy khơng phù hợp phí điện cao không thể vận hành hiệu 2- Thiết kế theo sơ đồ thẳng, không thực tái tuần hồn khơng khí 3- Khí tươi cung cấp trực tiếp ở nhiệt độ cao vào phòng mà không thực hời nhiệt với khơng khí thải 4- Lắp đặt dàn ngưng vận hành hệ thống không nên nhiệt độ ngưng tụ cao, hiệu qủa làm việc thấp 5- Lắp đặt đường ống gas dài, đường quanh co trở lực lơn nên suất lạnh máy giảm 6- Khơng hút hết khơng khí đường ớng, nên có lẫn khơng khí đường ớng làm tăng nhiệt độ ngưng tụ 7- Lắp đặt không nên không hồi dầu, dầu đọng ở dàn lạnh làm cho hiệu trao đổi nhiệt giảm, máy chóng hỏng 8- Kết cấu nhà gây tởn thất nhiệt lớn nhất nhiệt bức xạ: màu sắc của tường q tới, sử dụng kính q nhiều gây hiệu ứng nhà kính 9- Khơng có biện pháp khắc phục hợp lý hệ thớng khơng có giảm tải phụ tải thường xuyên không đạt 100% 10- Trữ lạnh để tiết kiệm lượng tránh phụ tải điện cực đại ngày, giảm chi phí đầu tư 11 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Dưới sâu phân tích ảnh hưởng của nhân tố đến hiệu của hệ thống điều hòa khơng khí 2.2 LỰA CHỌN HỆ THỚNG ĐIỀU HÒA HỢP LÝ CHO CÁC CƠNG TRÌNH Đới với hầu hết cơng trình có thể sử dụng bất cứ hệ thống máy thiết bị điều hòa tùy ý, góc đợ tiết kiệm lượng giảm chi phí đầu tư thì vẫn có những phương án tới ưu nhất Thơng thường có giải pháp lựa chọn thiết bị sau: - Sử dụng máy điều hòa mãnh cửa sổ - Sử dụng máy điều hòa VRV - Sử dụng máy điều hòa chiller - Sử dụng máy điều hòa dạng tủ kênh gió Phạm vi ứng dụng: Các loại máy điều hòa khác có phạm vi ứng dụng khác nên lựa chọn cho phù hợp - Máy điều hòa mãnh cửa sổ phù hợp cho đối tượng nhỏ hộ gia đình, phòng làm việc nhà thấp tầng của quan công sở, khách sạn, khu du lịch nhỏ a Máy điều hòa mãnh b Máy điều hòa VRV 12 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ c Máy điều hòa chiller d Máy điều hòa dạng tủ Hình 2-1: Các loại máy điều hòa phổ biến - Máy điều hòa VRV, chủng loại sử dụng ngày phở biến, thích hợp cho quan cơng sở, khách sạn từ trung bình đến lớn - Máy điều hòa chiller thích hợp cho nhà máy lớn, khách sạn lớn đến rất lớn, nhà máy lớn - Máy điều hòa dạng tủ kênh gió : thích hợp cho rạp chiếu bóng, rạp hát, hợi trường vv… nơi tập trung đông người Bây giờ ta phân tích tiêu thụ điện ứng với phương pháp lựa chọn khác 2.2.1 Các thiết bị tiêu thụ điện các phương án thiết bị khác Bảng cho biết số lượng thiết bị sử dụng điện cho phương án lựa chọn thiết bị điều hòa khơng khí khác Căn cứ vào bảng này, mợt cách định tính có thể thấy rằng, hai phương án đầu thiết bị tiêu thụ điện nhất, còn hai phương án sau cùng nhiều thiết bị tiêu thụ điện Phương án sử dụng máy điều hòa dạng tủ thường sử dụng cho công trình đặc biệt hội trường, rạp chiếu bóng, nhà hát vv nơi tập trung đông người một không gian rộng, cao cho phép có thể sử dụng kênh gió, hoạt đợng thường với 100% tải suốt trình vận hành Vì xét đến phương án đầu so sánh với Bảng 2-1: Bảng thống kê điện tiêu thụ Các thiết bị tiêu thụ điện Hai mảnh VRV Chiller Dạng tủ Mô tơ cụm máy Có Có Có Có Quạt dàn lạnh (Indoo Unit, Fan coil Unit, AHU) Có Có Có Có Quạt dàn ngưng Có Có (Khơng) (Khơng) Quạt tháp giải nhiệt Khơng Khơng Có Có Bơm giải nhiệt Khơng Khơng Có Có Bơm nước lạnh Khơng Khơng Có Khơng ( )- Nếu giải nhiệt bằng nước thì khơng có 2.2.2 Các thiết bị có giảm tải Trên bảng 2-2 cho thấy thiết bị có khả giảm tải hệ thớng Theo bảng ta có thể thấy: - Hầu hết thiết bị hệ thống điều hòa khơng khí đều khơng giảm tải 13 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ - Hệ VRV có khả giảm tải tớt nhất, nhờ bợ biến tần thực cho dàn nóng dàn lạnh - Máy điều hòa mãnh, khơng có giảm tải áp dụng cho hệ thống lớn có thể tắt bớt mợt sớ máy phụ tải nhỏ, vì phương án về thực chất chẳng khác hệ VRV bao nhiêu, tức có thể coi có nhiều mức giảm tải Bảng 2-2: Bảng thống kê các thiết bị có giảm tải Các thiết bị tiêu thụ điện Hai mảnh VRV Chiller Dạng tủ Mô tơ cụm máy Khơng Có Quạt dàn lạnh Khơng Có Có Khơng Có Khơng Quạt dàn ngưng Khơng Có (Khơng) (Không) Quạt tháp giải nhiệt Không Không Bơm giải nhiệt Không Không Bơm nước lạnh Không 2.2.3 Tổng điện tiêu thụ cho các phương án khác 100% tải Để thấy rõ chênh lệch về tiêu thụ điện của phương án khác lựa chọn thiết bị cho phương án khác với suất lạnh Q o khác Bảng 2-3 : Bảng số lượng thiết bị cho phương án Công suất lạnh yêu cầu Qo, USRT 50 100 150 200 250 300 34 67 100 134 167 200 - Cụm máy 10 Ton - - - - - Cụm máy 20 Ton - - - - - Cụm máy 30 Ton - - 10 50 100 150 200 250 300 1 1 1 1 1 1 1 1 1 a) Phương án sử dụng máy điều hòa mãnh - Máy điều hòa treo tường 18.000 Btu/h b) Phương án sử dụng VRV - Dàn lạnh cassette, Qo = ton c) Phương án chiller - Cụm máy lạnh công suất tương ứng (50, 100, 150, 200, 250, 300 Ton) - Tháp giải nhiệt suất tương ứng (50, 100, 150, 200, 250 , 300) - Bơm nước lạnh công suất tương ứng 14 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ - Bơm nước lạnh cơng śt tương ứng - Dàn lạnh FCU + Công suất lạnh Ton - - - - + Công suất lạnh Ton - - - - + Công suất lạnh Ton 16 33 50 66 83 100 Bảng 2-4 : Công suất điện tiêu thụ các phương án thiết bị khác Công suất lạnh Qo, USRT 50 100 150 200 250 300 a) Phương án sử dụng máy điều hòa mãnh - Máy điều hòa treo tường 18.000 Btu/h 34 x 1,9 64,6 67 x 1,9 127,3 100 x 1,9 190 134 x 1,9 254,6 167 x 1,9 317,3 200 x 1,9 380 - Cụm máy 10 Ton 5x12,1 - - - 12,1 - - Cụm máy 20 Ton - 5x24,2 - 24,2 - - - Cụm máy 30 Ton - - 5x36,3 6x36x3 8x36,3 10x36,3 50 x 100 x 150 x 200 x 250 x 300 x 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056 63,3 126,6 189,9 253,2 316,5 379,8 - Cụm máy lạnh công suất tương ứng (50, 100, 150, 200, 250, 300 Ton) 50 100 150 200 250 300 - Tháp giải nhiệt suất tương ứng (50, 100, 150, 200, 250 , 300) 1,5 2,25 2,25 3,75 5,5 7,5 - Bơm nước lạnh công suất tương ứng 5,5 11 17,5 22 27 35 - Bơm nước lạnh công suất tương ứng 5,5 11 17,5 22 27 35 Tổng cộng, kW b) Phương án sử dụng VRV - Dàn lạnh cassette Ton Tổng cộng c) Phương án chiller - Dàn lạnh FCU 15 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ + Công suất lạnh Ton - 0,075 - - 0,075 - + Công suất lạnh Ton 0,135 - - 0,135 - - 16x 50 x 66 x 83 x 0,205 33 x 0,205 0,205 0,205 0,205 100 x 0,205 65,915 131,09 197,5 + Công suất lạnh Ton Tổng cợng 261,415 326,59 Trong tính tốn chúng tơi lựa chọn thiết bị sau: - Máy điều hòa mãnh, treo tường LG : LS-F-1860CL 18.000 Btu/h - Máy điều hòa VRV Daikin - Chiller Carrier Các dàn lạnh FCU của hãng SINKO: + TCR-400-SW : 75W + TCR-800-SW : 135W + TCR-1200-SW : 205W Bảng 2-5: Tổng hợp chi phí điện N các phương án, kW Chủng loại Máy Split VRV Chiller 450 400 Năng suất lạnh Qo, Ton 50 100 150 200 250 64,6 127,3 190 254,6 317,3 63,3 126,6 189,9 253,2 316,5 65,915 131,09 197,5 261,42 326,59 300 380 379,8 398 N, kW 350 300 250 200 Split VRV Chiller 150 100 50 Qo, Ton Hình 2-2: Tổng điện tiêu thụ các phương án 16 398 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ Từ kết phân tích tính tốn cho thấy, phụ tải đạt 100% thì tởng chi phí điện sử dụng phương án khác chênh lệch không lớn 2.2.4 Tiêu thụ điện các phương án thiết bị có giảm tải Bây giờ ta phân tích trường hợp hoạt đợng non tải sử dụng phương án thiết bị khác Trong phương án chiller có thể chia làm nhóm: Nhóm 1: giảm tải theo bậc (4 mức mức giảm tải) Đó cụm chiller Nhóm 2: thiết bị giảm tải theo gần phụ tải (có thể gọi giảm tải tinh) Đó FCU Nhóm 3: Các thiết bị không giảm tải, gồm bơm giải nhiệt, bơm nước lạnh và quạt tháp giải nhiệt Bơm nước lạnh Bơm giải nhiệt Tháp giải nhiệt Hình 2-3: Các thiết bị không giảm tải hệ chiller Bảng 2-6: Tổng chi phí điện N các phương án non tải, kW Chủng loại Máy Split VRV Phụ tải 20% 40% 60% 80% 100% 20% 40% 60% 80% 100% 50 12,9 25,8 38,8 51,7 64,6 12,7 25,3 38,0 50,6 63,3 Năng suất lạnh Qo, Ton 100 150 200 250 25,5 38,0 50,9 63,5 50,9 76,0 101,8 126,9 76,4 114,0 152,8 190,4 101,8 152,0 203,7 253,8 127,3 190,0 254,6 317,3 25,3 38,0 50,6 63,3 50,6 76,0 101,3 126,6 76,0 113,9 151,9 189,9 101,3 151,9 202,6 253,2 126,6 189,9 253,2 316,5 17 300 76,0 152,0 228,0 304,0 380,0 76,0 151,9 227,9 303,8 379,8 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ 20% 25,7 50,6 76,8 100,5 125,4 156,6 40% 38,9 77,0 116,4 153,2 191,3 235,7 60% Chiller 52,0 103,3 155,9 205,9 257,2 314,8 80% 65,2 129,7 195,5 258,7 323,1 393,9 100% 65,9 131,0 197,5 261,4 326,5 398,0 Bảng 2-6 tởng chi phí điện tính tốn cho phương án lựa chọn máy khác hệ thống non tải Khi non tải thơng thường có máy nén có khả giảm tải, đới với hệ VRV giảm tải nhờ bợ biến tần nên có vơ sớ cấp giảm tải, đới với cụm máy chiller có 4-5 cấp giảm tải , hệ chiller có mợt sớ thiết bị cơng śt lớn khơng giảm tải Trên sở tính tốn đã tiến hành vẽ đồ thị hình 2-4 140 N, kW 120 100 80 60 Split VRV Chller 40 20 % Tải 20 40 60 80 100 Hình 2-4: Tổng chi phí điện ở các phụ tải khác Để đánh giá mức độ tăng công suất sử dụng phương án máy điều hòa chiller so với phương án VRV đưa hệ số sau:  Q o (Chiller)  Q o ( VRV ) 100% Q o (VRV ) (2-1) Trên hình 2-5 biểu thị hệ số  theo phần trăm phụ tải Từ đồ thị cho thấy - Khi phụ tải bên đạt 100% tiêu thụ điện cho phương án gần bằng nhau, sai lệch không 3% không đáng kể - Tuy nhiên, phụ tải non thì chi phí điện theo phương án chiller lớn nhiều so với phương án khác, một số thiết bị không thể giảm tải Khi phụ tải rất non thì chi phí chênh lệch Chẳng hạn phụ tải bên ngồi 20% thì 18 EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ phương án chiller chi phí điện tăng đến 200% so với phương án split VRV - Máy điều hòa mãnh, khơng có giảm tải, cơng śt máy nhỏ, số lượng lớn, máy vận hành đơn lẻ nên sử dụng cho cơng trình có nhiều phụ tải chung phụ tải, tải non mợt sớ phụ tải nghỉ có thể tắt bằng tay tự đợng máy nên có thể coi có vơ cấp giảm tải tương tự VRV - Máy điều hòa dạng tủ thường hoạt động với 100% phụ tải nêđề n không đặt vấn so sánh nội dung 450 N, kW 400 20% 40% 60% 80% 100% 350 300 250 200 150 100 50 Qo, Ton 50 100 150 200 250 300 Hình 2-5: Tổng chi phí điện ở các phụ tải khác hệ chiller Để đánh giá chi phí lượng cho một đơn vị phụ tải ở mức phụ tải khác nhau, đưa hệ số:  N 100% a %.Q o A% phần trăm phụ tải, % Hệ số  biểu diễn hình 2-6 19 (2-2) EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ 80 70 , % 60 50 40 30 20 10 Phụtả i, % 20% 40% 60% 80% 100% Hình 2-6: Tổng chi phí điện tính cho một đơn vị công suất lạnh hệ chiller Trên hình 2-6 cho thấy, non tải tởng chi phí điện của hệ thớng chiller tính cho mợt đơn vị phụ tải non tải rất lớn chiếm đến 70%, bình thường chiếm khoảng 35% 2.2.5 Kết luận Qua việc phân tích đánh giá hiệu của phương pháp lựa chọn ta có thể nêu những nhận xét sau đây: - Nếu xét một công trình tương đối lớn thì hệ thống chiller hệ VRV thường sử dụng để lắp đặt yếu tớ thẩm mỹ khả tự đợng hóa cao Tuy nhiên so sánh hiệu sử dụng điện thì hai hệ có hiệu thấp so với hệ hai mảnh - Điện tiêu tốn cho hệ thống chiller cao nhất so với hai hệ thống còn lại Do điện tiêu tốn cho một đơn vị công suất lạnh lớn - Đối với những cơng trình có cơng śt vừa nhỏ thì lắp đặt thì nên sử dụng hệ thống điều hòa hai mảnh bởi những lý sau đây: + Máy điều hòa hai mảnh thường có cơng śt lạnh trung bình nhỏ, thích hợp với cơng trình + Hiệu sử dụng điện tốt so với hệ thống điều hòa khác + Đối với công trình nhỏ thi sớ lượng máy lắp đặt nên việc điều chỉnh công suất lạnh tương đối dễ dàng thông qua remote 20