Chương PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT  Việc thiết kế lắp đặt u cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đắn tiết kiệm lượng Dưới chúng tơi ra, phân tích đánh giá hiệu tiết kiệm lượng có giải pháp thiết kế lắp đặt hợp lý 2.1 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT Trong phần tiến hành phân tích ảnh hưởng của mợt vài nhân tớ việc thiết kế lắp đặt chưa hợp lý hệ thớng điều hòa khơng khí dẫn đến tiêu thụ lượng cho hệ thớng điều hòa khơng khí tăng cao Khi thiết kế cơng trình, thiết kế hệ thớng điều hòa lắp đặt thi cơng, khơng tn thủ ngun tắc thì chi phí điện để vận hành hệ thớng điều hòa rất lớn, nhiều học thực tế đã rằng, có nhiều cơng trình đã khơng thể vận hành vì chi phí tiền điện q lớn Dưới mợt vài ngun nhân chi phí điện lớn liên quan đến thiết kế lắp đặt 1- Lựa chọn chủng loại máy khơng phù hợp phí điện q cao khơng thể vận hành hiệu 2- Thiết kế theo sơ đờ thẳng, khơng thực tái tuần hồn khơng khí 3- Khí tươi cung cấp trực tiếp ở nhiệt đợ cao vào phòng mà khơng thực hời nhiệt với khơng khí thải 4- Lắp đặt dàn ngưng vận hành hệ thớng khơng nên nhiệt đợ ngưng tụ q cao, hiệu qủa làm việc thấp 5- Lắp đặt đường ớng gas q dài, đường quanh co trở lực lơn nên śt lạnh máy giảm 6- Khơng hút hết khơng khí đường ớng, nên có lẫn khơng khí đường ớng làm tăng nhiệt đợ ngưng tụ 7- Lắp đặt khơng nên khơng hời dầu, dầu đọng ở dàn lạnh làm cho hiệu trao đởi nhiệt giảm, máy chóng hỏng 8- Kết cấu nhà gây tởn thất nhiệt lớn nhất nhiệt bức xạ: màu sắc của tường q tới, sử dụng kính q nhiều gây hiệu ứng nhà kính 9- Khơng có biện pháp khắc phục hợp lý hệ thớng khơng có giảm tải phụ tải thường xun khơng đạt 100% 10- Trữ lạnh để tiết kiệm lượng tránh phụ tải điện cực đại ngày, giảm chi phí đầu tư Dưới sâu phân tích ảnh hưởng của nhân tớ đến hiệu của hệ thớng điều hòa khơng khí 11 2.2 LỰA CHỌN HỆ THỚNG ĐIỀU HÒA HỢP LÝ CHO CÁC CƠNG TRÌNH Đới với hầu hết cơng trình có thể sử dụng bất cứ hệ thớng máy thiết bị điều hòa tùy ý, góc đợ tiết kiệm lượng giảm chi phí đầu tư thì vẫn có những phương án tới ưu nhất Thơng thường có giải pháp lựa chọn thiết bị sau: - Sử dụng máy điều hòa mãnh cửa sở - Sử dụng máy điều hòa VRV - Sử dụng máy điều hòa chiller - Sử dụng máy điều hòa dạng tủ kênh gió Phạm vi ứng dụng: Các loại máy điều hòa khác có phạm vi ứng dụng khác nên lựa chọn cho phù hợp - Máy điều hòa mãnh cửa sở phù hợp cho đới tượng nhỏ hợ gia đình, phòng làm việc nhà thấp tầng của quan cơng sở, khách sạn, khu du lịch nhỏ a Máy điều hòa mãnh b Máy điều hòa VRV d Máy điều hòa dạng tu c Máy điều hòa chiller Hình 2-1: Các loại máy điều hòa phở biến - Máy điều hòa VRV, chủng loại sử dụng ngày phở biến, thích hợp cho quan cơng sở, khách sạn từ trung bình đến lớn 12 - Máy điều hòa chiller thích hợp cho nhà máy lớn, khách sạn lớn đến rất lớn, nhà máy lớn - Máy điều hòa dạng tủ kênh gió : thích hợp cho rạp chiếu bóng, rạp hát, hợi trường vv… nơi tập trung đơng người Bây giờ ta phân tích tiêu thụ điện ứng với phương pháp lựa chọn khác 2.2.1 Các thiết bị tiêu thụ điện các phương án thiết bị khác Bảng cho biết sớ lượng thiết bị sử dụng điện cho phương án lựa chọn thiết bị điều hòa khơng khí khác Căn cứ vào bảng này, mợt cách định tính có thể thấy rằng, hai phương án đầu thiết bị tiêu thụ điện nhất, còn hai phương án sau cùng nhiều thiết bị tiêu thụ điện Phương án sử dụng máy điều hòa dạng tủ thường sử dụng cho cơng trình đặc biệt hợi trường, rạp chiếu bóng, nhà hát vv nơi tập trung đơng người mợt khơng gian rợng, cao cho phép có thể sử dụng kênh gió, hoạt đợng thường với 100% tải śt q trình vận hành Vì xét đến phương án đầu so sánh với Bảng 2-1: Bảng thống kê điện tiêu thụ Các thiết bị tiêu thụ điện Hai mảnh VRV Chiller Dạng tủ Mơ tơ cụm máy Có Có Có Có Quạt dàn lạnh (Indoo Unit, Fan coil Unit, AHU) Có Có Có Có Quạt dàn ngưng Có Có (Khơng) (Khơng) Quạt tháp giải nhiệt Khơng Khơng Có Có Bơm giải nhiệt Khơng Khơng Có Có Bơm nước lạnh Khơng Khơng Có Khơng ( )- Nếu giải nhiệt bằng nước thì khơng có 2.2.2 Các thiết bị có giảm tải Trên bảng 2-2 cho thấy thiết bị có khả giảm tải hệ thớng Theo bảng ta có thể thấy: - Hầu hết thiết bị hệ thớng điều hòa khơng khí đều khơng giảm tải - Hệ VRV có khả giảm tải tớt nhất, nhờ bợ biến tần thực cho dàn nóng dàn lạnh - Máy điều hòa mãnh, khơng có giảm tải áp dụng cho hệ thớng lớn có thể tắt bớt mợt sớ máy phụ tải nhỏ, vì phương án về thực chất chẳng khác hệ VRV bao nhiêu, tức có thể coi có nhiều mức giảm tải Bảng 2-2: Bảng thống kê các thiết bị có giảm tải 13 Các thiết bị tiêu thụ điện Hai mảnh VRV Chiller Dạng tủ Mơ tơ cụm máy Khơng Có Quạt dàn lạnh Khơng Có Có Khơng Có Khơng Quạt dàn ngưng Khơng Có (Khơng) (Khơng) Quạt tháp giải nhiệt Khơng Khơng Bơm giải nhiệt Khơng Khơng Bơm nước lạnh Khơng 2.2.3 Tởng điện tiêu thụ cho các phương án khác 100% tải Để thấy rõ chênh lệch về tiêu thụ điện của phương án khác lựa chọn thiết bị cho phương án khác với śt lạnh Q o khác Bảng 2-3 : Bảng số lượng thiết bị cho các phương án Cơng suất lạnh u cầu Qo, USRT 50 100 150 200 250 300 34 67 100 134 167 200 - Cụm máy 10 Ton - - - - - Cụm máy 20 Ton - - - - - Cụm máy 30 Ton - - 10 50 100 150 200 250 300 1 1 1 1 1 1 1 1 1 + Cơng śt lạnh Ton - - - - + Cơng śt lạnh Ton - - - - + Cơng śt lạnh Ton 16 33 50 66 83 100 a) Phương án sử dụng máy điều hòa mãnh - Máy điều hòa treo tường 18.000 Btu/h b) Phương án sử dụng VRV - Dàn lạnh cassette, Qo = ton c) Phương án chiller - Cụm máy lạnh cơng śt tương ứng (50, 100, 150, 200, 250, 300 Ton) - Tháp giải nhiệt śt tương ứng (50, 100, 150, 200, 250 , 300) - Bơm nước lạnh cơng śt tương ứng - Bơm nước lạnh cơng śt tương ứng - Dàn lạnh FCU Bảng 2-4 : Cơng suất điện tiêu thụ các phương án thiết bị khác 14 Cơng suất lạnh Qo, USRT 50 100 150 200 250 300 a) Phương án sử dụng máy điều hòa mãnh - Máy điều hòa treo tường 18.000 Btu/h 34 x 1,9 64,6 67 x 1,9 127,3 100 x 1,9 190 134 x 1,9 254,6 167 x 1,9 317,3 200 x 1,9 380 - Cụm máy 10 Ton 5x12,1 - - - 12,1 - - Cụm máy 20 Ton - 5x24,2 - 24,2 - - - Cụm máy 30 Ton - - 5x36,3 6x36x3 8x36,3 10x36,3 50 x 100 x 150 x 200 x 250 x 300 x 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056 0,056 63,3 126,6 189,9 253,2 316,5 379,8 - Cụm máy lạnh cơng śt tương ứng (50, 100, 150, 200, 250, 300 Ton) 50 100 150 200 250 300 - Tháp giải nhiệt śt tương ứng (50, 100, 150, 200, 250 , 300) 1,5 2,25 2,25 3,75 5,5 7,5 - Bơm nước lạnh cơng śt tương ứng 5,5 11 17,5 22 27 35 - Bơm nước lạnh cơng śt tương ứng 5,5 11 17,5 22 27 35 + Cơng śt lạnh Ton - 0,075 - - 0,075 - + Cơng śt lạnh Ton 0,135 - - 0,135 - - 16x 50 x 66 x 83 x 0,205 33 x 0,205 0,205 0,205 0,205 100 x 0,205 65,915 131,09 197,5 Tởng cợng, kW b) Phương án sử dụng VRV - Dàn lạnh cassette Ton Tởng cợng c) Phương án chiller - Dàn lạnh FCU + Cơng śt lạnh Ton Tởng cợng 261,415 326,59 Trong tính tốn chúng tơi lựa chọn thiết bị sau: - Máy điều hòa mãnh, treo tường LG : LS-F-1860CL 18.000 Btu/h - Máy điều hòa VRV Daikin - Chiller Carrier 15 398 Các dàn lạnh FCU của hãng SINKO: + TCR-400-SW : 75W + TCR-800-SW : 135W + TCR-1200-SW : 205W Bảng 2-5: Tởng hợp chi phí điện N các phương án, kW Chủng loại Máy Split VRV Chiller Năng suất lạnh Qo, Ton 50 100 150 200 250 64,6 127,3 190 254,6 317,3 63,3 126,6 189,9 253,2 316,5 65,915 131,09 197,5 261,42 326,59 300 380 379,8 398 Hình 2-2: Tởng điện tiêu thụ các phương án Từ kết phân tích tính tốn cho thấy, phụ tải đạt 100% thì tởng chi phí điện sử dụng phương án khác chênh lệch khơng lớn 2.2.4 Tiêu thụ điện các phương án thiết bị có giảm tải Bây giờ ta phân tích trường hợp hoạt đợng non tải sử dụng phương án thiết bị khác Trong phương án chiller có thể chia làm nhóm: Nhóm 1: giảm tải theo bậc (4 mức mức giảm tải) Đó cụm chiller Nhóm 2: thiết bị giảm tải theo gần phụ tải (có thể gọi giảm tải tinh) Đó FCU 16 Nhóm 3: Các thiết bị khơng giảm tải, gờm bơm giải nhiệt, bơm nước lạnh quạt tháp giải nhiệt Bơm nước lạnh Bơm giải nhiệt Tháp giải nhiệt Hình 2-3: Các thiết bị khơng giảm tải hệ chiller Bảng 2-6: Tởng chi phí điện N các phương án non tải, kW Chủng loại Máy Phụ tải Năng suất lạnh Qo, Ton 50 100 150 200 250 300 20% 12,9 25,5 38,0 50,9 63,5 76,0 40% 25,8 50,9 76,0 101,8 126,9 152,0 60% Split 38,8 76,4 114,0 152,8 190,4 228,0 80% 51,7 101,8 152,0 203,7 253,8 304,0 100% 64,6 127,3 190,0 254,6 317,3 380,0 20% 12,7 25,3 38,0 50,6 63,3 76,0 40% 25,3 50,6 76,0 101,3 126,6 151,9 60% VRV 38,0 76,0 113,9 151,9 189,9 227,9 80% 50,6 101,3 151,9 202,6 253,2 303,8 100% 63,3 126,6 189,9 253,2 316,5 379,8 20% 25,7 50,6 76,8 100,5 125,4 156,6 40% 38,9 77,0 116,4 153,2 191,3 235,7 60% Chiller 52,0 103,3 155,9 205,9 257,2 314,8 80% 65,2 129,7 195,5 258,7 323,1 393,9 100% 65,9 131,0 197,5 261,4 326,5 398,0 Bảng 2-6 tởng chi phí điện tính tốn cho phương án lựa chọn máy khác hệ thớng non tải Khi non tải thơng thường có máy nén có khả giảm tải, đới với hệ VRV giảm tải nhờ bợ biến tần nên có vơ sớ cấp giảm tải, đới với cụm máy chiller có 4-5 cấp giảm tải , ngồi hệ chiller có mợt sớ thiết bị cơng śt lớn khơng giảm tải Trên sở tính tốn đã tiến hành vẽ đờ thị hình 2-4 17 Hình 2-4: Tởng chi phí điện ở các phụ tải khác Để đánh giá mức đợ tăng cơng śt sử dụng phương án máy điều hòa chiller so với phương án VRV đưa hệ sớ sau: Q (Chiller) − Q o (VRV ) ξ= o 100% (2-1) Q o (VRV ) Trên hình 2-5 biểu thị hệ sớ ξ theo phần trăm phụ tải Từ đờ thị cho thấy - Khi phụ tải bên ngồi đạt 100% tiêu thụ điện cho phương án gần bằng nhau, sai lệch khơng q 3% khơng đáng kể - Tuy nhiên, phụ tải non thì chi phí điện theo phương án chiller lớn nhiều so với phương án khác, mợt sớ thiết bị khơng thể giảm tải Khi phụ tải rất non thì chi phí chênh lệch Chẳng hạn phụ tải bên ngồi 20% thì phương án chiller chi phí điện tăng đến 200% so với phương án split VRV - Máy điều hòa mãnh, khơng có giảm tải, cơng śt máy nhỏ, sớ lượng lớn, máy vận hành đơn lẻ nên sử dụng cho cơng trình có nhiều phụ tải chung phụ tải, tải non mợt sớ phụ tải nghỉ có thể tắt bằng tay tự đợng máy nên có thể coi có vơ cấp giảm tải tương tự VRV - Máy điều hòa dạng tủ thường hoạt đợng với 100% phụ tải nêđề n khơng đặt vấn so sánh nợi dung 18 Hình 2-5: Tởng chi phí điện ở các phụ tải khác hệ chiller Để đánh giá chi phí lượng cho mợt đơn vị phụ tải ở mức phụ tải khác nhau, đưa hệ sớ: N β= 100% (2-2) a %.Q o A% phần trăm phụ tải, % Hệ sớ β biểu diễn hình 2-6 Hình 2-6: Tởng chi phí điện tính cho mợt đơn vị cơng suất lạnh hệ chiller Trên hình 2-6 cho thấy, non tải tởng chi phí điện của hệ thớng chiller tính cho mợt đơn vị phụ tải non tải rất lớn chiếm đến 70%, bình thường chiếm khoảng 35% 19 2.2.5 Kết luận Qua việc phân tích đánh giá hiệu của phương pháp lựa chọn ta có thể nêu những nhận xét sau đây: - Nếu xét mợt cơng trình tương đới lớn thì hệ thớng chiller hệ VRV thường sử dụng để lắp đặt yếu tớ thẩm mỹ khả tự đợng hóa cao Tuy nhiên so sánh hiệu sử dụng điện thì hai hệ có hiệu thấp so với hệ hai mảnh - Điện tiêu tớn cho hệ thớng chiller cao nhất so với hai hệ thớng còn lại Do điện tiêu tớn cho mợt đơn vị cơng śt lạnh lớn - Đới với những cơng trình có cơng śt vừa nhỏ thì lắp đặt thì nên sử dụng hệ thớng điều hòa hai mảnh bởi những lý sau đây: + Máy điều hòa hai mảnh thường có cơng śt lạnh trung bình nhỏ, thích hợp với cơng trình + Hiệu sử dụng điện tớt so với hệ thớng điều hòa khác + Đới với cơng trình nhỏ thi sớ lượng máy lắp đặt nên việc điều chỉnh cơng śt lạnh tương đới dễ dàng thơng qua remote Tóm lại việc lựa chọn phương án cho mợt cơng trình mợt việc làm tương đới phức tạp, phụ tḥc vào nhiều yếu tớ giá thành lắp đặt, khả hồn vớn, điện tiêu thụ, u cầu về đợ thẩm mỹ vv Tuy nhiên phân tích đánh giá hiệu sử dụng điện của hệ thớng mợt yếu tớ quan trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến tiêu về kinh tế vận hành hệ thớng điều hòa 2.3 TÁI T̀N HỒN KHƠNG KHÍ VÀ HỒI NHIỆT KHÍ TƯƠI Để tâij dụng nhiệt khơng khí thải điều hòa khơng khí có thể thực bằng nhiều giải pháp, có hai giải pháp thường sử dụng nhiều nhất là: 1- Tái tuần hồn khơng khí thải Lượng khí tái tuận hồn chiếm khoảng 90% lưu lượng tởng 2- Hời nhiệt giữa khơng khí tươi gió thải Dưới chúng tơi tiến hành đánh giá hiệu của phương án 2.3.1 Tái t̀n hồn khơng khí 2.3.1.1 So sánh sơ đồ thẳng sơ đồ tái tuần hồn Khi thiết kế hệ thớng điều hòa khơng khí người ta thường sử dụng sơ đờ thẳng sơ đờ tái tuần hồn Vậy sơ đờ thẳng sơ đờ tái tuần hồn gì, ưu nhược điểm của sơ đờ ? Để làm rỏ vấn đề ta so sánh khác giữa sơ đờ thẳng sơ đờ tái tuần hồn Sự khác thể qua bảng 2.5 20 Hình 2-19: Thử kín hút chân khơng máy điều hòa 2.4.2 Đánh giá mức đợ ảnh hưởng pk đến hiệu máy ĐHKK Ở đã phân tích ngun nhân làm cho áp śt ngưng tụ tăng cao Ngun nhân thì rất nhiều, hậu về mặt lượng thì đều giớng làm giảm hiệu hoạt đợng của hệ thớng Bây giờ xác định, áp śt ngưng tụ thay đởi thì hiệu lượng của hệ thớng giảm 2.4.2.1 Chu trình lạnh Đới với tất máy điều hòa nhiệt đợ làm lạnh thường khơng thấp nên người ta sử dụng máy nén mợt cấp để làm lạnh khơng khí chất tải nhiệt Mơi chất lạnh chủ yếu frêơn chu trình làm việc với mợt đợ q nhiệt q lạnh nhất định 32 Hình 2-20: Chu trình lạnh - Cơng nén riêng : l = i2 – i1 , kJ/kg - Năng śt lạnh riêng: q0 = i1 – i4 , kJ/kg - Nhiệt ngưng tụ riêng: qk = i2 – i3 , kJ/kg - Hệ sớ lạnh của chu trình: q i −i ε= o = l i − i1 (2-16) (2-17) (2-18) (2-19) 2.4.2.2 Sự thay đởi hệ số lạnh tăng nhiệt đợ ngưng tụ Để đánh giá mức đợ thay đở của hệ sớ lạnh của hệ thớng nhiệt đợ ngưng tụ thay đởi tiến hành tính tốn cho mơi chất R12, R22, R404A R407C Sự thay đởi hệ số lạnh nhiệt đợ tk tăng R12 Bảng 2-14: Hệ số lạnh ε R12 to, oC -15 - 10 -5 30 4,7 5,51 6,54 7,93 Nhiệt đợ ngưng tụ tk, oC 35 40 4,11 3,62 4,76 4,15 5,57 4,8 6,61 5,62 33 45 3,2 3,64 4,18 4,84 Hình 2-21: Sự thay đởi hệ số lạnh mơi chất R12 Sự thay đởi hệ số lạnh nhiệt đợ tk tăng R22 Bảng 2-15: Hệ số lạnh ε R22 to, oC -15 - 10 -5 30 4,66 5,45 6,47 7,84 Nhiệt đợ ngưng tụ tk, oC 35 40 4,07 3,58 4,71 4,10 5,51 4,74 6,54 5,55 45 3,17 3,61 4,13 4,77 Hình 2-22: Sự thay đởi hệ số lạnh mơi chất R22 34 Sự thay đởi hệ số lạnh nhiệt đợ tk tăng R407C Bảng 2-16: Hệ số lạnh ε R407C o to, C -15 - 10 -5 30 4,54 5,32 6,33 7,68 Nhiệt đợ ngưng tụ tk, oC 35 40 3,93 3,42 4,55 3,93 5,34 4,56 6,36 5,35 45 2,98 3,41 3,92 4,54 Hình 2-23: Sự thay đởi hệ số lạnh mơi chất R407C 2.4.2.3 Sự thay đởi suất lạnh tăng nhiệt đợ ngưng tụ Bảng 2-17: Năng suất lạnh riêng qo, kJ/kg Mơi chất R12 R22 R407C 30 116 162 168 Nhiệt đợ ngưng tụ tk, oC 35 40 45 111 106 101 156 150 143 159 150 141 35 Hình 2-24: Sự thay đởi suất lạnh riêng qo theo nhiệt đợ ngưng tụ tk * Nhận xét - Hệ sớ làm lạnh tỉ sớ lượng nhiệt nhận từ thiết bị bay với cơng nén của chu trình Trong cùng điều kiện bay thì hệ sớ làm lạnh cao thì hiệu trao đởi nhiệt giữa mơi chất khơng khí tớt Hệ sớ làm lạnh phụ tḥc vào P 0, t0, Pk, tk phụ tḥc vào tính chất nhiệt đợng của mơi chất làm lạnh - Từ hai đờ thị ta có thể nhận thấy nhiệt đợ ngưng tụ tăng thì hệ sớ làm lạnh giảm - Mơi chất R22 có hệ sớ làm lạnh cao so với mơi chất R12 cùng mợt điều kiện về nhiệt đợ áp śt 2.4.2.4 Kết luận Ta có thể nêu mợt sớ kết luận quan trọng lắp đặt dàn nóng khơng quy định sau: - Khi lắp đặt dàn nóng khơng quy định thì áp śt nhiệt đợ ngưng tụ tăng - Khi áp śt ngưng tụ tăng thì hệ sớ làm lạnh giảm, dẫn đến tởn thất nhiệt q trình làm lạnh khơng khí tăng, hiệu làm việc của hệ thớng giảm - Khi chọn mơi chất có tính chất nhiệt đợng cao thì hệ sớ làm lạnh cao, phải đảm bảo điều kiện về mơi trường đợ an tồn Do lựa chọn mơi chất làm lạnh cho khơng khí cần ý đến những điều Do nên ý việc lắp đặt dàn nóng vệ sinh dàn nóng, để hiệu làm việc của hệ thớng ởn định Đây vấn đề cần phở biến rợng rải cho những thợ lắp điều hòa cho những người sử dụng điều hòa 36 2.5 HẠN CHẾ CHIỀU DÀI ĐƯỜNG ỚNG 2.5.1 Đặt vấn đề Trong q trình thiết kế, ta thiết kế đường ớng nước, đường ớng gió hệ thớng chiller q dài thì tởn thất áp śt đường ớng tăng, dẫn đến điện tiêu tớn cho bơm quạt tăng Nhưng hệ thớng điều hòa hai mảnh ta thiết kế đường ớng gas dài so với quy định thiết kế thì ảnh hưởng đến cơng śt lạnh Thường ta thấy catalogue đều quy định giá trị chiều dài lớn nhất của đường ớng lắp đặt chiều cao của hệ thớng VRV hai Mảnh, vì phải quy định ? Để tìm hiểu rỏ vấn đề ta nghiên cứu theo hướng sau Hình 2-25: Qui định chiều dài chênh lệch đợ cao máy điều hòa YORK Các unit size 7, 9, 12, 18, 25, 35, 45 và 55 tương ứng có śt lạnh 7000, 9000, …, 55.000 Btu/h 2.5.2 Ảnh hưởng chiều dài đường ống đến suất lạnh Nếu ta tăng chiều dài đường ớng giữ cớ định chênh lệch đợ cao giữa dàn lạnh dàn nóng thì śt lạnh của máy điều hòa giảm, điều đã hãng tính tốn, đo đạc vẽ nên những đờ thị Thực tế cho thấy lắp máy điều hòa hai mảnh thì chênh lệch đợ cao tới đa giữa dàn nóng dàn lạnh khoảng 3m, chiều dài đường ớng gas lớn nhất khoảng 5m Nếu ta tăng chiều dài đường ớng lên 15 m chiều cao lên m thì cơng śt lạnh giảm chừng 15% 2.5.3 Kết luận Do việc tính tốn ảnh hưởng của chiều dài đường ớng đến cơng śt lạnh phụ tḥc vào nhiều yếu tớ như: sơ đờ đường ớng, chiều dài định mức, chênh lêch đợ cao 37 giữa dàn nóng dàn lạnh, vv… Mà tơi chưa có hợi tìm hiểu được, tơi nêu lên những kết luận mang tính chất định tính - Khi tăng chiều dài đường ớng, làm tăng tởn thất đường ớng, kết ći cùng làm cho cơng śt lạnh giảm - Khi thiết kế đường ớng gas cần phải tn thủ theo tiêu chuẩn về chiều dài chênh lêch đợ cao giữa dàn nóng dàn lạnh Thơng thường ở hệ thớng điều hòa hai mảnh lắp đặt cho hợ dân thì chiều dài đường ớng tới đa 5m, đợ chênh chiều cao giữa dàn nóng dàn lạnh khoảng 3m - Đới với hãng sản x́t máy điều hòa điều có những quy định về chiều dài chiều cao khác nhau, tùy tḥc vào mã hiệu cơng śt lạnh của máy mà chiều dài chiều cao có khác Người thiết kế lắp đặt cần ý đến thơng sớ để đảm bảo hiệu làm việc của hệ thớng 2.6 GIẢM BỨC XẠ NHIỆT CHO CÁC CƠNG TRÌNH 2.6.1 Các ngun nhân làm tăng xạ nhiệt Nhiệt bức xạ chiếm mợt tỷ lệ lớn lớn tởn thất nhiệt của cơng trình điều hòa Do thiết kế cơng trình cần hạn chế tởn thất nhiệt bức xạ Các ngun nhân làm tăng tởn thất bức xạ là: - Sơn màu tường q tới, nên hấp thụ nhiệt nhiều - Chọn hướng nhà khơng phù hợp nên bức xạ nhiệt q lớn - Sử dụng q nhiều cửa kín nên gây hiệu ứng nhà kính 2.6.2 Ảnh hưởng màu sắc hướng đến tởn thất nhiệt xạ 2.6.2.1 Tởn thất bức xạ qua kết kết bao che Tởn thất bức xạ nhiệt qua kết cấu bao che xác định theo cơng thức: Q bx1 = F.k.ϕ m ∆t (2-20) F - Diện tích mái (hoặc tường), m2; k - Hệ sớ trùn nhiệt qua mái (hoặc tường), W/m2.K; ∆t = tTD - tT đợ chênh nhiệt đợ tương đương t TD = t T + ε S R xn ,K αN εs - Hệ sớ hấp thụ của mái tường; αN = 20 W/m2.K - Hệ sớ toả nhiệt đới lưu của khơng khí bên ngồi; R XN = R - Nhiệt bức xạ đập vào mái tường, W/m2; 0,88 R - Nhiệt bức xạ qua kính vào phòng, W/m2; ϕm - Hệ sớ màu của mái hay tường + Màu thẩm : ϕm = 1; + Màu trung bình : ϕm = 0,87; + Màu sáng : ϕm = 0,78 38 (2-21) εs - Hệ sớ hấp thụ của tường mái phụ tḥc màu sắc, tính chất vật liệu, trạng thái bề mặt Mật đợ dòng nhiệt bức xạ tính cho 1m2 diện tích tường bao che: Q bx1 = k.ϕ m ∆t (2-22) 2.6.2.2 Sự phụ tḥc tởn thất bức xạ qua kết kết bao che vào màu hướng Để thấy ảnh hưởng của màu sắc hướng đến tởn thất nhiệt, chúng tơi tiến hành tính tốn với : - Màu sắc tường: Thẩm, trung bình sáng - hướng tính tốn khác - Vĩ đợ 20o Bắc - Hệ sớ trùn nhiệt k = 1,77 W/m2.K, αN = 20 W/m2.K Bảng 2-18: Mật đợ dòng nhiệt tởn thất xạ vào phòng W/m2 Hướng Bắc Đơng Bắc Đơng Đơng Nam Nam Tây Nam Tây Tây Bắc Màu sắc tường Màu thẩm Trung bình 2,7 1,8 19,6 13,4 31,2 21,3 24,2 16,5 5,3 3,6 24,2 16,5 31,2 21,3 19,6 13,4 Sáng 1,5 10,7 17,0 13,2 2,9 13,2 17,0 10,7 Hình 2-26: Mật đợ dòng nhiệt xạ trùn vào phòng W/m2 2.7 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO MÁY ĐIỀU HÒA DẠNG TỦ 39 2.7.1 Đặc điểm vận hành máy điều hòa dạng tủ Máy điều hòa dạng tủ kênh gió dạng điều hòa trung tâm, khơng khí xử lý tại cụm máy thởi dẫn theo kênh gió đến hợ tiêu thụ Mợt vấn đề thường gặp phải đới với hệ thớng là: - Trạng thái khơng khí cấp vào tất phòng đều - Khi mợt phòng hay khu vực khơng ḿn cấp gió lạnh thì việc thực rất khó khăn, vì van điều chỉnh nằm ở cao, khơng thể điều chỉnh dễ dàng Vì thế, nhiều khu vực thiết kế có cấp gió điều hòa thì hệ thớng hoạt đợng đều làm lạnh, kể khu vực khơng có người hoạt đợng, nghỉ làm việc vv… VÂC VÂC VÂC VÂC VÂC VÂC MT MT MT MT MT MT MH MH MH MH MH MH Hình 2-27: Sơ đồ ngun ly hệ thống điều hòa dạng tủ, kênh gió 2.7.2 Thực giảm tải cho máy điều hòa dạng tủ Để thực đóng mở việc cấp gió cho phòng cần thiết, chúng tơi đề x́t sử dụng van cấp gió điều khiển bằng mơ tơ Khi mợt phòng nghỉ làm việc hay đơn giản khơng ḿn cấp gió lạnh cần điều khiển đóng van cấp gió khu vực Điều tiết kiệm đáng kể nhiệt làm lạnh khu vực M T (t T = 22°C) M T (t T = 22°C) M T (t T = 22°C) Hình 2-28: Sử dụng van cấp gió điều khiển bằng mơ tơ 2.8 TRỮ LẠNH CHO CÁC HỆ THỚNG ĐIỀU HÒA KHƠNG KHÍ 40 2.8.1 Ý nghĩa việc trữ nhiệt, trữ lạnh Đới với hệ thớng thiết bị nhiệt lạnh việc chọn cơng śt nhiệt cơng śt lạnh của máy đều cứ vào cơng śt cực đại của phụ tải vận hành q trình làm việc (theo mẻ theo ngày) Trong trường hợp phụ tải thay đởi, việc lựa chọn thiết bị theo giá trị cơng śt cực đại khơng có vấn đề gì cần bàn cãi Tuy nhiên rất nhiều hệ thớng giá trị phụ tải thay đởi rất lớn, việc chọn theo giá trị cực đại dẫn đến chi phí đầu tư rất lớn, mà thời gian hoạt đợng non tải lại nhiều khơng kinh tế Q Q max Q TB τ1 τi τ2 τ Hình 2-29: Đồ thị phụ tải biến thiên liên tục Q Q max Q TB τ Hình 2-30: Đồ thị phụ tải hình xung Trên hình 2-29 hình 2-30 biểu diễn dạng thay đởi phụ tải của hệ thớng nhiệt lạnh thực tế - Hình 2-29 biểu diễn dạng phụ tải liên tục giá trị phụ tải biến đởi nhiều theo thời gian, chênh lệch giữa Q max Qtb rất lớn Trong nhiều trường hợp Q tb chiếm mợt phần nhỏ so với Qmax - Hình 2-30 dạng phụ tải hình xung, hoạt đợng theo mẻ Khi hệ thớng hoạt đợng thì phụ tải khơng đởi, sau thì ngừng hồn tồn, phụ tải bằng Trong trường hợp giữa Qmax Qtb chênh lệch rất lớn, thời gian nghỉ giữa mẻ lớn nhiều so với thời gian vận hành thì chênh lệch giữa hai đại lượng lớn Đây dạng biểu đờ phụ tải lạnh để làm ng̣i dịch nấu nhà máy bia 41 Trong những trường hợp đã dẫn đây, việc lựa chọn theo Q max dẫn đến chi phí đầu tư lớn thời gian hoạt đợng non tải nhiều Thơng thường, hoạt đợng non tải thì hiệu śt hệ thớng thấp Chẳng hạn hệ thớng điều hồ trung tâm gờm nhiều phòng, mợt phòng làm việc thì chi phí vận hành vẫn rất lớn, hiệu lạnh khơng đáng kể sử dụng cho mợt phòng Vấn đề đặt cần giải cho hệ thớng có đặc tính phụ tải đã nêu Có thể lựa chọn cơng śt thiết bị nhỏ cơng śt cực đại (xấp xỉ Q TB) nhằm giảm chi phí đầu tư vẫn đảm bảo cho hệ thớng hoạt đợng tớt cơng śt cực đại hay khơng ? Ta hãy phân tích làm việc cua hệ thớng Giả sử ta chọn cơng śt máy Qmáy bằng cơng śt trung bình QTB thì - Giai đoạn ÷ τ1 τ2 ÷ τ ta có: Qmáy > Phụ tải - Giai đoạn τ1 ÷ τ2 : Qmáy < Phụ tải Nếu ta có biện pháp tích trữ nhiệt (hoặc lạnh) giai đoạn phụ tải nhỏ để bù đắp cho giai đoạn phụ tải lớn, thì có thể giảm chi phí đầu tư hệ thớng giảm chi phí vận hành, vẫn có thể đáp ứng u cầu phụ tải giai đoạn cực đại Điều góp phần giảm chi phí đầu tư máy móc, chi phí vận hành mang lại hiệu kinh tế cho doanh nghiệp Dưới mợt sớ phương án trữ nhiệt trữ lạnh cho hệ thớng nhiệt lạnh thực tế chúng tơi đề x́t 2.8.2 Trữ lạnh cho hệ thống điều hòa khơng khí 2.8.2.1 Sự thay đởi phụ tải lạnh các hệ thống điều hồ khơng khí ngày Phụ tải lạnh hệ thớng điều hồ khơng khí mợt ngày đêm thay đởi rất lớn Ban đêm hệ thớng nghỉ hồn tồn, ban ngày phụ tải nhiệt thay đởi rất nhiều ngun nhân sau: - Nhiệt đợ khí trời thay đởi liên tục thường đạt cực đại vào khoảng 12-13 giờ - Cường đợ bức xạ của Mặt trời thay đởi - Hoạt đợng khơng đều của người theo thời gian - Hoạt đợng khơng đều của máy móc bên của cơng trình - Hệ thớng đèn chiếu sáng sử dụng tuỳ thời điểm ngày - Giá điện thay đởi theo từng thời điểm ngày (dựa theo cách tính tiền điện của tập đồn điện lực Việt Nam tính từ tháng năm 2009) : + Từ 9h30’ ÷ 11h30’ từ 17h ÷ 22h giờ cao điểm, mức giá 1,640 ÷ 1,755 VNĐ/1 kWh + Từ 22h ÷ h giờ thấp điểm, mức giá 440÷475 VNĐ /1kWh 42 + Các thời điểm còn lại ngày giờ bình thường, mức giá 810÷ 870 VNĐ/1 kWh Căn cứ vào ta có thể tích lủy lạnh giờ thấp điện rời giải phóng lượng những giờ cao điểm, làm ta tiết kiệm mợt phần rất lớn tiền điện trả cho việc vận hành hệ thớng Ngồi lý phụ tải tính tốn thường khác xa phụ tải thực tế ngun nhân: - Sự hoạt đợng khơng đờng thời của hợ tiêu thụ cơng trình lớn Ví dụ sớ người làm việc, sớ quạt vận hành, sớ đèn bật sáng, sớ phòng làm việc thực tế thay đởi khơng theo quy luật thường non tải so với tính tốn - Q trình thêm bớt phụ tải so với tính tốn ban đầu Tuy nhiên cơng śt lạnh của máy điều hồ thường có xu hướng ngược lại với phụ tải nhiệt phụ tải lớn thì cơng śt phát lạnh của máy lại bé điều kiện trao đởi nhiệt dàn nóng kém Do những lý cần có biện pháp để hệ thớng, nhất hệ thớng lớn hoạt đợng hiệu kinh tế Trên hình 2-31 biểu diễn cường đợ bức xạ nhiệt ở vùng vĩ tuyến 20 o Bắc, vào tháng tháng 7, khoảng thời gian từ 6-17 giờ ngày, bỏ qua ảnh hưởng của đợ cao, sương mù điều kiện ngoại cảnh khác Kết cho thấy cường đợ bức xạ nhiệt thay đởi rất lớn ngày Hình 2-31: Biến thiên cường đợ xạ mặt trời ngày Carrier 2.8.2.2 Phương án trữ lạnh cho các hệ thống điều hồ water chiller Trên hình 2-32 chúng tơi giới thiệu sơ đờ hệ thớng điều hồ khơng khí water chiller có trữ lạnh để giảm cơng śt đầu tư tở máy 43 5-7°C DN LM LẢ NH KHÄNG KHÊ BÇNH TRỈỴNỈÅÏC LẢ NH THẠP GII NHIÃÛ T TI BÅM NỈÅÏC LẢ NH CỦ M MẠY LẢ NH CHILLER BÅM NỈÅÏC GII NHIÃÛ T Hình 2-32: Sơ đồ trữ lạnh cho hệ thống điều hồ khơng khí - Hệ thớng điều hồ water chiller hệ thớng điều hồ sử dụng nước làm chất tải lạnh Hệ thớng gờm cụm máy lạnh gọi chiller sử dụng để làm lạnh nước đến khoảng 7oC, sau bơm nước đến dàn lạnh ở phòng Thường hệ thớng có cơng śt từ lớn đến rất lớn, sử dụng để điều hồ cho nhiều phòng, vì phụ tải thay đởi rất lớn Tuy hệ thớng có điều chỉnh cơng śt (hệ thớng giảm tải) có tới đa cấp giảm tải, nghĩa điều chỉnh theo cấp Mặt khác hoạt đợng non tải hiệu làm việc rất thấp giảm tải máy nén lạnh còn nhiều thiết bị khơng thể giảm tải ví dụ bơm nước, quạt vv Vì vấn đề tích trữ lạnh cho hệ thớng có ý nghĩa rất quan trọng - Trên hình 2-32 sơ đờ có tích trữ lạnh chúng tơi đề x́t Khi phụ tải bên ngồi nhỏ, đặc biệt vào ban đêm khơng sử dụng để điều hồ, hệ thớng chạy để làm lạnh nước trữ vào bình chứa nước lạnh Khi hoạt đợng điều hồ trở lại, trường hợp phụ tải nhiệt lớn cơng śt phát lạnh của tở máy hệ thớng lấy nước lạnh trữ ở bình nước lạnh đưa trực tiếp đến hợ tiêu thụ theo đường riêng làm lạnh thêm bằng cách đưa qua cụm máy lạnh chiller để gia lạnh thêm rời đưa đến hợ tiêu thụ - Như với sơ đờ ta đầu tư thêm bình chứa nước lạnh với chi phí khơng lớn có thể giảm cơng śt cụm máy nhiều thiết bị kèm giảm đáng kể chi phí đầu tư chi phí vận hành đáng kể Việc giảm chi phí đầu tư phụ tḥc nhiều vào thay đởi phụ tải ngày nghĩa phụ tḥc vào quan hệ QTB Qmax 44 - Mợt ưu điểm của hệ thớng có thể cung cấp cơng śt làm lạnh ởn định mà khơng phụ tḥc nhiều vào điều kiện bên ngồi a) Tính toán dung tích bình trữ lạnh: - Lượng nhiệt 1m3 nước lạnh nhận trao đởi nhiệt: Q = G.C pn.(t"n − t'n ) = V ρ.C pn.(t"n − t'n ) (2-23) - Lượng nhiệt sử dụng để bù đắp chênh lệch cơng śt giữa Q max Qtb thời gian τ (tạm coi thời gian phụ tải lớn Q tb, thì giá trị của bằng Qmax) Q = τ.(Qmax - Qtb) (2-24) - Dung tích của bình trữ nước lạnh: V= τ.(Qmax − QTB ) ρ.C pn.(t"n − t'n ) (2-25) Ví dụ: Giả sử chênh lệch giữa Qmax Qtb 20 Tơn, thời gian bù đắp chênh lệch giờ thì thể tích của bình chứa nước lạnh tới đa là: V= τ.(Qmax − QTB ) 3600 x20x3,517 = = 8,64m3 " ' x4,186x(12− 5) ρ.C pn.(tn − tn ) 1000 b) Đánh giá hiệu quả kinh tế - Dựa vào việc tính tốn dung tích bình trữ lạnh, ta tính giá thành chế tạo bình trữ lạnh, lựa chọn hợp lý cụm máy chiller - Việc phân tích đánh giá hiệu kinh tế trình bày chi tiết ở mục 2.8.2.3 Trữ lạnh cho hệ thống điều hồ dạng tủ - Máy điều hồ dạng tủ gờm mợt cụm máy thiết kế dạng tủ để xử lý khơng khí thởi theo hệ thớng kênh gió vào hợ tiêu thụ Nhược điểm của tở máy ln ln làm việc với 100% tải Vì non tải hệ thớng nhanh chớng đạt nhiệt đợ u cầu ngừng hoạt đợng - Đới với tở máy điều hồ dạng tủ cơng śt lớn, chúng tơi đề x́t sơ đờ tích trữ lạnh trình bày hình 2-30 Trong sơ đờ phụ tải nhiệt bên ngồi nhỏ khơng sử dụng điều hồ cụm máy lạnh sử dụng để làm lạnh nước bình trữ lạnh nước nhờ cụm ớng xoắn đặt trực tiếp bên bình Khi phụ tải nhiệt lớn khơng khí khỏi cụm máy lạnh làm lạnh bở sung nhờ nước lạnh trữ bình tích trữ sẵn - So với sơ đờ hình 2-30, chi phí đầu tư thêm cho hệ thớng khơng khác ngồi bở sung thêm dàn trao đởi nhiệt cụm ớng xoắn trao đởi nhiệt 45 DN TRAO ÂÄØ I NHIÃÛ T KHÄNG KHÊ THẠP GII NHIÃÛ T 5-7°C BÇNH TRỈỴNỈÅÏC LẢ NH CỦ M MẠY LẢ NH BÅ M NỈÅ ÏC GII NHIÃÛ T Hình 2-33: Sơ đồ trữ lạnh cho máy điều hồ dạng tủ 46 ... 150 20 0 25 0 300 20 % 12, 9 25 ,5 38,0 50,9 63,5 76,0 40% 25 ,8 50,9 76,0 101,8 126 ,9 1 52, 0 60% Split 38,8 76,4 114,0 1 52, 8 190,4 22 8,0 80% 51,7 101,8 1 52, 0 20 3,7 25 3,8 304,0 100% 64,6 127 ,3 190,0 25 4,6... 125 150 24 175 20 0 Nghỉ ngơi Rất nhẹ Nhẹ Trung bình Nặng 0,013 0, 022 0,030 0,046 0,074 27 1 458 625 958 15 42 5 42 917 125 0 1917 3083 813 1375 1875 28 75 4 625 1083 1833 25 00 3833 6167 1354 22 92. .. 17,6 17,6 22 ,0 300 12, 3 17,6 21 ,1 26 ,4 350 14,4 20 ,5 24 ,6 30,8 400 16,4 23 ,5 28 ,2 35 ,2 Hình 2- 12: Công suất nhiệt tiết kiệm tính theo suất lạnh, Ton Từ kết tính toán bảng 2- 12 hình 2- 11 cho