Bằng chuyên môn và kinh nghiệm thực tế, Galaxy M&E sẽ cung cấp tới tới bạn đọc 4 nhóm yếu tố cơ bản giúp điều hòa tiết kiệm điện.

Qua nhiều công trình nghiên cứu cũng như thực tế kinnh nghiệm, các kỹ sư cơ điện nhận thấy, trong mỗi công trình, tỷ lệ năng lượng tiêu hao bởi hệ thống điều hòa chiếm bình quân 65% tổng mức điện năng tiêu thụ/công trình. Con số này với các thiết bị văn phòng là  20%, điện chiếu sáng 15%.

Để tiết kiệm điện năng cho các công trình nói chung, không cách nào khác phải tối ưu hóa hiệu suất làm việc của hệ thống điều hòa. Sự tối ưu này không đơn thuần dừng lại ở việc hạn chế thời gian sử dụng mà nó còn phụ thuộc vào nhóm các yếu tố khác như thiết kế kiến trúc, thiết kế hệ thống điều hòa, lựa chọn thiết bị, thi công lắp đặt và vận hành, bảo dưỡng.

Với vai trò của một đơn vị chuyên thiết kế, thi công, xây lắp cơ điện, Galaxy M&E sẽ cung cấp tới tới bạn đọc 4 nhóm yếu tố cơ bản giúp tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hòa.

Giải pháp thiết kế hệ thống điều hòa điển hình.

1. Lựa chọn giải pháp thiết kế hệ thống điều hòa tiết kiệm năng lượng

Phân tích, lựa chọn giải pháp thiết kế hệ thống ĐHKK hợp lý cho từng loại công trình có ý nghĩa quan trọng nếu muốn đạt được hiệu quả cao trong việc tiết kiệm năng lượng. Hiện nay có hai loại hệ thống ĐHKK chính là làm lạnh trực tiếp và làm lạnh gián tiếp. Làm lạnh trực tiếp là cấp lạnh thông qua dàn trao đổi nhiệt lắp đặt trực tiếp bên trong công trình. Các loại phổ biến là điều hoà cục bộ, các hệ thống làm lạnh thông qua các dàn FCU lắp đặt trong phòng mà chất tải lạnh có thể là nước lạnh, có thể là môi chất lạnh. Làm lạnh gián tiếp là cấp lạnh để làm lạnh không khí ở buồng trao đổi nhiệt ẩm (AHU) rồi mới đưa không khí đã xử lý và làm lạnh vào trong phòng. Hệ thống này thường là điều hòa trung tâm với hai hệ phổ biến là Water Chiller và VRV/VRF.

Mỗi hệ thống ĐHKK đều có ưu và nhược điểm riêng và chỉ thích hợp trong phạm vi công suất, chức năng nhất định. Để lựa chọn hệ thống ĐHKK phù hợp, tiết kiệm năng lượng, khi thiết kế cần phân tích một cách toàn diện về công suất hệ thống, chức năng, công năng của công trình, phải tính đến đặc điểm sử dụng và điều kiện vận hành khi đưa công trình vào khai thác.

Đối với công trình có quy mô lớn, không gian các phòng lớn như các trung tâm hội nghị, các hội trường, rạp chiếu phim, nhà thi đấu… nên thiết kế các hệ thống điều hoà trung tâm có máy chiller để sản xuất nước lạnh. Hệ thống chiller sẽ đem lại hiệu quả cao trong việc tiết kiệm năng lượng và đảm bảo điều kiện tiện nghi vi khí hậu. Đối với văn phòng, công sở, khách sạn… nên sử dụng hệ thống VRV/VRF. Hệ thống này có ưu điểm thay đổi công suất dễ dàng từ 10 đến 130% thông qua thay đổi tốc độ quay của động cơ nhờ bộ biến tần. Hệ thống này có khả năng tự động hoá cao và có thể phân chia thành các phần hoạt động độc lập. Nhờ bộ điều khiển trung tâm mà người vận hành có thể đóng/ ngắt tùy vào nhu cầu sử dụng của từng khu vực. Do vậy, hệ VRV/VRF cũng giúp quản lý tốt hơn mức điện năng tiêu thụ ứng với từng tầng, phòng/căn hộ cụ thể.

Ngoài ra, việc lựa chọn giải pháp ĐHKK còn phụ thuộc vào thời gian sử dụng, yêu cầu về làm mát hoặc sưởi ấm…

Qua nghiên cứu, phân tích có thể đưa ra một số định hướng cơ bản cho các giải pháp thiết kế hệ thống ĐHKK tiết kiệm năng lượng, cụ thể như sau:

- Với hệ thống ĐHKK có thời gian sử dụng từ 5 đến 15 năm có thể lắp máy ĐHKK giải nhiệt gió dạng cục bộ hoặc hệ thống VRV/VRF có công suất lạnh đến 100 TR (tấn lạnh);

- Với hệ thống ĐHKK có thời gian sử dụng từ 15 đến 30 năm nên lắp đặt hệ thống ĐHKK trung tâm kiểu chiller hoặc VRV/VRF công suất lớn. Nên ưu tiên sử dụng chiller giải nhiệt bằng nước hoặc li tâm có sử dụng biến tần;

- Khi hệ thống ĐHKK có chế độ sưởi ấm thì nên sử dụng máy lạnh có bơm nhiệt (Heatpump chiller);

- Không nên sử dụng điện trực tiếp cho mục đích sưởi ấm;

- Khi hệ thống ĐHKK có chế độ khử ẩm thi nên sử dụng máy lạnh thu hồi nhiệt (Heatrecovery chiller) để cung cấp nước nóng. Nhờ vậy sẽ đem lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng;

- Đối với công trình dạng khách sạn, nên sử dụng tổ hợp máy lạnh và bơm nhiệt sẽ cho hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao hơn;

- Đối với công trình có nhu cầu sử dụng công suất lạnh lớn hơn 10.000 TR, sử dụng máy lạnh hấp thụ trong tổ hợp cấp Điện - Nhiệt - Lạnh sẽ cho hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao hơn.

Lựa chọn điều hòa có các chỉ số phù hợp là một trong số cách giúp tiết kiệm năng lượng.

2. Tiết kiệm năng lượng cho điều hòa thông qua lựa chọn thiết bị, công nghệ phù hợp

Ngoài việc lựa chọn giải pháp thiết kế hệ thống ĐHKK phù hợp với từng thể loại công trình, việc lựa chọn thiết bị và công nghệ phù hợp cũng mang lại hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Hiện nay ở Việt Nam đã có mặt hầu hết các chủng loại ĐHKK mà trên thế giới đang sử dụng. Các thế hệ máy lạnh mới có nhiều ưu điểm hơn về hiệu suất sử dụng năng lượng. Các chỉ số phổ biến để đánh giá hiệu quả năng lượng của hệ thống điều hòa hiện nay khi chạy 100% tải ở điều kiện vận hành tiêu chuẩn bao gồm:

- Chỉ số hiệu quả COP (Coefficient of performance). COP = Công suất lạnh/tổng công suất điện tiêu thụ (kW lạnh/kW điện);

- Chỉ số hiệu quả năng lượng EER (Energy efficiency ratio). EER = Công suất lạnh/tổng công suất điện tiêu thụ (kW lạnh/ kW điện)

- Chỉ số tiêu thụ điện PIC (Power input capacity). PIC = Tổng công suất điện tiêu thụ/Công suất lạnh (kW điện/kW lạnh).

Để tiết kiệm năng lượng cho thiết bị lạnh, ưu tiên lựa chọn các loại thiết bị có chỉ số COP cao hoặc chỉ số tiêu thụ điện PIC thấp.

Để xác định mức tiêu thụ điện của loại máy chiller, ta có thể dùng phương pháp tính toán theo tiêu chuẩn ARI của Mỹ để xác định mức tiêu thụ điện trung bình năm. Trong thực tế, hệ thống ĐHKK không chỉ có chiller mà còn sử dụng nhiều loại máy lạnh trực tiếp khác. Ngoài ra, trong hệ thống chiller cũng có nhiều thiết bị bổ sung khác như bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt, tháp giải nhiệt, AHU, FCU… Vì vậy để đánh giá đúng mức tiêu thụ điện trong hệ thống ĐHKK, ta có thể sử dụng công thức tổng quát như sau:

Cách tính mức tiêu thụ điện cho điều hòa trong 01 năm.

Để giảm mức tiêu thụ điện cho hệ thống ĐHKK, trước hết ta phải lựa chọn chủng loại thiết bị phù hợp với công suất yêu cầu, chọn loại máy lạnh có chỉ số IPLV hiệu quả và quan trọng hơn cần chọn công nghệ biến tần để điều khiển công suất lạnh, công suất bơm và quạt phù hợp với phụ tải lạnh của công trình. Việc áp dụng công nghệ biến tần trong điều khiển vô cấp công suất từ 10 đến 100% sẽ hữu ích cho việc tiết kiệm năng lượng. Đối với các công trình có quy mô lớn thì nên lắp đặt hệ thống thiết bị thông gió thu hồi nhiệt để tái sử dụng nhiệt thừa, tăng  hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

Hệ thống đường ống dẫn chất tải lạnh.

3. Tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hòa thông qua thi công đường ống tải nhiệt

Đặc điểm của tất cả hệ thống điều hòa trung tâm là các thiết bị lạnh, thiết bị xử lý không khí (AHU), hệ thống bơm nước lạnh đều nằm ở khu vực bên ngoài không gian làm mát. Vì vậy cần phải có hệ thống đường ống dẫn chất tải lạnh đến nơi có yêu cầu ĐHKK.

Để tránh mất nhiệt trong quá trình vận chuyển, cần thiết phải bọc cách nhiệt cho các loại đường ống tải chất lạnh. Công tác bọc cách nhiệt đúng và đủ sẽ giúp tăng hiệu suất làm việc, giảm thời gian chạy tải của hệ thống điều hòa, qua đó tiết kiệm điện năng.

Để đáp ứng mục đích trên, quá trình thi công hệ thống đường ống dẫn chất tải lạnh cần tuân thủ nghiêm ngặt các yêu cầu kỹ thuật cũng như chỉ dẫn của nhà sản xuất thiết bị. Khi lớp cách nhiệt không được bọc kín, khít, không đủ độ dày, không loại trừ hết các cầu nhiệt, cầu ẩm thì ngoài việc tổn thất nhiệt còn gây ra hiện tượng đọng sương, làm hư hại toàn bộ lớp vật liệu cách nhiệt.

Quá trình vận hành có ảnh hưởng lớn tới mức tiêu thụ năng lượng của điều hòa.

4. Tiết kiệm năng lượng cho hệ thống điều hòa thông qua quá trình vận hành

Các giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng, tiết kiệm năng lượng cho hệ thống ĐHKK bao gồm:

- Tổ chức quản lý, vận hành hợp lý theo nhu cầu sử dụng;

- Có chế độ bảo trì, vệ sinh định kỳ cho toàn bộ hệ thống;

- Đảm bảo chất lượng nước mềm cho hệ thống máy lạnh giải nhiệt nước (Water chiller);

- Không để nhiệt độ trong phòng lạnh dưới mức cần thiết. Khi nhiệt độ bay hơi giảm 1^oC thì điện

năng tiêu tốn ước tính tăng hơn 1%;

- Sửa chữa kịp thời các hỏng hóc, tránh tổn thất năng lượng cho hệ thống;

- Cần có đội ngũ kỹ sư chuyên nghiệp để quản lý và vận hành hệ thống một cách khoa học.

Muốn tiết kiệm năng lượng cho hệ thống ĐHKK, cần thiết thực hiện tổng thể các giải pháp bao gồm: Thiết kế kiến trúc, kết cấu các lớp vỏ bao che công trình, lựa chọn hệ thống ĐHKK cho từng loại công trình, thi công lắp đặt, vận hành, khai thác.

Trong các yếu tố đã nêu, việc thiết kế, thi công tổng thể hệ thống ĐHKK có ý nghĩa quyết định đến tổng mức năng lượng tiêu hao và hiệu suất sử dụng thiết bị. Chất lượng của thiết kế, thi công phụ thuộc rất nhiều vào năng lực và kinh nghiệm của nhà thầu cơ điện. Một thiết kế hợp lý, phương án thi công khoa học có thể giúp chủ đầu tư tiết kiệm khoảng 30% lượng điện năng tiêu thụ.

BBT Galaxy M&E