AHU/FCUGiàn bay
2.5.1. Tớnh toỏn giải phỏp lắp biến tần Altivar 61 cho bơm nước lạnh
- Tớnh toỏn chi phớ tiết kiệm
Giới thiệu sơ qua về loại biến tần này:
Biến tần Altivar 61 là một giải phỏp phự hợp cho cỏc ứng dụng cụng nghiệp với cỏc chức năng được thiết kế đặc biệt cho việc điều khiển lưu lượng. Thiết bị này giỳp tiết kiệm năng lượng và tương thớch với nhiều mạng giao tiếp.
Cỏc đặc tớnh của Altivar 61
- Giỏm sỏt và điều khiển hoạt động qua cổng giao tiếp - Chức năng riờng cho điều khiển hệ thống mỏy bơm và quạt
- Cài sẵn cỏc thụng số ngầm định để cú thể khởi động ngay lập tức sau khi lắp đặt - Cú thể cài đặt lại thụng số theo yờu cầu một cỏch đơn giản qua màn hỡnh tớch hợp sẵn hoặc phần mềm PowerSuite
- Cỏc giải phỏp triệt súng hài: lọc nguồn, bộ lọc nhiễu bổ sung…
Altivar 61 được thiết kế cho cỏc ứng dụng
Hệ thống điều hũa nhiệt độ, hệ thống sưởi:
- Điều chỉnh mức lưu lượng dựa trờn nhu cầu thực tế nhằm quản lý năng lượng tốt nhất nhờ sử dụng bộ điều chỉnh PI tớch hợp
- Khử bỏ cộng hưởng cơ học nhờ chức năng khúa tần số làm việc cú hại
- Tớnh năng tiện nghi với giải phỏp làm giảm độ ồn cơ gõy ra bởi vận hành của mỏy quạt nhờ sử dụng tần số đúng cắt cao
- Khả năng hoạt động liờn tục được đảm bảo ngay cả trong trường hợp bị sự cố mất tớn hiệu đo: vị trớ rỳt về, điều khiển tự động/điều khiển bằng tay
- Hiển thị từ xa hệ thống thiết bị bằng cỏch nối kết biến tần với mạng giao tiếp Loại biến tần này dựng nguồn cấp: 3 pha, 380 ...400 V
Đõy là hệ thống bơm được vận hành song song, trong quỏ trỡnh hoạt động tựy vào thời tiết trong năm mà số lượng bơm vận hành sẽ khỏc nhau (thời điểm mựa hố là 4 chiếc, mựa đụng 3 chiếc ). Với tớnh năng của loại biến tần này cú thể tớch hợp dựng 1 biến tần để điều khiển tối đa 5 bơm. Sơ đồ như sau:
Nguyờn lý hoạt động của hệ thống này khi lắp biến tần như sau: Khi hệ thống hoạt động, biến tần sẽ khởi động 1 bơm trước (bơm M1), ỏp suất chưa đủ nờn nú sẽ đưa thờm 1 bơm nữa vào (bơm M1) được điều khiển bằng cỏc tiếp điểm Q1 tới Q4. Khi bơm M2 được khởi động sẽ chạy với tốc độ cố định để đảm bảo đủ yờu cầu và khi này biến tần sẽ điều chỉnh tốc độ của động cơ M1. Đõy chớnh là điểm tiết kiệm của hệ thống này. 4 bơm này sẽ được đưa vào lần lượt nếu như chưa đảm bảo yờu cầu kỹ thuật của hệ thống đề ra, ở đõy điều kiện mà chỳng ta quan tõm là nhiệt độ của nước giải nhiệt sau khi đưa đi giải nhiệt cho cỏc mỏy lạnh cục bộ. Thiết bị cảm biến nhiệt độ sẽ được đưa vào vị trớ PI feedback (tớn hiệu phản hồi) để điều khiển cho biến tần. Cũn tớn hiệu đặt tại hệ thống sẽ đưa tới PI reference đặt mức nhiệt độ nhất định từ đú tớn hiệu phản hồi sẽ so sỏnh với tớn hiệu đặt này để điều khiển tốc độ bơm M1 cho phự hợp và đưa những bơm cũn lại vào vận hành sao cho
hệ thống đảm bảo yờu cầu kỹ thuật và đạt được hiệu quả khi sử dụng.
Việc điều khiển hệ thống sẽ do biến tần tự điều chỉnh và thụng qua card AW3A3502 để điều khiển những bơm được đưa vào, do đú người vận hành hệ thốngsẽ khụng cần quan tõm tới việc sẽ phải cho thờm 1 bơm chạy nữa khụng trong những thời điểm giao mựa vỡ lỳc đú thời tiết cú thay đổi tương đối nhiều.
Ở hệ thống này sẽ cú 1 bơm được đặt là chớnh và chỉ bơm này mới điều chỉnh được tốc độ, cỏc bơm cũn lại chỉ vận hành ở mức cụng suất khụng đổi.
Đõy là một cỏch mắc khỏc so với mụ hỡnh trờn. Về mặt nguyờn lý hoạt động của hệ thống này khụng khỏc nhiều so với mụ hỡnh trờn, chỉ cú điểm khỏc là ở mụ hỡnh này khụng cú bơm nào được coi là bơm chớnh mà tất cả 5 bơm sẽ được biến tần luõn phiờn điều khiển làm bơm chớnh, khi biến tần đó đặt 1 bơm làm bơm chớnh để điều khiển thỡ quỏ trỡnh làm việc cũng diễn ra tương tự như mụ hỡnh trờn - lần lượt đưa bơm vào để đảm bảo đỳng yờu cầu nhiệt độ đặt. Mụ hỡnh này bơm chớnh sẽ lần lượt được luõn phiờn nhau và biến tần sẽ tự động ghi nhận thời gian mà bơm nào hoạt động ớt nhất trong hệ thống để cho vận hành trước. Tiếp điểm KD1 tới KD5 là những tiếp điểm để biến tần chọn bơm cần điều khiển tốc độ, khi một tiếp điểm KD nào được đúng lại thỡ tiếp điểm tương ứng KM đú sẽ bị mở ra. Khi 1 bơm
được chọn là bơm chớnh thỡ những bơm cũn lại sẽ được điều khiển để đưa vào và vận hành ở mức cụng suất khụng đổi.
Đú là 2 sơ đồ điều khiển ứng dụng loại biến tần Altivar 61, đõy là một ứng dụng hữu ớch vỡ trong hệ thống điều hũa hiện nay thường hệ bơm được mắc song song để cựng đảm nhiệm một chức năng. Với mụ hỡnh này chỉ cần dựng 1 biến tần để điều khiển cho cả hệ bơm (tối đa 5 chiếc) thiết bị dựng phụ trợ là cảm biến nhiệt độ và card AW3A3502 để điều khiển đưa bơm vào hoạt động. Sau đõy ta sẽ tớnh toỏn lượng năng lượng cú thể tiết kiệm được, mức đầu tư và hiệu quả kinh tế khi ỏp dụng giải phỏp này sẽ mang lại.
Theo như giải phỏp này thỡ lượng điện tiết kiệm được sẽ được tớnh cho 1 bơm được biến tần điều khiển, cũn tựy thuộc vào điều kiện thực tế mà số bơm được đưa vào là mấy chiếc để đủ đảm bảo yờu cầu nhiệt độ nước đó đặt cho hệ thống thụng qua thiết bị cảm biến. Hiện tại hệ thống bơm nước lạnh đang sử dụng 02 bơm trong mựa hố và trong mựa đụng, một bơm dự phũng, ta sẽ tớnh toỏn lượng điện tiết kiệm được vào thời điểm mựa hố và lượng tiết kiệm sẽ được tớnh toỏn trờn một bơm mà biến tần điều khiển tốc độ cũn 2 bơm cũn lại sẽ làm việc với cụng suất nhất định. Với cỏch hoạt động như vậy thỡ phần trăm tiết kiệm được sẽ tương đối cao vỡ khi hệ thống đó cú 2 bơm hoạt động với cụng suất cố định cũn bơm thứ 3 sẽ được biến tần điều khiển sao cho bơm hoạt động với mức cụng suất phự hợp để đảm bảo nhiệt độ nước đưa về Water Chiler đạt được nhiệt độ đó đặt.
Khi ỏp dụng giải phỏp này, ước tớnh lượng tiết kiệm đạt 25% so với cụng suất của bơm và đõy là con số để tớnh toỏn kinh tế cho giải phỏp này. Đõy chắc chắn chưa phải là mức cao nhất mà biến tần cú thể tiết kiệm được cho động cơ ở hệ thống hoạt động như vậy.
- Đối với hệ thống bơm nước lạnh 11 kW
Giải phỏp dựng biến tần điều khiển động cơ bơm nước lạnh 11 kW
Hiện trạng vận hành bơm nước lạnh kW 11
Số bơm nước lạnh được điều khiển Chiếc 1
Số ngày hoạt động trong năm Ngày 365
Khi chưa lắp biến tần
Tổng điện năng tiờu thụ 1 năm khi chưa cú biến tần kWh 40,150
Sau khi lắp biến tần điều khiển bơm nước lạnh
Ước tớnh phần trăm tiết kiệm được khi lắp biến tần % 25 - Đối với hệ thống bơm nước lạnh 5,5 kW
Giải phỏp dựng biến tần điều khiển động cơ bơm nước lạnh 5.5 kW
Hiện trạng vận hành bơm nước lạnh kW 5.5
Số bơm nước lạnh được điều khiển Chiếc 1
Số giờ hoạt động trong ngày Giờ 10
Số ngày hoạt động trong năm Ngày 365
Khi chưa lắp biến tần
Tổng điện năng tiờu thụ 1 năm khi chưa cú biến tần kWh 20,075
Sau khi lắp biến tần điều khiển bơm nước lạnh
Ước tớnh phần trăm tiết kiệm được khi lắp biến tần % 25 Tiết kiệm năng lượng nhờ lắp thờm biến tần kWh 5,019
Bảng 4. Tớnh toỏn lượng tiết kiệm cho hệ thống bơm nước lạnh
Qua kết quả trờn ta thấy bằng cỏch lắp thờm biến tần điều khiển động cơ đó tiết kiệm được một lượng điện năng khụng nhỏ. Tuy nhiờn cỏc số liệu trờn chỉ là con số ước tớnh sơ bộ, trong thực tế lượng tiết kiệm cũn cú thể lớn hơn nữa nếu biến tần được hiệu chỉnh tốt và tựy thuộc vào nhu cầu thực tế của hệ thống. Ngoài ra, khi được lắp đặt thử nghiệm sẽ tớnh được lượng tiết kiệm điện năng thực tế qua việc đo kiểm, giỏm sỏt chi tiết hơn. Ta lấy điều này làm cơ sở cho việc tớnh toỏn lượng chi phớ tiết kiệm được khi ỏp dụng giải phỏp. Dưới đõy là bảng thống kờ lượng điện năng tiết kiệm của động cơ bơm nước giải nhiệt khi chỳng ta lắp biến tần với cỏc thụng số ước lượng như trờn.
Để tớnh được cỏc hiệu quả kinh tế, ta tớnh giỏ điện trung bỡnh cho 1 kWh điện tại V-Tower. Giỏ điện sử dụng theo cụng tơ 3 giỏ.
Giờ cao điểm: 2855 VND Giờ thấp điểm: 915 VND
(1580*14 + 2855*4 + 915*6)/24 = 1.626 đồng/kWh
- Tớnh toỏn mức đầu tư và hiệu quả kinh tế cho phương ỏn lắp biến tần của bơm nước lạnh cụng suất 11 kW
Khi lắp đặt biến tần cho bơm nước lạnh chỳng ta cần xỏc định cỏc chi phớ sau: chi phớ cho biến tần, chi phớ phụ kiện lắp rỏp.
- Chi phớ phụ kiện lắp đặt là: 5.000.000 VNĐ
- Với động cơ bơm nước lạnh cú cụng suất động cơ 11 kW thỡ ta phải chọn loại biến tần cú cụng suất tương đương ATV31HDN4A - 11 kW và card AW3A3502 (giỏ này khụng tớnh thuế 5% ):
Giỏ biến tần: 1.360,94 USD Giỏ card AW3A3502: 392 USD
Giỏ USD để tớnh toỏn: 1 USD = 17,7 VNĐ. Vậy giỏ thiết bị này là: 36.027 triệu đồng.
Giải phỏp dựng biến tần điều khiển động cơ bơm nước lạnh 11 kW
Hiện trạng vận hành bơm nước lạnh kW 11
Số bơm nước lạnh được điều khiển Chiếc 1
Số giờ hoạt động trong ngày Giờ 10
Số ngày hoạt động trong năm Ngày 365
Khi chưa lắp biến tần
Tổng điện năng tiờu thụ 1 năm khi chưa cú biến tần kWh 40.150
Sau khi lắp biến tần điều khiển bơm nước lạnh
Ước tớnh phần trăm tiết kiệm được khi lắp biến tần % 25 Tiết kiệm năng lượng nhờ lắp thờm biến tần kWh 10.038
Phõn tớch kinh tế
Chi phớ điện năng trung bỡnh Ngàn đồng 1,626
Chi phớ cho biến tần Ngàn đồng 31.027
Chi phớ phụ kiện Ngàn đồng 5.000
Tổng chi phớ đầu tư và lắp đặt Ngàn đồng 36.027
Thời gian hoàn vốn giản đơn Năm 2,21
Hệ số hoàn vốn nội tại % 35%
Giỏ trị hiện tại thuần Ngàn đồng 22.815
Bảng 5. Tớnh toỏn lợi ớch kinh tế cho giải phỏp lắp biến tần cho bơm nước lạnh cụng suất 11 kW
Khi ỏp dụng những giải phỏp này ngoài việc tiết kiệm chi phớ điện năng cũn giỳp giảm phỏt thải CO2 và sẽ cú được tương ứng lượng TOE (tấn dầu quy đổi) tiết kiệm được như sau:
Lượng điện tiết kiệm khi ỏp dụng giải phỏp đối với hệ thống bơm nước lạnh
Tổng mức tiết kiệm NL Qui đổi về TOE
Tổng mức tiết giảm NL Qui đổi về phỏt thải CO2 (Tấn)
10.038 kWh 0,9 5,6
- Tớnh toỏn mức đầu tư và hiệu quả kinh tế cho phương ỏn lắp biến tần của bơm nước lạnh cụng suất 11 kW
Khi lắp đặt biến tần cho bơm nước lạnh chỳng ta cần xỏc định cỏc chi phớ sau: chi phớ cho biến tần, chi phớ phụ kiện lắp rỏp.
- Chi phớ phụ kiện lắp đặt là: 5.000.000 VNĐ
- Với động cơ bơm nước lạnh cú cụng suất động cơ 5,5 kW thỡ ta phải chọn loại biến tần cú cụng suất tương đương ATV31HU55N4A - 11 kW và card AW3A3502 (giỏ này khụng tớnh thuế 5% ):
Giỏ biến tần: 851,98 USD Giỏ card AW3A3502: 392 USD
Giỏ USD để tớnh toỏn: 1 USD = 17,7 VNĐ. Vậy giỏ thiết bị này là: 27.018 triệu đồng.
Giải phỏp dựng biến tần điều khiển động cơ bơm nước lạnh 5.5 kW
Hiện trạng vận hành bơm nước lạnh kW 5,5
Số bơm nước lạnh được điều khiển Chiếc 1
Số giờ hoạt động trong ngày Giờ 10
Số ngày hoạt động trong năm Ngày 365
Khi chưa lắp biến tần
Tổng điện năng tiờu thụ 1 năm khi chưa cú biến tần kWh 20.075
Sau khi lắp biến tần điều khiển bơm nước lạnh
Ước tớnh phần trăm tiết kiệm được khi lắp biến tần % 25 Tiết kiệm năng lượng nhờ lắp thờm biến tần kWh 5.019
Phõn tớch kinh tế
Chi phớ điện năng trung bỡnh Ngàn đồng 1,626
Tổng tiết kiệm tiền hàng năm Ngàn đồng 8.162
Chi phớ cho biến tần Ngàn đồng 22.018
Chi phớ phụ kiện Ngàn đồng 5.000
Tổng chi phớ đầu tư và lắp đặt Ngàn đồng 27.018
Thời gian hoàn vốn giản đơn Năm 3,31
Hệ số hoàn vốn nội tại % 53%
Giỏ trị hiện tại thuần Ngàn đồng 31.824
Bảng 6. Tớnh toỏn lợi ớch kinh tế cho giải phỏp lắp biến tần cho bơm nước lạnh cụng suất 5,5 kW
Khi ỏp dụng những giải phỏp này ngoài việc tiết kiệm chi phớ điện năng cũn giỳp giảm phỏt thải CO2 và sẽ cú được tương ứng lượng TOE (tấn dầu quy đổi) tiết kiệm được như sau:
Lượng điện tiết kiệm khi ỏp dụng giải phỏp đối với hệ thống bơm nước lạnh
Tổng mức tiết kiệm NL Qui đổi về TOE
Tổng mức tiết giảm NL Qui đổi về phỏt thải CO2 (Tấn)
5.019 kWh 0,4 2,8