Nghiên cứu hiệu quả giảm nhẹ biến đổi khí hậu khi sử dụng nguồn nhiệt nước ngầm trong trường hợp lắp đặt hệ thống điều hòa không khí tại viện địa chất,

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA SAU ĐẠI HỌC PHAN VĂN HÙNG NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ GIẢM NHẸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU KHI SỬ DỤNG NGUỒN NHIỆT NƢỚC NGẦM TRONG TRƢỜNG HỢP LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TẠI VIỆN ĐỊA CHẤT, PHỐ CHÙA LÁNG - ĐỐNG ĐA - HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SỸ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Chuyên ngành: BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU Mã số: chƣơng trình đào tạo thí điểm Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Lưu Đức Hải Hà Nội - 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: Luận văn cơng trình nghiên cứu thực cá nhân, đƣợc thực dƣới hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Lƣu Đức Hải Các số liệu, kết luận nghiên cứu đƣợc trình bày luận văn trung thực chƣa đƣợc công bố dƣới hình thức Tơi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Học viên Phan Văn Hùng LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy hướng dẫn luận văn tôi, PGS.TS Lưu Đức Hải - Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - ĐHQGHN, tạo điều kiện, động viên, hướng dẫn giúp đỡ tơi hồn thành luận văn Trong suốt trình nghiên cứu, thầy kiên nhẫn hướng dẫn, trợ giúp động viên nhiều Kiến thức khoa học sâu sắc kinh nghiệm thầy tiền đề giúp tơi đạt kết tốt luận văn Tôi xin chân thành cám ơn tới TS Đoàn Văn Tuyến - Viện Địa chất - Viện HLKHCN Việt Nam, chủ nhiệm đề tài trọng điểm cấp nhà nước KC.08.16/11-15 : "Nghiên cứu đánh giá số nguồn địa nhiệt triển vọng có điều kiện khai thác cho phát triển lượng Việt Nam" quan tâm, giúp đỡ, cung cấp số liệu đưa dẫn, góp ý cho luận văn Xin cám ơn Khoa sau đại học - ĐHQGHN; Viện Địa chất - Viện HLKHCN Việt Nam tạo điều kiện thuận lợi giúp hồn thành luận văn Tơi xin chân thành cám ơn bạn bè, đồng nghiệp gia đình bên tôi, cổ vũ động viên lúc khó khăn để vượt qua hồn thành tốt luận văn Tơi xin chân thành cám ơn! Học viên Phan Văn Hùng MỤC LỤC DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 13 1.1 Giới thiệu tiềm địa nhiệt .13 1.1.1 Đặc tính nhiệt lịng đất 13 1.1.2 Tiềm khai thác lượng địa nhiệt 15 1.1.3 Ứng dụng địa nhiệt điều hịa khơng khí 17 1.2 Cơng nghệ điều hịa khơng khí bơm nhiệt lịng đất (GSHP) .18 1.2.1 Lịch sử phát triển thành tựu nghiên cứu 18 1.2.2 Cơng nghệ điều hịa khơng khí bơm nhiệt lịng đất (GSHP) 20 1.3 Ƣu nhƣợc điểm công nghệ GSHP 26 1.3.1 Ưu điểm 26 1.3.2 Nhược điểm 28 CHƢƠNG PHƢƠNG PHÁP, ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU VÀ TÍNH TỐN, SO SÁNH HIỆU QUẢ TIẾT KIỆM NĂNG LƢỢNG LÝ THUYẾT .29 2.1 Đối tƣợng địa điểm nghiên cứu 29 2.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 29 2.2.1 Phương pháp tính tốn hiệu suất lượng hệ thống ĐHKK 30 2.2.2 Phương pháp tính tốn hiệu giảm nhẹ BĐKH .49 CHƢƠNG KẾT QUẢ THỰC TẾ KHI ỨNG DỤNG LẮP ĐẶT CƠNG NGHỆ ĐIỀU HỊA ĐỊA NHIỆT TẠI VIỆN ĐỊA CHẤT, PHỐ CHÙA LÁNG - ĐỐNG ĐA - HÀ NỘI 51 3.1 Đặc điểm khí hậu Hà Nội nhu cầu điện cho ĐHKK nhà cao tầng 51 3.1.1 Đặc điểm biến động nhiệt độ khơng khí .51 3.1.2 Đặc điểm nước ngầm khu vực 53 3.1.3 Nhu cầu cấp điện cho điều hịa khơng khí Hà Nội 57 3.2 Sơ đồ công nghệ cấu tạo thiết bị ĐHKK địa nhiệt Viện Địa chất 58 3.3 Kết thí nghiệm cơng nghệ ĐHKK địa nhiệt Viện Địa chất,Viện HLKHCNVN62 3.4 Phân tích hiệu giảm nhẹ BĐKH công nghệ thiết bị ĐHKK địa nhiệt .66 3.4.1 Tính tốn giảm phát thải KNK triển khai thí nghiệm thực tế .66 3.4.2 Tính tốn giảm nhẹ phát thải KNK cho tòa nhà văn phòng Viện Địa chất 67 3.5 Đề xuất chế sách 68 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69 I KẾT LUẬN .69 II KIẾN NGHỊ .70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 PHỤ LỤC Error! Bookmark not defined DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT NGHĨA TIẾNG VIỆT CHỮ VIẾT TẮT TIẾNG ANH HOẶC KÝ HIỆU Air Handling Unit (AHU): Phịng điều khiển khơng khí BĐKH: Biến đổi khí hậu Coefficient Of Performance (COP): Hệ số hiệu suất ĐHKK: Điều hịa khơng khí Fan Coil Unit (FCU): Dàn quạt GSHP (Ground Source Heat Pump) : Bơm nhiệt lịng đất KNK: Khí nhà kính LK: Lỗ khoan NLTT: Năng lƣợng tiêu thụ Power Input Capacity (PIC) = 1/COP: Công suất lƣợng đầu vào TKNL: Tiết kiệm lƣợng TTNL: Tiêu thụ lƣợng Variable Refrigerant Volume (VRV): Cột điều hòa biến thiên Viện HLKHCNVN Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ Việt Nam Water to air (WTA): Bơm nhiệt gió Water to water (WTW): Bơm nhiệt nƣớc  p.k Hệ số sử dụng lƣợng sơ cấp chung : T0 : Nhiệt độ bay Tk : Nhiệt độ ngƣng tụ q0: Năng suất lạnh riêng ε: Hệ số lạnh φ: Hệ số nhiệt DANH MỤC BẢNG Bảng Bảng 1.1 Nhiệt độ (0C) lòng Bảng 1.2 Tải nhiệt, tải lạnh, Hồ Nam Trung Qu Bảng 1.3 Số liệu hiệu suấ Quốc tháng năm Bảng 1.4 Đầu tư ban đầu hệ thống ĐHK Bảng 2.1 Danh mục thiế Bảng 2.2 Đặc tính h Bảng 2.3 Thơng số ĐHKK n Bảng 2.4 Thơng số vi khí hậu Bảng 2.5 Bảng tổng kết giá t Bảng 2.6 Kết tính tốn C Bảng 2.7 Bảng tổng kết hệ số Bảng 2.8 Kết tính tốn C Bảng 2.9 Bảng tổng kết hệ s gió/nước Bảng 2.10 Bảng tập hợp kết q Bảng 2.11 Bảng tổng kết Bảng 2.12 Hệ số sử dụng năn Bảng 3.1 Kết tính tốn t lượng(TKNL) Bảng 3.2 Bảng 3.3 Kết điện dụng hệ thống ĐHK Kết tính tốn t lượng(TKNL) tịa nhà văn phịng DANH MỤC HÌNH Hình Hình 1.1 Kết Hình 1.2 Nh Hình 1.3 Nh Hình 1.4 Ngu Hình 1.5 Ngu Hình 1.6 Loạ Hình 1.7 Loạ Hình 1.8 Loạ Hình 1.9 Loạ Hình 1.10 Loạ Hình 1.11 Đồ ĐH Hình 2.1 Sơ Hình 2.2 Sự Hình 2.3 Sự Hình 2.4 Chu Hình 2.5 Hệ Hình 2.6 Ký Hình 2.7 Wat Hình 2.8 Wat Hình 2.9 Wat Hình 2.10 Tươ Hình 2.11 Tươ đơn Hình 3.1 Nhi Hình 3.2 Lượ Hình 3.3 Đồ Hình 3.4 Đồ Hình 3.5 Đồ Hình 3.6 Sơ Hình 3.7 Bơm Hình 3.8 Bơm Hình 3.9 Hệ Hình 3.10 Dàn Hình 3.11 Hệ Hình 3.12 Đồn Hình 3.13 Giế Hình 3.14 Biể ĐH Hình 3.15 Biể MỞ ĐẦU Sự phát triển kinh tế Thế giới kéo theo nhu cầu sử dụng lƣợng ngày gia tăng Các nguồn lƣợng đƣợc khai thác sử dụng mạnh mẽ, đặc biệt nguồn nhiên liệu hóa thạch: than, dầu, khí thiên nhiên Tình trạng gia tăng khai thác sử dụng nguồn lƣợng hóa thạch nói tạo nguy cạn kiệt lƣợng, ô nhiễm môi trƣờng; nhiều thách thức không nhỏ với loài ngƣời Điều phải kể đến biến đổi khí hậu(BĐKH) tồn cầu diễn ngày nghiêm trọng BĐKH thách thức lớn nhân loại kỷ 21 Những báo cáo gần Ủy ban Liên Chính phủ biến đổi khí hậu (IPCC) xác nhận BĐKH thực diễn gây nhiều tác động nghiêm trọng đến sản xuất, đời sống môi trƣờng nhiều nƣớc giới, Việt Nam nƣớc chịu ảnh hƣởng nặng nề tác động BĐKH [19] BĐKH tạo tác động bất lợi đến tài nguyên thiên nhiên, điều kiện môi trƣờng sống ngành kinh tế quốc dân, có ngành lƣợng Năng lƣợng có vai trị vơ quan trọng phát triển quốc gia Năng lƣợng nhu cầu thiết yếu sinh hoạt nhân dân yếu tố đầu vào khơng thể thiếu ngành kinh tế, có tác động ảnh hƣởng không nhỏ đến đời sống kinh tế, trị, văn hóa, xã hội quốc gia Việc gia tăng mức độ sử dụng lƣợng hóa thạch (than, dầu, khí đốt) ln kèm theo nguy gây ô nhiễm môi trƣờng khu vực sản xuất lƣợng góp phần làm suy giảm chất lƣợng mơi trƣờng tồn cầu phát thải khí nhà kính nhƣ CO 2, CH4-, N2O,… vào Khí ngày nhiều, từ làm gia tăng hiệu ứng nhà kính nóng lên Trái đất Sự nóng lên Trái đất nguyên nhân làm gia tăng tốc độ tan băng hai cực Trái đất, dẫn tới ngập úng vùng đất thấp ven biển BĐKH nguyên nhân gia tăng cƣờng độ tai biến thiên nhiên: lũ lụt, hạn hán, xói lở bờ biển, dông bão, v.v Trƣớc vấn đề mang tính chất nghiêm trọng diễn ra, Hội nghị thƣợng đỉnh Liên hợp quốc tổ chức Janero, Braxin năm 1992 thông qua Công ƣớc khung BĐKH Tiếp đó, 170 quốc gia Thế giới tham gia ký kết Nghị định thƣ Kyoto, với mục tiêu giảm 5,2% khí nhà kính so với mốc phát thải năm 1990 Ý tƣởng “kinh tế xanh” đƣợc Chƣơng trình mơi trƣờng Thời gian (h) Ngày 29/09/2014 81 8.65 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 Nhiệt độ giếng thải10m (oC) 29.6770000 29.6299991 29.6299991 29.5820007 29.5349998 29.5349998 29.4880008 29.4880008 29.4400005 29.4400005 32.5509986 36.5050010 39.4449996 40.4490013 41.6759986 42.5820007 44.657001 45.5110015 43.3510017 40.6759986 38.8499984 37.6110000 36.5970001 35.8569984 35.3009986 Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) 30/09/2014 82 8.516666667 10 11 12 13 14 15 15.41666667 16 17 18 19 20 21 22 23 giếng thải10m (oC) Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) giếng thải10m (oC) 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 10 11 12 34.97700 34.604999 34.326000 34.046001 33.812999 33.533000 33.347000 33.112998 32.972999 35.533000 38.849998 40.903999 42.898998 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 1/10/2014 13 14 15 15.18333 16 17 18 19 20 21 22 23 44.07199 45.016998 46.674999 46.720001 44.027000 41.540000 39.855998 38.666999 37.749000 37.012001 36.411998 35.903999 83 Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) giếng thải10m (oC) 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 9.316667 10 11 12 31.70700073 31.61300087 31.56500053 31.47100067 31.42399979 31.32999992 31.28300095 31.23600006 31.18899918 31.09499931 31.84799957 35.76499939 38.48300171 40.17499924 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 3/10/14 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 41.54000092 42.7179985 43.80199814 43.57600021 40.49399948 38.80400085 37.6570015 36.73500061 36.0890007 35.53300095 35.06999969 84 Nhiệt độ Thời gian gày (h) giếng thải10m (oC) 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 10 11 12 29.72500038 29.67700005 29.67700005 29.62999916 29.62999916 29.58200073 29.58200073 29.58200073 29.58200073 29.29800034 35.71900177 37.47299957 39.5359993 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 7/10/14 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 40.31200027 41.67599869 41.99399948 43.16999817 39.81000137 37.79499817 36.50500107 35.58000183 34.88399887 34.32600021 33.86000061 85 Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) giếng thải10m (oC) 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8.45 10 11 12 33.48699 33.20600 32.92599 32.64500 32.4109 32.22299 32.08200 31.89500 31.75399 31.37700 34.79100 38.20800 39.58200 41.54000 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 8/10/14 13 14 15 16 16.3 17 18 19 20 21 22 23 41.94800 43.39599 43.89199 44.70199 44.70199 42.03900 39.71900 38.25400 37.19599 36.41199 35.76499 35.25500 86 Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) giếng thải10m (oC) 9/10/14 34.74399948 9/10/14 34.37200165 9/10/14 34.04600143 9/10/14 33.72000122 9/10/14 33.43999863 9/10/14 33.15999985 9/10/14 32.97299957 9/10/14 32.73899841 9/10/14 32.59799957 9/10/14 33.20600128 9/10/14 10 36.73500061 9/10/14 11 39.85599899 9/10/14 12 42.17499924 9/10/14 9/10/14 13 14 43.25999832 44.38700104 9/10/14 15 45.06200027 9/10/14 16 46.54100037 9/10/14 17 47.29999924 9/10/14 17.25 47.25600052 9/10/14 18 43.48600006 9/10/14 19 41.08599854 9/10/14 20 39.5359993 9/10/14 21 38.43700027 9/10/14 22 37.56499863 9/10/14 23 36.82799911 87 Ngày Thời gian (h) 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 10/10/14 8.65 10 11 12 13 14 15 16 17 17.48333 18 19 20 21 22 23 88 Nhiệt độ giếng thải10m (oC) 36.27399826 35.76499939 35.34799957 34.97700119 34.65100098 34.37200165 34.0929985 33.86000061 33.6269989 32.92599869 36.18099976 39.81000137 42.53699875 43.57600021 44.79199982 45.51100159 46.67499924 47.6570015 48.50400162 48.05799866 45.4659996 42.76300049 40.94900131 39.67300034 38.7120018 37.88700104 Ngày Thời gian (h) 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 13/10/2014 8.75 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 89 Nhiệt độ giếng thải10m (oC) 31 30 30 30 30 30 30 30 30 35 38 39 41 43 42 39 36 35 35 34 34 Ngày Thời gian (h) 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 8.05 10 11 12 33.06600 32.73899 32.4109 32.22299 31.98800 31.84799 31.65999 31.51799 30.9529 30.81200 36.18099 40.44900 42.85400 42.98899 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 21/10/2014 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 43.93700 44.52199 48.32600 49.21500 48.94800 44.11700 41.58499 39.85599 38.52899 37.51900 36.68899 90 Nhiệt độ giếng thải10m (oC) Nhiệt độ Thời gian Ngày (h) 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 22/10/2014 0:00 1:00 2:00 3:00 4:00 5:00 6:00 7:00 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 91 giếng thải10m (oC) Ngày Thời gian (h) 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 8.85 10 11 12 34.743999 34.372001 34.046001 33.766998 33.533000 33.299999 33.066001 32.925998 32.738998 33.019001 34.83700 38.254001 39.901000 40.949001 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 23/10/2014 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 41.948001 42.71799 43.259998 43.71200 44.207000 41.266998 39.262001 37.931999 36.96599 36.227001 35.672000 92 Nhiệt độ giếng thải10m (oC) 93 ... trao đổi nhiệt hệ thống ĐHKK + Sử dụng nhiệt từ nguồn nƣớc mặt mực sâu ao, hồ có nhiệt độ ổn định + 17 Tƣơng ứng với loại địa nhiệt ta có hệ thống ĐHKK ứng dụng công nghệ địa nhiệt Khả sử dụng nguồn. .. địa điểm nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu: Trong đề tài nguồn lƣợng địa nhiệt, nƣớc ngầm cơng nghệ điều hịa khơng khí GSHP * Địa điểm nghiên cứu: Viện Địa chất - Viện Hàn lâm Khoa học Công nghệ... ta có nghiên cứu lƣợng địa nhiệt nghiên cứu lý thuyết bơm nhiệt Các nghiên cứu hồn tồn độc lập chƣa có nghiên cứu kết hợp sử dụng bơm nhiệt nguồn lƣợng địa nhiệt để phục vụ cho công nghệ ĐHKK