LẠNH TRUNG TÂM CHILLER
4.3 Hàm mục tiêu tiết kiệm năng lượng và đường đặc tuyến
4.3.1 Hàm mục tiêu tiết kiệm năng lượng
Áp dụng phương pháp luận đã trình bày trong chương 2 và nền tảng cơ sở kết quả xây dựng đặc tính năng lượng của từng thiết bị trong cụm MLTT chiller, hàm mục tiêu tối ưu cho TLTT chiller tòa nhà Mipec Tower trên cơ sở chọn mục tiêu chính là TKNL. Hàm mục tiêu TKNL được xác lập bằng phương pháp cực tiểu hóa tổng mức điện năng tiêu thụ của TLTT chiller ở mỗi mức phụ tải lạnh khác nhau với các điều kiện biên là giới hạn làm việc và giới hạn công suất của từng thiết bị thành phần, cụ thể ở đây là 4 MLTT chiller.
= , = ( ,) (4.13)
Với các điều rằng buộc:
- Điều kiện giới hạn năng suất lạnh của TLTT chiller:
Qo,Σ = Qo,1 + Qo,2 + Qo,3 + Qo,4 (4.14) - Điều kiện về giới hạn khả năng làm việc của từng MLTT chiller trong trạm lạnh,
quy định bởi hãng sản xuất hoặc giới hạn làm việc thực tế của thiết bị:
500 kW ≤ Qo,1 , Qo,2 , Qo,3 , Qo,4 ≤ 2500 kW (4.15) Áp dụng giải bài toán bằng thuật toán vượt khe hướng chiếu Affine được tích hợp trong phần mềm Power, kết quả thu được là các đường đặc tuyến phụ tải tối ưu, đường đặc tuyến năng lượng tối ưu và đường đặc tuyến TKNL của cụm MLTT chiller trong TLTT chiller của tòa nhà Mipec Tower phụ thuộc vào các mức phụ tải lạnh tổng khác nhau của tòa nhà.
4.3.2 Đường đặc tuyến năng lượng cho cụm máy lạnh trung tâm chiller Kết quả đường đặc tuyến năng lượng cho cụm MLTT chiller của tòa nhà Mipec Tower được thể hiện trong hình 4.9 và bảng đặc tuyến năng lượng tối ưu thể hiện ở phụ lục 6.
Đường đặc tuyến năng lượng cụm MLTT chiller là tổ hợp của các chế độ vận hành khác nhau của các MLTT chiller thành phần để có được năng suất lạnh đầu ra đáp ứng được phụ tải lạnh yêu cầu. Đường đặc tuyến phụ tải cao nhất trong hình 4.9 thể hiện chế độ phân phối kém, hoạt động của các MLTT chiller thành phần không theo một quy luật nào.
Đây là đường đặc tuyến phụ tải điển hình cho các TLTT chiller không có hệ thống điều khiển tự động BAS. Chế độ vận hành cũng như số lượng thiết bị thành phần tham gia hoạt động ở một thời điểm hoàn toàn tuân theo quyết định chủ quan, cảm tính và kinh nghiệm của người vận hành.
Đường đặc tuyến năng lượng nằm giữa thể hiện chế độ phân phối đều của các MLTT chiller thành phần, nghĩa là ở một mức năng suất lạnh tổng đầu ra nhất định, mức năng suất lạnh tổng này sẽ được chia đều cho các MLTT chiller tham gia vận hành, các MLTT chiller tham gia hoạt động ở cùng một mức năng suất lạnh. Đây là chế độ PPPT
Hình 4.9 Đặc tuyến năng lượng của cụm MLTT chiller tại tòa nhà Mipec Tower ΔNi
điển hình cho hầu hết các TLTT chiller ở Việt Nam, trong đó TLTT chiller tòa nhà Mipec Tower là một trong những điển hình của chế độ phân phối phụ đều này.
Đường đặc tuyến năng lượng nằm thấp nhất là đường đặc tuyến năng lượng tối ưu với hàm mục tiêu tối ưu là TKNL. Các MLTT chiller tham gia vận hành ở một mức năng suất lạnh tổng nào đó trong mức cho phép phải tuân theo một quy luật để đảm bảo công suất điện tiêu thụ của cả cụm MLTT chiller là thấp nhất và đảm bảo về các điều kiện giới hạn khả năng làm việc của bản thân mỗi MLTT chiller tham gia trong chế độ vận hành đó.
Khoảng chênh lệnh giữa đường phụ tải theo chế độ phân phối đều và PPPT tối ưu chính là công suất điện có khả năng tiết kiệm được khi vận hành các MLTT ở chế độ PPPT tối ưu.
4.3.3 Đường đặc tuyến phân phối phụ tải tối ưu cho cụm máy lạnh trung tâm chiller
Đường đặc tuyến PPPT tải tối ưu cho cụm MLTT chiller tại tòa nhà Mipec Tower được thể hiện trong hình 4.9. Chi tiết đặc tuyến PPPT tối ưu cho từng MLTT chiller được thể hiện trong bảng 4.1. Trong chế độ PPPT tối ưu, các MLTT chiller tham gia hoạt động phải được vận hành để đạt được mức phụ tải lạnh tổng nào đó được quy định trong đường đặc tuyến PPPT tối ưu hình 4.10 hoặc bảng 4.1.
Hình 4.10 Tổng hợp đặc tuyến phân phối phụ tải tối ưu của 4 chiller
Mỗi điểm nút trong hình 4.10 của mỗi MLTT chiller được định nghĩa là một điểm làm việc ở mức năng suất lạnh mà MLTT chiller sẽ phải hoạt động để đạt được mức phụ tải lạnh tổng yêu cầu. Một điểm làm việc trên đường đặc tuyến phụ tải tối ưu là giao điểm của đường gióng giữa năng suất lạnh tổng trên trục hoành và đường gióng trên trục tung của năng suất lạnh mà chiller đó tham gia vận hành để đạt được năng suất lạnh tổng đó. Ở một mức phụ tải lạnh tổng nào đó trên trục hoành của hình 4.10 gióng lên gặp bất kỳ điểm nút làm việc của MLTT chiller nào thì MLTT chiller đó phải hoạt động ở mức năng suất lạnh được quy định trên trục tung của hình 4.10. Các điểm làm việc của các chiller khác nhau mà trùng nhau hay giao nhau thì thể hiện cả hai chiller đó hoạt động ở cùng một mức năng suất lạnh như chế độ PPPT đều. Các điểm làm việc nằm trên trục hoành thể hiện thiết bị sẽ không tham gia vận hành ở mức phụ tải yêu cầu đó.
Bảng 4.1. Bảng đặc tuyến phân phối phụ tải tối ưu cho máy lạnh trung tâm chiller Q[s], kW Qo,1, kW Qo,2, kW Qo,3, kW Qo,4, kW
500 0 0 0 500
618.75 0 0 0 618.75
737.5 0 0 737.5 0
856.25 856.25 0 0 0
975 975 0 0 0
1093.75 1093.75 0 0 0
1212.5 1212.5 0 0 0
1331.25 1331.25 0 0 0
1450 1450 0 0 0
1568.75 1568.75 0 0 0
1687.5 1687.5 0 0 0
1806.25 1806.25 0 0 0
1925 1925 0 0 0
2043.75 2043.75 0 0 0
2162.5 0 2162.5 0 0
2281.25 0 2281.25 0 0
2400 0 2400 0 0
2518.75 1473.18 0 1045.57 0
2637.5 1501.7 0 1135.8 0
2756.25 1531.07 0 1225.18 0
2875 1559.52 0 1315.48 0
2993.75 1589.41 0 1404.34 0
3112.5 1617.67 0 1494.83 0
3231.25 1646.66 0 1584.59 0
3350 1231.73 2118.27 0 0
Q[s], kW Qo,1, kW Qo,2, kW Qo,3, kW Qo,4, kW
3468.75 1197.98 2270.77 0 0
3587.5 1163.84 2423.66 0 0
3706.25 1206.25 2500 0 0
3825 1325 2500 0 0
3943.75 1443.75 2500 0 0
4062.5 1562.5 2500 0 0
4181.25 1681.25 2500 0 0
4300 1800 2500 0 0
4418.75 1918.75 2500 0 0
4537.5 2037.5 2500 0 0
4656.25 2156.25 2500 0 0
4775 2275 2500 0 0
4893.75 2393.75 2500 0 0
5012.5 1471.33 2500 1041.17 0
5131.25 1500.37 2500 1130.88 0
5250 1529.41 2500 1220.59 0
5368.75 1558.45 2500 1310.3 0
5487.5 1587.49 2500 1400.01 0
5606.25 1616.54 2500 1489.71 0
5725 1645.58 2500 1579.42 0
5843.75 1674.61 2500 1669.14 0
5962.5 1703.66 2500 1758.84 0
6081.25 1732.7 2500 1848.55 0
6200 1761.74 2500 1938.26 0
6318.75 1790.79 2500 2027.96 0
6437.5 1819.82 2500 2117.68 0
6556.25 1848.87 2500 2207.38 0
6675 1877.91 2500 2297.09 0
6793.75 1906.95 2500 2386.8 0
6912.5 1935.99 2500 2476.51 0
7031.25 2031.25 2500 2500 0
7150 2150 2500 2500 0
7268.75 2268.75 2500 2500 0
7387.5 2387.5 2500 2500 0
7506.25 1734.11 2500 1852.93 1419.21
7625 1749.2 2500 1899.52 1476.28
7743.75 1764.28 2500 1946.11 1533.36
7862.5 1779.37 2500 1992.7 1590.44
7981.25 1794.45 2500 2039.28 1647.52
8100 1809.53 2500 2085.88 1704.59
8218.75 1824.61 2500 2132.47 1761.66
Q[s], kW Qo,1, kW Qo,2, kW Qo,3, kW Qo,4, kW
8337.5 1839.69 2500 2179.06 1818.74
8456.25 1854.78 2500 2225.65 1875.82
8575 1869.86 2500 2272.25 1932.89
8693.75 1884.94 2500 2318.83 1989.97
8812.5 1900.04 2500 2365.43 2047.03
8931.25 1915.11 2500 2412.02 2104.12
9050 1930.19 2500 2458.61 2161.2
9168.75 1946.31 2500 2500 2222.44
9287.5 1971.12 2500 2500 2316.38
9406.25 1996 2500 2500 2410.25
9525 2025 2500 2500 2500
9643.75 2143.75 2500 2500 2500
9762.5 2262.5 2500 2500 2500
9881.25 2381.25 2500 2500 2500
10000 2500 2500 2500 2500
Các điểm làm việc trong chế độ PPPT tối ưu có thể là các điểm liên tục liền nhau, hoặc cũng có thể là những điểm rời rạc như trong hình 4.10, nhưng mỗi điểm làm việc này đều có ý nghĩa quan trọng trong các đóng góp hiệu quả TKNL ở mức phụ tải lạnh tổng tương ứng vì chỉ làm việc ở điểm làm việc đó thì khả năng TKNL mới đạt được mức tiết kiệm tương ứng. Chế độ PPPT tối ưu cho phép khai thác triệt để khả năng và hiệu suất của từng thiết bị thành phần tham gia trong chế độ phân phối đó nên hiệu quả TKNL sẽ là cao nhất. Vai trò quan trọng của từng điểm làm việc rời rạc hay liên tục trong chế độ PPPT tối ưu đến hiệu quả TKNL áp dụng trong thực tế vận hành sẽ được thảo luận kỹ hơn trong phần tiếp theo.