Nghiên cứu đề xuất xây dựng tiêu chuẩn đặc tính năng lượng tối thiểu (MEPS) cho các thiết bị điều hòa không khí ở việt nam theo quan điểm đặc tính năng lượng theo mùa (SPF)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.94 MB, 77 trang )
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................3
LỜI CAM ĐOAN. .....................................................................................................4
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...........................................5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................6
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ ..................................................................7
LỜI MỞ ĐẦU .............................................................................................................8
1. Tính cấp thiết đề tài .................................................................................................8
2. Mục tiêu nghiên cứu................................................................................................9
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. ..........................................................................9
4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................9
5. Bố cục đề tài. .........................................................................................................10
CHƢƠNG 1: ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƢỜNG ĐIỀU HÒA
KHÔNG KHÍ VIỆT NAM
1.1.Tổng quan về thị trường điều hòa không khí ở Việt Nam, số lượng, chủng loại,
phân bố, so sánh với các nước khác ..........................................................................11
1.2. Các phương pháp đánh giá đặc tính năng lượng của điều hòa không khí gia
dụng ...........................................................................................................................15
1.3. Tình hình và định hướng phát triển lĩnh vực thử nghiệm ở Việt Nam ..............28
1.4. Kết luận và mục tiêu nghiên cứu ...........................................................................29
CHƢƠNG 2: PHƢƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH ĐẶC TÍNH NĂNG LƢỢNG CỦA
ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ GIA DỤNG
2.1. Nguyên tắc xác định đặc tính năng lượng của điều hòa không khí gia dụng ....31
2.2. Phương pháp xác định hệ số EER ......................................................................32
2.5.1. Cơ sở lý thuyết xác định hệ số hiệu quả năng lượng toàn mùa CSPF ............41
2.6. Phương pháp thực nghiệm xác định hệ số CSPF ...............................................46
2.7. Kết luận ..............................................................................................................50
CHƢƠNG 3 : ĐÁNH GIÁ MỨC MEPS HIỆN CÓ CỦA VIỆT NAM CHO
ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ......................................................................................52
1
3.1. Khái niệm hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS ...............................................52
3.2. So sánh mức MEPS với các nước trên thế giới ...................................................52
3.3. Kết luận ..............................................................................................................61
CHƢƠNG 4: ĐỀ XUẤT TIÊU CHUẨN ĐẶC TÍNH NĂNG LƢỢNG TỐI
THIỂU CHO ĐIỀU HÒA GIA DỤNG………………………………………….63
4.1. Đề xuất áp dụng chỉ số CSPF cho điều hòa không khí không biến tần……....63
4.2. Đề xuất mở rộng áp dụng cho máy có hai hay nhiều máy nén………………65
4.2.1. Áp dụng cho điều hòa không khí có hai máy nén……………………….…65
4.2.2 Áp dụng cho điều hòa không khí có nhiều máy nén…………………………66
4.2.3. Áp dụng cho điều hòa không khí có máy nén biến tần……………………..67
4.3. Đề suất mức MEPS cho thiết bị điều hòa gia dụng…………………………...70
CHƢƠNG V: KẾT LUẬN………………………………………………………73
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................76
2
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện bản luận văn tôi đã được giúp đỡ từ rất nhiều đơn
vị, cá nhân. Qua đây tôi xin được đặc biệt cảm ơn thầy giáo PGS.TS Phạm Hoàng
Lƣơng, TS.Nguyễn Việt Dũng – người đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi trong
suốt quá trình làm luận văn.Tôi xin được chân thành cảm ơn các thầy cô trong viện
KH & CN Nhiệt Lạnh trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, cảm ơn các bạn bè đồng
nghiệp và đặc biệt cảm ơn những người thân đã quan tâm động viên giúp đỡ tôi
hoàn thiện luận văn này.
Quá trình thực hiện bản luận văn tôi đã tìm kiếm và tham khảo nhiều cuốn
sách khác nhau tuy vậy vẫn còn nhiều thiết sót. Tôi mong nhận được sự góp ý chân
thành từ quý thầy cô, bạn bè, đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả luận văn
Lại Hồng Quân
3
LỜI CAM ĐOAN.
Tôi xin cam đoan bản luận văn này do tôi tự nghiên cứu, thu thập thông tin,
xử lý số liệu dưới sự hướng dẫn củathầy giáoPGS.TS Phạm Hoàng Lƣơngvà TS.
Nguyễn Việt Dũng.
Để hoàn thành bản luận văn này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu ghi trong mục
tài liệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác mà không được
ghi.
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định.
Tác giả luận văn
Lại Hồng Quân
4
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TT
1
2
KÍ HIỆU, VIẾT TẮT
MEPS(Minimum Energy
Performance Standard)
PIC (Power Input per
GIẢI THÍCH
Tiêu chuẩn hiệu suất năng lượng tối thiểu
Chỉ số tiêu thụ điện năng
Capacity)
3
4
5
COP (Coefficien of
Perfornamce)
EER/CER (Energy/cooling
Efficiency Ratio)
CSPF (Cooling Seasonal
Hệ số lạnh
Hệ số hiệu quả năng lượng
Hệ số lạnh theo mùa
Performance factor)
6
HSPF(Cooling Seasonal
Hệ số nhiệt theo mùa
Performance factor)
7
8
9
SEER(Seasonal Energy
Efficiency Ratio)
IPLV (Intergrated Part Load
Value)
APF(Annual Performance
Hệ số lạnh/nhiệt theo mùa
Hệ số chạy non tải tích hợp
Hệ số lạnh/nhiệt theo cả năm
factor)
10
ĐHKK
Điều hòa không khí
11
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
5
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
TT
TÊN BẢNG BIỂU
1.1
Thị trường máy điều hòa không khí và thị
TRANG
phần điều hòa gia dụng của Việt Nam
1.2
Các nhà cung cấp điều hòa không khí gia
dụng chính trên thị trường
1.3
Các chỉ số đánh giá hiệu quả năng lượng của
điều hòa không khí
2.1
Chế độ nhiệt độ, độ ẩm dùng để thử nghiệm
điều hòa gia dụng
2.2
Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và các giá trị mặc
định để làm lạnh ở điều kiện môi trường T1
3.1
Hiệu suất năng lượng tối thiểu của điều hòa
12
14
24
32
46
52
không khí
3.2
Cấp hiệu suất năng lượng của máy điều hòa
không khí
3.3
52
So sánh hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS
của TCVN 7830-2012 và Trung Quốc GB
54
12021.3-2010
3.4
So sánh hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS
của TCVN 7830-2012 và Úc AS/NZS
55
3823.2-2005
3.5
So sánh hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS
của TCVN 7830-2012 và EU10
3.6
So sánh hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS
của TCVN 7830-2012 và Nhật
55
56
3.7
Hiệu suất năng lượng tối thiểu theo CSPF
58
3.8
Bảng cấp hiệu suất năng lượng theo CSPF
59
6
3.9
So sánh mức MEPStheo CSPF của ĐHKK
60
không biến tần của các nước khác nhau
4.1
Thông số cần thiết để tính toán chỉ số CSPF
64
4.2
Thông số tải lạnh theo bin nhiệt độ
64
4.3
Kết quả tính toán CSPF cho mẫu ĐHKK
65
công suất 9000Btu/h
4.4
Đề xuất MEPS cho máy điều hòa không có
71
khả năng giảm tải
4.5
Đề xuất mức MEPS cho máy điều hòa có khả
71
năng giảm tải
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
TT
TÊN HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
1.1
Hình 1.1 Đồ thị đánh giá thị trường máy điều
TRANG
hòa không khí gia dụng của Việt Nam
1.2
13
Đồ thị COP/EER phụ thuộc vào nhiệt độ
ngoài trời của điều hòa không khí biến tần và
17
không biến tần
2.1
Chế độ nhiệt độ, độ ẩm dùng để kiểm định
điều hòa gia dụng theo ISO 5151:2010
2.2
Tải lạnh phụ thuộc nhiệt độ ngoài trời
2.3
Phân bố nhiệt độ ngoài trời trong thời gian
điều hòa không khí hoạt động
3.1
32
37
45
So sánh hiệu suất năng lượng tối thiểu MEPS
của một số nước trên thế giới và TCVN
7830-2007
7
53
LỜI MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết đề tài
Với tốc độ phát triển kinh tế như hiện nay, kết hợp với tốc độ đô thị hóa nhanh
chóng và điều kiện khí hậu đang nóng dần lên, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí
ĐHKK ở nước ta là rất lớn. Các nghiên cứu thị trường trong 5 năm gần đây cho
thấy mức độ tăng trưởng của thị trường điều hòa không khí ở Việt Nam đạt khoảng
14 , với năm 2011 có số lượng tiêu thụ lên tới 824.000 chiếc. Trong đó hơn 85
là
điều hòa gia dụng có công suất nh từ 9000 18000BTU/h. Theo số liệu thống kê
năm 2009 có 1.334.652 hộ có sử dụng ĐHKK chiếm 5,9
quốc. Với số hộ ở thành thị là 16,2
tổng số hộ trong toàn
và ở nông thôn là 1,3 , tiêu thụ điện khoảng
từ 25% tổng sản lượng điện hàng năm. Trong khi đó đa phần ĐHKK ở Việt Nam
đều là các điều hòa kiểu c có mức độ tiêu thụ năng lượng cao.Vì vậy bài toán tiết
kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả trong lĩnh vực ĐHKK đang được đặt ra như
một vấn đề cấp thiết.
Để giải quyết bài toán này, một trong những vấn đề cơ bản là phải xây dựng
một phương pháp kèm theo các hệ thống thiết bị tương ứng để xác định đặc tính
năng lượng của ĐHKK, có tính kế thừa các tiêu chuẩn hiện có trên thế giới đồng
thời c ng tính đến yếu tố khí hậu, thời gian vận hành máy, c ng như thói quen sử
dụng của người Việt Nam. Hiện nay có rất nhiều phương pháp, hệ số đánh giá hiệu
suất điều hòa như COP, EER, IEER, IPLV, APF, CSPF... nhưng chưa có một
phương pháp, tiêu chuẩn nào được coi là chuẩn mực và phù hợp với vùng lãnh thổ
nước Việt Nam. Chính vì vậy tôi chọn đề tài “Nghiên cứu đề xuất xây dựng tiêu
chuẩn đặc tính năng lượng tối thiểu (MEPS) cho các thiết bị điều hòa không khí
ở Việt Nam theo quan điểm đặc tính năng lượng theo mùa (SPF)”để làm rõ và
giải quyết vấn đề này.
8
2. Mục tiêu nghiên cứu
Trong xã hội ngày nay, người tiêu dùng quan tâm đến các sản phẩm hàng
hóa từ các khía cạnh an toàn môi trường sống bên vững, các thiết bị tiết kiệm năng
lượng phù hợp với mục đích sử dụng và điều hòa không khí gia dụng là thiết bị điện
cao, chính vì những lý do trên tôi chọn đề tài nghiên cứu trên với mục đích:
Giúp cho người tiêu dùng có được quyết định đúng đắn khi lựa chọn các sản
phẩm điều hòa không khí gia dụng trên thị trường trên phương diện an toàn và tiết
kiệm năng lượng, tạo ra thị trường cạnh tranh nhau về phương diện sử dụng năng
lượng, định hướng cho người tiêu dùng phân biệt các sản phẩm hàng hóa về phương
diện tiết kiệm năng lượng, giúp các cơ quan quản lý nhà nước có thẩm quyền thực
thi các nhiệm vụ quản lý nhà nước về chất lượng sản phẩm hàng hóa, các sản phẩm
điều hòa không khí gia dụng qua các kết quả chứng nhận đưa ra các quy chuẩn, tiêu
chuẩn phù hợp mục đích khuyến khích các sản phẩm sử dụng năng lượng hiệu suất
cao, tiến tới không sử dụng các sản phẩm tiêu tốn nhiều năng lượng thúc đẩy việc
sản suất các sản phẩm có hiệu suất năng lượng cao.
-
Đánh giá mức MEP và nhãn năng lượng của Việt Nam hiện nay so với các
nước khác, đề xuất phương án tăng MEP thích hợp với với điều kiện Việt Nam.
-
Đề xuất hiệu chỉnh các tiêu chuẩn liên quan hiệu suất năng lượng tối thiểu
MEPS.
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.
Đối tượng nghiên cứu:
- Tiêu chuẩn hiệu suất tối thiểu (MEPS) của điều hòa không khí có năng suất lạnh
nh hơn 48.000 BTU/h, phương pháp xác định hệ số CSPF, EER cho điều hòa
không khí dạng trên.
4. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Phương pháp lý thuyết:
- Thu thập nghiên cứu tài liệu, định hướng các bước thực hiện, thừa kế vận dụng
các phương pháp đã công bố
9
- Nghiên cứu lý thuyết kết hợp khảo sát đánh giá kiểm tra thực nghiệm, từ đó xây
dựng lộ trình tăng MEPS cho hệ thống điều hòa gia dụng
Phương pháp thực nghiệm:
- Khảo sát và đánh giá thị trường điều hòa, so sánh MEPS của Việt Nam với các
nước khác.
5. Bố cục đề tài.
Luận văn bao gồm các nội dung:
Mở đầu
Chương I. Đánh giá tổng quan về thị trường điều hòa không khí Việt Nam
Chương II.Cơ sở của phương pháp xác định đặc tính năng lượng cho điều hòa
không khí theo mùa (SPF)
Chương III. Đánh giá mức MEPS hiện có của Việt Nam cho ĐHKK
Chương IV. Tiêu chuẩn đặc tính năng lượng tối thiểu MEPS cho điều hòa da dụng
theo quan điểm đặc tính năng lượng theo mùa (CSPF)
Chương V. Kết luận
10
CHƢƠNG 1: ĐÁNH GIÁ TỔNG QUAN VỀ THỊ TRƢỜNG ĐIỀU HÒA
KHÔNG KHÍ VIỆT NAM
1.1. Tổng quan về thị trƣờng điều hòa không khí ở Việt Nam, số lƣợng, chủng
loại, phân bố, so sánh với các nƣớc khác
Cùng với sự phát triển của nền kinh tế, điều hòa không khí ĐHKK không
còn là thiết bị xa lạ đối với cuộc sống tiện nghi hiện nay.Với tốc độ phát triển kinh
tế như hiện nay, kết hợp với tốc độ đô thị hóa nhanh chóng và điều kiện khí hậu
đang nóng dần lên, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí ở nước ta là rất lớn. Cho
đến nay ở Việt Nam chưa có một cơ quan, tổ chức thường xuyên nghiên cứu đánh
giá toàn diện về thị trường máy điều hòa, mới chỉ có kết quả nghiên cứu của một vài
dự án như của Bộ Công thương 2008, các nghiên cứu của Đại học Bách Khoa Hà
Nội 2010. Thường xuyên đánh giá về thị trường máy điều hòa của Việt Nam chủ
yếu là một số công ty của nước ngoài mà điển hình là GFK Co.Ltd, BSRIA Co, Ltd.
Tuy nhiên tất cả các số liệu trên chỉ mang tính định hướng vì chưa phản ánh
được hết các yếu tố của thị trường điều hòa của Việt Nam, với lý do đa phần các
nhà sản xuất, lắp ráp nội địa và các công ty thương mại trong nước thường không
muốn cung cấp con số thực về số lượng sản phẩm và doanh số, ngoài ra còn phải kể
đến một số lượng không nh các điều hòa dân dụng được nhập lậu qua biên giới.
Tuy vậy các nghiên cứu độc lập của các đơn vị tiến hành trong các thời gian khác
nhau c ng đã cho thấy tiềm năng và tốc độ phát triển rất nhanh của thị trường máy
điều hòa nói chung và thị trường máy điều hòa gia dụng Việt Nam nói riêng. Bảng 1
cho thấy mức độ tăng trưởng hàng năm và thị phần máy điều hòa dân dụng là rất
lớn khoảng 2030
/năm trong giai đoạn 2008-2010. Các số liệu đánh giá của
BSRIA Co,. Ltd. Năm 2009 cho kết quả đánh giá mức tăng trưởng thị trường tương
đối thấp là do các đánh giá được thực hiện trong năm 2008 khi khủng hoảng tài
chính thế giới đang ở đỉnh điểm.
Trên thực tế đối với thị trường điều hòa không khíở Việt Nam sự phục hồi
mạnh mẽ xảy ra ngay từ năm 2009 và tới năm nay 2010 có một sự bùng nổ nhất
11
định về thị trường máy điều hòa không khí. Các nghiên cứu thị trường gần đây cho
thấy một số nhà cung cấp hàng đầu của thị trường máy ĐHKK của Việt Nam có
mức độ tăng trưởng doanh số bán hàng từ 3060%.
Bảng 1.1Thị trường máy điều hòa không khí và thị phần điều hòa gia dụng của Việt
Nam
Nguồn
Loại
SL
ĐHKK
Mức
2007
2008
2009
2010
2011
2012
tăng
(%)
Máy
BSRIA-
nguyên
2007
cụm
261.685
301.586
347.623
405.846
-
-
15,7
Gia dụng (%) 84,4
84,7
85
84.19
-
-
>15
BSRIA-
Toàn bộ
363.280
370.558
389.709
420.065
453.907
8
2009
Gia dụng (%) 83
82,5
84
83
83,3
83,3
6,8
Bộ CT
Toàn bộ
400.000
-
-
-
-
2030
2008
Gia dụng (%) -
43%
-
-
-
-
>20
ĐHBK
Toàn bộ
450.000
650.000
700.000
850.000
>1.000.000
2030
Gia dụng (%) ~75
~75
~75
~80
~80
~80
>20
GfK
Toàn bộ
528.000
804.000
1.030.000
824.000
989.000
13,8
2011
Gia dụng (%)
85-91
85-91
327.328
-
>300.000
HN
2010
-
12
Hình 1.1 Đồ thị đánh giá thị trường máy điều hòa không khí gia dụng của Việt Nam
1,200,000
1,000,000
800,000
BSRIA-2007
BSRIA-2009
600,000
ĐHBK HN 2010
400,000
GfK 2011
200,000
0
2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
Đối với thị trường điều hòa không khí của Việt Nam thị phần của các máy
điều hòa gia dụng chiếm phần lớn từ 7585
tùy theo các cách đánh giá khác nhau
với doanh thu 250350 triệu USD. Trong đó loại điều hòa bán chạy nhất là điều hòa
hai phần tử có công suất 9000 12000 BTU/h, doanh số loại điều hòa này chiếm
xấp xỉ 85 90% tổng lượng điều hòa không khí được bán trên thị trường. Với
điềukiện thời tiết nhiệt đới gió mùa của nước ta phần lớn điều hòa gia dụng là điều
hòa một chiều lạnh, chỉ có một số hộ gia đình và khách sạn, văn phòng ở Miền Bắc
sử dụng điều hòa gia dụng hai chiều. Doanh số bán điều hòa hai chiều chỉ chiếm
khoảng 15% so với tổng doanh số bán điều hòa gia dụng. Các loại điều hòa gia
dụng sử dụng công nghệ biến tần tiết kiệm điện hiện chưa được sử dụng rộng rãi.
Các nhà cung cấp điều hòa gia dụng chính trên thị trường được thể hiện ở bảng 1.2
13
Bảng 1.2 Các nhà cung cấp điều hòa không khí gia dụng chính trên thị trường
STT
Nhà cung cấp
STT
Nhà cung cấp
STT
Nhà cung cấp
1
Daikin
7
Midea
13
Sanyo
2
Funiki
8
Nagakawa
14
Toshiba Carrier
3
Hitachi
9
LG
15
TCL
4
Melco
10
Panasonic
16
Trane
5
Misubishi Electric
11
Samsung
17
Reetech
6
Misubishi Heavy
12
Sharp
18
York
Dẫn đầu thị trường hiện nay là các nhà cung cấp Daikin, Panasonic, LG, Carrier
- Thị trường điều hòa không khí có mức tăng trưởng rất cao 30
20072010 và tốc độ trung bình tăng khoảng 15
trong giai đoạn
cho giai đoạn 20112013, dự
đoán trong những năm tới khi nền kinh tế phát triển trở lại có thể lên đến 20%
- Theo phân tích ở trên thị trường điều hòa ở Việt Nam là một thịtrường vô cùng
tiềm năng. ĐHKK là thiết bị mà chúng ta có thể gặp trong tất cả các công trình từ
nhà xưởng, văn phòng, khu đô thị, trung tâm mua sắm,đến hộ gia đình... Nhu cầu
hưởng thụngày càng tăng cao và ĐHKK gia dụng giờđây đã trởthành một thiết bị
gia dụng không thể thiếu trong mùa nóng c ng như mùa lạnh của người dân. Từ
những công trình văn phòng, hộgia đình, với thị trường ĐHKK phát triển không
ngừng, những con số khổng lồ vềdoanh số, tăng trưởng như đã nêu ở trên, hẳn rằng
không ai có thểphủnhận vai trò của ĐHKK gia dụng trong đời sống người dân c ng
như trong phát triển kinh tế của quốc gia.
14
1.2.Các phƣơng pháp đánh giá đặc tính năng lƣợng của điều hòa không khí gia
dụng
Để xác định mứcđộ tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí gia dụng rất
cần thiết phải có phượng pháp đánh giá đặc tính năng lượng cho từng loại máy.Phụ
thuộc vào từng dạng điều hòa không khí mà người ta có các phương pháp và chỉ
tiêu đánh giá tiêu thụ năng lượng cho từng loại tương ứng.Thông thường các chỉ
tiêu này được chia thành chỉ tiêu cơ bản và tích hợp.
1.2.1. Chỉ tiêu đánh giá đặc tính năng lƣợng cơ bản
Để đánh giá hiệu quả của các loại máy lạnh nói chung, người ta sử dụng các
hệ số cơ bản sau: hệ số lạnh COPR - Coefficient of Performance hay hệ số hiệu
quả năng lượng EER/CER Energy/Cooling Efficiency Ratio , về cơ sở lý thuyết
các hệ số nêu trên có bản chất khác nhau, trong đó COP dùng để đánh giá mức độ
hoàn thiện về mặt nhiệt động của máy lạnh, hệ số EER đánh giá hiệu quả năng
lượng thu được của điều hòa không khí tại một điều kiện vận hành xác định. Mặc
dù vậy trên thực tế ứng dụng, có thể dễ thấy các hệ số này đều là tỉ số giữa năng
suất lạnh thu được chia cho điện năng tiêu thụ tại điều kiện thử nghiệm, nên ý nghĩa
tương tự như nhau.
Điều hòa không khí có COP hay EER lớn hơn sẽ cho hiệu quả năng lượng cao
hơn ở cùng một điều kiện vận hành. Do đó, để thí nghiệm và đánh giá đặc tính của
tất cả các dạng điều hòa không khí người ta thường sử dụng các hệ số trên. Từ năm
2000 để tránh nhầm lẫn Tổ chức tiêu chuẩn Quốc tế ISO thống nhất chỉ sử dụng
một hệ số EER để chỉ hiệu quả năng lượng của điều hòa không khí, với thứ nguyên
là W/W, còn hệ số COP dùng để chỉ hiệu quả năng lượng của bơm nhiệt với thứ
nguyên W/W. Tại Mỹ và Nhật để chỉ hiệu quả năng lượng hiệu suất của điều hòa
không khí người ta vẫn dùng cả hệ số COPR và EER trong đó thứ nguyên COPRlà
W/Wcòn EER có thứ nguyên BTU/(h.W).
15
Việt Nam là nước chủ yếu nhập khẩu máy và trang thiết bị điều hòa không khí
do đó hiện nay chúng ta dùng cả hệ số EER và COP. Trong đó thứ nguyên của EER
dùng lẫn lúc theo hệ Anh Mỹ BTU/(h.W) lúc theo ISO tức là W/W.
Hệ số quy đổi giá trị EER BTU/h/W theo công bố của Anh Mỹ I-P) sang EER
hệ SI là:
EERSI
EERPI
3, 41214
(1.1)
Ngoài hai chỉ số cơ bản dùng để đánh giá hiệu quả hiệu suất năng lượng
của điều hòa không khí, ở một số nước Bắc Âu người ta còn dùng các chỉ số CERCooling Efficiency Ratio.Bản chất chỉ số này và chỉ số COPR và EER là một, chỉ
khác nhau về tên gọi vớithứ nguyên là W/W.
Bên cạnh hai chỉ số COPR và EER tại Hoa Kỳ và một sổ nước Bắc Á người
ta còndùng chi số PIC -Power Inputper Capacity với thứ nguyên kW/tonR là tỉ số
giữa công suất điện cấp vào chia cho năng suất lạnh sử dụng cho chiller tính theo
tấn lạnh TonR (12000BTU/h).
Đối với các thiết bị điều hòa không ống gió, sôi trực tiếp điều kiện xác định
hệ số EER(COPR) được quy định bởi ISO 5151:2010 là điều kiện T1
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6576:2013 tương đương với ISO
5151:2010 điều kiện thử nghiệm cho chế độ toàn tải của điều hòa không khí c ng
là T1. Năng suất lạnh và công suất điện thu được ở điều kiện thử nghiệm trên là
năng suất lạnh và công suất điện định mức của điều hòa không khí.
Đối với hệ thống điều hòa không khí giải nhiệt nước hiện nay các tiêu chuẩn
ISO đang xây dựng lại. Trong phiên bản ISO 5151:2010, phần thử nghiệm hệ số
EER cho các dạng ĐHKK sôi trực tiếp giải nhiệt nước, đã được tách ra để xây dựng
tiêu chuẩn mới. Đối với dạng điều hòa không khí này điều kiện thử nghiệm c ng
vẫn là điều kiện thử nghiệm T1theo tiêu chuẩn ISO 5151 c . Nhiệt độ nước vào giải
nhiệt dàn ngưng là 30°C và nhiệt độ nước ra là 35oC. Đối với Hoa Kỳ các tiêu
16
chuẩn tương ứng để thử điều hòa không khí dạng trên là AHRI 210/240:2008(thông
qua 2011) và AHRI 340/360:2007 điều kiện thử nghiệm tương tự rất gần T1 nhiệt
độ nước vào 29,4°C và nước ra 35°C.
1.2.2.Các chỉ số đánh giá hiệu quả năng lƣợng tích hợp của điều hòa không khí
1.2.2.1 Ý nghĩa của các chỉ số hiệu quả năng lƣợng tích hợp
Các nghiên cứu thực tế cho thấy phần lớn thời gian và năng suất vận hành của điều
hòa không khí là không toàn tải, ví dụ theo thống kê của Viện Lạnh Mỹ ARI đối với
các hệ thống chiller, chỉ có l
toàn tải còn lại 42
của tổng tải lạnh toàn mùa là tương ứng với chế độ chạy
tổng tải lạnh toàn mùa tương ứng với chế độ chạy 75
tổng tải lạnh toàn mùa tương ứng với chế độ chạy ở vùng 50
toàn mùa tương ứng với chế độ chạy ở vùng 25
tải và 12
tải, 45
tổng tải lạnh
tải. Do đó nếu chỉ sử dụng các chỉ số
COP(EER) để đánh giá hiệu quả năng lượng của điều hòa chạy ở chế độ toàn tải là chưa
đầy đủ. Không phản ánh được điều kiện hoạt động thực c ng như ảnh hưởng của khí hậu
tới đặc tính năng lượng của thiết bị.Hình 1.1 dưới đây thể hiện đồ thị so sánh các giá trị
COP (EER) phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời của điều hòa không khí gia dụng loại
thông thường và loại có biến tần với năng suất lạnh định mức 9000BTU/h.
Hình 1.1: Đồ thị OP(EER) phụ thu
h iến tần v
v o nhiệt đ ngo i trời ủ điều h
h ng
h ng iến tần ( ó năng suất lạnh: 9000BTU/h) [5]
Nhìn vào đồ thị này chúng ta có thể thấy nếu chỉ sử dụng khái niệm chỉ số hiệu
17
quả năng lượng truyền thống theo các hệ số COP(EER) sẽ cho kết luận ở chế độ
hoạt động toàn tải, tương ứng với nhiệt độ ngoài trời là 35°C, điều hòa không khí
biến tần sẽ có hiệu quả năng lượng thấp hơn điều hòa không khí không biến tần.
Trong khi trong chế độ hoạt động thực tế điều hòa không khí biển tần có thể liết
kiệm được khoảng 10-30
điện năng tiêu thụ so với điều hòa không khí thường có
cùng năng suất lạnh[5].
Từ ví dụ trên có thể thấy rõ ràng cần các hệ số tích hợp để đánh giá chính xác
hơn hiệu quả năng lượng của thiết bị. Có hai cách chính để xây dựng các chỉ số tích
hợp này là theo hiệu quả toàn mùa và theo dạng tích hợp trọng số. Bản chất các chỉ
số này đều là các chỉ số được tính toán trên cơ sở các giá trị của COP(EER) được
đo tại một số điểm đặc trưng. Thiết bị và phương pháp đo hệ số EER được quy định
trong các tiêu chuẩn TCVN 6570: 2013 tương đương với ISO 5151:2010.
Nguyên tắc chung được sử dụng để xây dựng các chỉ số năng lượng tích hợp
có nhiều điểm giống nhau và có thể tóm tắt như sau:
-
Thừa nhận chế độ hoạt động của điều hòa không khí là ổn định, tức là phụ tải
nhiệt của tòa nhà (BL) phải bằng năng suất lạnh (CC)
-
Điều kiện nhiệt độ trong nhà là không đổi, thông thường được lấy theo điều
kiện T1 là 27°C;
-
Trong thời gian quan trắc của toàn mùa, tải nhiệt của tòa nhà được coi là phụ
thuộc tuyến tính hoặc theo quy luật xác định vào nhiệt độ ngoài trời Tj
-
Năng suất lạnh toàn tải của điều hòa không khí tương ứng với các nhiệt độ
bên ngoài Tj, tỉ lệ nghịch với nhiệt độ ngoài trời hoặc nhiệt độ nước giải
nhiệt vào dàn ngưng.
-
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 ngoài vào. Nhiệt độ này tùy thuộc
vào công dụng của tòa nhà và điều kiện khí hậu mà dao động trong dải (1723°C)
18
-
Để tiện tính toán năng suất lạnh và công suất điện ứng với các dải nhiệt độ
ngoài trời Tj người ta sử dụng khải niệm khoảng nhiệt độ ( bin-nhiệt độ) ví
dụ: toàn bộ nhiệt độ 24,5°C
giá hiệu suất theo mùa và chỉ số tích hợp dạng trọng số. Dưới đây chúng ta sẽ lần
lượt phân tích các dạng chỉ số tích hợp này.
1.2.2. 2 Các chi số đánh giá hiệu suất theo toàn mùa
Các chi số đánh giá hiệu suất tích hợp theo toàn mùa là chỉ số được xây dựng
trên cơ sở xác định tỷ số của tổng công suất lạnh tiêu thụ của hệ thống trong toàn
mùa nên tổng năng lượng tiêu thụ tương ứng. Các giá trị này là các hàm thay đổi
theo nhiệt độ, thời gian và bản chất là tỉ số của các tích phân hai lớp sau:
Tmax
X
Q0 d dT
0 Tmin
Tmax
Pd dT
(1.2)
0 Tmin
Trong đó: Q0 - năng suất lạnh tại một thời điểm, kW (BTU/h, tonR)
P- công suất điện tiêu thụtại thời điểm tương ứng, kw
- thời gian, h
T- nhiệt độ ngoài trời, °C
Từ các phương pháp tính xấp xỉ tích phân (1.2 như trên, chúng ta sẽ có được
các chỉ số tích hợp như SEER Seasonal Energy Efficiency Ratio , dùng ở Mỹ, một
số nước bắc Âu, Trung Quốc, CSPF (Cooling Seasonal Performance Factor) dùng
cho các nước tuân thủ theo hệ tiêu chuẩn ISO (Châu Âu, Nhật, Hàn, Việt Nam...)
Trên thực tế các chỉ số này có cùng bản chất và được xây dựng trên cơ sở hai
phương pháp ước lượng năng lượng là degree-hours và bin –temperature(bin-nhiệt
độ), do Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Hoa Kỳ đề xuất năm 1977.Được đề xuất áp
dụng tính toán cho hệ số SEER ở Hoa Kỳ từ năm 1985.Trong đó ngoài các giả thiết
19
đã nêu ở mục trên thì dạng chỉ số này chấp nhận giả thiết phụ tải nhiệt của tòa nhà
và năng suất lạnh của ĐHKK tỉ lệ với nhiệt độ ngoài trời.
Ưu điểm chính của các chỉ số hiệu quả(hiệu suất) lạnh toàn mùa (CSPF,
SEER) là thể hiện đầy đủ ý nghĩa vật lý cho phép liên hệ giữa lượng lạnh cần thiết
phải sản xuất ra trong toàn bộ thời gian chạy điều hòa không khí( mùa làm lạnh) và
năng lượng tiêu thụ tương ứng. Trong mối liên hệ này thông qua bin nhiệt độ đã
phản ánh được đầy đủ ảnh hưởng của điều kiện khí hậu tới chếđộ làm việc và điện
năng tiêu thụ của điều hòa không khí được lắp đặt tại một công trình xác định.Do đó
khi biết các hệ số này có thể dễ dàng ước lượng được lượng điện năng tiêu thụ của
thiết bị trong toàn mùa.
Nhược điểm của các chỉ số này là phương pháp tính khá phức tạp, đòi h i phải
có kiến thức nhất định về điều hòa không khí và đặc tính năng lượng của loại thiết
bị này c ng như số liệu thời tiết của khu vực.Hơn nữa năng suất lạnh của điều hòa
không khí chỉ tỉ lệ với nhiệt độ ngoài trời đối với các điều hòa không khí giải nhiệt
gió. Do đó các chỉ số này chỉ dành cho điều hòa không khí giải nhiệt gió. Hơn nữa
đối với các dạng điều hòa không khí giải nhiệt gió có năng suất lạnh lớn việc xác
định đặc tính của thiết bị phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời khá phức tạp do đó ở
Hoa Kỳ chỉ số SEER chỉ áp dụng cho điều hòa không khí giải nhiệt gió có công suất
lạnh không vượt quá 19kW hay 65000BTU/h, (tiêu chuẩn AHRI 210/240)
Đối với tiêu chuẩn ISO 16358-1:2013 tương ứng với tiêu chuẩn Việt Nam
7831:2012 chỉ số CSPF c ng được quyđịnh áp dụng cho điều hòa không khí giải
nhiệt gió và không hạn chế công suất có thể dùng kiểm định các dạng máy nguyên
cụm và VRV/VRF. Tuy nhiên hiện nay trên thực tế áp dụng, mới chỉ có ở Nhật Bản
nước đề xuất ISO 16358:2013) áp dụng chỉ số CSPF cho chiều lạnh, HSPF cho
chiều sưởi dạng bơm nhiệt và tổng hợp cả năm bao gồm hai chiều nóng lạnh) APF
chođiều hòa không khíVRV/VRF với năng suất lạnh không vượt quá 28kW. Sắp tới
Hàn Quốc đang xem xét áp dụng chi số này cho các điều hòa không khí dạng trên.
Trong thời gian tới Tồ chức Tiêu chuẩn Quốc tế đang xem xét hiệu chỉnh hai tiêu
20
chuẩn đã có sẵn ISO 13523:2011 và ISO 15042:2011 về thử nghiệm ĐHKK giải
nhiệt gió có ống gió và ĐHKK đa cụm (VRV/VRF) theo hệ số CSPF.
1.2.2.3 Các chỉ số tích hợp dạng trọng số
Như đã phân tích ở trên các chỉ số dạng hiệu quả toàn mùa, có yếu điểm là
tính toán phức tạp, ngoài ra đối với điều hòa không khí có công suất lớn việc xác
định phân bố năng suất lạnh theo các bin-nhiệt độ c ng khác với các máy điều hòa
không khí có công suất nh . Mặc dù năng suất lạnh của điều hòa không khí trong
chế độ ổn định vẫn tỉ lệ với nhiệt độ ngoài trời (nhiệt độ không khí cấp vào giải
nhiệt dàn ngưng giải nhiệt gió) hoặc nhiệt độ nước cấp vào dàn ngưng giải nhiệt
nước.Tuy nhiên đối với các hệ thống có năng suất lạnh lớn hay, do quán tính nhiệt
cao nên ảnh hưởng của nhiệt độ tới năng suất lạnh của hệ thống không nhanh như
điều hòa không khí năng suất nh . Do đó đối với máy nguyên cụm PAC và Chiller
khoảng bin-nhiệt độ là 2,8°C so với khoảng bin-nhiệt độ là l°C của điều hòa không
khí công suất nh .
Vì những yếu tố nêu trên, nên đối với các máy điều hòa không khí giải nhiệt
gió có năng suất lạnh lớn và giải nhiệt nước Chiller, ở Hoa Kỳ và một số nước như
Trung Quốc, Châu Âu (EU người ta dùng các chỉ số tích hơp dạng tổ hợp trọng số,
để đánh giá hiệu quả năng lượng của hệ thống hoạt động trong các điều kiện không
đầy tải, dưới ảnh hưởng cùa thời tiết. Các chỉ số tích hợp dạng trọng số có biểu thức
chung như sau:
X = a.EER100 + b.EER75 + c.EER50 + d.EER25
Trong đó:
(1.3)
EER100 -Hệ số hiệu quả năng lượng ở 100% tải
EER75- Hệ số hiệu quả nănglượng ở 75% tải
EER50- Hệ số hiệu quả năng lượng ở 50% tải
EER25- Hệ số hiệu quả năng lượng ở 25% tải a,b,c,d là các
trọng số có ý nghĩa vật lý là tỉ sổ giữa tổng lượng lạnh tương ứng với chế độ chạy
ở vùng toàn tải, chế độ chạy ở vùng 75% tải, chạy ở vùng 50% tải và chế độ chạy
21
ở vùng 25% tải trên tổng toàn bộ lượng lạnh mà điều hòa không khí sản xuất ra
trong toàn mùa chạy làm lạnh.
Tuy theo dạng điều hòa không khí là dạng sôi trực tiếp hãy sử dụng môi chất
lạnh trung gian là nước mà các chỉ số này khác nhau.
Ở Hoa Kỳ đối với các chiller giải nhiệt gió và giải nhiệt nước chỉ số đánh giá
hiệu quả năng lượng được sử dụng là IPLV( Intergrated Part Load Value) hoặc
NPLV Non Standard Part Load Value trong trường hợp chiller được thiết kế
không chạy được ở các chế độ dùng để thử nghiệm xác định hệ sô IPLV. Phạm vi
áp dụng, phương pháp xác định hệ số IPLV/NPLV được quy định bởi Tiêu chuẩn
AHRI 550/590:2011 của Hoa Kỳ:
IPLV= 0,1.EẸR100+0,42.EER75 +0,45.EER50 +0,12.EER25
(1.4)
Hoặc trong một số trường hợp IPLV được tính theo lượng điện tiêu thụ trên
đơn vị năng suất lạnh (PIC) kW/tonR:
IPLV
1
0, 01
0, 42
0, 45
0,12
PIC100 PIC75 PIC50 PIC25
(1.5)
Đối với điều hòa không khí sử dụng môi chất sôi trực tiếp giải nhiệt nước và
điều hòa không khí giải nhiệt gió có năng sụất lạnh lớn hơn 19kW người ta dùng
chỉ số tích hợp IEER (lntergated Energy Efficiency Ratio) hay trong một số tài liệu
còn gọi là ICOPr (Intergated Coefficient of Performance) về bản chất hệ số này
giống như hệ số IPLVchỉ khác nhau ở trọng số và phương pháp thí nghiệm xác
định hệ số EER ở các trạng thái 100%, 75%, 50% và 25% tải. Ở Hoa Kỳ theo tiêu
chuẩn AHRI210/240: 2011 chỉ số này được áp dụng cho điều hòa không khí giải
nhiệt nước với năng suất lạnh định mức không vượt quá 19kW, còn theo tiêu chuẩn
AHRI 340/360:2012 chỉ số IEER được áp dụng cho tất cả các hệ thống điều hòa
không khí giải nhiệt gió có năng suất lạnh định mức lớn hơn 19kW:
IPLV= 0,2.EER100+ 0,617.EER75 + 0,238.EER50 +0,125.EER25
22
(1.6)
Có thể thấy các chỉ số tích hợp dạng trọng số được tính toán theo cộng thức
(1.6) có thể tính toán dễ dàng hơn nhiều so với các chỉ số dạng toàn
mùa CSPF/SEER . Tuy nhiên nhược điểm chính của các chỉ số dạng tích hợp
(IPLV/IEER) là không có sự liên hệ trực tiếp với khả năng tiêu thụ điện của thiết bị
trong toàn mùa hoặt động mặc dù có thể dùng để đánh giá hiệu suất năng lượng của
thiết bị điều hòa không khí, do đó nếu chúng ta muốn ước lượng điện năng tiêu thụ
của các thiết bị điều hòa không khí thì cần phải sử dụng phương pháp bin nhiệt độ
và đặc tính năng suất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời, hoặc nhiệt độ nước
giải nhiệt của dàn ngưng hay nhiệt độ bầu ướt của nhiệt độ ngoài trời điều này
dẫn tới sự bất tiện khi sử dụng các chỉ số IEER/IPLV. Vì thế một số quốc gia tham
gia tổ chức tiêu chuẩn quốc tế ISO đang đề suất áp dụng chỉ số CSPF cho tất cả các
điều hòa không khí giải nhiệt gió thay cho IEER và hiện nay Nhật Bản đã cho áp
dụng chỉ số này cho hệ thống điều hòa không khí VRV/VRF với năng suất lạnh
đến 28 kW và đang xem xét mở rộng giới hạn này (liên quan tới việc trang bị các
phòng thử nghiệm JARL), ở Hàn Quốc c ng đang xem xét áp dụng chỉ số CSPF và
tiêu chuẩn thử nghiệm ISO 15042:2011 cho các hệ thống điều hòa không khí VRF
(tiêu chuẩn KS C9306).
23
Bảng 1.3 Cá
STT
hỉ số đánh giá hiệu quả năng lượng ủ điều hòa không khí
Tên gọi
Ký hiệu
Đơn
vị
SI
Đơn vị
Tiêu chuẩn thử nghiệm
Ghi chú
Anh Mỹ
COP-Coeffiecient of
Performance
EER-Energy
1
Hệ số lạnh
(mùa hè)
COP
kW/kW
RT/kW
EER
W/W
Btu/Wh
CER
W/W
Btu/Wh
Efficiency Ratio
-ISO 5151:2010-ĐHKK /
CER-Cooling
bơm nhiệt không ống gió
Efficiency Ratio
–ISO13253:2011- ĐHKK/
100
Xác
định
-ISO 15042:2011-ĐHKK/
Điều kiện thử
bơm nhiệt đa cụm
Tiêu chuẩn T1.
Hệ số nhiệt
mùa đông
COPheating
kW/kW
RT/kW
24
bơm nhiệt có ống gió
tải;
-
2
ở
-ở 100
tải;
- Điều kiện thử H1
Chỉ số tiêu
3
thụ
điện
năng/
một
Power
PIC
kW/kW
kW/RT
đơn vị năng
Input
per
Capacity
PIC = 1/COP
suất lạnh
Cooling
Seasonal
Performance factor
Hệ
4
số
Heating
lạnh/nhiệt
CSPF/HSPF
theo
/APF/SEER
mùa/
W/W
Btu/Wh
cả năm
Seasonal
Performance factor
Annual Performance
factor
Seasonal
Energy
Efficiency Ratio
Hệ số chạy
5
non tải tích
hợp
IPLV Intergrated Part
IPLV*
/IEER
kW/kW
kW/RT
Load
ValueIEER
Intergrated
Energy
Efficiency Ratio
25
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)
ARI
550/590:2003-
ĐHKK/ bơm nhiệt sôi
trực tiếp Qo =1973kW)
