Chuong VI - PHÂN TÍCH NĂNG LƯỢNG CHI PHÍ SƠ BỘ CHO HỆ THỐNG TÍCH TRỮ LẠNH

Phân tích sơ bộ tính kinh tế cho các phương án tích trữ lạnh

Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP PHÂN TÍCH NĂNG LƢỢNG CHI PHÍ SƠ BỘ CHO HỆ THỐNG TÍCH TRỮ LẠNH Chƣơng VI 6.1 Phân tích sơ tính kinh tế cho phƣơng án tích trữ lạnh Từ kết tính tốn chương II ta có: Hệ thống chiller cần cấp phụ tải không sử dụng bình tích trữ lạnh cho hệ thống:  Vào mùa khô: Qo = 3354264W = 3354,264kW = 954tấn lạnh  Vào mùa mưa: Qo = 3041340W = 3041,340kW = 865tấn lạnh Lấy kết tính tốn phần mềm Excel kết hợp với phần mềm TRACE 700 hãng TRANE để phân tích tính kinh tế Qua phân tích thu đồ thị phân bố tải 24giờ hình 6.1 Theo thơng tin từ internet giá điện cơng ty TNHH Điện Lực Hiệp Phước đưa cho khách hàng mua điện họ hộ sử dụng điện Phú Mỹ Hưng trình bày bảng 6.1 hình 6.2 - Bảng giá đồ thị giá điện giá công ty TNHH Điện Lực Hiệp Phước bán cho Phú Mỹ Hưng – cập nhật tháng 8/2009  Qua đồ thi phụ tải lạnh đồ thị giá điện giá cho chung cư CR3.1 – A thấy: Các toàn nhà cao ốc, văn phịng hay chung cư tổng hợp phân bố phụ tải theo thời gian ngày gần tương tự Từ đồ thị ta thấy phụ tải lạnh đỉnh đa số phân bố vào cao điểm lúc tới 30’sáng lúc 13 tới 18 chiều Trước lúc chưa áp dụng tích trữ lạnh hệ thống điều hịa khơng khí phải chạy liên tục gần hết công suất, hết tải cho khoảng thời gian cao điểm phụ tải lạnh vào lúc sáng từ lúc 15 trưa tới 18 tối Vậy thời gian chạy tải đỉnh Trong có trùng vào cao điểm giá điện giá (lúc 17 giờ, 18 giờ) Trên đồ thị thấy vào lúc sáng từ 12 trưa tới 19 tối rơi vào lúc phụ tải lạnh 800 lạnh, gần xấp xỉ 954tấn lạnh cao phụ tải đỉnh SVTH: Hồ Sỹ Nam 136 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Hình 6.1 Như phân tích phần trước, hệ thống tích trữ lạnh cơng trình chung cư CR3.1 – A chọn hệ thống tích trữ lạnh phần kiểu san tải Hệ thống sử dụng phương pháp phù hợp cho nơi có giá điện cao có chênh lệch lớn mức giá điện theo thời gian, mức độ chênh lệch tải đỉnh tải trung bình cao thời gian có tải đỉnh lớn Bảng 6.1 Giá điện giá Giá thấp điểm (đồng) Giá bình thường(đồng) 4h - 9h30' Giá cao điểm(đồng) 1118,75 9h30' - 11h30' 2218,75 11h30' - 17h 1118,75 17h - 20h 2218,75 20h - 22h 1118,75 22h - 4h 631,25 Do bồn tích trữ lạnh cung cấp phần tải lạnh để đáp ứng phụ tải đỉnh, phần lại chiller cung cấp Chiller chạy liên tục để vừa cung cấp cho phụ tải vừa cung cấp cho tích trữ lạnh lúc phụ tải thấp, lúc yêu cầu phụ tải cao phần thiếu hụt bù đắp hệ thống tích tữ lạnh SVTH: Hồ Sỹ Nam 137 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Hình 6.2  Ta có giá tiền điện phải trả ngày cho hệ thống điều hịa khơng khí lúc chưa áp dụng tích trữ lạnh: Ta có: Tiền điện = giá điện công suất hiệu dụng (cho máy nén + quạt giàn lạnh + quạt giàn nóng + bơm nước) = giá điện Ne.số Với Ne = Q0/Ke = Q0/3,55 ; Ke = 3,55 lấy từ kết chương Vậy ta có: Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’ (suy tiêu thụ 5,5 giờ), từ 11giờ30’ đến 17giờ (tiêu thụ 5,5 giờ) từ 20giờ đến 22giờ tối (tiêu thụ hết giờ) giá 1118,75đồ ng/kWh Mbt =1118,75.(1448+4845+1030).1.3,516/3,55 = 8114141,8đồng = = 8,1141triệu đồng Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đồ ng/kWh Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034,3đồng = 105nghìn đồng Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Mcđ =2218,75[(408+726+380)+(954+901+814)].1.3,516/3,55 = = 9192142,5đồng = 9,192triệu đồng Tổng cộng: M = Mbt + Mtđ + Mcđ = 8,1141 + 0,105 + 9,192 = 17,4111triệu đồng SVTH: Hồ Sỹ Nam 138 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí lúc chưa áp dụng tích trữ lạnh là: M = 17,4111triệu đồng/ngày  Bây hệ thống có áp dụng hệ thống tích trữ lạnh phần kiểu san tải Ta đưa số trường hợp phân tích chọn lữa phương án Vậy ta có giá tiền điện phải trả ngày cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh là: Ta có: Tiền điện = giá điện công suất hiệu dụng (cho máy nén + quạt giàn lạnh + quạt giàn nóng + bơm nước) = giá điện Ne.số Với Ne = Q0/Ke = Q0/3,55 Vậy ta có: o Phƣơng án 1: Hệ thống điều hịa khơng khí cấp 800 lạnh cịn lại tích trữ lạnh cung cấp Suy hệ tích trữ lạnh phải cung cấp đủ 954 – 800 = 154tấn lạnh vào phụ tải cao điểm tương tự cho phụ tải thấp 800 lạnh Và theo đồ thị phụ tải ta tính tích trữ lạnh cần cung cấp 904 lạnh/ngày cho hệ thống vào cao điểm – tức phụ tải hệ thống cao 800 lạnh tích trữ lạnh phụ thêm cho đủ 954tấn lạnh vào phụ tải đỉnh Hình 6.3 đồ thị phụ tải lạnh phương án cho chung cư CR3.1 – A Hình 6.3 o Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ từ 20giờ đến 22giờ tối giá 1118,75đồ ng/kWh Mbt =1118,75.(86+800+400+380+800.5+1030).1.3,516/3,55 = 7419403đồng = 7,419triệu đồng o Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đồ ng/kWh SVTH: Hồ Sỹ Nam 139 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034đồng = 105nghìn đồng o Tiền điện trả cho tích trữ lạnh – biết hoạt động vào thấp điểm : Mtl = 631,25.904.1.3,516/3,55 = 572418đồng = 0,572triệu đồng o Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Mcđ =2218,75[(400+726+380)+(800+800+800)].1.3,516/3,55 = 8583435đồng = 8,583triệu đồng o Tổng cộng: M’ = Mbt + Mtđ + Mcđ + Mtl = 7,419 + 0,105 + 8,583 + 0,572 = = 16,68triệu đồng Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh phương án là: M = 16,68triệu đồng/ngày  Tiết kiệm đƣợc từ tích trữ lạnh: ∆M = M – M’ = 17,411 – 16,68 = 0,731triệu đồng/ngày o Phƣơng án 2: Hệ thống điều hịa khơng khí cấp 700tấn lạnh cịn lại tích trữ lạnh cung cấp Suy hệ tích trữ lạnh phải cung cấp đủ 954 – 700 = 254tấn lạnh vào phụ tải cao điểm tương tự cho phụ tải thấp 700tấn lạnh Và theo đồ thị phụ tải ta tính tích trữ lạnh cần cung cấp 1990tấn lạnh/ngày cho hệ thống vào cao điểm – tức phụ tải hệ thống cao 700tấn lạnh tích trữ lạnh phụ thêm cho đủ 954tấn lạnh vào phụ tải đỉnh Hình 6.4 đồ thị phụ tải lạnh phương án cho chung cư CR3.1 – A o Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ từ 20giờ đến 22giờ tối giá 1118,75đồ ng/kWh Mbt =1118,75.(86+700+350+350+700.5+1030).1.3,516/3,55 = 6665939đồng = = 6,666triệu đồng o Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đồ ng/kWh Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034đồng = 105nghìn đồng o Tiền điện trả cho tích trữ lạnh – biết hoạt động vào thấp điểm : Mtl = 631,25.1990.1.3,516/3,55 = 1244156đồng = 1,244triệu đồng/ngày o Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Mcđ = 2218,75[(350+700+350)+(700+700+700)].1.3,516/3,55 = 7691250đồng = 7,691triệu đồng o Tổng cộng: SVTH: Hồ Sỹ Nam 140 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP M’ = Mbt + Mtđ + Mcđ + Mtl = 6,666 + 0,105 + 7,691 + 1,244 = = 15,706triệu đồng Hình 6.4 Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh phương án là: M = 15,706triệu đồng/ngày  Tiết kiệm đƣợc từ tích trữ lạnh: ∆M = M – M’ = 17,411 – 15,706 = 1,7051triệu đồng/ngày o Phƣơng án 3: Hệ thống điều hịa khơng khí cấp 600tấn lạnh cịn lại tích trữ lạnh cung cấp Suy hệ tích trữ lạnh phải cung cấp đủ 954 – 600 = 354tấn lạnh vào phụ tải cao điểm tương tự cho phụ tải thấp 600tấn lạnh Và theo đồ thị phụ tải ta tính tích trữ lạnh cần cung cấp 3190tấn lạnh/ngày cho hệ thống vào cao điểm – tức phụ tải hệ thống cao 600tấn lạnh tích trữ lạnh phụ thêm cho đủ 954tấn lạnh vào phụ tải đỉnh Hình 6.5 đồ thị phụ tải lạnh phương án cho chung cư CR3.1 – A o Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ từ 20giờ đến 22giờ tối giá 1118,75đồ ng/kWh Mbt =1118,75.(86+600+300+300+600.5+1030).1.3,516/3,55 = 5890315đồng = 5,89triệu đồng o Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đồ ng/kWh Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034đồng = 105nghìn đồng o Tiền điện trả cho tích trữ lạnh – biết hoạt động vào thấp điểm : SVTH: Hồ Sỹ Nam 141 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Mtl = 631,25.3190.1.3,516/3,55 = 2013688đồng = 2,013triệu đồng o Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Mcđ =2218,75[(300+600+300)+(600+600+600)].1.3,516/3,55 = 6592500đồng = 6,592triệu đồng o Tổng cộng: M’ = Mbt + Mtđ + Mcđ + Mtl = 5,89 + 0,105 + 6,592 + 2,013 = 14,6triệu đồng Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh phương án là: M = 14,6triệu đồng/ngày  Tiết kiệm đƣợc từ tích trữ lạnh: ∆M = M – M’ = 17,411 – 14,6 = 2,811triệu đồng/ngày Hình 6.5 o Phƣơng án 4: Hệ thống điều hịa khơng khí cấp 500tấn lạnh cịn lại tích trữ lạnh cung cấp Suy hệ tích trữ lạnh phải cung cấp đủ 954 – 500 = 454tấn lạnh vào phụ tải cao điểm tương tự cho phụ tải thấp 500tấn lạnh Và theo đồ thị phụ tải ta tính tích trữ lạnh cần cung cấp 4470tấn lạnh/ngày cho hệ thống vào cao điểm – tức phụ tải hệ thống cao 500tấn lạnh tích trữ lạnh phụ thêm cho đủ 954tấn lạnh vào phụ tải đỉnh Hình 6.6 đồ thị phụ tải lạnh phương án cho chung cư CR3.1 – A o Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ từ 20giờ đến 22giờ tối giá 1118,75đồ ng/kWh SVTH: Hồ Sỹ Nam 142 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Mbt=1118,75.(86+500+250+250+500.5+500+450).1.3,516/3,55= =5026047đồng = 5,026triệu đồng o Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đờ ng/kWh Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034đồng = 105nghìn đồng o Tiền điện trả cho tích trữ lạnh – biết hoạt động vào thấp điểm : Mtl = 631,25.4470.1.3,516/3,55 = 2794662đồng = 2,795triệu đồng o Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Mcđ = 2218,75[(250+500+250)+(500+500+500)].1.3,516/3,55 = 5493750đồng = 5,494triệu đồng o Tổng cộng: M’ = Mbt + Mtđ + Mcđ + Mtl = 5,026 + 0,105 + 5,494 + 2,795 = = 13,42triệu đồng Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh phương án là: M = 13,42triệu đồng/ngày  Tiết kiệm đƣợc từ tích trữ lạnh: ∆M = M – M’ = 17,411 – 13,42 = 3,991triệu đồng/ngày Hình 6.6 o Phƣơng án 5: Hệ thống điều hịa khơng khí cấp 400tấn lạnh cịn lại tích trữ lạnh cung cấp SVTH: Hồ Sỹ Nam 143 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Suy hệ tích trữ lạnh phải cung cấp đủ 954 – 400 = 554tấn lạnh vào phụ tải cao điểm tương tự cho phụ tải thấp 400tấn lạnh Và theo đồ thị phụ tải ta tính tích trữ lạnh cần cung cấp 5820tấn lạnh/ngày cho hệ thống vào cao điểm – tức phụ tải hệ thống cao 400tấn lạnh tích trữ lạnh phụ thêm cho đủ 954tấn lạnh vào phụ tải đỉnh Hình 6.7 đồ thị phụ tải lạnh phương án cho chung cư CR3.1 – A o Giờ bình thƣờng: Từ sáng đến 9giờ 30’, từ 11giờ30’ đến 17giờ từ 20giờ đến 22giờ tối giá 1118,75đồ ng/kWh Mbt=1118,75.(86+400+200+200+400.5+400+400).1.3,516/3,55= 4084217đồng = 4,084triệu đồng o Giờ thấp điểm: Từ 22giờ đến 4giờ sáng giá 631,25đồ ng/kWh Mtđ = 631,25.(112+56).1.3,516/3,55 = 105034đồng = 105nghìn đồng o Tiền điện trả cho tích trữ lạnh – biết hoạt động vào thấp điểm : Mtl = 631,25.5820.1.3,516/3,55 = 3638688đồng = 3,638triệu đồng o Giờ cao điểm: Từ 9giờ 30’ đến 11giờ 30’ từ 17giờ đến 20giờ giá 2218,75đồ ng/kWh Hình 6.7 Mcđ = 2218,75[(200+400+200)+(400+400+400)].1.3,516/3,55 = 4395000đồng = 4,395triệu đồng o Tổng cộng: M’ = Mbt + Mtđ + Mcđ + Mtl = 4,084 + 0,105 + 4,395 + 3,638 = = 12,222triệu đồng SVTH: Hồ Sỹ Nam 144 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Vậy giá tiền điện phải trả (trên ngày) cho hệ thống điều hịa khơng khí áp dụng tích trữ lạnh phương án là: M = 12,222triệu đồng/ngày  Tiết kiệm đƣợc từ tích trữ lạnh: ∆M = M – M’ = 17,411 – 12,222 = 5,189triệu đồng/ngày  Và ta có bảng 6.2 tổng hợp nội dung sơ phương án sau: Bảng 6.2 Cơng trình CR3.1 - A Phương án Phương án Phương án Phương án Phương án Hệ Chiler cấp (tấn lạnh) 800 700 600 500 400 154 254 354 454 554 904 1990 3190 4470 5820 16,68 15,706 14,6 13,42 12,222 0,731 1,7051 2,811 3,991 5,189 Hệ tích trữ lạnh cấp (tấn lạnh) Năng lượng lạnh tích trữ được(tấn lạnh/ngày) Giá tiền điện phải trả (triệu đồng/ngày) Số tiền tiết kiệm (triệu đồng/ngày)  Nhận xét phƣơng án: Từ phương án ta nhận thấy hạ dần mức cấp phụ tải lạnh chiller tăng dần mức cấp lưu trữ tải lạnh hệ thống tích trữ lạnh tiền điện tiết kiệm tăng lên Nhưng mức hạ xuống cấp phụ tải lạnh chiller mức tăng tích trữ hệ thống tích trữ lạnh có giới hạn Chúng ta khơng thể tăng cao mức tích trữ lạnh hệ thống tích trữ cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khơng gian đặt bồn tích trữ, máy chiller cần thiết để chạy tạo lạnh để tích trữ thời gian cần tích trữ số lượng lạnh tích trữ Và khơng thể hạ thấp mức tích trữ hệ thống tích trữ lạnh làm vấn đề áp dụng hệ thống tích trữ lạnh vào hệ thống cơng trình chưa thật trọng, đầu tư lợi nhuận thu từ lợi ích hệ thống tích trữ đem lại ỏi, sỉg đáng bao  Theo chương 5, mục 5.2, kinh nghiệm từ số cơng trình cụ thể ứng dụng cơng nghệ tích trữ lạnh vào kỹ thuật điều hịa khơng khí như: o Cơng trình bệnh viện Serdan Malaysia: o Nhu cầu tải cực đại: 2000tấn lạnh = 7032kW SVTH: Hồ Sỹ Nam 145 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP o Năng lượng lạnh trữ ngày: 21096kWh o Thể tích bình tích trữ: 400m3 o Số lượng bình tích trữ: o Đường kính bình tích trữ: 3,4m o Chiều dài bình tích trữ: 21m o Hệ thống máy bao gồm hai bình tích trữ lạnh 200m3, với hai máy làm lạnh tung tâm (400tấn lạnh ) hai máy làm lạnh trung tâm chạy nước muối (374tấn lạnh) o Bình trích trữ lạnh cung cấp 23% nhu cầu tải cho bệnh viện nạp tải vào ban đêm o Viện nghiên cứu công nghệ nguyên tử Malaysia: o Yêu cầu tải cực đại: 1500tấn lạnh = 5274kW o Tổng lượng tích trữ ngày: 21658,56kWh o Thể tích bình tích trữ STL: 400m3 o Số lượng bình tích trữ: o Hệ thống máy gồm bình tích trữ STL đặt đứng (400m3) máy làm lạnh tung tâm nước muối 383tấn lạnh o Bình tích trữ lạnh STL cung cấp khoảng 49% lượng lạnh yêu cầu nạp tải vào ban đêm  Từ kinh nghiệm từ cơng trình ta thấy phƣơng án hồn tồn hợp lý tổng phụ tải cơng trình vào mùa khơ 954tấn lạnh, chiller cần cung cấp liên tục cho phụ tải 600tấn lạnh, số cịn lại 354tấn lạnh hệ thống tích trữ đáp ứng tự động vào lúc phụ tải vượt cao 600tấn lạnh Hình 6.8 đồ thị nạp tải (chiller cấp tải cho bồn tích trữ lạnh – Ice –Storage) xả tải (chiller cung cấp cho phụ tải 600tấn lạnh, số phụ tải lại Ice Storage cấp) phƣơng án Vậy theo phương án bình tích trữ lạnh cung cấp khoảng 354/954 = 37% lượng phụ tải lạnh yêu cầu cơng trình Con số hồn tồn phù hợp với các cơng trình tham khảo chương 5, mục 5.2 Theo đồ thị phụ tải cơng trình hệ thơng tích trữ lạnh có: o Tổng thời gian nạp tải từ 24 tối tới sáng tức tổng thời gian nạp tải o Tổng thời gian xả tải tự động từ sáng tới 20 tối tức tổng thời gian xả tải 12giờ có không xả tải không nạp tải (là lúc 20 21 giờ) Nghĩa giai đoạn thân Chiller tự cung cấp phụ tải lạnh cho hệ thống số phụ tải lạnh dư không đáng nên không áp dụng số dư vào vấn đề nạp tải cho bồn tích trữ lạnh SVTH: Hồ Sỹ Nam 146 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Hình 6.8 o Hệ thống cụm Chiller cần có thời gian để nghỉ ngơi, bảo trì, bảo dưỡng thời gian nghỉ ( lúc 22 giờ, 23 sáng) hệ thống chiller lúc tạm ngưng hoạt động để nghỉ ngơi đảm bảo cho hệ thống tiếp tục chạy nạp tải diễn tốt đẹp Còn phụ tải lạnh hệ thống lúc hệ thống tích trữ lạnh xả tải cung cấp Ta có cơng suất bồn tích trữ lạnh phải cung cấp chế độ xả tải lạnh cho cơng trình suốt 12 là: QXả= 1.3,516.[ 20 ℎ=8(𝑄ℎ − 600)] = 11216kWh Ta chọn hiệu suất làm việc hệ thống bồn tích trữ lạnh là: 𝜂s = 0,9 Suy số lượng lạnh thực tế cần để cung cấp cho vấn đề xả tải là: QXả = 11216/0,9 = 12462kWh Và để tính cơng suất bồn tích trữ lạnh phải đủ dung tích để chứa lượng lượng lạnh nạp tải liên tục đáp ứng đủ dư lượng QXả = 12462kWh tổng cơng suất cụm chiller cần cung cấp cho vấn đề nạp tải vào ban đêm vòng thời gian nạp tải (trong giờ) là: o Chế độ vận hành 1: Nếu ta cho cụm chiller làm việc với cơng suất lạnh 600 lạnh ta có số lượng tích trữ là: SVTH: Hồ Sỹ Nam 147 Luận văn tốt nghiệp QNạp = 1.3,516[ GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP 24 ℎ=22 (600 − 𝑄ℎ )] + 1.3,516[ ℎ=1(600 − 𝑄ℎ )] = = 14767,2kWh Suy lượng lượng lạnh lại bồn tích trữ là: ∆Q = QNạp – QXả = 14767,2 – 12462 = 2305,2kWh o Chế độ vận hành 2: Nếu ta cho cụm chiller làm việc lúc nạp tải với công suất tổng 550 lạnh ta có số lượng tích trữ là: QNạp =1.3,516.[ ℎ=24 (550 − 𝑄ℎ )] = 13536,6kWh Mà số lượng lạnh cần để xả tải là: 12462kWh Suy lượng lượng lạnh lại bồn tích trữ là: ∆Q = QNạp – QXả = 13536,6 – 12462 = 1072,6kWh So hai chế độ vận hành ta thấy chế độ vận hành có lợi mặt kinh tế như: o Cơng suất cụm chiller làm việc cần tạo tổng công suất 550 lạnh Suy cụm Chiller làm việc với 550/(3.250) = 73,33% tải, vừa giúp chiller làm việc non tải, tốt cho hệ máy móc hoạt động (khơng bị q tải) đồng thời tăng hệ số COP hay tăng hiệu suất máy nén hiệu suất thiết bị bình ngưng, bình bay hay tăng hiệu suất toàn cụm chiller Giá trị 250 lạnh giá trị công suất lạnh chiller chọn sau áp dụng hệ thống tích trữ lạnh cho cơng trình CR3.1 – A trình bày mục 6.2.1 o Với ∆Q = 1072,6kWh giá trị nguồn lạnh dự phịng hợp lý, có cố sảy số lạnh tham gia đáp ứng phần Nếu ∆Q lớn nạp tải xả tải ln có số lượng lớn lượng tích trữ dạng băng ln nằm bồn tích trữ, gây chiếm chỗ gây nhiều vấn đề phát sinh không mong muốn khác 6.2 Đánh giá sơ tính kinh tế áp dụng hệ thống tích trữ lạnh 6.2.1 Chi phí đầu tƣ sơ tiết kiệm đƣợc sử dụng bồn tích trữ lạnh Quay lại với phần với trường hợp hệ thống tích trữ lạnh cho ta vào mùa khô tiết kiệm 2,811triệu đồng/ngày, tương đương 2,811.365 = = 1026,015triệu đồng/năm = 1,026015tỷ đồng/năm Vậy với phương án hệ thống tích trữ lạnh tiết kiệm cho chúng ta: T1 = 1,026015tỷ đồng/năm T1 số tiền tiết kiệm từ giảm chi phí tiền điện phải trả năm, cịn giảm công suất chiller phải cung cấp cho cơng trình xuống từ 954 lạnh (lúc chưa áp dụng hệ thống tích trữ) giảm xuống cịn 600 lạnh tức giảm SVTH: Hồ Sỹ Nam 148 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP 954/600 = 1,59 lần phụ tải lạnh cần cung cấp, số lần gần tương đương với số lần giảm vốn đầu tư cho hệ thống thiết bị chiller Từ việc cần cung cấp 954tấn lạnh cho hệ thống, ta chọn cụm chiller, cụm 375 lạnh, ứng với hiệu suất hiệu dụng máy nén trục vít ηe = 0,648 hệ số COPhieu dung = 3,55 Sau áp dụng hệ thống tích trữ lạnh chiller cần cung cấp 600 lạnh, cụm chiller, cụm chọn 250tấn lạnh, hệ số COPhieu dung tăng lên không đáng Nhưng giữ nguyên cụm chiller 375 lạnh, cụm cần cung cấp 600tấn lạnh Vậy cụm chiller cần làm việc khoảng 250/375 = 66,67% công suất Và chạy 66,67% công suất mà hiệu suất hiệu dụng máy nén tăng cao thêm, hiệu suất trao đổi nhiệt bình ngưng, bình bay tăng lên Suy hệ số COP’hieu dung > COPhieu dung Vậy với ∆COPhieu dung > 0, số có ý nghĩa mặt tiết kiệm lượng tiêu thụ cho chiller Ngồi cịn tiết kiệm khoản tiền không nhỏ từ việc mua tháp giải nhiệt có cơng suất nhỏ hơn, số thiết bị khác nhỏ nữa,…Số chi phí giảm đáng kể gọi T2 Suy tổng số tiền tiết kiệm từ việc áp dụng hệ thống tích trữ lạnh là: TA = T1 + T2, tỷ đồng/năm 6.2.2 Phân tích sơ thời gian thu hồi vốn sử dụng bồn tích trữ lạnh Ta có theo kinh nghiệm từ thực tế giá thành thiết bị giá thành lắp đặt nên chọn cao mức trung bình để tính cho trường hợp đơn đặt hàng mua thiết bị cho hệ thống tích trữ lạnh với số lượng với số lượng nhiều Tra bảng số tài liệu, cụ thể tài liệu [10, bảng 3.1, trang 32] ta bảng 6.3 so sánh đặc tính loại sơ đồ tích trữ lạnh sau: Bảng 6.3 Kiễu tích trữ Thơng số Thể tích, m3/kWh Nước lạnh Muối Eutectic Băng 0,0861÷0,1690 0,0483 0,0193÷0,0265 4÷7 9÷10 3÷7 Giá thành thiết bị, USD/kW 57÷85 57÷85 57÷427 Giá thành lắp đặt, USD/kWh 8,5÷28 5,7÷20 5,7÷43 Nhiệt độ xả tải, C  Trƣờng hợp đơn đặt hàng lẻ tẻ (số lƣợng ít): Ta có: Năng lượng lạnh cần tích trữ : QNạp = 13536,6kWh Thời gian nạp tải là: Năng lượng lạnh lạnh cần tích trữ là: SVTH: Hồ Sỹ Nam 149 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP QNap1 = QNạp/7 = 1933,8kW = 550tấn lạnh Theo bảng 5.4 chương ta có bảng 6.4.a trình bày thơng số tính tốn kết cho phương án dùng sơ đồ tích trữ dạng Băng cho đơn đặt hàng lẻ : Bảng 6.4.a Tích trữ băng Sơ đồ Thơng số chọn Kết tính tốn Thể tích, m /kWh 0,0193÷0,0265 0,0229 310m3 Nhiệt độ xả tải, 0C 1÷3 2 Giá thành thiết bị, USD/kW 57÷142 110 212718USD Giá thành lắp đặt, USD/kWh 14÷20 17 230122USD Vậy từ bảng 6.4 đơn đặt hàng lẻ ta có chi phí cần phải trả là: TB = 212718 + 230122 = 442840USD = 7,533.109đồng = = 7,533tỷ đồng => Thời gian hoàn vốn là: thv = TB / TA = 7,533/1,026 = 7,34năm Đó thời gian hoàn vốn với đơn đặt hàng số lượng lẻ chưa tính số tiền giảm từ vốn đầu tư chiller, bơm nước, tháp giải nhiệt ban đầu với việc tăng hiệu suất máy nén chilller Nếu tính chi ly thời gian hồn vốn nhỏ số 7,34năm Mà mặt khác ta có, đem số tiền 7,533tỷ đồng đầu tư lĩnh vực sau 10 năm sỉg hạn liệu số lợi nhuận đem lại lãi ròng hàng năm đặn 1,026tỷ đồng hay không? Giả sử vấn đề đầu tư xảy ta có số phần trăm lợi nhuận từ vốn ban đầu năm là: 1,026/7,533 = 13,62% Đây tốn khó để đạt số 13,62% /năm đem khoản tiền đầu tư vào lĩnh vực khác, cần đầu tư vào hệ thống điều hịa khơng khí cách áp dụng cơng nghệ tích trữ lạnh năm, khơng cần phải làm nhiều, khơng phải tính tốn, kinh doanh mà thu lơi nhuận 13,62% năm cách dễ dàng Kết luận: Con số thv = 7,34năm cịn vượt lên cao tính tốn chi ly thêm việc giảm cơng suất bơm, tháp giải nhiệt, giảm kích thước đường ống, van, việc tăng hiệu suất máy nén => Vậy với số viêc đầu tƣ có khả quan có lợi cao mặt kinh tế  Trƣờng hợp đơn đặt hàng sỉ (số lƣợng nhiều): SVTH: Hồ Sỹ Nam 150 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Năng lượng lạnh cần tích trữ : QNạp = 13536,6kWh Thời gian nạp tải là: Năng lượng lạnh lạnh cần tích trữ là: QNap1 = QNạp/7 = 1933,8kW = 550tấn lạnh Và ta lại bảng 6.4.b trình bày thơng số tính tốn kết cho phương án dùng sơ đồ tích trữ dạng Băng cho đơn đặt hàng sỉ Bảng 6.4.b Tích trữ băng Sơ đồ Thơng số chọn Kết tính tốn Thể tích, m3/kWh 0,0193÷0,0265 0,0229 310m3 Nhiệt độ xả tải, 0C 1÷3 2 Giá thành thiết bị, USD/kW 57÷142 80 154704USD Giá thành lắp đặt, USD/kWh 14÷20 17 230122USD Vậy từ bảng 6.5 ta có: TB = 154704 + 230122 = 384826USD = 6,546.109đồng = = 6,546tỷ đồng => Thời gian hoàn vốn là: thv = TB / TA = 6,546/1,026 = 6,38năm Kết luận: Đó thời gian hoàn vốn với đơn đặt hàng số lượng sỉ (nhưng tính giá trung bình chưa tính cho trường hợp giá thấp nhất) chưa tính số tiền giảm từ vốn đầu tư chiller ban đầu với việc tăng hiệu suất máy nén chilller Nếu tính chi ly thời gian hồn vốn nhỏ số 6,38năm Với phân tích tính kinh tế trường hợp mua lẻ viêc đầu tư trường hợp mua sỉ có khả quan có lợi cao mặt kinh tế 6.3 Tính chọn bồn tích trữ lạnh cho hệ thống 6.3.1 Phân loại chọn lựa bồn tích trữ Bồn tích trữ ta chọn để áp dụng cho hệ thơng điều hịa khơng khí chung cư CR3.1 – A loại bồn tích trữ băng có xuất xứ từ Đài Loan Bình có cấu tạo ống thép ống đồng chịu áp lực cao xếp thành cuộn, pass xếp nằm bồn chứa (tank) chịu áp lực cao 6.3.1.1 Bồn tích trữ băng loại trịn SVTH: Hồ Sỹ Nam 151 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Do có cấu tạo hình trịn nên bồn loại chiếm diện tích nhiều so với loại bồn hình chữ nhật Loại bồn chủ yếu đặt đứng nên cần chiều cao không gian lắp đặt so với loại bồn hình chữ nhật Hình 6.9 giới thiệu loại bồn tích trữ băng phổ biến hình trịn (ở trạng thái nắp bồn mở để quan sát cấu tạo bên cuộn thép đồng, ống thép đồng băng bám kín) Hình 6.9 Hình 6.10 6.3.1.2 Bồn tích trữ băng loại hình chữ nhật Như nói phần loại bồn chiếm khơng gian lắp đặt hơn, cần chiều cao lắp đặt so với loại trịn Bồn loại chủ yếu đặt nằm Bồn hình chữ nhật vận chuyển, lắp đặt bảo trì dễ dàng bồn hình trịn Hình 6.10 giới thiệu loại bồn tích trữ băng phổ biến hình chữ nhật (ở trạng thái nắp bồn mở để quan sát cấu tạo bên cuộn thép đồng, ống thép đồng băng bám kín) 6.3.2 Chọn bồn số lƣợng bồn tích trữ băng thích hợp cho cơng trình Hình 6.11 SVTH: Hồ Sỹ Nam 152 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Với cơng trình chung cư cao cấp CR3.1 – A, bồn tích trữ lạnh bố trí lắp đặt gần phòng máy chiller năm tầng hầm toàn nhà Nên việc vận chuyển, lắp đặt không gian lắp đặt khắt khe Do ta chọn loại bồn tích trữ hình dạng chữ nhật cho thuận tiện việc vận chuyển, vận hành, lắp đặt bảo trì Hình 6.11 bảng 6.5 quy cách số bồn tích trữ lạnh hình chữ nhật Bảng 6.5 Model A B C (6) (7) Dyn 335 3950 2200 2050 80A (3B) 80A (3B) Dyn 425 4950 2200 2050 80A(3B) 80A(3B) Dyn 500 4950 2200 2400 100A(4B) 100A(4B) Dyn 560 5550 2200 2400 100A(4B) 100A(4B) Dyn 610 5950 2200 2400 100A(4B) 100A(4B) Dyn 900 6600 2200 2800 125A(5B) 125A(5B) Và bảng 6.6 liệt kê chi tiết thơng số dịng bồn tích trữ lạnh hình chữ nhật: Bảng 6.6 Model Cơng suất Kích thước Vật kiệu Cách nhiệt Glycol HX Tubing Bồn chứa Nhiệt Nhiệt ẩn W - Rộng H - Cao L - Dài Vỏ bồn Ống phân phối Vách ngăn Ice Coil Tấm đậy phía Tấm đậy bên hơng, phía Hỗn hợp với nước thể tích Pass lưu thông Tốc độ nước Độ sụt áp SVTH: Hồ Sỹ Nam Đơn vị Tấn lạnh kWh kWh kWh mm mm mm N/A Dyn – 335 Dyn – 425 Dyn – 500 Dyn – 560 Dyn – 610 Dyn – 900 335 425 500 560 610 900 1178 177 1001 2200 2050 3950 1494 224 1270 2200 2050 4950 1758 1969 2145 257 295 355 1501 1674 1790 2200 2200 2200 2400 2400 2400 4950 5550 5950 SUS 304 Stainless stell Plate 3164 524 2641 2200 2800 6600 N/A SUS 304 Stainless stell Plate N/A N/A N/A Freeze - resisting PE Plate 16mm freeze - resisting PE pipe 50mm isolated plate of PU formed N/A 100mm thickness isolation N/A Lít N/A l/p 25% 690 450 M 8,4 25% 880 560 8,8 6,6 153 25% 1050 680 9,8 8,4 25% 1200 760 25% 1320 820 7,4 8,8 25% 1880 1200 9,8 8,4 Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP Kết nối Ống glycol vào/ra Ống nước vào/ra inch inch 3x3 3x3 3x4 3x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 4x4 5x5 5x6 Trọng lượng Lúc vận chuyển kg 1450 1860 2080 2360 2560 3540 kg 16250 21540 42450 HP HP 23750 26680 28980 Max 8,8 bar (125psi) 12,2 bar (175psi) -15oC đến 50oC HP HP HP đến 100% Scale đến 20mA output Lúc hoạt hoạt động Áp suất hoạt động Áp suất test Khoảng nhiệt độ hoạt động Cơng suất bơm tuần hồn Mức điều chỉnh tải tích trữ Senser cảm biến tải lạnh Theo mục 6.2.2 ta có: Năng lượng lạnh cần tích trữ : QNạp = 13536,6kWh Thời gian nạp tải là: 7giờ Năng lượng lạnh cần tích trữ là: QNap1 = QNạp/7 = 13536,6/7 = 1933,8kW = 550tấn lạnh Vậy từ bảng 6.6 ta chọn số bồn tích trữ cần thiết là: Số lượng bồn tích trữ: bồn Tên series: Dyn – 560 Công suất bồn chứa: 1969kWh Tổng công suất bồn chứa: 7.1969 = 13783kWh Kích thước bồn chứa: LxWxH = 5550x2200x2400mm Tổng thể tích bồn chứa: 7.(5,55.2,2.2,4) = 205,128m3 Xuất xứ: Đài Loan Và thơng số khác có liên quan nêu bảng 6.6 6.4 Chi phí sơ đầu tƣ cho hệ thống 6.4.1 Đồi với hệ thống truyền thống Theo tài liệu [10, trang 38] chi phí đầu tư ban đầu hệ thống truyền thống tính cụ thể sau: IC =QS.mC Với: IC : Chi phí đầu tư ban đầu hệ thống truyền thống, triệu đồng QS : Năng suất lạnh cực đại tổ máy lạnh, kW mC : Tiền đầu tư cho đơn vị suất lạnh tổ máy, triệu đồng/kW Mà ta có: SVTH: Hồ Sỹ Nam 154 HP Luận văn tốt nghiệp GVHD: PGS.TS LÊ CHÍ HIỆP QS = 954 lạnh = 3354,3kW mC = 10 ÷ 25triệu đồng/kW (theo tham khảo thực tế từ số cơng trình cơng ty Daikin), Ta chọn mC = 12triệu đồng/kW cơng trình CR3.1 – A có kết cấu u cầu độ thi cơng có tiêu chuẩn thấp so với cơng trình Dược, Y tế, cao ốc văn phòng, Suy ra: IC =QS.mC = 3354,3.12 = 40251,6triệu đồng = 40,2516tỷ đồng Tổ máy lạnh gồm cụm máy thiết bị phụ kèm theo như: bơm nước lạnh, tháp giải nhiệt, bơm nước tháp giải nhiệt, van, … Giá trị mC tùy thuộc chủng loại máy, nhà sản xuất khác nhau, đơn vị thị công, yêu cầu chủ đầu tư, 6.4.2 Đồi với hệ thống có dùng bồn tích trữ lạnh Theo tài liệu [10, trang 39] chi phí đầu tư ban đầu hệ thống có dùng bồn tích trữ lạnh tính cụ thể sau: IS =IS1+IS2+IS3 Với: IS1 =QS1.mC Trong đó: IS1 : Tổng tiền đầu tư cho tổ máy lạnh hệ thống có tích trữ băng, triệu đồng QS : Năng suất lạnh cực đại tổ máy lạnh, kW mC : Tiền đầu tư cho đơn vị suất lạnh tổ máy, triệu đồng/kW IS2 =Qi mS Trong đó: IS2 : Tổng tiền đầu tư cho bồn tích trữ băng, triệu đồng Qi : Dung lượng bồn tích trữ băng, kWh mS : Tiền đầu tư cho đơn vị dung lượng tích trữ, triệu đồng/kWh Và: IS3 tổng tiền đầu tư cho thiết bị phát sinh sử dụng bồn tích trữ băng bơm chất tải lạnh, trao đổi nhiệt trực tiếp…,triệu đồng Thông thường tương tụ hệ thống water chiller, tiền đầu tư mua bơm, thiết bị phụ chiếm khoảng từ 20 – 40% tổng tiền đầu tư cho hệ thống tích trữ băng Vậy ta có : IS1 : o QS = 3354,3kW SVTH: Hồ Sỹ Nam 155 ... mức tích trữ lạnh hệ thống tích trữ cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khơng gian đặt bồn tích trữ, máy chiller cần thiết để chạy tạo lạnh để tích trữ thời gian cần tích trữ số lượng lạnh tích trữ. .. phụ tải lạnh chiller tăng dần mức cấp lưu trữ tải lạnh hệ thống tích trữ lạnh tiền điện tiết kiệm tăng lên Nhưng mức hạ xuống cấp phụ tải lạnh chiller mức tăng tích trữ hệ thống tích trữ lạnh có... Và hạ thấp mức tích trữ hệ thống tích trữ lạnh làm vấn đề áp dụng hệ thống tích trữ lạnh vào hệ thống cơng trình chưa thật trọng, đầu tư lợi nhuận thu từ lợi ích hệ thống tích trữ đem lại ỏi,