Bài giảng môn quản lý năng lượng bài 6 tiết kiệm sử dụng hiệu quả năng lượng trong các tòa nhà

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA TP HỒ CHÍ MINH

TIẾT KIỆM VÀ SỬ DỤNG NĂNG
LƯỢNG HIỆU QUẢ TRONG CÁC
TÒA NHÀ
TS. NGUYỄN THẾ BẢO


TiẾT KiỆM SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG HiỆU QUẢ
TẠI CÁC TÒA NHÀ

CHƯƠNG I: HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG ĐIỆN
CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY LÃNG PHÍ NĂNG
LƯỢNG
CHUƠNG III: CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÔNG
TRÌNH
CHƯƠNG IV: GIẢI PHÁP TKNL TẠI CÁC TÒA NHÀ
CHƯƠNG V: TIỀM NĂNG TKNL
CHƯƠNG VI: CÁC DỰ ÁN TIÊU BIỂU


I.HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

Biểu đồ tỷ lệ tiêu thụ điện Việt Nam

Công sở
Công sở

TT Thương mại

Khách sạn

I.HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

• Trong các toà nhà tại EU, năng lượng điện sử dụng
cho chiếu sáng chiếm khoảng 50% đối với toà nhà
công sở, 20-30% đối với bệnh viện, 15% đối với nhà
máy, xí nghiệp sản xuất, 10-15% đối với trường học
và 10% đối với toà nhà dân cư.

BiỂU ĐỒ NĂNG LƯỢNG ĐiỆNCHIẾU SÁNG TẠI CHÂU ÂU


I.HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG

HiỆN TRẠNG SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG CHIẾU SÁNG

• Trong năm 2005, năng lượng điện sử dụng cho chiếu sáng
chiếm khoảng 2650 TWh trên phạm vị toàn thế giới, khoảng
19% năng lượng điện tiêu thụ trên toàn cầu. Đối với các nước
công nghiệp phát triển điện năng sử dụng cho chiếu sáng nằm
trong khoảng từ 5-15%,trong khi tại các nước đang phát triển
giá trị này có thể đạt cao đến 86% tổng năng lượng tiêu thụ.

BIỂU ĐỒ NĂNG LƯỢNG ĐIỆNCHIẾU SÁNG TRÊN THẾ GIỚI


CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
• Tổn thất năng lượng trong thiết kế, vận hành, bảo

trì…
• Không có cơ chế theo dõi giám sát việc sử dụng năng
lượng
• Không có hệ thống quản lý năng lượng phù hợp


CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
LÃNG PHÍ TRONG THIẾT KẾ
• Chỉ chú trọng chi phí đầu tư, không chú trọng chi phí
năng lượng
• Ước tính nhu cầu công suất không chính xác
• Thiết kế rập khuôn một cách máy móc mà không quan
tâm đến những khác biệt trong nhu cầu.


CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
•Khi mua sắm thiết bị, vì phải đầu tư số tiền lớn một lúc
nên nhiều DN quá chú trọng vào việc cắt giảm chi phí
đầu tư mà ít quan tâm tới chi phí vận hành sau đó. Cụ
thể hơn: điều này dẫn đến có thể lựa chọn thiết bị rẻ tiền
hiệu suất kém, tiêu tốn nhiều năng lượng.
•Khi chọn thiết bị, công suất thiết bị thường được tính
bằng (nhu cầu + các tổn thất) x hệ số dự phòng. Trên
thực tế các tổn thất và hệ số dự phòng trong từng bước
thường hay bị cộng dồn (ví dụ như người thiết kế đã dự
phòng rồi, người mua thiết bị lại dự phòng nữa) dẫn đến
chọn thiết bị có công suất cao hơn nhu cầu thực tế.

CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
•Ngoài ra, doanh nghiệp có thể chọn mua thiết bị có công suất
cao hơn nhu cầu thực tế vì trên thị trường không có bán loại
thiết bị có công suất vừa đáp ứng nhu cầu của mình hoặc cho
rằng chọn công suất cao cho an toàn.
• Ví dụ: một hệ thống bơm nước
• Tính toán nhu cầu lưu lượng và tổn thất đường ống 
chọn bơm 17,5kW
• Đưa vào hệ số an toàn 1,2kW (chống quá tải…)  17,5 *
1,2 = 21kW
• Trên thị trường không có bơm 21kW  chọn bơm 22kW


CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
LÃNG PHÍ TRONG VẬN HÀNH
• Các hệ thống điều khiển các thiết bị không phù hợp
• Hệ thống vận hành non tải hoặc không tải, dẫn đến hiệu
suất của hệ thống bị suy giảm
• Chế độ bảo trì & bảo dưỡng chưa hợp lý
 Khi điều khiển, không có cơ chế điều khiển tối ưu về
mặt năng lượng (ví dụ: van khóa đối với bơm, van
bypass, bộ ly hợp từ….)
 Không có hệ thống theo dõi hoạt động, các thiết bị
vận hành không tải (chiếu sáng khi không có công
nhân làm việc…)

CHUƠNG II: NHỮNG NGUYÊN NHÂN GÂY
LÃNG PHÍ NĂNG LƯỢNG
LÃNG PHÍ TRONG QUẢN LÝ
• Tập trung vào tốc độ sản xuất và sản lượng, không
tập trung vào các “chi phí nhỏ”
• Nhiều giả định cho rằng gia tăng hiệu quả làm tăng
chi phí, rủi ro và làm chậm trễ công việc
• Bất kỳ thay đổi nào trong thói quen đều bị xem là “rủi
ro”


CHUƠNG III:
CÁC TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG CÔNG TRÌNH
1. VỎ CÔNG TRÌNH
2. HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
3. CHIẾU SÁNG
4. SỬ DỤNG ĐIỆN NĂNG
5. HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG
6. HIỆU SUẤT TOÀN CÔNG TRÌNH


CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG
CÁC TÒA NHÀ

3.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG - VAI
TRÒ LÃNH ĐẠO
3.2. HỆ THỐNG ĐHKK
3.3. HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
3.4. HỆ THỐNG NƯỚC NÓNG
3.5. CÁC GIẢI PHÁP KHÁC

3.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG-VAI TRÒ LÃNH ĐẠO
Không có hệ thống quản lý năng lượng


3.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG-VAI TRÒ LÃNH ĐẠO
Có hệ thống quản lý năng lượng


3.1 HỆ THỐNG QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG-VAI TRÒ LÃNH ĐẠO

Thiết kế
Điều phối giữa thiết kế và cung cấp thiết bị

LÃNH ĐẠO

Ứng dụng các công nghệ cho hệ thống sử dụng hiệu
quả năng lương cao

Vận hành
Đảm bảo qui trình vận hành hợp lý, sắp xếp, tổ chức
sản xuất hiệu quả
Xây dựng và đào tạo đội ngũ nhân viên, cán bộ vận
hành ý thức TKNL

Quản lý
Xây dựng hệ thống quản lý năng lượng
Giám sát hệ thống quản lý năng lượng

Tối ưu
chi phí
năng
lượng,
hiệu quả
sản xuất


3.2 GiẢI PHÁP TKNL HỆ THỐNG ĐHKK TÒA NHÀ

3.2.1 Sử dụng máy nén hiệu suất cao trong hệ thống lạnh.
3.2.2 Lựa chọn và thay thế môi chất lạnh.
3.2.3 Tối ưu hóa thiết bị trao đổi nhiệt của hệ thống.
3.2.4 Lắp đặt máy đúng yêu cầu kỹ thuật
3.2.5 Giải pháp bảo trì, bảo dưỡng
3.2.6 Tối ưu hóa thời gian vận hành của hệ thống
3.2.7 Tối ưu hóa hệ thống bơm cấp nước lạnh, nước giải
nhiệt.
3.2.8 Bồn tích trữ lạnh
3.2.9 Thay thế hệ thống ĐHKK mới


3.2: GiẢI PHÁP TKNL HỆ THỐNG ĐHKK
3.2.1 Sử dụng máy nén hiệu quả hiệu suất cao trong
hệ thống lạnh
CHI PHÍ VOØNG ÑÔØI CUÛA MAÙY ĐHKK CỤC BỘ

20%
12%

68%
Máy ĐHKK 2Hp (18.000 BTU/h)
 Chi phí đầu tư khỏang: 13 triệu đồng
- Họat động: 10 giờ/ngày; 300 ngày/năm; 7 năm (hs họat động 80%)
 chi phí điện năng khỏang: 40 triệu đồng (giá điện TB
1,500VND/kWh)
 chi phí bảo dưỡng khỏang: 7 triệu đồng


3.2: GiẢI PHÁP TKNL HỆ THỐNG ĐHKK
3.2.1 Sử dụng máy nén hiệu quả hiệu suất cao trong
hệ thống lạnh
Ví dụ 1: Sử dụng máy ĐHKK cục bộ hiệu suất cao

Máy Panasonic-inverter

COP = 2.15

COP = 4.04 !

Khi thay Toshiba (COP= 2.15) bằng Panasonic (COP = 4.04) sẽ TK 47% điện
năng tiêu thụ.


3.2: GiẢI PHÁP TKNL HỆ THỐNG ĐHKK
3.2.1 Sử dụng máy nén hiệu quả hiệu suất cao trong
hệ thống lạnh
Ví dụ 1: Sử dụng máy ĐHKK cục bộ hiệu suất cao

Giá máy Non-inverter (2Hp): 11.5 triệu đồng

Giá máy Inverter (2Hp): 15 triệu đồng
Chênh lệch đầu tư: 3.5 triệu đồng
Hiệu quả tiết kiệm điện năng: 47% (từ kết luận trên)
Họat động: 10 giờ/ngày; 300 ngày/năm
Công suất tiêu thụ điện: 1.5kW
Giả thiết cùng điều kiện phụ tải và điều kiện môi trường.
Máy Non-inverter

Máy Inverter

Điện năng tiêu thụ một năm (kWh)

4,500

2,385

Chi phí điện một năm (VND)
Giá điện: 1,500 (VND/kWh)

6,750,000

3,577,000

Chênh lệch chi phí điện một năm: 3,100,000 VND/năm
Thời gian hòan vốn đầu tư thêm: 1.1 năm
Hiệu quả kinh tế cao, cho đến hết tuổi thọ có thể tiết kiệm chi phí
điện bằng 200% giá máy...


3.2.3 Tối ưu hóa thiết bị TĐN-phân phối gió

PAU, AHU trang bị
bộ trao đổi nhiệt
giúp tận dụng KK
lạnh thải làm lạnh
sơ bộ cho KK tươi
bổ sung.

Miệng gió cấp

Miệng gió hồi

Sensor hồng ngoại tại cửa ra vào

Bộ trao đổi nhiệt

Sensor xác lập
trạng thái làm
việc phù hợp
cho FCU


3.2.3 Tối ưu hóa thiết bị TĐN-phân phối gió
Tỷ lệ KK hồi / KK thải
(KK tươi) được kiểm sóat
nhờ bộ phân tích (nồng độ
CO2, bụi) và chỉnh vô cấp
bởi damper điện
Bộ phân tích chất lượng KK và damper điện

- Quạt cấp điều chỉnh

theo chênh áp
- Quạt thải hoạt động
đồng bộ damper thải

Quạt cấp và thải lắp biến tần


3.2.7 Tối ưu hóa hệ thống bơm cấp nước lạnh, nước giải nhiệt.

Tiềm năng TKNL – Bơm


Hệ thống bơm trong công nghiệp thường sử dụng bơm ly tâm.
Hệ thống bơm bao gồm:
Q2= Q1 (N2/N1)
Động cơ

Q – Lưu lượng , N – Tốc độ bơm

P2= P1 (N2/N1)3

Bơm

P – Công suất , N – Tốc độ bơm

Van


3.2.7 Tối ưu hóa hệ thống bơm cấp nước lạnh, nước
giải nhiệt.

Điều khiển lưu lượng bơm:
 Van điều tiết:

Giảm áp suất trong hệ thống

Thay đổi đặc tính của hệ thống, giảm
hiệu suất bơm
 Thay đổi bơm
 Sử dụng biết tần cho động cơ

Thay đổi lưu lượng và áp suất linh hoạt

Tiết kiệm điện


3.2.7 Tối ưu hóa hệ thống bơm cấp nước lạnh, nước giải nhiệt.
Sử dụng biến tần cho thiết bị phụ trợ HT Water chiller – bơm nước
Hiện trạng:

CUÏM MAÙY WATER CHILLER (45kW) HITACHI

Giải pháp:
Lắp đặt 04 bộ biến tần điều khiển 02 bơm
nước lạnh
25%
và 02 bơm nước giải nhiệt

17%

Kết quả:

Tiết kiệm
(VNĐ/năm)

Chi phí
(VNĐ)

TGHV
( năm)

80,000,000

110,000,000

1.4