Bài giảng môn quản lý năng lượng bài 4 TKNL trong hệ thống lạnh

Đại Học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh Trường Đại Học Bách Khoa Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống Lạnh - 45oC TS Nguyễn Thế Bảo Ủy Viên BCH Trung Ương Hội Lạnh ĐHKK Việt Nam NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG LẠNH Nhiệt Thải Lỏng Cao Áp Lỏng + Hơi Thấp Áp Hơi Nóng Cao Áp Dàn Ngưng Van Tiết Máy Nén Lưu Thu Nhiệt Hơi Lạnh Thấp Áp Dàn Bốc Hơi Lgp Sơ Đồ Nguyên Lý Hệ Thống Lạnh Ngưng Tụ Tiết Lưu Bay Hơi – Thu Nhiệt Nén h Giản Đồ Lgp - h Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ TIÊU THỤ NĂNG LƯNG TRONG CÁC TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI TẠI CÁC NƯỚC TRONG KHU VỰC Sử dụ dụnngg nă nănngg lượ lượnngg trong cá cácc khácchh sạ sạnn Sử Mẫu tiêu thụ lượng điển hình khách sạn Hong Kong : 8% 20% 19% 53% ĐHKK Thang máy Chiếu sáng Khác Nguồn: Good Practice Guide to Energy Conservation in Hotel in Hong Kong Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ TIÊU THỤ NĂNG LƯNG TRONG CÁC TÒA NHÀ THƯƠNG MẠI TẠI CÁC NƯỚC TRONG KHU VỰC Sử dụ dụnngg nă nănngg lượ lượnngg trong cá cácc khácchh sạ sạnn Sử Mẫu tiêu thụ lượng điển hình khách sạn Thái Lan : 11% 13% 76% ĐHKK Chiếu sáng Khác Nguồn: TEI/Thailand’s Energy Future Project 1997 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ Hệ Số Làm Lạnh (COP) Lgp P2,3 Công Nén P1,4 Năng Suất Lạnh h2 - h1 h1 - h4 h3,4 h1 h2 h Giản Đồ Lgp – h Hệ Thống Lạnh Cấp Hệ Hệ Số Số Là Làm m Lạ Lạnnhh== Nhiệ NhiệttLấ Lấyy Đi Đi Từ Từ Đố Đốii Tượ Tượnngg Là Làm m Lạ Lạnnhh COP Cô COP CônnggNé Nénn Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ == hh11 hh 44 hh22 hh11 Quá Nhiệt Lgp P3 P4 h3,4 h1 h5 h h6 h Quá Nhiệt  Khi tiếp tục gia nhiệt, bão hoà khô chuyển thành nhiệt  Với nhiệt, công nén tăng lên, làm giảm COP  Cần chỉnh van tiết lưu xác điều có ảnh hưởng đến việc nhiệt vào máy nén Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ Thiết Bò Ngưng Tụ Lgp P2,3 P6 P1,4 Bay Hơi Năng suất lạnh h6,7 h3,4 h1 Công Nén h5 h2 h Khi áp suất ngưng tụ giảm, công nén giảm suất lạnh tăng Tăng COP  p suất ngưng tụ giảm nhiệt đô ngưng tụ giảm  Nế Nếuu có thể giả giảm m nhiệ nhiệtt độ độ ngưng ngưng tụ tụ,, ta ta có thể tă tănngg hiệ hiệuu suấ suấtt và giả giảm m điệ điệnn nă nănngg sử sử dụ dụnngg Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ Thiết Bò Ngưng Tụ Vài lưu ý nhằm tiết kiệm lượng Nhiệt độ ngưng tụ cần trì thấp tốt Điều đạt bởi: Những chế độ vận hành bảo dưỡng  Vận hành lượng quạt bơm nhiều nhằm hạ nhiệt độ ngưng tụ Trong hệ thống có nhiều máy nén bình ngưng, cần theo dõi lượng tiêu thụ bình ngưng máy nén để xác đònh điểm tối ưu Thông thường, lượng tiêu tốn cho bình ngưng thấp 15% so với máy nén  Thay giải nhiệt gió hệ thống giải nhiệt nước cho phép  Bảo đảm vòi phun  Tránh để dàn ngưng bò xạ trực tiếp  Luôn giữ cho bề mặt trao đổi nhiệt nước xử lý phù hợp  Loại bỏ khí không ngưng khỏi bình ngưng kiểm tra thường xuyên Nă Nănngg lượ lượnngg tiê tiêuu tố tốnn sẽ giả giảm m đi 2% 2% nế nếuu nhiệ nhiệtt độ độ ngưng ngưng tụ tụ giả giảm m 11OOC C Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ Thiết Bò Ngưng Tụ Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ Thiết Bò Ngưng Tụ Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 10 HỆ THỐNG LẠNH VỚI BƠM CAO ÁP T X V Thiết bò ngưng tụ Thiết bò bay 210 PSIG 195 PSIG 226 PSIG Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 11 ĐỒ THỊ (lgp-i) SO SÁNH HỆ THỐNG TRUYỀN THỐNG VÀ CÓ BƠM CAO ÁP VÙNG QUÁ LẠNH 240 psia 120 psia T HƠI VÙNG QUÁ NHIỆT HỆ THỐNG TRUYỀN THỐNG HỆ THỐNG CÓ BƠM CAO ÁP 60 psia HIỆU QUẢ LẠNH HIỆU QUẢ LẠNH CÔNG NÉN CÔNG NÉN Enthalpy Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 12 Thiết Bò Bay Hơi Lgp P2,3,6 P7,5 P1,4 h3,4 h1,5 Công Nén h h2 h Nế Nếuu có thể tă tănngg nhiệ nhiệtt độ độ bay bay hơi, hơi, ta ta có thể tă tănngg hiệ hiệuu suấ suấtt và giả giảm m điệ điệnn nă nănngg sử sử dụ dụnngg  Giữ nhiệt độ bay cao  Tránh không để dầu bôi trơn bò đẩy nhiều dàn lạnh  Xả đá dàn lạnh cần thiết  Đảm bảo ngưng việc xả đá đá xả hết  Tránh nhiệt thừa xâm nhập vào phòng Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 13 ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ: TĂNG NHIỆT ĐỘ ĐẶT Nhiệt độ thích hợp cho vùng nhiệt đới: 26oC Trước cải thiện - Sảnh tiếp tân: 24oC - Các phòng khách: 20oC Sau cải thiện: - Các phòng khác: tiết kiệm 91 MWh/năm 114 triệu đồng/năm - Sảnh tiếp tân: tiết kiệm 47.5 MWh/năm 59.4 triệu đồng/năm Tổng cộng: g Tiết kiệm 138.6 MWh/năm => 173 triệu đồng/năm Tiết kiệm cho ngành điện: 16 kW => 14 400 USD Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 14 Hệ Thống Lạnh Điện Giá Hiện Công Ty Điện Lực cho triển khai áp dụng Chế độ Điện Giá:  Giờ Thấp Điểm (22:00-06:00): 520 VND/kWh (748 VND/kWh)  Giờ Bình Thường (06:00-18:00): 960 VND/kWh (1397 VND/kWh)  Giờ Cao Điểm (18:00-22:00): 1600 VND/kWh (2387 VND/kWh) Load (kW) Maximum Demand (kW) Midnight Midnight Time of Day Hệ thống lạnh thiết kế vận hành để tận dụng ưu điểm Chế độ điện giá với việc sử dụng Các Bể Trữ Đá Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 15 Bể Trữ Đá Bể Trữ Đá hoạt động theo nguyên tắc sau: Làm đá thấp điểm bình thường (22:00 – 18:00)   Cho tan đá để sử dụng lạnh cao điểm (18:00 – 22:00) Load (kW) Make Ice Make Ice Melt Ice Midnight 18:00 Midnight 22:00 Old Max Demand Load Old profile Savings (kW) New Max Demand New profile Midnight 08:00 18:00 22:00 Midnight Time of Day Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 16 Bể Trữ Đá bơm C a g b thd STL CH h Distributlon bơm thd d c e f Khi nạp tải vào STL (charge mode) C a g b bơm STL CH thd h Distributlon bơm thd d c f e Khi xả tải STL (discharge mode) Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 17 Điều kiện thiết kế lắp đặt Bồn trữ lạnh: - Có sử dụng đồng hồ điện giá - Hệ thống điều hoà không khí (Hệ thống lạnh) sử dụng loại máy Water Chiller - Công suất lạnh cần thiết: + Hệ thống lạnh có cụm máy Water Chiller : công suất lạnh máy phải lớn công suất lạnh cần thiết cho phụ tải (các hộ tiêu thụ) + Hệ thống lạnh bao gồm nhiều cụm máy Water Chiller: tổng công suất lạnh máy phải lớn công suất lạnh cần thiết cho phụ tải (các hộ tiêu thụ) - Có không gian, diện tích đủ để đặt Bồn trữ lạnh Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 18 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế kiến trúc Giảm phụ tải lạnh thông qua biện pháp sau:  Cố gắng nhà quay hướng  Bọc cách nhiệt đủ cho mái tường  Bảo đảm nhà kín gió nước  Che chắn cửa kính để hạn chế xạ  Bảo đảm vùng điều hoà kiểm tra nhu cầu  Sử dụng tối đa lượng gió hồi cho phép để đỡ tiêu tốn lạnh Việ Việcc thiế thiếtt kế kế chính xá xácc sẽ giú giúpp giả giảm m kích kích thướ thướcc hệ hệ thố thốnngg ĐHKK, ĐHKK, giú giúpp giả giảm m chi chi phí phí đầ đầuu tư tư lẫ lẫnn chi chi phí phí vậ vậnn hà hànnhh Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 19 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế thiết bò  Chọn dạng kích thước máy lạnh yêu cầu  Chọn motor hiệu suất cao cho bơm, quạt máy nén  Xét tới khả sử dụng biến tần cho bơm, quạt máy nén **Motor Motor Input Input power power αα (flow) (flow)3 Ví dụ: 75% lưu lượng cần (0.75)3 = 42% tải động !  Theo dõi kiểm soát nhiệt độ vùng  Dùng hệ thống lạnh trung tâm cho phép Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 20 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế vận hành  Hạn chế tối thiểu thời gian vận hành  Lắp đặt vò trí cảm biến (sensors) nhiệt độ  Sử dụng sensor loại tốt cân chỉnh thường xuyên  Cho hệ thống đơn giản, sử dụng đònh  Trong hệ thống kiểm soát máy tính, kiểm soát nhằm đạt được:  Tối ưu việc bật tắt máy  Sự kiểm soát xác nhiệt độ  Dễ dàng thay đổi nhiệt độ cài đặt phòng  Theo dõi lượng  Theo dõi bảo trì Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnhâ 21 [...]...HỆ THỐNG LẠNH VỚI BƠM CAO ÁP T X V Thiết bò ngưng tụ Thiết bò bay hơi 210 PSIG 195 PSIG 226 PSIG Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 11 ĐỒ THỊ (lgp-i) SO SÁNH HỆ THỐNG TRUYỀN THỐNG VÀ CÓ BƠM CAO ÁP VÙNG QUÁ LẠNH 240 psia 120 psia T HƠI VÙNG QUÁ NHIỆT HỆ THỐNG TRUYỀN THỐNG HỆ THỐNG CÓ BƠM CAO ÁP 60 psia HIỆU QUẢ LẠNH HIỆU QUẢ LẠNH CÔNG NÉN CÔNG NÉN Enthalpy... Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 16 Bể Trữ Đá bơm C a g b thd STL CH h Distributlon bơm thd d c e f Khi nạp tải vào STL (charge mode) C a g b bơm STL CH thd h Distributlon bơm thd d c f e Khi xả tải STL ra (discharge mode) Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 17 Điều kiện thiết kế lắp đặt Bồn trữ lạnh: - Có sử dụng đồng hồ điện 3 giá - Hệ thống điều hoà không khí (Hệ thống lạnh) ... quạt và máy nén  Xét tới khả năng sử dụng biến tần cho bơm, quạt và máy nén 3 **Motor Motor Input Input power power αα (flow) (flow)3 Ví dụ: 75% lưu lượng cần (0.75)3 = 42 % tải động cơ !  Theo dõi và kiểm soát nhiệt độ các vùng  Dùng hệ thống lạnh trung tâm khi cho phép Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 20 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế vận... suất lạnh cần thiết: + Hệ thống lạnh chỉ có 1 cụm máy Water Chiller : công suất lạnh của máy phải lớn hơn công suất lạnh cần thiết cho phụ tải (các hộ tiêu thụ) + Hệ thống lạnh bao gồm nhiều cụm máy Water Chiller: tổng công suất lạnh của các máy phải lớn hơn công suất lạnh cần thiết cho phụ tải (các hộ tiêu thụ) - Có không gian, diện tích đủ để đặt Bồn trữ lạnh Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong. .. tiêu tốn lạnh Việ Việcc thiế thiếtt kế kế chính chính xá xácc sẽ sẽ giú giúpp giả giảm m kích kích thướ thướcc hệ hệ thố thốnngg ĐHKK, ĐHKK, giú giúpp giả giảm m chi chi phí phí đầ đầuu tư tư lẫ lẫnn chi chi phí phí vậ vậnn hà hànnhh Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 19 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế thiết bò  Chọn dạng và kích thước máy lạnh đúng... đồng/năm - Sảnh tiếp tân: tiết kiệm 47 .5 MWh/năm 59 .4 triệu đồng/năm Tổng cộng: g Tiết kiệm 138.6 MWh/năm => 173 triệu đồng/năm Tiết kiệm cho ngành điện: 16 kW => 14 400 USD Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 14 Hệ Thống Lạnh và Điện 3 Giá Hiện nay Công Ty Điện Lực đã cho triển khai áp dụng Chế độ Điện 3 Giá:  Giờ Thấp Điểm (22:00-06:00): 520 VND/kWh ( 748 VND/kWh)  Giờ Bình Thường... loại tốt và cân chỉnh thường xuyên  Cho các hệ thống đơn giản, sử dụng bộ đònh thì  Trong các hệ thống kiểm soát bằng máy tính, kiểm soát nhằm đạt được:  Tối ưu trong việc bật tắt máy  Sự kiểm soát chính xác nhiệt độ  Dễ dàng thay đổi nhiệt độ cài đặt các phòng  Theo dõi năng lượng  Theo dõi bảo trì Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 21 ... Demand (kW) Midnight Midnight Time of Day Hệ thống lạnh có thể được thiết kế và vận hành để tận dụng được ưu điểm của Chế độ điện 3 giá với việc sử dụng Các Bể Trữ Đá Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 15 Bể Trữ Đá Bể Trữ Đá hoạt động theo nguyên tắc sau: Làm đá trong giờ thấp điểm và bình thường (22:00 – 18:00)   Cho tan đá để sử dụng lạnh giờ cao điểm (18:00 – 22:00) Load (kW)... Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 12 Thiết Bò Bay Hơi Lgp P2,3,6 3 P7,5 7 6 2 5 1 P1 ,4 4 h3 ,4 h1,5 Công Nén h 6 h2 h Nế Nếuu có có thể thể tă tănngg nhiệ nhiệtt độ độ bay bay hơi, hơi, ta ta có có thể thể tă tănngg hiệ hiệuu suấ suấtt và và giả giảm m điệ điệnn nă nănngg sử sử dụ dụnngg  Giữ nhiệt độ bay hơi cao nhất có thể  Tránh không để dầu bôi trơn bò đẩy nhiều trong dàn lạnh  Xả... Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 18 Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Hệ Thống ĐHKK Khâu thiết kế kiến trúc Giảm phụ tải lạnh thông qua các biện pháp sau:  Cố gắng toà nhà được quay đúng hướng  Bọc cách nhiệt đủ cho mái và tường  Bảo đảm toà nhà được kín gió và hơi nước  Che chắn cửa kính để hạn chế bức xạ  Bảo đảm các vùng điều hoà được kiểm tra đúng nhu cầu  Sử dụng tối đa lượng gió hồi khi ... Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh Thiết Bò Ngưng Tụ Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh Thiết Bò Ngưng Tụ Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh 10 HỆ... Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong Các Hệ Thống Lạnh Hệ Số Làm Lạnh (COP) Lgp P2,3 Công Nén P1 ,4 Năng Suất Lạnh h2 - h1 h1 - h4 h3 ,4 h1 h2 h Giản Đồ Lgp – h Hệ Thống Lạnh Cấp Hệ Hệ Số Số Là Làm... QUÁ LẠNH 240 psia 120 psia T HƠI VÙNG QUÁ NHIỆT HỆ THỐNG TRUYỀN THỐNG HỆ THỐNG CÓ BƠM CAO ÁP 60 psia HIỆU QUẢ LẠNH HIỆU QUẢ LẠNH CÔNG NÉN CÔNG NÉN Enthalpy Các Cơ Hội Tiết Kiệm Năng Lượng Trong