Phân tích đánh giá hiệu quả giải pháp tiết kiệm năng lượng trong thiết kế và lắp đặt điều hòa không khí

EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Chương 2

PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CỦA CÁC GIẢI PHÁP TIẾT
KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT

Việc thiết kế và lắp đặt đúng yêu cầu kỹ thuật, lựa chọn thiết bị đúng đắn sẽ tiết
kiệm năng lượng. Dưới đây chúng tơi sẽ chỉ ra, phân tích và đánh giá hiệu quả tiết
kiệm năng lượng nếu có giải pháp thiết kế và lắp đặt hợp lý.
2.1 TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG LIÊN QUAN ĐẾN THIẾT KẾ VÀ LẮP ĐẶT
Trong phần này tiến hành phân tích ảnh hưởng của mợt vài nhân tớ do việc thiết
kế và lắp đặt chưa hợp lý các hệ thớng điều hòa khơng khí dẫn đến tiêu thụ năng lượng
cho các hệ thớng điều hòa khơng khí tăng cao.
Khi thiết kế các công trình, thiết kế các hệ thống điều hòa và lắp đặt thi công,
nếu không tuân thủ các nguyên tắc thì chi phí điện năng để vận hành hệ thống điều hòa
rất lớn, nhiều bài học thực tế đã chỉ ra rằng, có nhiều cơng trình đã khơng thể vận hành
vì chi phí tiền điện q lớn. Dưới đây là mợt vài ngun nhân chi phí điện năng lớn
liên quan đến thiết kế và lắp đặt.
1- Lựa chọn các chủng loại máy không phù hợp nên chi phí điện năng q cao
khơng thể vận hành hiệu quả.
2- Thiết kế theo sơ đồ thẳng, không thực hiện tái tuần hồn khơng khí .
3- Khí tươi cung cấp trực tiếp ở nhiệt độ cao vào phòng mà không thực hiện hời
nhiệt với khơng khí thải.
4- Lắp đặt dàn ngưng và vận hành hệ thống không đúng nên nhiệt độ ngưng tụ
quá cao, hiệu qủa làm việc thấp.
5- Lắp đặt đường ống gas quá dài, đường đi quanh co trở lực lơn nên năng suất
lạnh máy giảm.
6- Không hút hết khơng khí trong đường ớng, nên có lẫn khơng khí trong đường
ớng làm tăng nhiệt đợ ngưng tụ.
7- Lắp đặt không đúng nên không hồi được dầu, dầu đọng ở dàn lạnh làm cho
hiệu quả trao đổi nhiệt giảm, máy chóng hỏng.

8- Kết cấu nhà gây tởn thất nhiệt lớn nhất là nhiệt bức xạ: màu sắc của tường
quá tới, sử dụng kính q nhiều gây hiệu ứng nhà kính.
9- Khơng có biện pháp khắc phục hợp lý các hệ thớng khơng có giảm tải khi
phụ tải thường xun không đạt 100%.
10- Trữ lạnh để tiết kiệm năng lượng và tránh phụ tải điện cực đại trong ngày,
giảm chi phí đầu tư.
11


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Dưới đây chúng ta đi sâu phân tích ảnh hưởng của các nhân tố trên đây đến hiệu
quả của hệ thống điều hòa khơng khí
2.2. LỰA CHỌN HỆ THỚNG ĐIỀU HÒA HỢP LÝ CHO CÁC CƠNG TRÌNH
Đới với hầu hết các cơng trình chúng ta có thể sử dụng bất cứ hệ thớng máy và
thiết bị điều hòa tùy ý, nhưng dưới góc đợ tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí đầu tư
thì vẫn có những phương án tới ưu nhất. Thơng thường có 4 giải pháp lựa chọn thiết bị
cơ bản sau:
- Sử dụng máy điều hòa 2 mãnh hoặc cửa sổ.
- 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 nhau có phạm vi ứng dụng khác nhau nên lựa chọn
cho phù hợp.
- Máy điều hòa 2 mãnh hoặc cửa sổ phù hợp cho các đối tượng nhỏ như hộ gia
đình, các phòng làm việc nhà thấp tầng của các cơ quan công sở, khách sạn, các khu
du lịch nhỏ .

a. Máy điều hòa 2 mãnh

b. Máy điều hòa VRV

12


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
c. Máy điều hòa chiller
d. Máy điều hòa dạng tủ
Hình 2-1: Các loại máy điều hòa phổ biến
- Máy điều hòa VRV, đây là chủng loại sử dụng ngày càng phở biến, thích hợp
cho các cơ quan công sở, khách sạn từ trung bình đến lớn.
- Máy điều hòa chiller thích hợp cho các nhà máy lớn, khách sạn lớn đến rất
lớn, các nhà máy lớn.
- Máy điều hòa dạng tủ kênh gió : thích hợp cho các rạp chiếu bóng, rạp hát, hội
trường vv… nơi tập trung đông người.
Bây giờ ta sẽ phân tích tiêu thụ điện ứng với các phương pháp lựa chọn khác
nhau.
2.2.1. Các thiết bị tiêu thụ điện của các phương án thiết bị khác nhau
Bảng dưới đây cho biết số lượng các thiết bị sử dụng điện năng cho các phương
án lựa chọn thiết bị điều hòa không khí khác nhau.
Căn cứ vào bảng này, mợt cách định tính chúng ta cũng có thể thấy rằng, hai
phương án đầu là ít thiết bị tiêu thụ điện nhất, còn hai phương án sau cùng là nhiều
thiết bị tiêu thụ điện. Phương án sử dụng máy điều hòa dạng tủ thường được sử dụng
cho các công trình đặc biệt như hợi trường, rạp chiếu bóng, nhà hát vv... là nơi tập
trung đông người và là một không gian rộng, cao cho phép có thể sử dụng kênh gió,
khi hoạt đợng thường với 100% tải trong suốt quá trình vận hành. Vì thế dưới đây chỉ
xét đến 3 phương án đầu và so sánh với nhau.
Bảng 2-1: Bảng thống kê điện năng tiêu thụ.
Các thiết bị tiêu thụ điện

Hai mảnh

VRV

Chiller

Dạng tủ

Mô 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 chúng ta thấy các thiết bị có khả năng giảm tải trong các hệ
thớng. Theo bảng này ta có thể thấy:
- Hầu hết các thiết bị trong hệ thớng điều hòa khơng khí đều không giảm tải.

13


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
- Hệ VRV là có khả năng giảm tải tớt nhất, nhờ bợ biến tần và thực hiện cho cả
dàn nóng và dàn lạnh.
- Máy điều hòa 2 mãnh, tuy khơng có giảm tải nhưng khi áp dụng cho các hệ
thớng lớn có thể tắt bớt một số máy khi phụ tải nhỏ, vì thế phương án này về thực chất
cũng 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
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

Không

Không

Bơm nước lạnh

Không

2.2.3. Tổng điện năng tiêu thụ cho các phương án khác nhau khi 100% tải.
Để thấy rõ sự chênh lệch về tiêu thụ điện của các phương án khác nhau chúng ta
lần lượt lựa chọn thiết bị cho các phương án khác nhau với các năng suất lạnh Q o khác
nhau.
Bảng 2-3 : Bảng số lượng thiết bị cho các phương án
Công suất lạnh yêu cầu Qo, USRT

50

100

150

200

250

300

34

67

100

134

167

200

- Cụm máy 10 Ton

5

-

-

-

1

-

- Cụm máy 20 Ton

-

5

-

1

-

-

- Cụm máy 30 Ton

-

-

5

6

8

10

50

100

150

200

250

300

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

a). Phương án sử dụng máy điều hòa 2 mãnh
- Máy điều hòa treo tường 18.000 Btu/h
b). Phương án sử dụng VRV

- Dàn lạnh cassette, Qo = 1 ton
c). Phương án chiller
- Cụm máy lạnh công suất tương ứng
(50, 100, 150, 200, 250, 300 Ton)
- Tháp giải nhiệt năng suất tương ứng
(50, 100, 150, 200, 250 , 300)

- Bơm nước lạnh công suất tương ứng

14


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ

- Bơm nước lạnh công suất tương ứng
- Dàn lạnh FCU
+ Công suất lạnh 1 Ton

-

1

-

-

1

-

+ Công suất lạnh 2 Ton

1

-

-

1

-

-

+ Công suất lạnh 3 Ton

16

33

50

66

83

100

Bảng 2-4 : Công suất điện tiêu thụ của các phương án thiết bị khác nhau
Công suất lạnh Qo, USRT

50

100

150

200

250

300

a). Phương án sử dụng máy điều hòa 2 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 công suất
tương ứng (50, 100, 150,
200, 250, 300 Ton)

50

100

150

200

250

300

- Tháp giải nhiệt năng suất
tương ứng (50, 100, 150,
200, 250 , 300)

1,5

2,25

2,25

3,75

5,5

7,5

- Bơm nước lạnh công suất
tương ứng

5,5

11

17,5

22

27

35

- Bơm nước lạnh công suất
tương ứng

5,5

11

17,5

22

27

35

Tổng cộng, kW
b). Phương án sử dụng
VRV

- Dàn lạnh cassette 1 Ton
Tổng cộng

c). Phương án chiller

- Dàn lạnh FCU
15


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
+ Cơng śt lạnh 1 Ton

-

0,075

-

-

0,075

-

+ Công suất lạnh 2 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

+ Công suất lạnh 3 Ton
Tổng cộng

261,415 326,59

Trong các tính tốn trên chúng tơi lựa chọn các thiết bị như sau:
- Máy điều hòa 2 mãnh, treo tường LG : LS-F-1860CL 18.000 Btu/h
- Máy điều hòa VRV Daikin
- Chiller Carrier
Các dàn lạnh FCU của hãng SINKO:
+ TCR-400-SW : 75W
+ TCR-800-SW : 135W
+ TCR-1200-SW : 205W
Bảng 2-5: Tổng hợp chi phí điện năng N của các phương án, kW
Chủng loại
Máy
Split
VRV
Chiller
450
400

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

N, kW

350
300
250
200

Split
VRV
Chiller

150
100
50

Qo, Ton

0
1

2

3

4

5

6

Hình 2-2: Tổng điện năng tiêu thụ của các phương án
16

398


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Từ kết quả phân tích tính tốn cho thấy, khi phụ tải đạt 100% thì tởng chi phí điện
năng khi sử dụng các phương án khác nhau chênh lệch không lớn lắm.
2.2.4. Tiêu thụ điện của các phương án thiết bị khi có giảm tải
Bây giờ ta sẽ phân tích trường hợp hoạt động non
tải sử dụng các phương án thiết bị khác nhau sẽ như thế
nào
Trong phương án chiller có thể chia ra làm 3
nhóm:
1. Nhóm 1: giảm tải theo bậc (4 mức hoặc 5 mức

giảm tải). Đó là cụm chiller
2. Nhóm 2: là các thiết bị giảm tải theo gần đúng
phụ tải (có thể gọi là giảm tải tinh). Đó là các FCU.

3. Nhóm 3: Các thiết bị không giảm
tải, gồm bơm giải nhiệt, bơm nước lạnh
và quạt tháp giải nhiệt

Bơm nước lạnh
Bơm giải nhiệt
Tháp giải nhiệt
Hình 2-3: Các thiết bị không giảm tải trong hệ chiller
Bảng 2-6: Tổng chi phí điện năng N của các phương án khi non tải, kW
Chủng loại
Máy

Split

VRV

Phụ tải
20%
40%
60%
80%
100%
20%
40%
60%
80%

100%

50
12,9
25,8
38,8
51,7
64,6
12,7
25,3
38,0
50,6
63,3

Năng suất lạnh Qo, Ton
100
150
200
250
25,5
38,0
50,9
63,5
50,9
76,0 101,8 126,9
76,4 114,0 152,8 190,4
101,8 152,0 203,7 253,8
127,3 190,0 254,6 317,3
25,3
38,0

50,6
63,3
50,6
76,0 101,3 126,6
76,0 113,9 151,9 189,9
101,3 151,9 202,6 253,2
126,6 189,9 253,2 316,5
17

300
76,0
152,0
228,0
304,0
380,0
76,0
151,9
227,9
303,8
379,8


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
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 là tổng chi phí điện năng tính tốn cho các phương án lựa chọn máy
khác nhau khi hệ thống non tải. Khi non tải thơng thường chỉ có máy nén là có khả
năng giảm tải, đối với hệ VRV giảm tải nhờ bợ biến tần nên có vơ sớ cấp giảm tải, đới
với cụm máy chiller chỉ có 4-5 cấp giảm tải , ngồi ra trong hệ chiller có mợt sớ thiết
bị cơng śt lớn khơng giảm tải. Trên cơ sở tính tốn đã tiến hành vẽ đờ thị hình 2-4.
140

N, kW

120
100
80
60

Split
VRV
Chller

40
20

% Tải
0
20

40

60

80

100

Hình 2-4: Tổng chi phí điện năng ở các phụ tải khác nhau
Để đánh giá mức độ tăng công suất khi sử dụng phương án máy điều hòa chiller
so với phương án VRV chúng ta đưa ra hệ số sau:


Q o (Chiller)  Q o ( VRV )
.100%
Q o (VRV )

(2-1)

Trên hình 2-5 biểu thị hệ số  theo phần trăm phụ tải. Từ đồ thị này cho chúng
ta thấy.
- Khi phụ tải bên ngoài đạt 100% tiêu thụ điện năng cho các phương án gần
như bằng nhau, sai lệch không quá 3% không đáng kể.
- Tuy nhiên, khi phụ tải non thì chi phí điện năng theo phương án chiller lớn
hơn nhiều so với các phương án khác, do một số thiết bị không thể giảm tải. Khi phụ

tải rất non thì chi phí càng chênh lệch. Chẳng hạn khi phụ tải bên ngoài chỉ 20% thì

18


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
phương án chiller chi phí điện năng tăng đến 200% so với các phương án split và
VRV.
- Máy điều hòa 2 mãnh, tuy khơng có giảm tải, nhưng do cơng śt các máy
nhỏ, số lượng lớn, các máy vận hành đơn lẻ nên khi sử dụng cho các cơng trình có
nhiều phụ tải hoặc chung phụ tải, khi tải non hoặc khi một sớ phụ tải nghỉ có thể tắt
bằng tay hoặc tự đợng các máy nên có thể coi nó có vơ cấp giảm tải tương tự như
VRV.
- Máy điều hòa dạng tủ thường hoạt động với 100% phụ tải nêđề n không đặt
vấn so sánh trong nội dung này.
450

N, kW

400

20%
40%
60%
80%
100%

350
300
250

200
150
100
50

Qo, Ton

0
50

100

150

200

250

300

Hình 2-5: Tổng chi phí điện năng ở các phụ tải khác nhau hệ chiller
Để đánh giá chi phí năng lượng cho một đơn vị phụ tải ở các mức phụ tải khác
nhau, đưa ra hệ số:


N
.100%
a %.Q o

A% là phần trăm phụ tải, %.

Hệ số  được biểu diễn trên hình 2-6.

19

(2-2)


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
80
70

, %

60
50
40
30
20
10

Phụtả i, %

0
20%

40%

60%

80%

100%

Hình 2-6: Tổng chi phí điện năng tính cho một đơn vị công suất lạnh hệ chiller
Trên hình 2-6 cho thấy, khi non tải tởng chi phí điện năng của hệ thớng chiller
tính cho mợt đơn vị phụ tải khi non tải rất lớn chiếm đến trên 70%, trong khi bình
thường chỉ chiếm khoảng 35%.
2.2.5. Kết luận
Qua việc phân tích đánh giá hiệu quả của các phương pháp lựa chọn ta
có thể nêu ra những nhận xét sau đây:
- Nếu xét trong một công trình tương đối lớn thì hệ thống chiller và hệ VRV
thường được sử dụng để lắp đặt do yếu tố thẩm mỹ và khả năng tự đợng hóa cao. Tuy
nhiên khi so sánh hiệu quả sử dụng điện thì hai hệ này có hiệu quả thấp hơn so với hệ
hai mảnh.
- Điện năng tiêu tốn cho hệ thống chiller là cao nhất so với hai hệ thống còn lại.
Do điện năng tiêu tốn cho một đơn vị công suất lạnh lớn.
- Đối với những công trình có cơng śt vừa và nhỏ thì khi lắp đặt thì nên sử
dụng hệ thống điều hòa hai mảnh bởi những lý do sau đây:
+ Máy điều hòa hai mảnh thường có cơng śt lạnh trung bình và nhỏ, thích
hợp với công trình.
+ Hiệu quả sử dụng điện tốt hơn so với các hệ thống điều hòa khác.
+ Đối với cơng trình nhỏ thi sớ lượng máy lắp đặt ít nên việc điều chỉnh công
suất lạnh tương đối dễ dàng thông qua remote.

20


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Tóm lại việc lựa chọn các phương án cho một công trình là mợt việc làm
tương đới phức tạp, nó phụ tḥc vào nhiều yếu tớ như giá thành lắp đặt, khả

năng hồn vốn, điện năng tiêu thụ, yêu cầu về độ thẩm mỹ vv... Tuy nhiên phân
tích và đánh giá hiệu quả sử dụng điện của các hệ thống là một yếu tố quan
trọng, ảnh hưởng trực tiếp đến chỉ tiêu về kinh tế khi vận hành các hệ thống điều
hòa.
2.3. TÁI T̀N HỒN KHƠNG KHÍ VÀ HỒI NHIỆT KHÍ TƯƠI
Để tâij dụng nhiệt khơng khí thải trong điều hòa khơng khí có thể thực hiện
bằng nhiều giải pháp, nhưng có hai giải pháp thường được 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 và gió thải.
Dưới đây chúng tơi sẽ tiến hành đánh giá hiệu quả của các phương án đó.
2.3.1 Tái t̀n hồn khơng khí
2.3.1.1. So sánh sơ đồ thẳng và sơ đồ tái tuần hồn
Khi thiết kế hệ thớng điều hòa khơng khí người ta thường sử dụng sơ đờ thẳng
hoặc sơ đờ tái tuần hồn. Vậy sơ đờ thẳng và sơ đờ tái tuần hồn là gì, ưu nhược điểm
của mỗi sơ đồ như thế nào ? Để làm rỏ các vấn đề này ta so sánh sự khác nhau giữa sơ
đờ thẳng và sơ đờ tái tuần hồn. Sự khác nhau đó được thể hiện qua bảng 2.5 dưới đây
Bảng 2-7: Bảng so sánh sơ đồ thẳng và sơ đồ tái tuần hoàn
Sự khác nhau
Hiệu quả
Cấu tạo thiết bị

Phạm vi ứng dụng

Thiết bị

Sơ đồ thẳng
Không tận dụng nhiệt gió
thải
Khơng có b̀ng hòa

trợn khơng khí và hệ thớng
kênh hời gió, miệng hút
Khi đầu tư kênh gió hời
tớn kém, khó thực hiện
hoặc có nhiều chất đợc
Đòi hỏi năng śt lạnh
Qo, năng śt gió V và
năng śt làm khơ lớn

21

Sơ đồ tái t̀n hồn
Tận dụng gần 90% nhiệt
gió thải
Có b̀ng hòa trộn, kênh
hút, miệng thổi
Sử dụng phổ biến

Năng suất lạnh, năng śt
gió và năng śt làm khơ
giảm nên giảm chi phí


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ

Hình 2-7: Biểu diễn sơ đồ tái t̀n hồn
* Tính toán sơ đồ thẳng
- Năng suất gió:
G

QT
WT

IT  IV d T  d V

(2-3)

- Năng suất lạnh yêu cầu của máy :
Q o1 G.(I N  I O ) Q T .

I N  IO
IT  IV

(2-4)

- Năng suất làm khô:
Wo1 G.(d N  d O ) WT .

d N  dO
dT  dV

(2-5)

* Tính toán sơ đồ tuần hồn mợt cấp
- Năng suất gió:
G

QT
WT


IT  IV d T  d V

(2-6)

- Năng suất lạnh yêu cầu của máy :
Q o 2 G.(I C  I O ) Q T .

IC  IO
IT  I V

(2-7)

- Năng suất làm khô:
Wo 2 G.(d C  d O ) WT .

dC  dO
dT  dV

(2-8)

* Mức độ giảm năng suất lạnh và năng suất làm khô
- Mức độ giảm năng suất lạnh yêu cầu của máy :
Q o G.( I N  I C ) Q T .

- Mức độ giảm năng suất làm khô:
22

I N  IC
IT  I V

(2-9)


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Wo G.(d N  d C ) WT .

d N  dC
dT  dV

(2-10)

2.3.1.2. Đánh giá hiệu quả tiết kiệm năng lượng của hai phương án
Để đánh giá hiệu quả tiết kiệm, chúng ta tính tốn cho trường hợp.
- Khơng khí ngồi trời có trạng thái N (tN = 350C, φN = 85%);
- Khơng khí trong phòng có trạng thái T (tT = 200C, φT= 75%);
- Trạng thái hòa trợn C có nhiệt độ sau quá trình hòa trộn tC = 240C.
- Không khí sau khi ra khỏi thiết bị xử lý khơng khí có trạng thái V (t V = 15 0C,
φT= 95%).
Xác định các thông số:
Bảng 2-8: Bảng các thông số các số điểm nút
Trạng thái
N
T
C
O V

t, oC
35
20
24

15

, %
85
75
95

I, kJ/kg
115
55,5
68,6
34,5

d, g/kg
31,4
11,2

Bảng xác định mức độ tiết kiệm năng lượng của hai phương án
Xác định tỷ số :
I N  I C 115  68,6 46,4


2,21
I T  I V 55,5  34,5
21
I N  IO
115  34,5 80,5


3,83

I T  I V 55,5  34,5
21

Bảng 2-9: Xác định lượng nhiệt tiết kiệm khi hồi nhiệt
QT
Qo
Qo

Ton
Ton
Ton
%

50
192
110

100
383
221

150
575
331

200
250
767
958
442

552
58 %

300
1150
663

350
1342
773

400
1533
884

QT- Nhiệt thừa, Ton.
Qo – Năng suất lạnh yêu cầu của máy khi sử dụng sơ đồ thẳng, Ton
Qo – Mức độ giảm năng suất lạnh u cầu khi có tái tuần hồn khơng khí, Ton.

23


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ

1.000
900

 Qo, Ton

800

700
600
500
400
300
200
100

Qo, Ton

192

383

575

767

958

1150 1342 1533

Hình 2-8: Mức độ giảm năng suất lạnh Qo khi có tái t̀n hồn
Từ đờ thị trên ta thấy được nếu sử dụng sơ đồ thẳng thì mất rất nhiều nhiệt để
làm lạnh khơng khí.
2.3.1.3. Nhận xét
- Sơ đồ thẳng thường được sử dụng khi hàm lượng chất đợc hại trong khơng khí
thải nhiều, giá thành lắp đặt rẽ do khơng có hệ thớng kênh gió hời. Tuy nhiên sơ đồ
thẳng không tận dụng được nhiệt của không khí thải nên hiệu quả kinh tế rất thấp.
- Sơ đờ tái tuần hồn thì hiệu quả kinh tế trong vận hành cao do tận dụng nhiệt

của khơng khí thải, nhưng giá thành lắp đặt cao hơn so với sơ đờ thẳng, bởi phải thiết
kế hệ thớng kênh gió hời.
2.3.2. Hồi nhiệt cho khơng khí tươi
Gió tươi lấy từ bên ngồi trời trực tiếp cung cấp vào phòng, nếu khơng qua hồi
nhiệt sẽ mang vào một lượng nhiệt rất lớn. Khơng khí bên ngồi có lúc nhiệt đợ đạt
38oC, trong khi gió thải có nhiệt đợ bằng khơng khí trong phòng khoảng 22 oC, nếu cho
hồi nhiệt, nhiệt độ không khí tươi có thể giảm 8-10oC và nhiệt lượng tận dụng rất lớn.

24


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ

H.E

F.A.L

E.A.L
F.A.D

E.A.G

Hình 2-9: Sơ đồ hồi nhiệt khí tươi
F.A.L (Fresh Air Louvre): Miệng hút gió tươi
F.A.D (Fresh Air Diffuser): Miệng cấp gió tươi
E.A.G (Exhaust Air Grill): Miệng hút gió thải
E.A.L (Exhaust Air Louvre): Miệng thổi gió thải
H.E (Heat Exchanger) : Thiết bị hồi nhiệt.
Lượng gió tươi có thể tính tốn theo sớ lượng người hoặc có thể lấy 10% lưu lượng
tởng. Chúng ta xác định mức tiết kiệm năng lượng khi hồi nhiệt theo số lượng người

và năng suất lạnh Qo.
2.3.2.1 Xác định lượng nhiệt tiết kiệm theo số lượng người
1- Lưu lượng gió tươi cần cung cấp cho n người trong một giờ:
V N  n.

v CO 2
, m3/h
 a

(2-11)

trong đó:
- VCO2 là lượng CO2 do 01 người thải ra trong 1 giờ, m3/h.người;
-  Nờng đợ CO2 cho phép, % thể tích. Thường chọn  = 0,15%;
- a Nờng đợ thể tích của CO 2 có trong khơng khí bên ngồi mơi trường, % thể
tích. Thường người ta chọn a=0,03%;
- VN : Lượng khơng khí tươi cần cung cấp cho 1 người trong 1 giờ, m3/h.người.
Lượng CO2 do một người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên V N
cũng phụ thuộc vào cường độ lao động.
Bảng 2-10: Lưu lượng gió tươi theo số lượng người, m3/h
25


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Vận đợng

VCO2
m3/h.ng

Nghỉ ngơi

Rất nhẹ
Nhẹ
Trung bình
Nặng

0,013
0,022
0,030
0,046
0,074

25
271
458
625
958
1542

Số lượng người, người
75
100
125
150
813 1083 1354 1625
1375 1833 2292 2750
1875 2500 3125 3750
2875 3833 4792 5750
4625 6167 7708 9250

50

542
917
1250
1917
3083

175
1896
3208
4375
6708
10792

200
2167
3667
5000
7667
12333

14000
V, m3/h
12000
Nghỉ ngơi
Rất nhẹ
Nhẹ
Trung bình
Nặng

10000

8000
6000
4000
2000

Người
0
25

50

75

100

125

150

175

200

Hình 2-10: Lưu lượng gió tươi theo số lượng người và cường độ vận động
VN = f (n, vận đợng)
2- Nhiệt lượng tiết kiệm
Trạng thái khơng khí bên ngồi trời 36oC và đợ ẩm 70%. Khơng khí được hồi
nhiệt và nhiệt độ giảm t = 2, 4, 6, 8 và 10oC, cường độ vận động của con người ở
mức trung bình. Nhiệt lượng tiết kiệm được xác định:
Q = VN.KK.( IN - IHN )

(2-12)
Bảng 2-11 : Công suất nhiệt tiết kiệm nhờ hồi nhiệt Q, kW
t, oC
2
4
6
8
10

25
0,64
1,28
1,92
2,56
3,19

50
1,3
2,56
3,83
5,11
6,39

75
1,9
3,83
5,75
7,67
9,58

Số lượng người
100
125
2,6
3,2
5,11
6,39
7,67
9,58
10,22 12,78
12,78 15,97
26

150
3,8
7,67
11,50
15,33
19,17

175
4,5
8,94
13,42
17,89
22,36

200
5,1
10,22

15,33
20,44
25,56


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
30,00
Qo, kW
25,00

Dt=2oC
Dt=4oC

20,00

Dt=6oC
Dt=8oC

15,00

Dt=10oC

10,00
5,00
Người
0,00
25

50

75

100 125 150 175 200

Hình 2-11: Công suất nhiệt tiết kiệm nhờ hồi nhiệt cho gió tươi Qo= f(t, n)
Từ kết quả tính tốn chúng ta có thể nhận thấy nhiệt lượng tiết kiệm nhờ hời nhiệt
rất lớn, nếu làm lạnh khí tươi cung cấp khoảng 8oC thì với phòng có khoảng 100 người
có thể tiết kiệm được trên 10 kW.
2.3.2.2 Xác định lượng nhiệt tiết kiệm theo năng suất lạnh
Theo sơ đờ tuần hồn mợt cấp ta có thể xác định được lưu lượng gió tởng cung cấp
vào phòng như sau:
- Lưu lượng gió tởng tính theo năng śt lạnh Qo:
G

QO
, kg/s
IC  IO

(2-13)

- Lưu lượng gió tươi lấy a % lưu lượng gió tởng:
G N a %

QO
IC  IO

(2-14)

- Tởng lượng nhiệt tiết kiệm được tính theo năng suất lạnh:
Q G N .(I N  I HN ) a %

QO
(I N  I HN )
IC  IO

(2-15)

Bảng 2-12 : Công suất nhiệt tiết kiệm tính theo năng suất lạnh, Ton
Tỷ lệ
a%
Q,
Ton

7%
10%
12%
15%

50
2,1
2,9
3,5
4,4

100
4,1
5,9
7,0
8,8

Qo, Ton
200
250
8,2
10,3
11,7
14,7
14,1
17,6
17,6
22,0

150
6,2
8,8
10,6
13,2

27

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


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
40,0
35,0

Q, Ton
7%
10%
12%
15%

30,0
25,0
20,0
15,0
10,0
5,0

Qo, Ton

0,0
50

100

150

200

250

300

350

400

Hình 2-12: Công suất nhiệt tiết kiệm tính theo năng suất lạnh, Ton
Từ kết quả tính tốn trên bảng 2-12 và hình 2-11 cho thấy, tỷ lệ % nhiệt tiết kiệm
khi hồi nhiệt so với tổng công suất lạnh khi lưu lượng gió tươi cấp vào lấy theo tỷ lệ %
lưu lượng gió tởng 7, 10, 12 và 12% lần lượt là : 4,1 ; 5,9; 7 và 8,8% năng suất lạnh
của tổ máy. Đây là một tỷ lệ tiết kiệm được khá lớn và hoàn toàn khả thi cần phải thực
hiện khi thiết kế các hệ thống điều hòa không khí.
Thơng thường tỷ lệ gió tươi trên lượng gió tởng cấp vào phòng là 10%, tùy tḥc
vào loại phòng có chứa nhiều hay ít người. Với tỷ lệ này lượng
10,0

Tỷ lệ năng lượng tiết kiệm b, %

9,0
8,0
7,0

6,0
5,0
4,0
3,0
2,0
1,0

Tỷ lệgió tươi a, %

0,0
1

2

28

3

4


EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Hình 2-13: Tỷ lệ tiết kiệm  

Q o
.100%
Qo

Từ đờ thị ta có thể nêu một số nhận xét sau:
- Khi lượng người trong phòng càng nhiều và cùng một cường độ vận động

thì tổn thất nhiệt càng lớn.
- Cường độ vận động càng nhiều, lượng khơng khí cần cung cấp cho q trình
hoạt động trong 1h lớn, dẫn đến nhiệt lượng do khơng khí tươi mang vào phòng càng
nhiều. Tởn thất nhiệt càng lớn.
Từ những phân tích trên ta thấy rằng việc thực hiện hời gió cho khơng khí tươi
là mợt việc làm hết sức cần thiết để giảm tổn thất nhiệt năng do khơng khí tươi mang
vào phòng, tức là giảm q trình nhận nhiệt thừa, thơng qua đó làm giảm q trình xử
lý khơng khí, tiết kiệm được điện năng tiêu tốn cho hệ thống trong quá trình vận hành.
2.3.2.3 Kết luận
- Lượng khí tươi cung cấp cho các cơng trình là rất lớn, việc hời nhiệt hoặc tái
tuần hồn khơng khí là vơ cùng quan trọng khơng những tiết kiệm năng lượng rất
đáng kể mà còn tránh làm thay đổi nhiệt độ trong phòng.
- Nhiệt độ của hỗn hợp sau quá trình hòa trộn càng cao thì lượng nhiệt tận dụng
được từ khơng khí hời thấp. Làm cho năng suất lạnh và năng suất làm khô của thiết bị
xử lý khơng khí tăng, thiết bị càng tiêu tớn điện năng.
- Tuy nhiên nhiệt độ càng thấp thì chất lượng của khơng khí sau q trình xử lý
khơng tớt, do vậy nên cần nên lựa chọn thích hợp trạng thái của khơng khí sau khi ra
khỏi b̀ng hòa trợn để đảm bảo chỉ tiêu tiết kiệm năng lượng và chất lượng khơng khí
sau q trình xử lý.
2.4. GIẢM NHIỆT ĐỢ NGƯNG TỤ CỦA HỆ THỐNG
2.4.1 Các nguyên nhân làm tăng nhiệt độ ngưng tụ
Nhiệt độ ngưng tụ của các hệ thớng điều hòa khơng khí tăng do rất nhiều
ngun nhân về thiết kế, lắp đặt và cả vận hành nữa.
2.4.1.1. Môi chất giải nhiệt
Các máy điều hòa được chia ra làm 2 loại giải nhiệt bằng gió (air cooled ) và
giải nhiệt bằng nước (water cooled). Giải nhiệt bằng nước chỉ có đới với máy lớn và
chỉ có hai chủng loại có sử dụng loại này là máy water chiller và máy điều hòa dạng
tủ.

29

EBOOKBKMT.COM - TÌM KIẾM TÀI LIỆU MIỄN PHÍ
Giải nhiệt bằng nước bao giờ cũng hiệu quả hơn do nhiệt độ thấp hơn và tính
chất nhiệt đợng của nước tớt hơn. Vì thế nên chọn giải nhiệt bằng nước nếu có thể
được.
Đới với các máy giải nhiệt bằng gió sử dụng các môi chất R 22 , R404A và
R407C vào những ngày nắng nóng nhất, chẳng hạn nhiều vùng ở miền Trung có thể
đạt 38oC nhiệt đợ ngưng tụ đạt 45 oC, áp suất ngưng tụ tương ứng đều vượt điểm tác
động của rơ le áp suất cao HP là 17,5 at, cá biệt R404A đạt 20,9 at vượt cả giá trị tác
đợng của van an tồn 19,5 at (xem bảng 2-13)
Bảng 2-13: Áp suất ngưng tụ của máy ở những ngày nắng gắt
Môi chất
Pk ứng với tk = 45oC

R22
17,6 at

R404A
20,9 at

R407C
17,6 at

Vì thế sử dụng hệ thống giải nhiệt bằng nước vẫn là giải pháp tốt nhất.
2.4.1.2. Lắp đặt dàn nóng khơng hợp lý
Việc lắp đặt dàn nóng khơng đúng có thể dẫn đến làm tăng nhiệt đợ ngưng tụ.
Các trường hợp thường gặp.
1. Tránh lắp trên các bước tường phía Đơng và Tây
Đây là những hướng có cường đợ bức xạ nhiệt lớn, dẫn đến làm nóng dàn

ngưng và tăng nhiệt độ ngưng tụ.
2. Gió nóng của các dàn ảnh hưởng qua lại lẫn nhau.
Các trường hợp nên tránh là : thổi ngược chiều nhau, thổi thẳng nhau
Trên thực tế có rất nhiều trường hợp các thợ lắp đặt điều hòa lắp dàn nóng
khơng đúng theo tiêu chuẩn kỹ thuật, dưới đây là mợt sớ trường hợp bớ trí chưa hợp
lý.

a). Dàn sau thổi vào dàn trước
b). Các dàn thổi vào nhau
Hình 2-14: Vị trí lắp đặt không đúng

30