IV. NHỮNG THÁCH THỨC TRONG VIỆC PHÁT TRIỂN B RTTẠI Đ À N Ẵ N G
2. PHÂN LOẠI HỆTHỐNG BƠMNHIỆT Hình 1 giới thiệu phân loại bơm nhiệt để
SƯỞI ấm trong kỹ thuật đléu hòa không khí. Đáu tiên là loại gió gió ATA, sau đó là loại gió nước ATW, nước gió WTA và nước nước WTW.
Hình 1. Phân loại bơm nhiệt đé sưởi ám
Ý nghĩa ký hiệu bơm nhiệt như sau: ATA là chữ viết tắt tiếng Anh (Air To Air), ATW (Air To Water), WTA (Water To Air), WTW (Water To Water). Ký hiệu đứng trước là thiết bị TĐN ngoài nhà, đứng sau là TĐN trong nhà với A là dàn TĐN gió, w là bình TĐN với nưóc. Mùa đông dòng nhiệt được bơm từ ngoài vào "To" trong nhà và mùa hè là ngược lại. Trong kỹ thuật điéu hòa không khí bơm nhiệt ATA thường được gọi là máy điểu hòa 2 chléu còn bơm nhiệt ATW thường được gọi là chiller giải nhiệt gió 2 chiều. Các loại bơm nhiệt có chữ w đứng đầu sử dụng nước giếng khoan, kể cả nước mặt, nước thành phố và vòng nước đặt trong lòng đất thì được gọi là bơm nhiệt địa nhiệt.
Bơm nhiệt địa nhiệt phân ra 2 loại vòng nước hở (Open Water Loop) và vòng nước kín (Closed Water Loop). Vòng nước hở thường là loại dùng nước giếng khoan VỚI 2 giếng riêng
biệt, một để cấp vào bình trao đổi nhiệt (TĐN), một để xả, hoàn trả nước về tầng ngẩm. Hai giếng phải cách nhau đủ xa để đảm bào không có dòng chảy tắt từ giếng xả về giếng cấp. Vòng hở có ưu điểm là hiệu quả TĐN cao hơn, nhưng có nhược điểm là thiết bị TĐN của bơm nhiệt có thể bị đóng cặn, lâng bùn hoặc ăn mòn bởi tạp chất chứa trong nước ngẩm. Vòng nước kín là nước đi trong vòng tuần hoàn kín từ thiết bi TĐN của bơm nhiệt đến hệ dàn ống ngầm đặt trong lòng đất (gọi tát là dàn đ ấ t). Vòng kín có ưu điểm là thiết bị TĐN không bị đóng cặn, lắng bùn hoặc ăn mòn nhưng hiệu quả TĐN lạl thấp hơn. Khi nước giếng có nhiều tạp chất phải sửdụngTĐN trung gian an toàn để bảo vệ bơm nhiệt, khi đó bơm nhiệt dùng nước giếng nhưng vẫn có vòng tuần hoàn kín.
Hình 2 giới thiệu bơm nhiệt địa nhiệt WTA hai chléu có dàn ngoài nhà trực tiếp sử dụng nước giếng khoan, trong đó 1- máy nén; 2- Van đổi dòng; 3- bình chứa cao áp; 4- dàn TĐN ngoài nhà (Outdoor Unit); 5- dàn trong nhà IU (Indoor Unit); 6- Van một chiểu; 7- Van tiết lưu nhiệt; 8- Phin sấy lọc. vể mùa đông, nước giếng đóng vai trò nguồn nhiệt, TĐN 4 là bình bay hơi, dàn 5 là dàn ngưng tụ. về mùa hè, nước giếng làm nhiệm vụ giải nhiệt, TĐN 4 trỏ thành bình ngưng và dàn 5 trở thành dàn bay hơi trực tiếp làm lạnh phòng.
5
Hình 2. Bơm nhiệt địa nhiệt nước gió WTA
Hình 3 giới thiệu bơm nhiệt địa nhiệt WTW (chiller 2 chiều) dùng nước giếng khoan (vòng nước hở). Hoạt động của chlller 2 chiều tương tự như trên. Mùa hè, nước giếng làm nhiệm vụ thải nhiệt. Mùa đông nước giếng làm nhiệm vụ nguồn nhiệt để sưởi phòng.
Hình 3. Chiller 2 chiểu dùng nước giếng khoan Mùa đông ở Miên Bắc tuy không khắc nghiệt và kéo dài nhưng vẫn phải có sưởi ám. Nhiều công trình sử dụng hệ thống điều hòa trung tâm nước với chiller 1 chiều lạnh. Việc thiết kế sưỏl ấm rất phức tạp VỚI các phương
án sử dụng nổl hơl hoặc thanh điện trở sưởi trực tiếp. Nổi hơl có nhược điểm là làm cho hệ thống điều hòa không khí phức tạp thêm, vận hành bảo dưỡng khó khăn, kho nhiên liệu than, dầu, gas gây mất an toàn... Thanh điện trở sưởi trực tiếp có nhược điểm là tốn điện, hiệu suất thấp và cũng không an toàn. Theo tài liệu [8], có thể biến hệ biến hệ điều hòa trung tâm nước 1
chiều thành 2 chiểu với hệ van đảo chiều phía nước.
Hình 4 giới thiệu chiller 1 chiểu lạnh với hệ van đảo chiều phía nước để có thể sưởi ấm mùa đông. Mùa hè van V1,2,3,4 đóng, van V5,6,7,8 mở, nước giếng dùng để giải nhiệt ngưng tụ, AHU/FCU được nối với bình bay hơi để làm lạnh phòng. Mùa đông V1,2,3,4 mở, V5,6,7,8 đóng, nước giếng đóng vai trò nguồn nhiệt được nối với bình bay hơi, còn AHU/FCU được nói vào bình ngưng để sưởi phòng.
Hình 4. Chiller 1 chiéu có hệ van đảo chiéu phía nước đễ sưởi mùa đống
Theo [18], đối với những vùng có tải lạnh mùa hè và tải nhiệt mùa đông không cân bằng, cần phải thiết kế trao đổi nhiệt bổ sung tránh tích tụ nhiệt quá lớn trong lòng đất do tải lạnh mùa hè quá lớn. Đó là trường hợp của Miền Bắc Việt nam. Do tải lạnh mùa hè lớn gấp 5-10 lẩn
Hình 5. Sơ đổ lai có tháp giải nhiệt mùa hè và nước giếng mùa đông
Bảng 2. Hiệu nhiệt độ trung bình logarit At,
Thiết bị TĐN Atln, K Biến thiên nhiệt độ* Dàn (ngưng/bay hơi) trực tiếp ngoài nhà 10 ,5 Ngưng tụ: twi = 3 6 ° c , tN2= 4 3 ° c , tk = 5 1 °c Bay hơi: tN1 = 9°c, tN2= 1 ° c , t„ = -6 ° c Dàn (ngưng/bay hơi) trực tiếp trong nhà 16 ,5 Ngưng tụ : t T, = 2 2 °c , Í T2= 3 0 ° c , tk = 4 2 ° c
Bay hỡi: tri = 2 7 ° c , tT2=19°c, t o= 5 °c
FCU (lạnh/sưởi) 13 ,5 Làm lạnh: tT, = 2 7 °c , tT 2= 19°c, t„, = 7 °c , t„ 2= 12 ° c
Sưởi: ti, = 2 7 °c , tT2= 19°c, t„i = 7 °c , t„ 2= 12 °c
Bình (ngưng/bay hơi) ngoài nhà
7 ,2 Ngưng, vòng nước hở: tn i= 2 5 °c , t„2= 3 0 °c , tk = 3 5 °c
Ngưng, vòng nước kín: tn i= 3 0 °c , t„2= 3 5 °c , tk = 4 0 ° c
Bay hơi, vòng nước hở: tn i= 2 5 °c , tw2= 3 0 °c , to = 15 °c
Bay hơi, vòng nước kín: tn i= 2 5 °c , t„2= 2 0 °c , to = 10 ° c
Bình (ngưng/bay hơi) trong nhà
7,2 Ngưng tụ : t„ ,= 3 7 ° c , t„2= 4 2 °c , tk = 4 7 ° c
Bay hơi: t „ , =12 °c , t„2= 7 °c , to = 2 °c
Dàn (TĐN) â ấ ỉ 7,2 Khi nối với bình ngưng: tđ= 2 5 ° c , tn i= 3 0 °c , t„2= 3 5 °c
Khi nối với bình bay hơi: tđ= 2 5 °c , tn i= 1 5 °c , t„2= 2 0 ° c
*Chỉ số chân: N- ngoài nhà,T-Trong nhà, n- nước, k- ngưng tụ, 0- bay hơl, đ- đất, 1-vào, 2- ra. tải sưởi mùa đông nên hệ thống phải có tháp
giải nhiệt mùa hè. Nguồn nước giếng chì để hỗ trợ thêm cho hệ thống khi tải lạnh quá lớn. Như vậy, chỉ cẩn thiết kế nguồn nước giếng đủ dùng cho mùa đông. Lưu lượng nước chỉ còn
10-20% sẽ làm giảm đáng kể công việc và kinh phí lắp đặt dàn đất hoặc khoan giếng. Hình 5 [8] giới thiệu sơ đổ sưởi ấm mùa đông bằng nước giếng (địa nhiệt) và tháp giải nhiệt cho mùa hè với chiller 1 chiểu lạnh.
Mùa hè, V1,2,3,4 mở, V5,6,7,8 đóng, tháp giải nhiệt làm mát bình ngưng còn AHU/FCU
n ổ i v ớ i b ì n h b a y h ơ i. M ù a đ ô n g , V I ,2,3,4 đ ó n g ,
V5,6,7,8 mở, bình ngưng nối với AHU/FCU còn nước giếng nối với bình bay hơi. Do thực tế nhiệt sưởi mùa đông yêu cáu ở Miền Bắc Việt Nam chỉ bằng 10 + 20% năng suất lạnh nên sơ đổ lai là giải pháp rất khả thi và TKNL cao.