Thiết kế nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà cũng như tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh và điều hòa không khí

Từ hàng triệu hàng ngàn năm trước, khi con người tìm ra lửa con người đã biết sử dụng năng lượng của nó không chỉ phục vụ đời sống của con người mà còn sử dụng năng lượng nhiệt của nó để tìm ra cách luyện kim để chế tạo ra công cụ làm đời sống của con người phát triển và ngày càng văn minh tạo bước đẩy cho khoa học kỹ thuật phát triển. Ngày nay, thế kỉ 21 một chặng đường phát triển dài của loài người thì nhu cầu năng lượng cần đáp ứng cho sản xuất và đời sống ngày càng lớn, trong đó nhiệt năng chiếm tỷ lệ chủ yếu. Ở nước ta, theo đường lối của Đảng và chính phủ trong lộ trình phát triển đất nước đến năm 2020 nước ta bước đầu trở thành nước công nghiệp hóa hiện đại hóa và tất nhiêu theo xu thế của thế giới nên nhu cầu sử dụng năng lượng để sản xuất cũng như đời sống là rất nhiều đặc biệt là năng lượng nhiệt. Vấn đề đặt ra ở đây là làm cách nào để sử dụng năng lượng nhiệt ấy một cách hiệu quả về mặt kỹ thuật và về vấn đề kinh tế. Vì để giải quyết một phần nhỏ của vấn đề này chúng em xin trình bày về đề tài thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà và nghiên cứu tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh và điều hòa không khí. Do kiến thức còn hạn chế nên trên phạm vi nghiên cứu của đồ án này bọn em xin phép chỉ khái quát thiết kế và nghiên cứu cơ bản vê mặt thuần túy chứ chưa đi sâu thiết kế nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà cũng như tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thống lạnh và điều hòa không khí. Dưới đây là bản thiết kế hệ thông cung cấp nhiệt cho tòa nhà và nghiên cứu tiềm năng tiết kiệm năng lượng cho hệ thông lạnh và điều hòa không khí. Trên phạm vi nghiên cứu còn nhiều hạn chế nên bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi sai sót, rất mong được sự đóng góp của thầy cô và các bạn.

MỤC LỤC MỞ ĐẦU Từ hàng triệu hàng ngàn năm trước, người tìm lửa người biết sử dụng lượng khơng phục vụ đời sống người mà sử dụng lượng nhiệt để tìm cách luyện kim để chế tạo công cụ làm đời sống người phát triển ngày văn minh tạo bước đẩy cho khoa học kỹ thuật phát triển Ngày nay, kỉ 21 chặng đường phát triển dài lồi người nhu cầu lượng cần đáp ứng cho sản xuất đời sống ngày lớn, nhiệt chiếm tỷ lệ chủ yếu Ở nước ta, theo đường lối Đảng phủ lộ trình phát triển đất nước đến năm 2020 nước ta bước đầu trở thành nước công nghiệp hóa đại hóa tất nhiêu theo xu thế giới nên nhu cầu sử dụng lượng để sản xuất đời sống nhiều đặc biệt lượng nhiệt Vấn đề đặt làm cách để sử dụng lượng nhiệt cách hiệu mặt kỹ thuật vấn đề kinh tế Vì để giải phần nhỏ vấn đề chúng em xin trình bày đề tài thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà nghiên cứu tiềm tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh điều hịa khơng khí Do kiến thức cịn hạn chế nên phạm vi nghiên cứu đồ án bọn em xin phép khái quát thiết kế nghiên cứu vê mặt túy chưa sâu thiết kế nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà tiềm tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh điều hòa khơng khí Dưới thiết kế hệ thơng cung cấp nhiệt cho tòa nhà nghiên cứu tiềm tiết kiệm lượng cho hệ thông lạnh điều hịa khơng khí Trên phạm vi nghiên cứu cịn nhiều hạn chế nên đồ án chắn khơng tránh khỏi sai sót, mong đóng góp thầy bạn Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến thầy TRẦN HUY Cấp tận tình giúp đỡ chúng em hồn thành đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn! PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ THIẾT BỊ NGUỒN CẤP NHIỆT 1.1 Tổng quan hệ thống cấp nhiệt - Cấp nước nóng cho nhà Tịa nhà 12 tầng đó: 16 phịng/tầng, chiều cao tầng 3,3m, có hộp kỹ thuật bố trí theo hàng ngang với khoảng cách 6m, phòng dùng chung hộp kỹ thuật - Cấp cho khu giặt với lượng 350 kg/h, áp suất yêu cầu kG/cm2 - Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 80 m3 - Cấp cho nhà bếp để nấu ăn cho khoảng 600 suất ăn Cho biết: Tầng có khu vực kỹ thuật bố trí gian máy, khu giặt là, phịng lễ tân, dịch vụ, nhà ăn, khơng bố trí phịng ngủ Tầng 12 bố trí bể bơi nhà, khơng có phịng ngủ 1.1.1 Thông số hệ thông cấp nhiệt Đối với tịa nhà nước nóng để tắm sử dụng vào cao điểm chủ yếu sáng sớm hay chiều tối khung khác sử dụng cịn khu giặt nấu ăn hay bể bơi có khung cố định nên tận dụng gia nhiệt hay tăng công suất khoảng định mức để đáp ứng nhu cầu cần thiết mà tiết kiếm tổn hao Thời gian cao điểm Để cung cấp nước nóng cho160 phịng ta chọn bể nước nóng bể 5000 lít Vì tịa nhà cần nước nóng ngày ta cho lị chạy mức định mức để tiết kiệm - Hệ thống cấp nước nóng số điểm sử dụng n điểm 160 phòng + Nhiệt độ nước lạnh ( t2) 16 oC + Nhiệt độ nước nóng sử dụng (t3) 36 oC + Nhiệt độ nước nóng cấp đến phịng (t1) 76 oC Lượng nước sử dụng điểm cao điểm (G36) 200 (l/h) Hệ số đồng thời khách thuê phòng khách sạn (k2) 0,7 Hệ số sử dụng nước thời điểm (k1) 0,8 - Hệ thống cấp cho khu giặt là: Cấp cho khu giặt với lượng 350kg/h, áp suất yêu cầu kG/cm2 - - Gia nhiệt cho bể bơi Gia nhiệt cho bể bơi có dung tích 80 m3 Nhiệt độ nước nóng bể bơi (t4) 28 oC Hệ số tổn thất nhiệt bể bơi ktt= 1,25 Cấp nước nóng chọn nhiệt độ nước vào khảng 12 đến 20 độ ta chọn 16 độ, nhiệt độ nước 36 độ - Nhiệt độ nước nóng cấp đến phịng 76 oC - nhà tắm cho tắm h cao điểm G=200 lít h hệ số sử dụng nước đồng thời cho k1 = 0.8 hệ số thuê phòng đồng thời k2 =0.7, cung cấp Cấp cho khu giặt với lượng 350 kg/h, áp suất yêu cầu kG/cm2 1.1.2 Phương án cấp nhiệt Nước nóng có nhiệt độ t1=760C cấp đến phịng tắm hịa trộn nước lạnh có nhiệt độ t2=160C để tạo nước tắm có nhiệt độ t3 = 36 oC Lượng nước sử dụng tòa nhà là: G36= 10*16*k1 *k2 *G=19200 (lít) Vậy ta có G16(36-16)=G76(76-36) Đồng thời: G16+G76=G36 Vậy cuối có G16=12800 (lít/h) ;G76=6400 (lít/h); G36=19200 (lít/h) Vậy cao điểm tịa nhà sử dụng khoảng 6400 lít nước nóng 76 độ 1.2 Tổng quan thiết bị nguồn cấp nhiệt 1.2.1: Chọn thiết bị lị a Cơng suất phục vụ nhu cầu nước nóng khách sạn Lượng nhiệt mà truyền cho nước lạnh để 12800 lít từ t2 = 16 oC để trở thành nước nóng t1 = 76 oC: Q1 = mc (t1- t2 ) =6400.4,18.(76-16)=1605120 (kj/h) Cơng suất nhiệt u cầu lị: Cơng suất gia nhiệt cho nước nóng phục vụ cho 160 phòng là: D1 = Q1/(r.η)= 1605120/(2109*0.85)=895.39 (Kg/h) với r: nhiệt ẩn hóa nước áp suất 5Kg/cm2 xấp xỉ 5bar η: hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt b Công suất phục vụ bể bơi: - Gia nhiệt cho bể: + Nhiệt độ nước đầu vào bể bơi nằm khoảng từ 12 đến 20 oC ta lấy t1 = 16 oC độ + Nhiệt độ nước yêu cầu t3 = 28 oC + Dung tích 80m3 + Hệ số tổn thất nhiệt bể bơi ktt =1,25 Vậy: Lượng nhiệt yêu cầu: Qbb =Cp m.(t3 -t1 ).ktt = 4.18.80.1000.(28-16)*1.25=5016000 (KJ) cho bể bơi gia nhiệt khoảng 15h, có cơng suất yêu cầu là: Qcs =Qbb/15=334400 (KJ/h) công suất cần để gia nhiệt bể bơi là: Dbb =Qcs/(r.η)=186.54 (kG/h) đó: r: nhiệt ẩn hóa nước áp suất 5Kg/cm2 xấp xỉ 5bar = 2109(KJ/Kg) η: hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt = 0.85 - Khi bể hoạt động: + Tổn thất nhiệt khơng khí + Nhiệt lượng tổn thất bằng: Qttkk =a.F.∆t + Chọn kích thước bể bơi 80m3 cao 1.6m, dài 10m, rộng 5m + Nhiệt độ không khí tkk =15 độ C, tốc độ chuyển động chậm chọn α= 15W/m2k Vậy -F=50m2 -∆t=13 oC -α= 15W/m2k Ta được: Qttkk =a.F.∆t=15.50.13=9750 (W) =9750.3600/1000= 35100 (KJ/h) Tổn thất nhiệt bay hơi: Giả thiết lượng nước bốc 2%/ngày, với nhiệt độ bể trung bình khoảng 28 độ C Qbh = (2%.V.ρ.r)/24= 2%.80.997.2257/24= 150015 (KJ/h) + Tổn thất nhiệt dẫn nhiệt qua vách bể c bể đặt tầng chọn vật liệu làm vách bể Bê tông đá vỡ đá dăm, có hệ số dẫn nhiệt �= 1.28 W/m.K, độ dày d= 25cm, hệ số tỏa nhiệt bên α1 =10 W/m2.K, α2 =8 W/m2.K Qdn = k.F.∆t= 11α1+dλ+1α2(48+50).(28-13)=3497.4 (W) = 12590.6 (kJ/h) Vậy Cơng suất lị cần thêm là: Dex=Q/(r.η)=(12590.6+150015+35100)/(2106.0.85)=110.5(Kg hơi) Lượng phục vụ nhu cầu giặt d Dgl= 350Kg/h áp bar Lượng cho nhu cầu nấu ăn nấu cho 600 suất ăn: nấu 100kg đồ ăn cần 14 KW/h áp suất 2,5bar nhiệt độ trung bình nhiệt độ đề dành cho nấu thức ăn từ 120 0Cđến 2000C nên ta chọn nhiệt độ trung bình 1600C • theo số liệu điều tra người cần ăn 0.3kg cơm bữa đồ ăn nấu bữa gồm có canh đồ ăn ta quy đổi khối lượng 0.5kg Vậy khối lượng để nấu cho 600 suất ăn 480kg đồ ăn • Cơng suất để nấu 600 suất ăn là: Qna = 480.600.14000 =4032000(KW/h) • Lượng để cung cấp cho việc nấu ăn là: Dna=Qna /(r.η)=4032000/(0.85.2759)=1698(Kg/h) Vậy lượng cần để cung cấp là: Dtomg = Dna +Dex + Dgl +D1 =1698+350+110.5+895.39=3050.89(Kg/h) Đây lượng tính tốn lý thuyết lúc cao điểm bao gồm lượng để chuẩn bị đồ ăn giặt theo cố định.Vậy để đảm bảo cung cấp cho tòa nhà ta chọn trạm cấp nhiệt trung tâm gồmgồm lò kiểu ống nước đặt đứng đốt, bao gồm: lị đốt dầu D.O cơng suất 1500 kg hơi/h • Hệ thống nước nóng trung tâm thường bao gồm: Module gia nhiệt cưỡng bức: Đây module hệ thống nước nóng trung tâm, module gia nhiệt cưỡng thường sử dụng bơm nhiệt, boiler, gia nhiệt điện trở kết hợp module gia nhiệt để cung cấp phần lớn nhiệt lượng cho đối tượng sử dụng Khi không tận dụng nguồn lượng phụ trợ, module phải đảm bảo việc cung cấp đủ lượng cho đối tượng sử dụng Module trao đổi nhiệt gián tiếp: Việc trao đổi nhiệt gián tiếp không làm giảm hiệu suất trao đổi mà cịn đảm bảo nguồn nước gia nhiệt khơng sinh cáu cặn, không bám cáu cặn vào thiết bị gia nhiệt, đảm bảo vệ sinh nước cấp, tránh tắc nghẽn module gia nhiệt, nâng cao tuổi thọ thiết bị hệ thống nước nóng trung tâm Module gia nhiệt thường trao đổi nhiệt, ống trao đổi nhiệt, Module chứa nước nóng: Bao gồm bồn chứa nước nóng sau gia nhiệt, bồn chứa nước nóng dùng để cung cấp/ dự trữ lượng nước nóng định cho đối tượng sử dụng Các bồn chứa nước nóng tích hợp với thiết bị gia nhiệt gián tiếp (ống đồng - coils) Nguồn lượng phụ trợ: Việc sử dụng nguồn nhiệt phụ trợ hệ thống thu lượng mặt trời, tận dụng nguồn nhiệt dư thừa từ nước hồi chiller trước tháp giải nhiệt hệ thống nước nóng trung tâm làm giảm tối đa lượng cần cung cấp cho hệ thống, làm giảm chi phí vận hành cho hệ thống Vịng tuần hồn nước nóng tự động: Việc thiết kế vịng tuần hồn nước nóng tự động - bơm hồi nước nóng thiết bị gia nhiệt thường dễ gặp phải sai sót, đặc biệt tịa nhà cao tầng, dẫn đến tình trạng nước nóng khơng thể tuần hồn, cân nóng lạnh, nóng cho đối tượng sử dụng đầu nguồn nước, lạnh cho đối tượng cuối nguồn nước MODULE tận dụng nước hồi chiller Việc tận dụng lượng nước hồi chiller (nước trước vào tháp giải nhiệt) để sử dụng cho hệ thống nước nóng trung tâm tận dụng nguồn nhiệt dư thừa (nguồn nhiệt bỏ trước tháp giải nhiệt), mà làm giảm áp lực làm mát cho tháp giải nhiệt, tiết kiệm lượng tối đa, tiết kiệm chi phí cho đầu tư, đặc biệt chi phí vận hành hệ thống cung cấp nước nóng, chi phí cho việc giải nhiệt chiller 1.3 Chọn phương án sử dụng nhiên liệu 1.3.1.Các thơng số đầu vào o • Nhiệt độ nước nóng t1= 76 C o • Nhiệt độ nước lạnh t2=16 C t • Nhiệt trị than Qlv = 22.000 kj/kg• Nhiệt trị dầu Qlvt =40.000 kj/kg t • Nhiệt trị Gas LPG Qlv =46.000 kj/kg • Tính gia nhiệt cho 100 lít nước 1.3.2 Tính nhiệt chi phí a Lượng nhiệt cần thiết để cung cấp cho 100 lít nước để tăng nhiệt độ từ t2=16 oC đến t1= 76 oC : Q1 = mCp( t1 – t2 ) (*) Trong : - Q1(kJ: Nhiệt lượng cung cấp cho nước - m (kg): Khối lượng nước cần gia nhiệt: m =100 kg - Cp (kj/kg.K): Nhiệt lượng cần thiết cung cấp cho nước để tăng 1kg nước lên oC Cp =4,2 kj/kg.K Thay số liệu vào ta : Q1 = 100.4,2.(76-16)= 25200 (kj ) b Chi phí dùng gas - Khi đốt n kg GAS nhiệt lượng sinh là: Q3 =n.Qlvt =n 46000 kJ Trong : Qlvt = 46.000 kJ/kg : Nhiệt trị gas LPG Tính với giá Gas 25200 VNĐ/kG Sau tính tổn thất Q1 = Q3.h = n.Qlvt h Trong : h = 0.9 hiệu suất lò đốt gas LPG n= Q1/(Qlvt h) =25200/(46 000.0,9) =0,61 kg Vậy chi phí để gia nhiệt cho 100 lít nước gas LPG : Tgas =n 25 200 =0,61 25 200 = 15 372(đồng/100l) Tính tương tự ta có: Chi phí để gia nhiệt cho 100 lít nước than Tthan=11454(đồng/l) với h=0,5 ;n=2.3;giá kg than tốt 5000 đồng/1kg Chi phí để gia nhiệt cho 100 lít nước dầu D.O Tdầu=11214(đồng/100l) với h=0,9;n=0,7;giá 1lit dầu D.O 16020 đồng Vậy từ số liệu ta chọn phương án lò đốt dầu với chi phí rẻ dễ tự động hóa CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 2.1 Cấp Hơi bão hòa từ lò cấp vào ống góp phân phối Từ ống góp phân phối cấp cho hộ tiêu thụ nhiệt ống thép đen Có đường cấp từ ống góp hơi, chia làm đường nhỏ cấp Đường thứ cấp cho thiết bị trao đổi nhiệt mái để cung cấp nước nóng, đường thứ cấp cho phòng giặt là, đường thứ cấp cho thiết bị trao đổi nhiệt bể bơi nhằm gia nhiệt cho bể bơi đường cuối cung cấp cho nhà ăn 2.2 Gia nhiệt cho nước Nước lạnh từ bể nước mái bơm vào calorifel trao đổi nhiệt mái, qua thiết bị giúp gia nhiệt cho nước lạnh tăng nhiệt độ lên 76 oC sau nước nóng bơm vào bể chứa nước nóng cách nhiệt dẫn qua bình trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ 2.3 Cấp nước nóng cho tịa nhà Lợi dụng trọng lượng cột nước ta áp dụng phương pháp cấp nước nóng cao cách đặt bể nước nóng mái Nước nóng sau qua bình gia nhiệt mạng đặt mái đưa tới bể dự trữ nước nóng Tại đây, nước nóng theo đường nước nóng tới ống phân phối nước nóng chia đường nước cấp nước nóng theo hộp kỹ thuật dẫn xuống phòng sử dụng nước nóng Nước lạnh từ nguồn cấp bổ sung vào bể nước hồi, đâu nước hòa trộn với nước hồi gia nhiệt lên chút nước hồi có nhiệt độ cao Khi bắt đầu chạy lò, nguồn nước dự trữ nước hồi khơng có nhiệt độ nước bể hồi nhiệt độ nước lạnh, sau nước dẫn qua bình trao đổi nhiệt kiểu ống vỏ 2.4 Gia nhiệt cho bể bơi Bể bơi có dung tích lớn nên cần thời gian để gia nhiệt lên nhiệt độ cần thiết Khi đạt nhiệt độ cần bù lượng nhiệt tổn thất băng cách nhận tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ bể bơi để điều chỉnh van cấp nước nóng cho bể bơi 2.5 Hệ thống đường ống hồi Hơi sau gia nhiệt cho nước bình trao đổi nhiệt bề mặt (bình ngưng ống vỏ) ngưng tụ lại thành nước Nước ngưng hồi với nước bổ sung xử lí bể nước mềm cấp cho lị Chúng ta phải bổ sung nước mềm cho lò do: nước ngưng trở lò bị tổn thất rị rỉ xả khí không ngưng hệ thống đường ống Do tổn thất nhiệt nên ta để nước lâu nhiệt độ nước nóng hệ thống giảm Khi nhiệt độ nước nóng xuống thấp q khơng đủ đảm bảo sinh hoạt cần phải hồi bể hồi đặt cao Sở dĩ ta hồi bể nước hồi mà khơng hồi bể nước nóng tổng để nhiệt độ nước nóng bể tổng đảm bảo nhiệt độ yêu cầu cấp cho phịng, khơng bị giảm lượng nước hồi hịa trộn vào cuối nhánh chính, tầng kỹ thuật, ta bố trí đường hồi nhiệt độ t < 500C Để thực việc hồi nước, sử dụng cụm van từ: Lấy tín hiệu nhiệt độ nước nóng cuối đường ống cấp nước nóng chính, đưa tín hiệu điều khiển trung tâm, nhiệt độ nước nóng ống nhỏ nhiệt độ định van từ mở cho nước hồi Cịn lượng nước nóng cung cấp cho điểm sử dụng tầng dưới, xả bỏ nhiệt độ thấp lắp đặt đường hồi khơng kinh tế đường ống hồi q dài, lượng hồi lại nhỏ 2.6 Hệ thống tự động Lò trang bị hồn tồn tự động: - Tự động hóa q trình đốt - Tự động cấp nước - Khống chế nhiệt độ vách lò 10 Chúng ta bắt đầu với định nghĩa TR ƒ -TR: Hiệu làm mát tạo đo theo làm lạnh, gọi “tấn lạnh” ƒ TR = Q x⋅Cp x⋅ (Ti – To) / 3024 Trong đó: Q lưu lượng mơi chất lạnh, kg/h Cp nhiệt dung riêng môi chất lạnh kCal /kg deg C Ti nhiệt độ vào môi chất lạnh vào thiết bị bay (máy làm lạnh), C To nhiệt độ môi chất lạnh từ thiết bị bay (máy làm lạnh), C TR môi chất lạnh = 3024 kCal/h nhiệt thải 3.2 Hệ số hiệu suất COP Hệ số hiệu suất lý thuyết (Carnot), (COPCarnot, cách đo chuẩn hiệu suất làm lạnh hệ thống làm lạnh lý tưởng) phụ thuộc vào hai nhiệt độ hệ thống: nhiệt độ thiết bị bay Te nhiệt độ bình ngưng Tc COP theo cơng thức: COPCarnot = Te / (Tc - Te) Phương trình cho thấy, nhiệt độ thiết bị bay tăng lên nhiệt độ bình ngưng giảm xuống giúp tăng số COPCarnot Nhưng COPCarnot tỷ số nhiệt độ, khơng xét đến loại máy nén Vì vậy, COP thường sử dụng doanh nghiệp tính sau: Hiệu ứng lạnh (kW) COP : IV.Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu suất 42 4.1 Tác động nhiệt độ ngưng nhiệt độ bay 4.2 Độ xác lưu lượng đo nhiệt độ Trong đánh giá hiệu suất hoạt động, cần sử dụng cơng cụ đo xác để đo nhiệt độ vào nhiệt độ nước lạnh nước ngưng, tốt mức đo thấp 0,1 oC Để đo lưu lượng nước lạnh sử dụng lưu lượng kế siêu âm trực tiếp xác định dựa thơng số hoạt động bơm Cần kiểm tra mức độ phù hợp nước làm lạnh hầu hết thiết bị thiết kế mức điển hình 0,68 m3/h TR lưu lượng nước làm lạnh (3 gpm/TR) Lưu lượng nước ngưng đo lưu lượng kế không tiếp xúc trực tiếp xác định dựa thông số hoạt động bơm Cần kiểm tra mức độ phù hợp nước ngưng phần lớn thiết bị thiết kế mức 0,91 m3/h TR (4 gpm / TR) lưu lượng nước ngưng 4.3 Giá trị non tải trung bình (IPLV) Mặc dù tỷ số kW/ TR sử dụng làm thông tin tham khảo ban đầu, không nên dùng giá trị giá trị tuyệt đối dựa hai yếu tố quan trọng, 100% cơng suất thiết bị điều kiện thiết kế Những 43 yếu tố xảy tổng số thời gian thiết bị hoạt động năm Vì lý trên, cần phải có số liệu phản ánh cách thức thiết bị hoạt động với mức non tải điều kiện mà nhu cầu 100% công suất Để đạt điều này, cần xác định giá trị kW/TR trung bình với mức non tải, gọi Giá trị non tải trung bình(IPLV) Giá trị IPLV giá trị tham khảo phù hợp nhất, chưa phải tốt nhất, giá trị tính đến thời điểm chu kỳ hoạt động: 100%, 75%, 50% and 25% Thêm vào đó, giá trị tính trọng số cho giá trị, hầu hết thiết bị hoạt động khoảng từ 50% - 75% công suất Đây lý lại cần phải có phân tích cụ thể cho trường hợp thời điểm nói trên, xây dựng nhật ký vận hành trao đổi nhiệt năm 4.4.Hiệu suất hoạt động bảo dưỡng Nhiệt độ áp suất đầu hút, áp suất đầu đẩy máy nén trì ngưỡng tối ưu +Khẳng định đồng hồ đo hiển thị hoạt động tốt +Ghi lại lượng dầu tiêu thụ Các bình ngưng dàn ngưng dàn lạnh +Loại bỏ cặn cáu tổ chức vi sinh vật bề mặt trao đổi nhiệt lắp thiết bị xử lí nước chống cáu cặn +Định kì xả khí khơng ngưng hệ thống lạnh +Nâng cao hiệu suất thiết bị trao đổi nhiệt nâng cao cop hạn ché nước giải nhiệt độ tháp giải nhiệt +Định kỳ xả băng dàn lạnh +Dừng bơm nước giải nhiệt bình ngưng ngừng hoạt động +Giảm nhiệt độ nước giải nhiệt 5giảm đén 10% công suất điện tiêu thụ +Nâng nhiệt đọ bay thêm giảm đén 10% công suất điện tiêu thụ V.Đánh giá tiềm tiết kiệm lượng 1.Tiết kiệm lượng hệ thống lạnh: 44 - Ứng dụng giải pháp công nghệ giảm nhu cầu tải lạnh - Sử dụng nước giải nhiệt trước sử dụng nước lạnh: VD: Hệ thống giải nhiệt cho khuôn đúc Lắp biến tần cho bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt + Thay đổi lưu lượng nước giải nhiệt trì đọ chênh nhiệ độ bình ngưng bình bay Tránh sử dụng bơm nước lạnh sơ cấp + Sử dụng bơm nước đồng thời (Bơm nước lạnh từ bể nước lạnh ,bơm nước hồi từ bể nước hồi) + Chỉnh sửa hệ thống sử dụng bơm nước hồi +Lắp đặt biến tần để tăng hiệu suất làm việc bán tải hệ thống Nghiên cứu ứng dụng “Ice bank” “Ice strorage” để giảm tải cực đại Nghiên cứu ứng dụng máy lạnh hấp thu để giảm chi phí đầu tư Thay hệ thống cấp dầu cũ hệ thống cung cấp lượng hiệu Tăng cường cách nhiệt + Cách nhiệt ống nước lạnh (cách nhiệt dày 50 -70mm) + Cách nhiệt ống gió + Cách nhiệt đường ống mơi chất dường ống hút II Tiết kiệm lượng hệ thống điều hịa khơng khí Điều kiện tiện nghi 25 Hạn chế nhiệt thẩm thấu qua cửa sổ cửa kính + Sử dụng kính hai lớp, kính dán màng phản quang Tăng cường cách nhiệt mái + Làm mái che cho mát, tăng cường cách nhiệt cho mái Tối ưu cung cấp gió tươi cho khơng gian điều hịa + Hạn chế nồng độ CO2 để tối ưu lượng gió tươi cấp vào + Lưu lượng gió tươi theo tiêu chuẩn ASHERE 45 Hạn chế chiếu sáng trang trí +Tăng cường chiếu sáng tự nhiên Tối ưu hóa điều khiển +Lắp đặt thermostat điều khiển tải cựu đại, tải giảm + Lắp VSD cho AUH có nhiệt độ gió hồi 25 Hạn chế rị lọt khơng khí qua kết cấu tịa nhà +Tránh tổn thất rị lọt gió lạnh, trang bị đóng cửa tự động Hạn chế nguồn nhiệt từ thiết bị phòng +Lắp đặt úp xa khơng gian điều hịa, hạn chế lị vi song, thiết bị khác VI.Tính tốn tiềm tiết kiệm lượng 1.Giải pháp tối ưu hóa thiết bị cách chọn phương pháp giải nhiệt phù hợp Tính toán phương pháp cấp nhiệt – lạnh cho DHKK nhà ga T sân bay Nội Bài sử dụng vào năm 2001 với 4,5 triệu lượt khách năm nhà ga có tầng với 91.000m2 sử dụng 5700m2 22.000m2 tầng hầm DHKK Để tính tốn cơng suất nhiệt – lạnh sử dụng chương trình E20 Carrier Intern có kết sau -Cơng suất lạnh cho chế độ làm mát 7700kW -Công suất nhiệt cho chế độ khử ẩm 1495kW Ta có bảng sau: Chế độ làm Số làm Thơng số khí hậu ngồi nhà 46 việc hệ thống DHKK việc lớn năm (h/năm) 1360 Nhiệt độ() Entanpy (kj/kg) Khử ẩm (mùa 16-23 42-68 xuân) Làm mát 3470 >26 60-98 (mùa hè) Sưởi ấm (mùa 930 90 hai phương án Phương án Phương án 2 máy lạnh li tâm giải nhiệt nước 32566.7=7700kW máy lạnh trục vít giải nhiệt gió 61280=7696kW 11459=1459kW 11550=1550kW máy lạnh: 3440=1230kW bơm giải nhiệt: 3110=330 quạt tháp giải nhiệt: 322=66 Tiêu thụ Chạy máy lạnh cung điện cấp nhiệt lạnh cho chế độ cho chế độ khử ẩm: 13604400.8=478720 khử Chạy 50% công suất tháp giải ẩm(kW/năm nhiệt bơm giải ) nhiệt:1360(55+11)0.8=71808 Tiêu thụ 347017160.8=4763615 điện cho chế độ làm mát(kW/nă 47 máy lạnh: 6460=2760 Không cần bơm giải nhiệt tháp giải nhiệt Cho máy lạnh: 13604600.82=1000960 347027600.8=7661750 m) Tổng 5314144(kW/năm) 8662720(kW/năm) Theo phương án sử dụng máy ly tâm giải nhiệt có hệ số tiêu thụ điện thấp Và máy Heat Recovery loại chiller vừa cung cấp nhiệt vừa có khẳn hổi nhiệt bình ngưng nên tổng điện tiêu thụ phương án phương án từ giảm chi phí vận hành Giải pháp tiết kiệm lượng hệ thống ĐHKK Loại bỏ cáu cặn , vi sinh vật bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt VD tính tốn: Chu trình khơ sử dụng môi chất lạnh NH với thông số sau Môi chất lạnh Nhiệt độ bay (oC) Nhiệt độ ngưng tụ (oC) Năng suất lạnh (kW) Không bám bẩn NH3 -10 25 100 Bám bẩn NH3 -15 30 100 48 • Trạng thái điểm nút - Khi khơng bám bẩn Điểm nút chu trình p(bar) t(oC) h(kJ/kg) -Khi bám bẩn 2.909 -10 1431 10.03 76.08 1605 10.03 25 298.3 2.909 -10 298.3 Điểm nút chu trình p(bar) t(oC) h(kJ/kg) 2.363 -15 1425 11.67 98.74 1656 11.67 30 322.4 2.363 -15 322.4 Không bám bẩn Bám bẩn COP () 7.514 5.84 PIC () 0.1330 0.1711 So sánh điện tiêu thụ 100% 128.64% * Tính tốn thực tế cho máy lạnh gia đình cơng suất 12000 BTU/h làm việc 1200h/năm - Tổng công suất lạnh năm máy lạnh = 3.5145 * 1200 = 4217.4 kW Điện tiêu thụ tính cho kWh lạnh Bám bẩn Khơng bám bẩn 0.133 0.1711 49 Điện tiêu thụ tính cho năm(kWh) Tiền điện năm (Đơn giá 1800 VNĐ/1kW.h) • 561.27 722.16 1.101.286 1.299.888 Chênh lệch chi phí Kết luận 198.602(VND) -Qua thơng số tính tốn ta thấy vệ sinh giàn lạnh nóng làm giảm tiêu hao điện đáng kể, tiết kiệm chi phí sử dụng -Với lượng điện tiêu thụ tạo nhiều suất lạnh hơn, tiêu tốn điện hơn, đồng thời giảm tác hại vi sinh vật giàn lạnh gây ảnh hưởng sức khỏe 3.GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG ĐHKK: LỰA CHỌN THIẾT BỊ VÀ CÔNG NGHỆ PHÙ HỢP Hiện Việt Nam sử dụng hầu hết chủng thiết bị ĐHKK có giới Các hệ máy lạnh có nhiều ưu điểm mặt sử dụng lượng Các số để đánh giá hiệu lượng thiết bị chạy 100% tải điều kiện vận hành tiêu chuẩn bao gồm: - Chỉ số hiệu COP ( coefficient of performance) - Chỉ số hiệu lượng EER - Chỉ số tiêu thụ điện PIC Để tiết kiệm lượng cho thiết bị lạnh, ưu tiên lựa chọn thiết bị có số COP cao số PIC thấp Dưới giới thiệu số hiệu lượng số máy lạnh phổ biến T T Loại máy lạnh COP PIC Máy làm lạnh trực tiếp Máy nén xoắn ốc R22 3,0-3,3 1,17-1,06 Máy nén chạy 100% tải T0 = 35°C tkhô tướt nhà 27/19°C 50 Điều kiện vận hành Máy lạnh kiển VRV –R22 R410 Chiller giải nhiệt gió máy nén xoắn ốc –R22 3,2-3,3 1,06 Chế độ 100% tải 2,08-2,95 1,22-1,19 Máy nén chạy 100% tải T0 = 35°C Nhiệt độ nước lạnh 6,7°C Chiller giải nhiệt gió máy nén trục vít R134a 3,14-3,22 1,12-1,09 Chế độ 100% tải T0 = 35°C Nhiệt độ nước lạnh 6,7°C Chiller giải nhiệt nước Chế độ 100% tải Máy nén trục vít kép R22 4,62-4,75 0,76-0,74 Nhiệt độ nước làm mát Máy nén trục vít đơn R134a 5,86-6,27 0,6-0,56 29,4°C Nhiệt độ nước lạnh 6,7°C Chiller giải nhiệt nước Máy nén li tâm chạy 100% tải Máy nén li tâm chạy 50% tải Môi chất lạnh R134a/R123 5,86 0,6 Chế độ 100% 50% tải Nhiệt độ nước vào bình ngưng 32°C…18°C 10,0 0,35 Nhiệt độ nước lạnh 7°C Để xác định mức tiêu thụ điện máy lạnh cụ thể loại máy chiller dung phương pháp tính tốn theo chuẩn ARJ Mỹ để xác định mức tiêu thụ trung bình năm Trong thực tế hệ thống ĐHKK khơng có chiller mà sử dụng nhiều loại máy lạnh trực tiếp khac trọng hệ thống ĐHKK sử dụng chiller cịn có nhiều thiết bị bổ sung khác Vì để đánh giá tiêu thụ điện hệ thống ĐHKK sử dụng cơng thức tổng qt sau: EC=oi(IPLV)i.hi.k+i.hi.k Trong đó: EC- mức tiêu thụ điện hệ thống ĐHKK năm Qoi- công suất lạnh chiller thứ i (IPLV)i- trị số tiêu thụ điện trung bình năm chiller thứ i hi- thời lượng vận hành chiller thứ i k- hệ số không đồng thời 51 Pi – công suất điện thiết bị phụ thứ i N số lượng thiết bị có hệ thôgns Trong công thức trị số(IPLV) thường nhà sản xuất chiller cung cấp, đại lượng Q P tương tự Để giảm tiêu thụ điện hệ thống ĐHKK trước hết ta phải lựa chọn chủng loại thiết bị phù hợp với công suất yêu cầu, chọn loại máy có số IPLV hiệu quả, quan trọng cần chọn công nghệ biến tần để điều chỉnh công suất lạnh, công suất bơm quạt phù hợp với phụ tải lạnh cơng trình Việc áp dụng cơng nghệ biến tần để điều khiển vô cấp coogn suất 10 đến 100% tải hữu ích việc tiết kiệm lượng Đối với cơng trình có quy mơ lớn khuyến khích lắp đặt hệ thống thiết bị thơng gió thu hồi nhiệt để tái sử dụng nhiệt thừa, tăng hiệu tiết kiệm lượng Một số ví dụ cụ thể việc áp dụng biến tần để điều khiển bơm nước khách sạn Daewoo (Hà Nội) mang lại hiệu tiết kiệm điện cao Trong hệ thống tổng lượng điện tiêu thụ hệ thống bơm 80% lượng điện tiêu thụ hệ thống ĐHKK Nếu sử dụng biến tần VSD để điều khiển bơm khắc phục tình trạng chạy non tải bơm li tâm giảm 20-50% tiêu thụ điện Theo số liệu thống kê khách sạn, sau lắp biến tần tiêu thụ điện vào tháng cuối năm giảm 60% Thời gian Tiêu thụ điện Tiêu thụ điện trước lắp sau lắp biến tần(KW) biến tần(KW) 9/2000 105651 40997 10/2000 100752 37350 11/2000 105651 31880 Trên nhiều cách để tiết kiệm cần kết hợp nhiều phương pháp Lượng điện Tỷ lệ tiết kiệm tiết kiệm(KW) điện(%) 64654 61.2 63412 62.9 73771 69.8 lượng Để tiết kiệm tối ưu 4.Tính tốn tiềm tiết kiệm lượng: Đưa ví dụ minh họa giải pháp tiết kiệm lượng sau tiến hành tính tốn tiềm tiết kiệm lượng 1: giảm lượng nhiêt thừa: -giảm nhiệt thẩm thấu cua kết cấu bao che 52 - giảm nhiêt thừa xạ môi trường - giảm nhiệt thừa lọt khơng khí - giảm nhiệt thừa khí tươi cấp vào -sử dụng ống nhiệt, bơm nhiệt 2: giảm chi phí vận hành để sản xuất đơn vị lạnh -chọn phương pháp làm mát thiết bị ngưng tụ thích hợp - chọn hệ thống diều hịa khơng khí thích hợp -vận hành hợp lý hệ thống - giảm nhiệt thấm thấu qua kết cấu bao che: nhiệt lượng truyền vào nhà qua kết cấu bao che đại lượng thay đổi theo thời tiết phụ thuộc vào tính chất kết cấu bao che, truyền theo hướng: nền, tường bao trần, giải pháp bổ sung lớp cách nhiệt xây bọc cách nhiệt với cơng trình xây - giảm nhiệt thừa xạ: giải pháp đơn giản tạo kết cấu bao che, giảm hệ số truyền nhiệt mái để hạn chế dòng nhiệt truyền từ mặt mái xuống mặt - giảm nhiệt thừa gió tươi mang vào: lượng nhiệt phụ thuộc vào thời tiết bên ngồi lưu lượng gió, ta dùng HRV ( heat Reclaim Ventilation)thơng gió thu hồi nhiệt, nhờ thơnhg gió thu hồi nhiệt ta giảm nhiệt độ độ ẩm gió tươi cấp từ giảm nhiệt thừa Biện pháp STARBOWL Q0 (W) Không áp dụng biện 51629 giảm Q0 % 0 tòa nhà vet Qo (W) 73873 53 giảm Q0 % 0 KHÁCH SẠN HẢI ĐĂNG Q0 (W) Giảm Q0 % 30819 0 pháp Xây theo QCXDVN 09:2005 Che nắng Sử dụng hệ thống HRV Che nắng HRV Dùng phương pháp 45482 61474 12 71049 28241 30240 5793 48406 44779 32231 28615 27199 2203 3619 13 14559 75405 20 68504 59313 66333 41428 35790 10201 15839 20 51055 49176 22818 24697 31 24831 23672 5988 7146 31 10 33 12 19 23 Nhận xét: -Khi áp dụng hệ thống HRV cơng trình cho hiệu tiết kiệm tương đương khoảng 10-13% -đối với cơng trình cầng nhiều kính diện tích phơi nắng lớn biện pháp bao che phát huy tác dụng 54 -tổng tải lạnh giảm áp dụng biện pháp xấp xỉ tổng tải giảm ấp fdụng biện pháp cộng lại, giảm đến 30% TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt Bùi Hải Exergi phương pháp phân tích Exergi Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội Hà Nội 2008 Bành Tiến Long, Nguyễn Thế Tranh Ứng dụng phương trình khuyếch tán – truyền chất phân tích mài mịn mặt sau cắt kim loại Tạp chí KH&CN trường đại học kỹ thuật, số 36+37, Hà Nội 2002, trang 1-8 Nguyễn Sĩ Mão, Đỗ Văn Thắng, Mai Thanh Hà Huế, Nguyễn Tuấn Nghiêm, Đinh Anh Hốn Đồn Thế Vinh Nghiên cứu q trình cháy than Antraxit nhà máy nhiệt điện Việt nam Báo cáo tổng kết Đề tài cấp Bộ mã số B98-28-27, nộp cho Bộ GD&ĐT (Việt Nam) Tháng 12/2000 Phạm Văn Trí, Dương Đức Hồng, Nguyễn Cơng Cẩn Lị cơng nghiệp Đại học Bách khoa Hà Nội Hà Nội 1996 55 Tài liệu tiếng Anh S C Bhattacharya and Ram M Shrestha “CO2 Emission due to Fossil / Traditional Fuels, Residues and Wastes in Asia”, Proceeding of the Workshop on Global Warming Issues in Asia, ed S.C Bhattacharya, A B Pittock and N J D Lucas Asian Institute of Technology, Thailand, 8-10 September, 1993 pp 69-90 J.H Harker and J.R Backhurst Fuel and Energy (2nd Edition) Academic Press Ltd., London, 1988 Pham Hoang-Luong, Jean Claude Mora and Jean Claude Kita “Expansion of Multi-Jet Bed with Large Particles”, International Journal of Energy Research, Vol 20, 1995, pp 1-10 56 ... nhiệt cho tòa nhà tiềm tiết kiệm lượng cho hệ thống lạnh điều hịa khơng khí Dưới thiết kế hệ thơng cung cấp nhiệt cho tòa nhà nghiên cứu tiềm tiết kiệm lượng cho hệ thông lạnh điều hịa khơng khí. .. PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CẤP NHIỆT VÀ THIẾT BỊ NGUỒN CẤP NHIỆT 1.1 Tổng quan hệ thống cấp nhiệt - Cấp nước nóng cho nhà Tịa nhà 12 tầng đó: 16 phịng/tầng,... dụng lượng nhiệt cách hiệu mặt kỹ thuật vấn đề kinh tế Vì để giải phần nhỏ vấn đề chúng em xin trình bày đề tài thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho tòa nhà nghiên cứu tiềm tiết kiệm lượng cho hệ