HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT LẠNH & ĐHKK ViỆT NAM- VIỆN KH & CN NHIỆT LẠNH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐIỀU HÒA GIA DỤNG

HỘI KHOA HỌC KỸ THUẬT LẠNH & ĐHKK ViỆT NAM- VIỆN KH & CN NHIỆT LẠNH

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG
CỦA ĐIỀU HÒA GIA DỤNG

HÀ NỘI, 04-2012


Nội dung
1. Tiết kiệm & sử dụng năng lượng hiệu quả
trong lĩnh vực ĐHKK
2. Tổng quan về các chỉ số đánh giá hiệu quả
năng lượng của ĐHKK
3. Phương pháp đánh giá hiệu quả năng lượng
cho ĐHKK gia dụng Việt Nam
4. TC ISO 5151:2010
5. TC ISO 16358-1,2,3:2012.
6. Kết luận


THỊ TRƯỜNG ĐHKK VÀ THỊ PHẦN ĐH GIA DỤNG
Thị trường máy ĐHKK và thị phần ĐH gia dụng của Việt Nam
Mức tăng(%)

Nguồn SL

Loại ĐHKK

2007

2008

2009

2010

2011

2012

BSRIA-2007

Máy nguyên
cụm

261.685

301.586

347.623

405.846

-

-

15,7

Gia dụng (%)

84,4

84,7

85

84.19

-

-

>15

Toàn bộ

327.328

363.280

370.558

389.709

420.065

453.907

8

Gia dụng (%)

83

82,5

84

83

83,3

83,3

6,8

Toàn bộ

-

400.000

-

-

-

-

20÷ 30

Gia dụng (%)

-

43%

-

-

-

-

>20

Tồn bộ

>300.000

450.000

650.000700.000

800.0001000.0000

850.000

~900.000

15÷ 20

Gia dụng (%)

~75

~75

~75

~80

~80

~80

>20

BSRIA-2009

Bộ CT 2008

ĐHBK HN
2010/2011

•

Thị trường ĐHKK có mức tăng trưởng rất cao 30% trong giai đoạn 2007÷ 2010 và

dự đốn tốc độ này > 10-15% cho giai on 2011ữ 2012;
ã Tng lng HKK tiêu thụ trong năm 2010 khoảng 800.000÷ 1000.000 chiếc. Trong
đó thị phần của điều hịa gia dụng chiếm từ 75÷ 85%. Bán chạy nhất là ĐHKK hai cục
có dải cơng sut t 9000ữ 18000 BTUh, chim 35ữ 40%;
ã Tiờu th điện dành cho ĐHKK trong các tòa nhà và hộ gia đình chiếm 30÷ 60% tổng
tiêu thụ điện của tịa nhà trong mùa hè và chiếm 1-5% tổng lượng điện tiêu thụ.
 Cần đánh giá đặc tính tiêu thụ năng lượng của ĐH gia dụng, để đề xuất các giải
pháp TKNL cho loại thiết bị này.


TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG
LƯỢNG CỦA ĐHKK
STT

Tên gọi

Ký hiệu

Đơn vị
SI

Đơn vị
Anh Mỹ

Ghi chú

kW/kW
W/W
W/W

RT/kW
Btu/Wh
Btu/Wh

COP-Coeffiecient of Performance
EER- Energy Efficiency Ratio
CER-Cooling Efficiency Ratio
-xác định ở 100% tải;
-Điều kiện thử Tiêu chuẩn T1.

1

Hệ số lạnh (mùa hè)

COP
EER
CER

2

Hệ số nhiệt (mùa đông)

COPheating

kW/kW

RT/kW

-ở 100% tải;
- Điều kiện thử H1

3

Chỉ số tiêu thụ điện năng/
một đơn vị năng suất lạnh

PIC

kW/kW

kW/RT

Power Input per Capacity
PIC = 1/COP

4

Hệ số lạnh/nhiệt theo mùa/
cả năm

CSPF/HSPF
/APF/SEER

W/W

Btu/Wh

Cooling Seasonal Performance factor
Heating Seasonal Performance factor
Annual Performance factor

Seasonal Energy Efficiency Ratio

Tiêu chuẩn thử nghiệm

-ISO 5151:2010-ĐHKK /

bơm nhiệt khơng ống gió ---ISO 13253:2011- ĐHKK/
bơm nhiệt có ống gió
-ISO 15042:2011-ĐHKK/
bơm nhiệt đa cụm

ISO 16358-1,2,3:2012
JIS B 8616:2006
ARI* 210/240:2006/
340/360:2007

Dùng cho ĐHKK/ bơm nhiệt
sôi trực tiếp (*Qo<19kW)

5

Hệ số chạy non tải tích
hợp

IPLV*
/IEER

kW/kW

kW/RT

IPLV Intergrated Part Load Value
IEER Intergrated Energy Efficiency
Ratio

ARI 550/590:2003- ĐHKK/

6

Hệ số chạy non tải tích
hợp (theo COP)

IPLV
(NPLV)

kW/kW

RT/kW

IPLV Intergrated Part Load Value
NPLV non-Standard Part Load Value

ARI 550/590:2003-Dùng

bơm nhit sụi trc tip(Qo
=19ữ 73kW)

cho chiller

ãCỏc ch s 1,2,3 dựng để thử nghiệm, đánh giá đặc tính của thiết bị tại điểm định mức(toàn

tải) và một số điểm vận hành đặc trưng với điều kiện khí hậu trong/ngồi xác định-T1;
• Các chỉ số 4,5,6 là các chỉ số tích hợp cho phép xác định hiệu quả năng lượng của TB/HT
trong tồn bộ thời gian hoạt động có tính đến yếu tố đặc điểm khí hậu. Để tính các chỉ số
4,5,6 cần phải sử dụng kết quả đo theo chỉ số 1,2,3.


TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU
QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐHKK
Điểm khác biệt giữa IPLV dùng cho chiller và điều hịa bơm nhiệt sơi trực tiếp :
a/ Dùng cho chiller :

IPLV = 0,01A + 0,42B + 0,45C + 0,12D

A-Chỉ số COP tính ở 100% tải ; B-Chỉ số COP tính ở 75% tải
C-Chỉ số COP tính ở 50% tải ; D-Chỉ số COP tính ở 25% tải
Đối với chiller giải nhiệt nước chỉ số này bắt buộc đối với chiller sử dụng tần số điện áp
60 Hz, đối với chiller sử dụng tần số điện áp 50 Hz chỉ áp dụng cho giải nhiệt nước
ARI 550/590:2003
b/ Dùng cho máy lạnh sôi trực tiếp

 EER 1 + EER 2 
 EER 1 + EER 2 
IPLV = (PLF1 − PLF2 )
+
(
PLF
−
PLF
)


 + ....
2
3 
2
2




 EER n −1 + EER n 
+ (PLFn −1 − PLFn )
 + PLFn .EER n
2



Trong đó PLFi- hệ số bán tải xác định theo đồ thị tham chiếu
n- tổng số bậc giảm tải của ĐHKK ( giảm tải theo phương pháp ngắt từng máy nén)
EERi- hệ số năng lượng hiệu quả của bậc tải –i, được cung cấp bởi nhà sản xuất
Áp dụng cho ĐHKK có Qo>19kW có nhiều máy nén ARI 340/360:2004

ARI 340/360: 2007 thay thế IPLV bằng chỉ số IEER cách xác định đã được trình bày trong
Hội thảo trước 12/2010


TỔNG QUAN CÁC CHỈ SỐ ĐÁNH GIÁ HIỆU
QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA ĐHKK
Ngun tắc chung khi tính tốn các chỉ số tổng hợp (4,5,6)
-Thừa nhận chế độ hoạt động của ĐHKK/ bơm nhiệt là ổn định, tức là
phụ tải nhiệt của tòa nhà (BL)=năng suất lạnh (CC);

-Điều kiện nhiệt độ trong nhà là không đổi, và thông thường lấy theo
T1 là 27oC;
-Trong thời gian quan trắc của toàn mùa, tải nhiệt của tịa nhà được
coi là phụ thuộc tuyến tính vào nhiệt độ ngoài trời Tj;
- Tồn tại một nhiệt độ cân bằng Tb mà ở đó lượng nhiệt thừa sinh ra
trong tòa nhà cân bằng với lượng nhiệt truyền từ ngồi vào. Nhiệt độ
này tùy thuộc vào cơng dụng của tịa nhà và điều kiện khí hậu mà dao
động trong dải (17÷ 20oC);
-Để tiện tính tốn năng suất lạnh và cơng suất điện ứng với các dải
nhiệt độ ngồi trời Tj người ta sử dụng khái niệm nhóm nhiệt độ ( binnhiệt độ) VD: toàn bộ nhiệt độ 24,5oC ≤ Tj< 25,5oC thuộc bin-nhiệt độ
25oC


PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ NĂNG LƯỢNG CỦA
ĐHKK GIA DỤNG CỦA VIỆT NAM
•Phải phù hợp với các tiêu chuẩn Quốc tế ISO để hòa nhập với thị
trường thế giới nhưng có tính đến đặc điểm khí hậu Việt Nam;
•Có thể thử nghiệm được, phù hợp với điều kiện của Việt Nam.
•Phải áp dụng được cho tất cả các loại điều hòa gia dụng trên thị
trường(cửa sổ, hai mảnh giải nhiệt gió).
Phương pháp này nên dựa trên các tiêu chuẩn ISO sau:
• ISO 5151:2010 thử nghiệm và đánh giá tính năng điều hịa bơm
nhiệt khơng ống gió: áp dụng xác định điều kiện thử nghiệm, trang
thiết bị và quy trình thử nghiệm (TCVN-7831)
• ISO 16358-1,2,3 Điều hịa khơng khí giải nhiệt gió và bơm nhiệt
gió-gió-điều kiện thử nghiệm và phương pháp tính hệ số lạnh/nhiệt
tồn mùa /hiệu quả tồn năm: áp dụng để xác định các điểm phải
kiểm định theo pp ISO 5151:2010, sử dụng các số liệu trên để tính
CSPF/HSPF/APF theo phương pháp tính được quy định trong tiêu
chuẩn.

THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA ĐiỀU HỊA
khơng ống gió-ISO 5151:2010 (TCVN 7831)
THIẾT BỊ CÂN BẰNG ÁP
SUẤT

GIÀN LẠNH ĐIỀU CHỈNH
ToC PHÍA NGỒI

THANH ĐỐT GIA NHIỆT
BỔ XUNG

QUẠT TUẦN HỒN

THANH ĐỐT

NGĂN THỬ NGHIỆM
PHÍA NGỒI (GIÀN
NĨNG)

ĐH THỬ

NGĂN THỬ NGHIỆM
PHÍA TRONG(GIÀN
LẠNH)

BỘ TẠO ẨM

QUẠT TUẦN HỒN

NGHIỆM

BỘ HỊA TRỘN KHƠNG
KHÍ

BỘ HỊA TRỘN KHƠNG
KHÍ

• Hệ thống buồng kiểm chuẩn: gồm 2 buồng được cách nhiệt và cách ẩm. Nhiệt độ và độ ẩm
tương đối của 2 buồng này được tạo ra và điều khiển bởi, ĐH, thanh đốt, bộ tạo và điều
khiển độ ẩm;

• Giàn nóng, giàn lạnh của ĐH được đặt trong các buồng này. Điện tiêu thụ, năng suất lạnh

được đo và xác định ở chế độ tải định mức và một số chế độ khơng tồn tải trong các điều
kiện chuẩn.


THỬ VÀ ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG CỦA ĐiỀU HỊA
khơng ống gió-ISO 5151:2010 (TCVN 7831)
THƠNG SỐ XÁC ĐỊNH QUA THỬ NGHIỆM

ĐIỀU KIỆN THỬ NGHIỆM
Thông số thử nghiệm

STT

Điều kiện thử
nghiệm

T1

T2

T3

Nhiệt độ không khí cấp vào phịng thử
nghiệm giàn lạnh (Indoor side):
Nhiệt độ khơ
Nhiệt độ bầu ướt

27oC
19oC

21oC
15oC

29oC
19oC

Nhiệt độ khơng khí cấp vào phịng thử
nghiệm giàn lạnh (Indoor side):
Nhiệt độ khô
Nhiệt độ bầu ướta

35oC
24oC

Phương pháp xác định

Năng suất lạnh định mức/
ở điểm kiểm chuẩn ở điều
kiện tiêu chuẩn T1-Qo

Sử dụng phương pháp cân
bằng nhiệt buồng thử nghiệm
hoặc cân bằng dịng enthalpy
của khơng khí (2 phương
pháp chính)

Cơng suất điện tiêu thụ P
ở điều kiện tiêu chuẩn

Đo trực tiếp

Hệ số lạnh COP hoặc
EER ở điều kiện tiêu
chuẩn hoặc điều kiện
khác, máy chạy toàn tải /
bán tải

COP(EER)= Qo/P

1
27oC
19oC

46oC
24oC

Ghi chú:
T1 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu ơn hịa ( cận
nhiệt đới, nhiệt đới gió mùa),
T2 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu ơn đới,
T3 Điều kiện thử năng suất lạnh dùng cho vùng khí hậu nóng khơ ( khí
hậu sa mạc, xích đạo).
a

Các thơng số được xác
định qua thử nghiệm

Điều kiện này chỉ bắt buộc đối với việc thử nghiệm giàn ngưng tụ
dạng ngưng tụ- bay hơi

2

3

• Ưu điểm: Xác định chính xác, Qo, P, COP tại các điều kiện chuẩn;
• Nhược điểm: chi phí cao, các chế độ thử ở chế độ non tải hoặc khi tần số thay đổi
trong dải rộng tốn nhiều thời gian cho một mẫu thử.


Hạn chế của phương pháp đánh giá tính năng ĐHKK –
ISO 5151:2010
•

Trong trường hợp COP ở điều kiện tồn tải của ĐHKK thường, ở vùng nhiệt độ ngoài trời
khoảng 35oC sẽ cao hơn COP của ĐHKK biến tần ở điều kiện tương ứng.
• Mặt khác trên cơ sở phân tích về sự thay đổi tần số và COP trên toàn bộ vùng nhiệt độ và

thời gian hoạt động, cho thấy ĐHKK biến tần tiết kiệm năng lượng đáng kể so với ĐHKK
không biến tần.
 Như vậy chỉ dụng phương pháp đánh giá COP theo ISO 5151 có thể dẫn đến kết luận
khơng chính xác về hiệu quả năng lượng của ĐHKK trong điều kiện thực tế
ĐH
ĐH biến
biến tần
tần
COP
COP vùng
vùng tải
tải
định
mức
định mức

ĐH
ĐH bình
bình thường
thường
COP
COP ởở vùng
vùng non
non tải
tải

10


Điều kiện thử nghiệm và phương pháp

tính hệ số lạnh toàn mùa /và hệ số
hiệu quả toàn năm APF- ISO163581,2,3

11


Khái niệm hệ số lạnh tồn mùa /CSPFISO16358-1
• Tương tự như hệ số COP, CSPF cho biết tương ứng với 1kW
điện tiêu thụ của ĐHKK, sẽ nhận được năng suất lạnh là bao
nhiêu kW.
• Điểm khác biệt cơ bản của hệ số CSPF là không chỉ đặc
trưng cho tiêu thụ năng lượng của ĐHKK ở tải định mức, mà
còn thể hiện được điều kiện hoạt động thực tế của ĐH
như:điều kiện khí hậu, thói quen sử dụng, trạng thái khơng
đầy tải và tần suất hoạt động của máy.
Như vậy so với hệ số COP, hệ số CSPF đánh giá chính xác
hơn hiệu quả năng lượng trên thực tế của ĐHKK, đặc biệt
ĐHKK biến tần trong toàn bộ thời gian hoạt động.
12


Khái niệm CSPF
CSPF =

Tổng lượng lạnh tiêu thụ trên thực tế
Tổng lượng điện tiêu thụ trên thực tế

• CSPF khơng phải là COP
• Tổng lượng lạnh tiêu thụ trên thực tế khác xa giá trị
nằng suất lạnh định mức.

• Tổng lượng điện tiêu thụ khồng bằng công suất điện
tiêu thụ thực tế.
• Trên cơ sở đặc tính năng lượng của ĐHKK ở các trạng
thái khác nhau (trạng thái tương ứng với nhiệt độ định
mức , trung bình và thấp) và các số liệu thời tiết (Việt
Nam), người ta xác định hệ số CSPF.
• Đối với các khu vực có điều kiện khí hậu khác nhau,
có những điều chỉnh tương ứng khi tính CSPF.
13


Tải lạnh của tịa nhà –VD Văn phịng
Tải
Tải lạnh
lạnh ngồi
ngồi

+
Tải
Tải lạnh
lạnh trong
trong

=
Tải
Tải lạnh
lạnh
định
định mức
mức

Tải
Tải lạnh
lạnh tịa
tịa nhà
nhà

Tại
Tại nhiệt
nhiệt độ
độ ngồi
ngồi trời
trời To=
To=
17oC
17oC tải
tải lạnh
lạnh của
của tịa
tịa nhà
nhà
bằng
bằng khơng.
khơng.
Nhiệt
Nhiệt độ
độ này
này gọi
gọi là
là cân

cân
bằng
bằng Tb
Tb

Tải lạnh của tòa nhà được coi là tỉ lệ thuận với hiệu
nhiệt độ ngoài trời và nhiệt độ cân bằng (To-Tb)

14


Phân bố nhiệt độ ngồi trời
• Đờ thị phân bố nhiệt độ ngoài trời hàng năm trong khoảng từ
17oC(nhiệt độ cân bằng đối với nhà dân) tới 35oC(nhiệt độ
định mức)

15


Tổng tải lạnh theo mùa-CSTL
Tổng tải lạnh theo mùa tại mỗi nhiệt độ ngồi trời =
Tải lạnh của tịa nhà ứng với nhiệt độ đó (trang12) x
Số giờ có nhiệt độ ngoài trời nêu trên(trang13).
For office building

Tải
Tải lạnh
lạnh
định
định mức

mức

16


Tổng tiêu thụ điện năng trong tồn bộ mùa chạy
ĐHKK-CSTE
•
•

Điện tiêu thụ = năng suất lạnh/EER ứng với mỗi nhiệt độ ngoài trời
Tổng tiêu thụ điện trong toàn mùa = Tổng tiêu thụ điện trong toàn
mùa ứng với các nhiệt độ ngồi trời tj.

Ví dụ tải lạnh định
mức là 20kW

Tổng
Tổng tải
tải lạnh
lạnh
theo
theo mùa
mùa ứng
ứng
với
với nhiệt
nhiệt độ
độ
ngoài

ngoài trời
trời tjtj

/

EER-định
EER-định mức
mức

EERtj
EERtj

=

EERtj-EER tại nhiệt độ ngoài trời tj

Tiêu
Tiêu thụ
thụ năng
năng
lượng
lượng ứng
ứng với
với
mỗi
mỗi nhiệt
nhiệt độ
độ
ngoài
ngoài trời

trời tjtj
17
17


Tính tốn EERtj
Non-INV
Capacity

INV

Testing
Condition

Testing
Condition

Capacity at 100%

Capacity at 50%

Load

Load

INV
Non-INV

Điều kiện thử

18


Xác định APF
• APF được xác định bởi cơng thức
sau:

•

※CSTL- Tổng tải lạnh theo mùa
※HSTL-Tổng tải nhiệt(sưởi) theo mùa
※CSTE-Tổng tiêu thụ năng lượng cho mùa làm
lạnh
※ HSTE- Tổng tiêu thụ năng lượng cho
mùa sưởi ấm.

Điều kiện thử nghiệm ở tải định mức và
trung gian cho ĐHKK biến tần .


CSTL, CSTE & APF
CSTL

CSTE
CSPF=CSTL/CSTE
Non-INV: CSPF=3.92
INV: CSPF=4.62

20

Kết luận
1.
2.
3.
4.
5.

Thị trường ĐHKK Việt Nam có tốc độ phát triển rất cao từ 1020%. Thị phần máy gia dụng chiếm 75-80%. Máy điều hòa
9000-18000BTUh bán chạy nhất .
Tiêu thụ điện cho ĐH chiếm 30-60% tổng điện năng tiêu thụ của
hộ gia đình trong thời gian mùa hè. Tiềm năng TKNL trong lĩnh
vực ĐH gia dụng là không nhỏ.
Để kiểm định, dán nhãn ĐH gia dụng phải sử dụng đồng thời 2
tiêu chuẩn ISO 5151:2010 (TCVN 7831:2007) và ISO 16358-1
Tiêu chuẩn ISO 5151:2010 xác định điều kiện thử nghiệm,
trang thiết bị và quy trình thử nghiệm (TCVN-7831) tại
điểm định mức và các điểm đặc trưng.
trưng
Tiêu chuẩn ISO 16358-1 xác định các điểm phải kiểm định
theo ISO 5151:2010, sử dụng các số liệu này để tính
CSPF/HSPF/APF theo phương pháp tính được quy định
trong tiêu chuẩn. .


Xin chân thành cảm ơn
Thank you for your attentions


Tải lạnh của tịa nhà (Văn phịng)

• Tải lạnh phải cân bằng với thành phần nhiệt sinh ra bên
trong(tải lạnh trong) và nhiệt truyền từ ngoài vào(tải lạnh
ngoài). Nếu giữ ngun nhiệt độ trong nhà khơng đổi, khi đó tải
lạnh phụ thuộc vào cấu tạo của tịa nhà.
• Đối với tịa nhà văn phịng tổng các ng̀n nhiệt trong như:
nhiệt tỏa ra từ người, hệ thống chiếu sáng, các thiết bị khác sẽ
tự cân bằng với lượng nhiệt truyền ra ngoài khi nhiệt độ ngoài
trời là 17oC. Nhiệt độ này gọi là nhiệt độ cân bằng(biên)
• Đối với các hộ nhà dân và các cửa hàng, nhiệt độ cân bằng
tương ứng là 19oC và 21oC.
• Trong khoảng nhiệt độ ngồi trời từ nhiệt độ cân bằng tới nhiệt
độ 35oC, là vùng tải lạnh chưa toàn tải. Tổng tải lạnh ứng với
các nhiệt độ ngoài trời tương ứng với tần suất, xuất hiện các
tải lạnh này cho ta tổng tải lạnh tiêu thụ.
23