Nghiên cứu khảo sát điều kiện kỹ thuật thử nghiệm trong dán nhãn tiết kiệm năng lượng

Nghiên cứu khảo sát điều kiện kỹ thuật thử nghiệm trong dán nhãn tiết kiệm năng lượng

TËp ®oµn c«ng nghiÖp than kho¸ng s¶n viÖt nam

Bộ công thương

Tập đoàn công nghiệp than khoáng sản việt nam

viện cơ khí năng lượng và mỏ - tkv

báo cáo tổng kết đề tài

nghiên cứu khoa học công nghệ

nghiên cứu khảo sát điều kiện kỹ thuật thử nghiệm trong dán nh∙n tiết kiệm năng lượng

Cơ quan chủ quản: Bộ Công Thương

Cơ quan chủ trì: Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ TKV Chủ nhiệm đề tài: KS Nguyễn Thu Hiền

KS Nguyễn thu hiền

Hà Nội 12.2007

Danh sách cơ quan thực hiện và phối hợp tư vấn

phối hợp

1 Viện Cơ khí Năng lượng và Mỏ TKV Chủ trì, thực hiện chính 2 Viện Bảo tồn Năng lượng quốc tế tại Tại Thái

Lan (International Institute for Eenergy

Conservation – IIEC)

Giới thiệu phòng thử nghiệm điều hoà tại Trường ĐH Chulalompo Thái Lan và Phòng thử nghiệm điều hoà tại Công ty Mitshubishi

3 Văn phòng môi trường quốc gia Singapo

(Singapo National Enviroment Agency)

Giới thiệu các công nghệ tiết kiệm năng lượng 4 Công ty tiết kiệm năng lượng

Economic Energy Pte Ltd

Giới thiệu công nghệ tiết kiệm điện tại hệ thống điều hoà trung tâm trong các trung tâm thương mại

Danh sách người thực hiện

ký

1 Bạch Đông Phong Thạc sỹ T.Phòng Viện CKNL và Mỏ - TKV

Chủ nhiệm đề tài

Viện CKNL và Mỏ - TKV

viên

Viện CKNL và Mỏ - TKV

viên

Viện CKNL và Mỏ - TKV

viên

Viện CKNL và Mỏ - TKV

mục lục

Phần I:Tổng quan 12

Chương I: Tổng quan về tiết kiệm năng lượng và lợi ích của việc tiết kiệm năng lượng 12

I.1 Khái quát về “tiêu chuẩn” “nhãn tiết kiệm năng lượng” 12

I.2 Tổng quan chung về vấn đề tiết kiệm năng lượng và dán nhãn tiết kiệm năng lượng của các nước trên thế giới 13

I.3 Tổng quan chung về việc sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả và việc dán nhãn tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị sử dụng điện tiến hành ở Việt Nam 15

Phần II:Khảo sát và thiết lập các điều kiện tác động đến cấp chính xác phép thử 18

Chương II: Thiết lập phương pháp thử nghiệm và phòng thử 20II.1 Thiết lập phương pháp thử nghiệm 20

II.2 Thiết lập kết cấu của buồng thử 22

Chương III: Điều kiện chuẩn vi khí hậu buồng thử 27

III.1 Phòng thử nghiệm điều hoà 27

III.2 Các điều kiện vi khí hậu khi thử nghiệm tủ lạnh, tủ đá các loại 28

Chương IV: Hệ thống điều khiển vi khí hậu phòng thử 30

IV.1 Hành lang đệm 31

IV.2 Hệ thống điều tiết và điều khiển vận tốc, áp suất, lưu lượng khí 31

IV.3 Hệ thống điều khiển xả khí 33

IV.4 Hệ thống điều hòa 34

IV.5 Hệ thống làm lạnh và hệ thống các bộ sấy 34

IV.6 Hệ thống gia nhiệt cho phòng trong/phòng ngoài và không gian xung quanh 34

IV.7 Hệ thống tạo hơi khô 34

IV.8 Hệ thống các thiết bị đo công suất phòng trong và phòng ngoài 35

IV.9 Hệ thống cân bằng áp suất giữa các phòng 35

IV.10 Phần trộn khí và lấy mẫu 35

IV.11 Hệ thống lấy mẫu không khí 36

IV.12 Hệ thống chiếu sáng 36

IV.13 Điều khiển điện áp và công suất cho phòng thử 36

Chương V: Lựa chọn thiết bị thử nghiệm và quy định cấp chính xác 38

V.1 Các thông số điều khiển 38

V.2 Hệ thống thiết bị cảm biến nhiệt độ 39

I.1 Hệ thống thiết bị cảm biến áp suất 40

V.3 Các thiết bị đo thông số điện 40

V.4 Các dụng cụ đo khác 41

V.5 Phần mềm và chu trình điều khiển 41

Chương VI: Các thông số vật lý thử nghiệm 42

VI.1 Thông số vật lý thử nghiệm và vị trí đo đánh giá năng suất lạnh tổng 42

VI.2 Tính toán năng suất lạnh để đánh giá hiệu suất năng lượng 43

VI.3 Thiết lập quy trình công nghệ thử nghiệm 46

VI.4 Tính toán cụ thể năng suất làm lạnh cho thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh 47

VI.5 Công suất hiệu dụng đầu vào (PE) 49

VI.6 Xác định hiệu suất năng lượng tối thiểu EER 50

Chương VII: ảnh hưởng của một số điều kiện thử nghiệm tự tạo và các quy định về tự kiểm tra khi làm thử nghiệm 52

VII.1 ảnh hưởng của một số điều kiện thử tự tạo 52

VII.2 Các quy định về tự kiểm tra khi làm thử nghiệm 55

Kết luận và kiến nghị 59

phụ lục 58

tóm tắt đề tài

Nhóm nghiên cứu đã có cuộc khảo sát tình hình thực tế về sản xuất và tiêu thụ thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh tại Việt Nam, khảo sát phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng tại một số nước trong khu vực kết quả thu được như sau:

• Tại Việt Nam

1 Công ty Sanyo HA Asean 2 Công ty TOSHIBA Việt Nam 3 Công ty TNHH Điện Máy REE

4 Công ty TNHH Điện tử Điện lạnh Darling

5 Chi nhánh công ty TNHH LG Electronic Việt Nam

Các số liệu thực tế thu được qua đợt khảo sát (phần phụ lục) có thể nhận thấy rằng nhu cầu tiêu thụ điều hoà và tủ lạnh hàng năm tại Việt Nam là rất lớn, chỉ tính 5 công ty được khảo sát, sản phẩm xuất xưởng tại 5 công trên cũng đã đạt khoảng 1 triệu bộ/năm

Việc kiểm tra các thông số kỹ thuật của thiết bị tại các công ty sản xuất tương đối đơn giản, chủ yếu dựa trên tiêu chí an toàn của sản phẩm, chưa có một công ty nào thiết lập chương trình kiểm tra về năng suất lạnh và đánh giá hiệu suất năng lượng

Do vậy mà tính đến thời điểm hiện nay chưa có một đơn vị nào trong nước xây dựng phòng thử nghiệm xác định chỉ tiêu hiệu suất tiêu thụ năng lượng của các sản phẩm điện lạnh

* Qua cuộc khảo sát tại Singapore và Thái Lan như sau:

* Tại Singapore, nhóm nghiên cứu đã được Văn phòng môi trường quốc gia Singapore (Singapore National Enviroment Agency) giới thiệu hiện có các phòng thử nghiệm đặt tại các hãng sản xuất mà không được tham quan trực tiếp phòng thử nghiệm

* Tại Thái Lan: Nhóm nghiên cứu đã được Viện Bảo tồn Năng lượng quốc tế tại Tại Thái Lan (International Institute for Eenergy Conservation – IIEC)

giới thiệu thăm quan công ty Mitshubishi Thái Lan, thăm quan phòng thử nghiệm, thăm quan trường ĐH Chulalompo Thái Lan và thăm phòng thử nghiệm

điều hoà qua việc quan sát từ bên ngoài

Kết quả thu được qua chuyến khảo sát phòng thử nghiệm chỉ dựa vào quá trình quan sát và thu thập các số liệu

o Kết quả khảo sát thị trường Singapore và Thái Lan thì việc dán nhãn

tiết kiệm năng lượng cho điều hoà và tủ lạnh đã được tiến hành rất sớm và đồng bộ, cụ thể tại Thái Lan 2 thiết bị trên đã được đánh giá và phân loại thành 5 cấp độ và biểu thị bằng chữ số, số 5 là mức năng lượng tiết kiệm và hiệu quả nhất

Trong chương trình mục tiêu quốc gia về Tiết kiệm năng lượng và hiệu quả nhiệm vụ của Bộ Công Thương giai đoạn từ năm 2006 đến 2010 sẽ tiến hành dán nhãn tiết kiệm năng lượng cho 5 loại sản phẩm lựa chọn gồm động cơ điện, quạt điện, máy điều hoà nhiệt độ, tủ lạnh, bóng đèn huỳnh quang

Phải thừa nhận là cho đến nay tại Việt Nam chưa có một phòng thử nghiệm xác định chỉ tiêu hiệu suất tiêu thụ năng lượng của các sản phẩm điện lạnh

Việc thử nghiệm các sản phẩm điện lạnh phải xây dựng phòng thử chuẩn với chi phí ban đầu tương đối lớn và quy trình thử nghiệm kéo dài, ví dụ một quy trình thử nghiệm đối với điều hoà là 7 giờ và đối với tủ lạnh là khoảng 32 giờ Vì vậy mà tính đến thời điểm hiện nay các nhà sản xuất trong nước chưa có một đơn vị nào công bố chỉ tiêu mức hiệu suất năng lượng tối thiểu đối với hai thiết bị trên Do đó nhiệm vụ của đề tài “Nghiên cứu Khảo sát điều kiện kỹ thuật thử nghiệm trong dán nhãn tiết kiệm năng lượng” thực chất là khảo sát tình hình trong nước, khảo sát các phòng thử nghiệm của các nước trong khu vực để lập hoàn chỉnh “Báo cáo đầu tư xây dựng Phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng cho thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh” và xây dựng thành công phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng đặt dưới sự quản lý của Bộ Công Thương

Qua các kết quả nghiên cứu nhóm nghiên cứu đã lập báo cáo đề tài với các nội dung như sau:

1./ Lựa chọn phương pháp thử nghiệm để nghiên cứu 2./ Khảo sát các điều kiện vi khí hậu

3./ Khảo sát hệ thống điều khiển vi khí hậu phòng thử

4./ Lựa chọn sơ bộ thiết bị thử nghiệm và quy định cấp chính xác 5./ Thiết lập các thông số vật lý thử nghiệm

6./ Xây dựng quy trình tính toán năng suất lạnh của thiết bị 7./ Xác định mức hiệu suất năng lượng tối thiểu

9./ Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện thử tự tạo và các quy định tự kiểm tra khi làm thử nghiệm

Bảng chú giải các chữ viết tắt, ký hiệu, đơn vị đo, từ ngắn và thuật ngữ

UUT: (Under unit test) Thiết bị trong điều kiện thử nghiệm Inlet: Loại thiết bị dùng để đặt bên trong

Outlet: Loại thiết bị dùng để đặt bên ngoài

Cooling Effect Test: Thử nghiệm hiệu quả làm lạnh Heating Effect Test: Thử nghiệm hiệu quả nung nóng

đặt vấn đề

Những năm gần đây nền kinh tế nước ta đã tăng trưởng nhanh chóng, từ năm 2000 đến 2006 nền kinh tế Việt Nam đã có tốc độ tăng trưởng GDP là 6.8% vào năm 2000 và lên tới 8.4% vào năm 2006 Cùng với tốc độ tăng trưởng này nhu cầu về tiêu thụ điện cũng tăng lên đến 15% vào năm 2006, cao gấp gần 2 lần so với tốc độ phát triển kinh tế, trong khi đó nguồn năng lượng tự nhiên ngày càng cạn kiệt bởi vậy yêu cầu sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả đang trở nên hết sức cấp thiết

ở một số nước phát triển các hoạt động về sử dụng tiết kiệm năng lượng đã được triển khai từ những năm 90; nhờ vào hiệu quả của các hoạt động này đem lại mà ngày nay đã được rất nhiều nước trên thế giới áp dụng

Hiện nay, cùng với sự thúc đẩy nghiên cứu phát triển và ứng dụng những nguồn năng lượng mới, Chính phủ đặc biệt quan tâm đến vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Bên cạnh việc xây dựng cơ sở pháp lý cho các hoạt động tiết kiệm năng lượng thì việc đưa ra các “tiêu chuẩn” và “nhãn mác” gắn trên các thiết bị tiêu thụ năng lượng là biện pháp hữu hiệu để tăng số lượng sử dụng các thiết bị hiệu suất năng lượng cao tại Việt Nam

Với mong muốn được đóng góp cho sự thành công của chương trình “Mục tiêu Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả” Viện Cơ khí năng lượng và Mỏ TKV đề xuất đề tài: “Nghiên cứu khảo sát điều kiện kỹ thuật thử nghiệm trong dán nhãn tiết kiệm năng lượng” Cụ thể là Nghiên cứu khảo sát điều kiện kỹ thuật để thử nghiệm hiệu suất năng lượng của thiết bị điều hoà không khí trên cơ sở kết quả thử nghiệm sẽ tiến hành đánh giá để dán nhãn tiết kiệm năng lượng

Mục tiêu của đề tài tập trung khảo sát các điều kiện tác động đến cấp chính xác của phép thử để đánh giá hiệu suất năng lượng của thiết bị như sau:

ắ Các điều kiện vi khí hậu

ắ Điều kiện chuẩn các thông số vật lý ắ Cấp chính xác của thiết bị đo

ắ Các quy định chuẩn của phép đo

ắ Các quy định về tự kiểm tra khi làm thí nghiệm

Báo cáo đề tài nghiên cứu đ−ợc lập trên cơ sở các số liệu khảo sát thực tế tình hình sản xuất và tiêu thụ điều hoà không khí và tủ lạnh tại Việt Nam, và một số phòng thử nghiệm tại Thái Lan và Singapore

Phần I: Tổng quan

Tổng quan về tiết kiệm năng lượng và lợi ích của việc tiết kiệm năng lượng

.1 Khái quát về “tiêu chuẩn” “nh∙n tiết kiệm năng lượng”

“Nhãn tiết kiệm năng lượng” là nhãn được dán cho các sản phẩm hàng hoá lưu thông trên thị trường khi những sản phẩm này có mức sử dụng năng lượng tiết kiệm đạt hoặc vượt tiêu chuẩn theo quy định cụ thể của Ngành, của Quốc gia quy định theo từng thời kỳ và từng loại sản phẩm

“Nhãn tiết kiệm năng lượng” là nhãn xác định sản phẩm tiết kiệm năng lượng được dán cho các sản phẩm hàng hoá lưu thông trên thị trường nhằm cung cấp cho người tiêu dùng biết các thông tin để so sánh mức năng lượng tiêu thụ của sản phẩm được dán so với các sản phẩm cùng loại trên thị trường

Bên cạnh các thông tin về tiết kiệm năng lượng, nhiều nước đã mở rộng phạm vi sử dụng các thông tin khác trên nhãn mác như là các thông số về chất lượng, các tiêu chuẩn nào đã áp dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng

“Tiêu chuẩn” là tài liệu được thiết lập bằng cách thoả thuận và do một cơ quan được thừa nhận phê duyệt nhằm cung cấp những quy tắc, hướng dẫn hoặc đặc tính cho các hoạt động hoặc kết quả hoạt động để dùng chung và lặp đi lặp lại nhằm đạt được mức độ trật tự tối ưu trong một khung cảnh nhất định

Vì vậy tiêu chuẩn và nhãn mác là biện pháp rất hiệu quả để nâng cao mức độ tiết kiệm của các thiết bị sử dụng năng lượng, thúc đẩy sự thâm nhập của các công nghệ tiết kiệm năng lượng vào thị trường

Phát triển các tiêu chuẩn và dán nhãn chứng nhận sản phẩm tiết kiệm năng lượng cho một số sản phẩm sử dụng năng lượng được lựa chọn là một trong mười đề án nằm trong chương trình mục tiêu quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả Chương trình này vừa có tính khuyến khích thúc đẩy, vừa có tính quản lý bắt buộc nhằm nhanh chóng tạo chuyển biến, thực hiện đồng bộ trong toàn xã hội, đi dần từ các bước nâng cao nhận thức, thu hút sự quan tâm, chuyển thành nhu cầu thúc đẩy các hoạt động sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

.2 tổng quan chung về vấn đề tiết kiệm năng lượng và dán nh∙n tiết kiệm năng lượng của các nước trên thế giới

Hầu hết các nước có nền kinh tế phát triển và đang phát triển trong khu vực và trên thế giới đều phải đối mặt với sự thiếu hụt về năng lượng, chính phủ các nước đều nhận thức được tầm quan trọng của hoạt động sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả

Các nước đã triển khai khá đầy đủ trong một thời gian dài các hoạt động cụ thể nhằm tiết kiệm năng lượng đồng thời xây dựng cơ sở pháp lý vững chắc cho hoạt động này Các nước gần Việt Nam như Thái Lan, Philipin, Malaysia, Trung Quốc, Hàn Quốc đều đã xây dựng hệ thống Luật tiết kiệm năng lượng và bảo tồn năng lượng được trên 10 năm Với thời gian này, các quốc gia đã tích lũy được nhiều kinh nghiệm và xây dựng được cơ sở vật chất, nguồn nhân lực để triển khai các nhiệm vụ hoạt động tiết kiệm năng lượng ở các nước việc sản xuất và tiêu thụ năng lượng chịu sự kiểm soát của nhiều luật lệ và quy định nhằm tối ưu hoá sự phát triển và sử dụng năng lượng theo định hướng ưu tiên phát triển cả về kinh tế, xã hội và môi trường

Trong khuôn khổ luật tiết kiệm năng lượng, chính phủ các nước thiết lập những chính sách, quy tắc và quy định liên quan đến việc sở hữu, khai thác, phát triển và sử dụng các nguồn năng lượng một cách hợp lý và hiệu quả Hoạt động tiến hành đồng bộ với các hoạt động khác là kiểm tra hiệu suất của một số thiết bị có công suất lớn và tiến hành dán nhãn tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị Việc dán nhãn trên các sản phẩm sử dụng năng lượng đã được tiến hành từ rất sớm và đồng bộ tại một số nước trong khu vực, cụ thể:

hiện từ năm 2000 đối với hầu hết các thiết bị hộ gia đình

năm 1999, những thiết bị sử dụng năng lượng hiệu quả tuỳ theo cấp độ sẽ được đánh giá bằng số ngôi sao trên sản phẩm

bằng cách đánh thuế sử dụng năng lượng, nguồn thuế thu được sử dụng vào việc

nghiên cứu các nguồn năng lượng tái sinh như phong điện, điện mặt trời và pin nhiên liệu Chính phủ Nhật Bản đẩy mạnh quảng bá “Văn hoá bảo tồn năng lượng”, Bộ môi trường Nhật đã đưa ra dự báo bảo tồn năng lượng sẽ trở thành ngành công nghiệp chủ đạo của nước này, trị giá đến 7.9 tỷ USD vào năm 2020, gấp 10 lần so với năm 2000

Hiện nay, tại Nhật Bản sử dụng phổ biến máy điều hoà có mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 2/3 so với loại máy thời điểm năm 1997 và máy đông lạnh có mức tiệu thụ năng lượng giảm 23%

phủ bảo trợ về hiệu quả năng lượng vì chúng đáp ứng được những hướng dẫn nghiêm ngặt về hiệu quả năng lượng của Cục Bảo vệ môi trường Hoa Kỳ (EPA) và Bộ Năng lượng (DOE) Bởi vậy ENERGY STAR không chỉ giúp tiết kiệm chi phí năng lượng mà còn góp phần bảo vệ môi trường thông qua việc giảm các khí gây hiệu ứng nhà kính vốn gắn liền với hiện tượng khí hậu toàn cầu nóng lên Theo số liệu thống kê thu được, chỉ tính riêng năm 2004, các sản phẩm đạt tiêu chuẩn của ENERGY STAR giúp tiết kiệm hơn 10 tỷ đô la chi phí năng lượng, năng lượng tiết kiệm được đủ cung cấp cho khoảng 10 triệu hộ gia đình

Chương trình gắn nhãn sao năng lượng thực hiện tại Hoa kỳ và Canada, sắp tới là Mehicô là một ví dụ về một công cụ làm biến đổi thị trường mạnh mẽ, đáp ứng tất cả các tiêu chuẩn và có thể liên kết với tất cả các chương trình khác Mỹ đã mở rộng phạm vi sử dụng thông tin trên nhãn mác, như là chất lượng và các tiêu chuẩn đã áp dụng để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng Bắt đầu vào tháng 6/2001, nhiều các loại sản phẩm đòi hỏi phải tiến hành ghi các thông tin về năng lượng trên nhãn mác và những yêu cầu tối thiểu về mức sử dụng năng lượng

ắ Tại các nước nhóm đề tài đi khảo sát thực tế

tại Thái Lan (International Institute for Eenergy Conservation – IIEC) Nhóm

nghiên cứu đã thu thập được các số liệu như sau:

Các phòng thử chuẩn đã được xây dựng từ rất sớm theo các tiêu chuẩn quốc tế, trang bị thiết bị thử nghiệm đồng bộ để kiểm tra và đánh giá mức hiệu suất năng lượng và dán nhãn lên các sản phẩm đã được kiểm tra

Hiện nay đã thiết lập được một số phòng thử nghiệm chuẩn để kiểm tra và đánh giá mức tiêu thụ năng lượng cho điều hoà và tủ lạnh Các phòng thử này một số đặt trực tiếp tại các công ty sản xuất thiết bị điều hoà và tủ lạnh như Mitshubishi, Sanyo vv số còn lại được đặt tại các cơ quan quản lý năng lượng và các trường đại học

Việc dán nhãn tiết kiệm cho điều hoà và tủ lạnh đã được thực hiện từ tháng 2/1996, sử dụng thang đánh giá từ 1 tới 5 5 là mức hiệu quả nhất

Singapore (Singapore National Enviroment Agency), hiện nay tại Singapore đã hình thành các Phòng chuẩn thử nghiệm hiệu suất năng lượng của thiết bị để đánh giá mức độ tiết kiệm năng lượng đặt trong sự quản lý của Uỷ ban môi trường quốc gia Singapore Số còn lại đặt tại các hãng sản xuất thiết bị như: Amana, BOSCH, Fisher &Paykel, McQuay, SANYO, SHARP, Mitsubishi, Panasonic vv

.3 tổng quan chung về việc sử dụng năng lượng tiết kiệm hiệu quả và việc dán nh∙n tiết kiệm năng lượng cho các thiết bị sử dụng điện tiến hành ở việt nam

(Nguồn từ bộ Kế hoạch và Đầu tư

Hàng năm sản lượng điện cung cấp cho nền kinh tế quốc dân là rất lớn, theo số liệu từ Tập đoàn Điện lực Việt Nam, sản lượng điện cung cấp cho các

ngành kinh tế quốc dân năm 2006 là 51.296 tỷ kWh, trong đó cho công nghiệp - xây dựng chiếm 57.5% (khoảng 29.751 tỷ kWh) và quản lý tiêu dùng dân cư chiếm 42.92% (khoảng 21.544 tỷ kWh) Với nhu cầu sản xuất và tiêu dùng như hiện nay, ước tính sản lượng điện phải cung cấp cho nền kinh tế quốc dân vào năm 2015 là 190.047 tỷ kWh và năm 2025 là 431.664 tỷ kWh Đứng trước các nguồn tài nguyên ngày càng cạn kiệt, bảo tồn và tiết kiệm năng lượng được coi là hướng thích hợp cho việc phát triển kinh tế của một quốc gia, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và nâng cao mức sống cho người dân

Vào ngày 1/3/2006 Thủ tướng Chính phủ đã phê chuẩn “Chương trình hành động Quốc gia về sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả”, phấn đấu tiết kiệm từ 3% - 5% tổng mức tiêu thụ năng lượng toàn quốc trong giai đoạn 2006- 2010 và từ 5% đến 8% tổng mức tiêu thụ năng lượng trong giai đoạn 2011 đến 2015

Một phần kế hoạch trong chương trình “Mục tiêu quốc gia” giai đoạn từ năm 2006 đến 2010 Bộ Công Thương sẽ tiến hành dán nhãn sử dụng năng lượng hiệu quả cho 5 loại sản phẩm lựa chọn gồm động cơ điện, quạt điện, máy điều hoà nhiệt độ, tủ lạnh, bóng đèn huỳnh quang

Hiện tại thì ở Việt Nam đã thành lập được một số phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng cho: Động cơ điện không đồng bộ ba pha công suất từ 0.55 – 150 kW, trang thiết bị chiếu sáng đặt tại phòng thí nghiệm trung tâm đo lường – Tổng cục Tiêu chuẩn, Đo lường và Chất lượng, Phòng thí nghiệm điện Quân đội vv

Nhóm nghiên cứu đã có cuộc khảo sát thực tế tại 5 công ty sản xuất và tiêu thụ điều hoà không khí và tủ lạnh tại Việt Nam vào tháng 7/2007 với các số liệu khảo sát như sau:

.3.1 Tại công ty Sanyo HA Asean

+ Về sản xuất: Hàng năm công ty sản xuất và xuất xưởng điều hoà khoảng 20.000 chiếc/năm, tủ lạnh các loại 350.000 chiếc/năm Các thiết bị sản xuất ra hoàn toàn phục vụ thị trường nội địa

+ Phòng thử mẫu xuất xưởng: Sản phẩm được kiểm tra chất lượng chủ yếu trên dây chuyền sản xuất Đối với sản phẩm hoàn thành xuất xưởng có thử nghiệm trong phòng thử, phòng thử có vách ngăn với bên ngoài nhưng không xây dựng theo tiêu chuẩn Các thông số kỹ thuật kiểm tra trong định mức Thử nghiệm mẫu

xuất xưởng theo tỷ lệ rất nhỏ khoảng 3% - 5% Quá trình thử nghiệm không tính đến ảnh hưởng của điều kiện môi trường

.3.2 Tại Công ty TOSHIBA Việt Nam:

+ Về sản xuất: Hàng năm công ty sản xuất và xuất xưởng khoảng 200.000 chiếc tủ lạnh/năm Thiết bị sản xuất 100% phục vụ nội địa

+ Các thông số thử nghiệm: Sản phẩm hoàn chỉnh được kiểm tra các thông số điện trên dây chuyền sản xuất như sau:

1 Công suất tiêu thụ 2 Dòng điện rò rỉ 3 Điện áp đánh thủng 4 Điện trở cách điện

.3.3 Tại Công ty TNHH Điện Máy REE:

+ Về sản xuất: Sản xuất và xuất xưởng khoảng 30.000 chiếc điều hoà/năm Sản phẩm phục vụ nội địa

+ Các thông số thử nghiệm thiết bị xuất xưởng: Các thông số điện, thử nghiệm đo các thông số của dòng không khí, nước cấp, gió, độ ẩm

Quy trình thử nghiệm kiểm tra năng lượng tiêu thụ, kiểm tra năng suất lạnh tối đa, kiểm tra năng suất sưởi tối đa

.3.4 Tại Công ty TNHH Điện tử Điện lạnh Darling

+ Về sản xuất: Sản xuất và xuất xưởng khoảng 240.000 tủ lạnh/năm Sản phẩm phục vụ nội địa

+ Các thông số kiểm tra: Thử nghiệm trên dây chuyền sản xuất một số các thông số điện định mức như điện áp, dòng điện, điện trở cách điện, công suất tiêu thụ, dòng điện rò rỉ

.3.5 Tại Chi nhánh công ty TNHH LG Electronic Việt Nam

+ Về sản xuất: Sản xuất và xuất xưởng khoảng 200.000 bộ điều hoà /năm, và 150.000 tủ lạnh/năm Sản phẩm 100% tiêu thụ nội địa

+ Các thông số kiểm tra:

* Đối với điều hoà không khí: Kiểm tra trên dây chuyền sản xuất các thông số điện định mức: Điện áp, dòng điện, công suất, điện áp đánh thủng và điện trở cách điện

* Đối với tủ lạnh: Kiểm tra xuất xưởng theo dây chuyền sản xuất các thông số điện định mức: Điện áp, dòng điện, công suất, điện áp đánh thủng và dòng điện rò rỉ

.3.6 Đánh giá thực trạng

Qua các số liệu khảo sát thực tế, tính đến thời điểm hiện nay vẫn chưa có một đơn vị nào trong nước xây dựng Phòng thử nghiệm chuẩn để đánh giá hiệu suất năng lượng cho thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh

Phần II:

khảo sát các điều kiện tác động đến cấp chính xác phép thử

Với mục tiêu đã đăng ký, trong phần II báo cáo tập trung nêu rõ các số liệu đã nghiên cứu để hoàn thành đề tài: Nghiên cứu khảo sát các điều kiện kỹ thuật thử nghiệm hiệu suất năng lượng để dán nhãn tiết kiệm năng lượng

1./ Khảo sát phương pháp thử nghiệm và phòng thử 2./ Khảo sát các điều kiện vi khí hậu

3./ Khảo sát hệ thống điều khiển vi khí hậu phòng thử

4./ Lựa chọn sơ bộ thiết bị thử nghiệm và quy định cấp chính xác 5./ Khảo sát các thông số vật lý thử nghiệm

6./Xây dựng quy trình cơ bản tính toán năng suất lạnh của thiết bị 7./ Xác định mức hiệu suất năng lượng tối thiểu

9./ Khảo sát ảnh hưởng của một số điều kiện thử tự tạo và các quy định tự kiểm tra khi làm thử nghiệm

10 Kết luận và kiến nghị

Khảo sát phương pháp thử nghiệm và phòng thử

Buồng thử kiểu nhiệt lượng kế được phân ra làm 2 loại như sau:

ắ Phương pháp nhiệt lượng kế kiểu được hiệu chuẩn:

Ngăn phía trong phòng được nâng nhiệt bằng điện để đạt đến nhiệt độ tối thiểu lớn hơn nhiệt độ môi trường xung quanh là 110C Nhiệt độ bao quanh sẽ được duy trì trong trong khoảng sai số cho phép ±1 0C ở bên ngoài toàn bộ sáu mặt bao bọc phần buồng bao gồm cả vách ngăn

Buồng thử kiểu nhiệt lượng kế có điều chỉnh

Buồng thử kiểu nhiệt lượng kế cân bằng môi

trường xung quanh

Phòng thử trong

Phòng thử ngoài

Phòng thử trong

Phòng thử ngoài

Buồng thử kiểu nhiệt lượng kế

Hình 1: Mô hình phương pháp thử nghiệm

ắ Phương pháp nhiệt lượng kế kiểu buồng cân bằng môi trường xung

quanh:

Dựa trên nguyên lý duy trì nhiệt độ bầu (nhiệt kế) khô xung quanh môi trường buồng thử luôn luôn bằng với nhiệt độ bầu (nhiệt kế) khô trong buồng thử Tính trên cả sáu mặt

Cả hai kiểu buồng thử trên phải bảo đảm có thể điều khiển 2 quy trình thử: Thử nghiệm hiệu quả làm lạnh (Cooling Effect Test), thử nghiệm hiệu quả nung nóng (Heating Effect Test)

Cấu tạo và cách bố trí trang bị buồng thử kiểu nhiệt lượng kế kiểu có hiệu chỉnh và kiểu cân bằng môi trường xung quanh có dạng như hình 1:

.2 Thiết lập kết cấu của buồng thử

Thiết lập phòng thử để thử nghiệm thiết bị điều hoà không khí và tủ lạnh với các thông số kỹ thuật cơ bản như sau:

Thiết bị điều hoà: Công suất lạnh từ 6.000 đến 36.000 Btu/h

- Loại một cục: Kích thước 600mm (cao) x 900mm (rộng) x 900mm (sâu) - Loại 2 cục: Kích thước 1500mm (rộng) x 2000mm (cao) x 1000mm (sâu)

Thiết bị tủ lạnh: Dung tích thiết bị (max) 500 lít

Cấu tạo của buồng thử kiểu nhiệt lượng kế bao gồm hai phòng thử nghiệm sát nhau phòng trong và phòng ngoài được điều khiển nhiệt độ, độ ẩm và lưu lượng khí độc lập Do đó buồng thử cũng có thể được coi là một thiết bị để điều khiển cân bằng môi trường xung quanh và hiệu chỉnh được

.2.1 Kích cỡ của buồng thử

Kích cỡ của nhiệt lượng kế được xây dựng phù hợp với kích cỡ của thiết bị thử nghiệm, có thể cần thiết phải thay đổi các kích thước nên dùng để phù hợp với các yêu cầu về khoảng không gian

Bảng 1: Kích cỡ tiêu chuẩn để xây dựng phòng

Các kích thước bên trong nhỏ nhất của mỗi buồng của nhiệt lượng kế (m)

Năng suất làm lạnh danh nghĩa lớn

nhất của thiết bị (W) Chiều rộng Chiều cao Chiều dài

.2.2 Kết cấu tường cách nhiệt

Với các phương pháp thử như đã nêu ở trên, việc xây dựng phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng của thiết bị đặc biệt cho điều hoà không khí và tủ lạnh có tính chất như một thiết bị đo cân bằng môi trường xung quanh và có thể coi như một thiết bị được hiệu chỉnh

Đặc điểm cơ bản của buồng thử là rất khó sửa chữa, thay thế trong quá trình sử dụng Do đó khi thiết kế, xây dựng phải đảm bảo khả năng làm việc liên tục trong một thời gian dài không phải sửa chữa hoặc thay thế

Phòng thử nghiệm hiệu suất năng lượng đòi hỏi phải tính toán cân bằng nhiệt, ẩm; cách nhiệt và cách ẩm

Các phòng kiểm tra sẽ được thiết kế riêng biệt ngăn cách bằng bức tường với các khoảng dự phòng để lắp đặt các thiết bị thử nghiệm Phía trong phòng và phía ngoài phòng được bao bọc bởi một hành lanh đệm để duy trì độc lập nhiệt độ và độ ẩm như là môi trường xung quanh

Tính toán các lớp cách nhiệt trong buồng thử phải đảm bảo tính liên tục xung quanh sáu mặt của buồng thử không cho phép tạo nên các “cầu nhiệt”

+ Phần tường của buồng thử:

Thông thường tường, sàn nhà và trần nhà được chế tạo một lớp cách nhiệt, dày khoảng 100 mm Các bề mặt phòng trong và phòng ngoài và các tấm cách nhiệt được phủ một lớp thép không rỉ Các chỗ nối giữa các tấm và thiết bị đều được bịt kín bằng cao su ở các rãnh và các vạch nhô ra, và chỗ nối được phủ silicone để ngăn ngừa hơi ẩm thấm qua vách

Lớp cách nhiệt đảm bảo cho giá trị tổng cộng 0.035 Btu/hr/ft2/oF, đây là giá trị mất mát tối thiểu, của phần tường để làm tăng độ chính xác của số liệu kiểm tra

+ Phần sàn buồng thử:

Sàn của các phòng cũng được chế tạo các lớp cách nhiệt dày khoảng 100 mm Bên ngoài các tấm cách nhiệt lắp đặt 1 lớp thép không gỉ.

Các vách ngăn tính trên cả sáu mặt đảm bảo nhiệt độ trong các phòng phía trong và nhiệt độ của không gian bao quanh sẽ có cùng giá trị trong suốt quá trình kiểm tra

.2.3 Tính toán các lớp cách ẩm:

Đối với các lớp cách nhiệt nếu ẩm (hơi nước) xâm nhập vào làm giảm khả năng cách nhiệt của vật liệu và trong một số trường hợp có thể phá vỡ cấu trúc của lớp cách nhiệt Việc cách ẩm, tức là tạo thành lớp ngăn không cho hơi nước xâm nhập vào lớp cách nhiệt là hết sức cần thiết Thông thường dòng ẩm xâm nhập từ phía phần áp suất của hơi nước (phía ngoài) vào phía phân áp suất của hơi nước (phía trong) phòng thử, do đó thông thường các lớp cách ẩm được đặt ở phía tường tiếp xúc bên ngoài

Nhận xét:

ắ Với việc tính toán các lớp cách nhiệt, ẩm như trên nhằm để đảm cách nhiệt để tránh rò rỉ nhiệt (kể cả bức xạ) không vượt quá 5% năng suất của trang bị, làm sai lệch thử nghiệm

ắ Thiết lập các kích cỡ buồng thử như trên nhằm thiết kế một buồng hoặc một không gian thử ở điều kiện ngoài phòng đạt yêu cầu Có đủ thể tích và lưu thông được không khí sao cho không làm thay đổi kiểu tuần hoàn không khí thông thường của thiết bị thử

ắ Các kích thước của buồng đảm bảo để khoảng cách từ bất kỳ bề mặt buồng đến bất kỳ bề mặt thiết bị có xả không khí không nhỏ hơn 1,8 m và khoảng cách từ bất kỳ bề mặt khác của buồng đến bất kỳ bề mặt khác của thiết bị không được nhỏ hơn 0,9 m, không kể các quan hệ kích thước đến sàn nhà và tường nhà do điều kiện lắp đặt yêu cầu Thiết bị điều hoà không khí trong buồng phải điều chỉnh được không khí ở tốc độ nhỏ hơn tốc độ dòng không khí ngoài phòng và tốt hơn là dẫn không khí này tách ra khỏi hướng xả không khí của thiết bị và đưa nó trở về các điều kiện đồng nhất yêu cầu ở tốc độ nhỏ

Hình 3: Mô hình phòng thử nhiệt lượng kế kiểu có điều chỉnh và cân bằng môi trường sau khi lắp đặt thiết bị

1

2 3

trong

Phòng thử ngoài

Chú thích sơ đồ

1./ Thiết bị thử nghiệm 2./ Các bộ trộn không khí 3./ Quạt

4./ Hệ thống xả

5./ Hệ thống bộ gia nhiệt (nung nóng và làm lạnh)

6./ Hành lanh đệm để duy trì độc lập nhiệt độ và độ ẩm như là môi trường xung quanh

7./ Hệ thống điều hoà không khí

8./ Tường ngăn cách buồng thử trong và buồng thử ngoài 9./ Hệ thống cân bằng áp suất

Điều kiện chuẩn vi khí hậu buồng thử

.1 phòng thử nghiệm điều hoà

Để đánh giá hiệu suất năng lượng của thiết bị điều hoà không khí, buồng thử phải điều khiển các thông số để thử nghiệm các chỉ tiêu sau:

- Kiểm tra năng lượng tiêu thụ - Kiểm tra năng suất làm lạnh tối đa - Kiểm tra năng suất làm lạnh tối thiểu - Kiểm tra năng suất sưởi tối đa

- Kiểm tra năng suất sưởi tối thiểu

Thiết lập điều kiện vi khí hậu chuẩn cho phòng thử nghiệm như sau:

Bảng 1: Các thông số kỹ thuật điều khiển trong buồng kiểm tra

Phòng thử trong

Nhiệt độ bầu khô (0C) 15-40 Nhiệt độ bầu khô (0C) 15-40 Nhiệt độ bầu ẩm (0C) 12-24 Nhiệt độ bầu ẩm (0C) 12-24

khí ((m3/giờ)

5.000 Dải điểm sương (oC) 10-28 Công suất nung nhiệt của

Dải điểm sương (oC) -8 đến 30 Mức độ đồng đều(0C) ± 0,4

Điều khiển (oC) ± 0,05 Tuần hoàn không khí (m3/giờ)

8.000

Tuần hoàn không khí (m3/giờ)

1 Kiểm tra tốc độ làm lạnh 2 Kiểm tra nhiệt độ lưu trữ 3 Kiểm tra năng lượng tiêu thụ 4 Kiểm tra công suất làm đá 5 Kiểm tra rã đông

6 Kiểm tra nâng nhiệt và có tải theo thời gian 7 Kiểm tra năng suất làm lạnh

8 Kiểm tra điểm sương

Thiết lập điều kiện vi khí hậu chuẩn cho phòng thử nghiệm như sau:

Bảng 2: Thông số kỹ thuật của phòng thử tủ lạnh, tủ đá

Nhận xét: Thiết lập các thông số kỹ thuật buồng thử nghiệm là chìa khoá để kiểm tra chính xác hiệu suất năng lượng của thiết bị , các thông số kể trên ảnh hưởng trực tiếp đến kết quả thử nghiệm, cần phải điều khiển điều kiện vi khí hậu buồng thử như trên duy trì trong suốt quá trình thử nghiệm Các thông số điều khiển phải có cấp chính xác nằm trong giới hạn như đã lựa chọn ở trên

Hệ thống điều khiển vi khí hậu phòng thử

ắ Hệ thống điều khiển cơ bản được thiết lập trong phòng thử gồm có: - Bộ điều khiển nhiệt độ

- Bộ điều khiển áp suất - Bộ điều khiển độ ẩm - Bộ điều khiển dòng

Hệ thống điều khiển thiết lập trong phòng thử nghiệm có chức năng nhận các tín hiệu thay đổi của môi trường và phụ tải tác động lên hệ thống thiết bị nhằm duy trì và ổn định các thông số vi khí hậu trong không gian phòng thử không phụ thuộc vào điều kiện khí hậu bên ngoài và phụ tải bên trong

Cấu tạo cơ bản của một hệ thống điều khiển bao gồm:

+ Thông số điều khiển: Thông số điều khiển là thông số vật lý cần phải duy trì của hệ thống điều khiển, trong phòng thử nghiệm thường gặp đó là : Nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng, áp suất

+ Bộ phận cảm biến (sensor): Là thiết bị cảm nhận sự biến đổi của thông số điều khiển và truyền các ghi nhận đó lên thiết bị điều khiển Nguyên tắc hoạt động của bộ cảm biến dựa trên sự giãn nở nhiệt của các chất, dựa vào lực của dòng chảy vv

+ Thiết bị điều khiển: Thiết bị điều khiển sẽ so sánh giá trị ghi nhận được của bộ cảm biến với giá trị đặt trước của nó Tuỳ theo mối quan hệ của 2 giá trị này mà tín hiệu điều khiển đầu ra khác nhau

+ Phần tử điều khiển (Cơ cấu chấp hành): Sau khi nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển cơ cấu chấp hành sẽ tác động, tác động đó có tác dụng làm thay đổi thông số điều khiển Tác động thường gặp nhất có dạng ON- OFF

Sau đây báo cáo sẽ nêu rõ các hệ thống điều khiển thiết lập để điều khiển điều kiện vi khí hậu buồng thử: