TỔ NG QUAN
Mục đích và phương pháp nghiên cứu
Tình hình tiêu thụđiện năng khi sử dụng máy ĐHKK ở VN
Việt Nam đang chứng kiến tốc độ tăng trưởng kinh tế cao và quá trình đô thị hóa nhanh chóng, tạo điều kiện cho thị trường máy điều hòa không khí (ĐHKK) phát triển mạnh mẽ Quốc gia này đã trở thành thị trường lớn thứ hai ở Đông Nam Á cho mặt hàng máy lạnh, thu hút sự chú ý từ các nhà sản xuất toàn cầu Thị trường máy điều hòa của Việt Nam hiện xếp hạng lớn thứ 8 ở châu Á, chỉ sau Nhật Bản và Trung Quốc, với khoảng 660.000 chiếc được bán ra, đồng thời đã vượt qua Thái Lan trong doanh số.
2015 và doanh thu 1,98 triệu chiếc trong năm 2016 đã nâng quốc gia này lên thứ
Trong bối cảnh nhu cầu làm mát và sưởi ấm ngày càng tăng cao, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) tại Ấn Độ và Indonesia tiêu thụ một lượng điện năng lớn, với các máy lạnh công suất nhỏ chiếm từ 90 đến 98% thị trường gia đình, mang lại doanh thu khoảng 350÷450 triệu USD Đặc biệt, điều hòa hai mảnh có công suất lạnh 9000÷12000 BTU/h là sản phẩm bán chạy nhất, chiếm 85÷90% tổng doanh số máy ĐHKK trên thị trường Tuy nhiên, việc tiêu thụ điện năng lớn và các tác động môi trường từ khí thải ga lạnh đang trở thành vấn đề cần được chú trọng.
Yêu cầu về giảm tiêu thụđiện năng
Với sự phát triển kinh tế nhanh chóng và đô thị hóa gia tăng, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí (ĐHKK) tại Việt Nam đang tăng cao, đặc biệt là ở các thành phố với 16,2% hộ gia đình sử dụng, trong khi con số này ở nông thôn chỉ là 1,3% Tiêu thụ điện từ ĐHKK chiếm khoảng 2-5% tổng sản lượng điện hàng năm của cả nước Đáng chú ý, phần lớn các hệ thống ĐHKK hiện tại đều là kiểu cũ, tiêu tốn năng lượng nhiều Do đó, việc tối ưu hóa hiệu quả sử dụng hệ thống làm mát và giảm chi phí năng lượng trở thành vấn đề cấp thiết.
Năm nhà sản xuất điều hòa không khí đã nghiên cứu và phát triển nhiều loại máy nén và công nghệ điều khiển nhằm nâng cao hiệu suất và giảm mức tiêu thụ năng lượng Tuy nhiên, mức tiết kiệm năng lượng mà các hãng công bố thường chỉ đạt được trong điều kiện tiêu chuẩn phòng thí nghiệm, khó có thể thực hiện trong thực tế do thói quen sử dụng và vấn đề cách nhiệt chưa được chú trọng Để giải quyết bài toán tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả trong điều hòa không khí gia dụng, cần nghiên cứu và đề xuất phương pháp đánh giá đặc tính tiêu thụ năng lượng của các máy điều hòa phổ biến trên thị trường Việc xây dựng phương pháp kèm theo hệ thống thiết bị và phần mềm tương ứng là cần thiết để xác định mức tiêu thụ năng lượng, đồng thời kế thừa các tiêu chuẩn quốc tế và cân nhắc yếu tố khí hậu, thời gian vận hành và thói quen sử dụng của người Việt Nam.
Mục đích và phương pháp nghiên cứu
Trong luận văn này, tác giả nghiên cứu hiệu quả tiết kiệm năng lượng của hai loại máy nén scroll: máy nén scroll thông thường với công nghệ điều khiển on-off và máy nén scroll sử dụng công nghệ điều khiển kỹ thuật số Tại phòng thí nghiệm bộ môn kỹ thuật lạnh và điều hòa không khí, tác giả tiến hành thí nghiệm với máy điều hòa không khí hai phần tử, trong đó dàn lạnh và dàn nóng được lắp đặt cố định Để theo dõi hoạt động của hệ thống, tác giả sử dụng các thiết bị như đồng hồ đo áp suất cao, áp suất thấp, cảm biến nhiệt độ và bộ đo công suất điện để ghi nhận và so sánh lượng điện năng tiêu thụ giữa hai loại máy nén.
1.1.3.2 Phương pháp nghiên cứu Để đánh giá hiệu quả của các loại máy lạnh nói chung, người ta sử dụng các hệ số sau: hệ số lạnh (COP- Coefficient of Performance), hệ số hiệu quả năng lượng EER/CER (Energy / Cooling Efficiency Ratio) Về cơ sở lý thuyết các hệ số
Hệ số COP và EER của điều hòa không khí (ĐHKK) có bản chất khác nhau: COP đánh giá mức độ hoàn thiện về mặt nhiệt động, trong khi EER đánh giá hiệu quả năng lượng tại điều kiện vận hành xác định Mặc dù vậy, cả hai hệ số này đều thể hiện tỷ số giữa năng suất lạnh thu được và điện năng tiêu thụ trong điều kiện thử nghiệm, do đó có ý nghĩa tương tự ĐHKK với COP hay EER cao hơn sẽ có hiệu quả năng lượng tốt hơn trong cùng một điều kiện Theo tiêu chuẩn ISO 5151:2010, điều kiện thử nghiệm cho ĐHKK ở Việt Nam là tại nhiệt độ tiêu chuẩn T1, với năng suất lạnh định mức Tuy nhiên, thực tế cho thấy phần lớn thời gian vận hành của ĐHKK không phải ở chế độ toàn tải; ví dụ, theo thống kê của Viện Lạnh Mỹ (ARI), chỉ 1% thời gian là toàn tải, trong khi 42% thời gian chạy ở 75% tải, 45% ở 50% tải và 12% ở 25% tải Do đó, việc chỉ sử dụng các hệ số COP/EER để đánh giá hiệu quả năng lượng của ĐHKK ở chế độ toàn tải là chưa đầy đủ Hình 1.1 minh họa sự phụ thuộc của giá trị COP vào nhiệt độ ngoài trời của ĐHKK gia dụng thông thường và loại có biến tần.
Ở nhiệt độ 35 độ C, hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) biến tần có hệ số hiệu suất năng lượng (COP) thấp hơn so với ĐHKK không biến tần, dẫn đến kết luận rằng ĐHKK biến tần không hiệu quả bằng ĐHKK thông thường Tuy nhiên, thực tế cho thấy ĐHKK biến tần tiết kiệm điện năng hơn từ 15-30% tùy thuộc vào điều kiện vận hành Do đó, trên thế giới, các chỉ số COP và EER chỉ được sử dụng để thử nghiệm chế độ toàn tải của ĐHKK và xác định các đặc tính của ĐHKK ở các vùng phụ tải khác nhau, nhằm đánh giá hiệu quả năng lượng trong suốt thời gian hoạt động thông qua một chỉ số tổng hợp khác Tại Hoa Kỳ, chỉ số tổng hợp này là IEER (Intergrated Energy Efficiency Ratio) cho ĐHKK giải nhiệt gió và IPLV (Intergrated Part Load Value) cho ĐHKK sử dụng môi chất trung gian Các tiêu chuẩn xác định các chỉ số này là ARI 340/360-2007 và ARI 550/590-2003.
Tại Nhật Bản, hiệu quả hoạt động của hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) và bơm nhiệt giải nhiệt gió trong suốt mùa hoặc năm được đánh giá qua chỉ số CSPF hoặc APF Tiêu chuẩn để thử nghiệm và tính toán các chỉ số này được quy định rõ ràng trong tiêu chuẩn JIS.
Các chỉ số nêu trên có bản chất tương đồng và có thể được nghiên cứu để đánh giá hiệu quả năng lượng của hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) trong điều kiện Việt Nam, dựa trên các thống kê liên quan.
T Tên g ọ i Ký hi ệ u Đơn vị SI Ghi chú Tiêu chu ẩ n th ử nghi ệ m
COP EER CER kW/kW W/W W/W
Ratio xác định ở 100% tải; Điều kiện thử Tiêu chuẩn T1
-ISO 5151:2010- ĐHKK / bơm nhiệ t không ố ng gió - - ISO 13253:2011- ĐHKK/ bơm nhiệ t có ố ng gió -ISO 15042:2011- ĐHKK/ bơm nhiệ t đa cụ m
COP heati ng kW/kW - ở 100% t ả i;
Nhi ệt độ ngoài tr ờ i, o C
Hình 1.1 Đồ thị COP phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời của ĐHKK biến tần và không biến tần
Chỉ số tiêu thụ điện năng/ một đơn vị năng suất lạnh
Hệ số lạnh/nhiệt theo mùa/ cả năm
340/360:2007 Dùng cho ĐHKK/ bơm nhiệ t sôi tr ự c ti ế p (*Qo 1), có thể điều chỉnh theo các mức độ khác nhau, ví dụ như với 4 máy nén giống nhau, có thể điều chỉnh theo 4 bậc: 0 - 25 - 50 - 75 - 100% Phương pháp này thường áp dụng cho các loại máy nén lớn và rất lớn, trong đó tổn thất chủ yếu đến từ quá trình khởi động.
Nối thông đường hút với đường đẩy của máy nén (bypass)
Một đường phụ được bố trí nối giữa đường đẩy và đường hút, với một van tự động hoạt động dựa trên hiệu áp suất Khi áp suất Po giảm do thừa năng suất lạnh, van sẽ mở và xả hơi thừa từ đường đẩy trở lại đường hút Tổn thất năng lượng xảy ra do công nén lượng hơi thừa, điều này tạo ra bất lợi về mặt năng lượng Phương pháp này chỉ áp dụng cho các máy nén có năng suất lạnh nhỏ hơn 50kW.
Phương pháp tiết lưu đường hút Đây chính là phương pháp điều chỉnh thể tích riêng hơi hút Vh
Trên đường hút, van điều chỉnh áp suất được bố trí để giảm tải, giúp điều chỉnh lưu lượng môi chất nén qua máy nén Khi van đóng bớt cửa hút, áp suất hút giảm, trong khi áp suất bay hơi chỉ giảm không đáng kể, không ảnh hưởng đến chế độ nhiệt ẩm trong phòng Phương pháp này giúp tăng Vh lớn lên nhằm giảm thiểu tiêu thụ năng lượng.
Qo tổn thất ở đây là tổn thất ma sát Phương pháp này thường ứng dụng cho máy nén vừa và lớn
Phương pháp giữ van hút ở trạng thái mở là giải pháp tối ưu nhất để điều chỉnh năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh số xilanh Z, hiện đang được áp dụng phổ biến cho các máy nén lạnh trung bình và lớn Khi van hút mở, xi lanh hoạt động không tải, hơi chỉ di chuyển qua lại cửa van hút khi pittong lên xuống, dẫn đến tổn thất ma sát Kỹ thuật thực hiện phương pháp này đơn giản, với van hút được giữ mở bằng chốt điều khiển thủy lực, cơ khí, hoặc hơi nén qua van điện từ Phương pháp này cũng giúp khởi động máy nén dễ dàng và cho phép điều chỉnh năng suất lạnh từng nấc Để đạt được sự điều chỉnh vô cấp và chính xác hơn, có thể kết hợp với các phương pháp khác hoặc điều chỉnh các phương pháp đã nêu, như giữ van hút mở trong một phần hành trình pittong Tuy nhiên, những phương pháp này thường phức tạp và chưa được sử dụng rộng rãi.
Phương pháp điều chỉnh hệ số cấp λ
Hệ số cấp λ có thể được điều chỉnh thông qua thể tích chết bằng cách thiết kế một không gian điều chỉnh trên đầu xilanh Đây là phương pháp cổ điển, thường được áp dụng cho các máy nằm ngang có con trượt, nhưng hiện nay đã không còn được sử dụng.
Kỹ thuật điều chỉnh năng suất lạnh theo kỹ thuật số, được phát triển bởi Copeland (Mỹ) cùng với Haier và Gree của Trung Quốc, giúp tối ưu hóa hiệu suất cho các hệ thống điều hòa không khí VRF (Variable Refrigerant Flow) với công suất động cơ lên đến 20kW.
Máy nén kỹ thuật số có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh từ 10% đến 100% thông qua một van điện từ thường đóng Khi van điện từ đóng, máy nén hoạt động ở 100% công suất Tùy thuộc vào yêu cầu năng suất lạnh, bộ điều khiển sẽ cấp điện cho van điện từ theo chu kỳ nhất định, giúp tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của máy nén.
Công nghệ máy nén sử dụng biến tần
Biến tần (Inverter) hay bộ biến đổi tần số (Variable Frequency Drive, VFD) là thiết bị điều chỉnh tốc độ động cơ điện xoay chiều bằng cách thay đổi tần số nguồn điện cấp cho động cơ Do đó, biến tần còn được gọi là bộ điều chỉnh tốc độ động cơ (Variable Speed Drive, VSD) Bên cạnh đó, điện áp cấp cho động cơ của biến tần cũng thay đổi theo tần số, vì vậy thiết bị này đôi khi được gọi là bộ biến đổi điện áp tần số (Variable Voltage Variable Frequency Drive, VVVFD) Hình 2.1 minh họa một hệ thống drive động cơ biến tần.
Hình 2.1 Hệ thống drive động cơ biến tần
Biến tần mới được sản xuất, thương mại và ứng dụng rộng rãi trong khoảng
Trong 15 năm qua, sự tiến bộ trong lĩnh vực bán dẫn công suất, đặc biệt là sự phát triển của thế hệ thứ 2 và thứ 3 của IGBT (transistor lưỡng cực cách điện), đã đóng vai trò quan trọng Những cải tiến này đã nâng cao hiệu suất và khả năng ứng dụng của IGBT trong các hệ thống điện và năng lượng.
2 và thứ 3 của IGBT vượt trội hơn hẳn thế hệ thứ nhất được ra đời vào những năm
1980 và đầu thập kỷ 1990 về tốc độ chuyển mạch và khả năng chịu đựng quá tải
Biến tần được phân loại dựa trên nguyên lý chuyển đổi công suất điện đầu vào theo tần số lưới thành công suất điện đầu ra với tần số phù hợp cho tải Có hai loại biến tần chính: biến tần xoay chiều và biến tần một chiều.
Biến tần gián tiếp chuyển đổi điện lưới xoay chiều thành điện một chiều thông qua bộ chỉnh lưu, sau đó điện một chiều này được biến đổi trở lại thành điện xoay chiều để cung cấp cho tải qua nghịch lưu.
Biến tần trực tiếp cho phép chuyển đổi điện lưới xoay chiều thành điện xoay chiều với tần số khác, cung cấp nguồn năng lượng cho tải mà không cần thông qua bước trung gian là điện một chiều.
2.2.1.1 Bi ến tần gián tiếp
Biến tần gián tiếp gồm các loại sau: a Biến tần nguồn áp (VSI):
Biến tần nguồn áp điều chế độ rộng xung (VS-PWM-I) hoạt động với điện áp một chiều không đổi trên thanh cái, trong khi điện áp xoay chiều đầu ra được điều chỉnh thông qua việc thay đổi thời gian đóng và cắt các khóa chuyển mạch trong bộ nghịch lưu.
Biến tần nguồn áp điều chế biên độ (CS-PWM-I) hoạt động với thời gian đóng cắt của các khóa chuyển mạch trong bộ nghịch lưu được giữ cố định Điện áp xoay chiều đầu ra được điều chỉnh bằng cách thay đổi điện áp trên thanh cái một chiều, thông qua việc điều chỉnh thời gian đóng cắt của các khóa chuyển mạch trong phần chỉnh lưu.
Sơ đồ mạch của biến tần nguồn áp điều chế độ rộng xung được cho trong hình sau
Hình 2.2 Sơ đồ mạch biến tần nguồn áp b Biến tần nguồn dòng (CSI):
Các khóa bán dẫn trong phần nghịch lưu được kết nối với nguồn dòng thông qua mạch vòng điều khiển dòng và các cuộn cảm nối tiếp với thanh cái điện áp một chiều Vì dòng cung cấp cho tải là không đổi, nên điện áp đầu ra của biến tần không phụ thuộc vào biến tần mà phụ thuộc vào tải.
2.2.1.2 Bi ến tần trực tiếp
Biến tần trực tiếp gồm hai loại sau:
Biến tần Cyclo sử dụng các bộ chuyển mạch hai chiều từ thyristor, điều khiển đóng mở theo góc pha và hoán đổi giữa các pha nguồn, nhằm tạo ra điện áp xoay chiều tần số thấp cho mỗi pha tải.
Biến tần ma trận sử dụng các chuyển mạch hai chiều tần số cao bằng IGBT để tạo ma trận chuyển mạch giữa ba pha nguồn vào và ba pha ra cho tải Tần số và điện áp đầu ra cung cấp cho tải được điều chỉnh thông qua trạng thái đóng cắt của các khóa chuyển mạch trong ma trận.
Điều hòa Inverter hoạt động dựa trên công nghệ biến tần, cho phép điều chỉnh tốc độ quay của rô to máy nén thông qua tần số Khi khởi động, máy nén chạy với tốc độ và dòng điện thấp, sau đó tăng dần đến mức định mức, giúp máy lạnh đạt công suất tối đa Trong giai đoạn này, điều hòa hoạt động tương tự như một hệ thống điều hòa thông thường.
Về mặt lý thuyết, nếu được sử dụng đúng cách, những chiếc máy điều hòa nhiệt độ công nghệ biến tần (inverter) có thể giúp giảm khoảng 30 – 40% lượng
Điều hòa biến tần tiêu thụ điện năng thấp hơn 24% so với các dòng điều hòa thông thường, và một số thương hiệu còn tích hợp công nghệ hiện đại giúp tiết kiệm điện lên đến 60% Tuy nhiên, trong một số trường hợp, việc sử dụng không đúng cách có thể dẫn đến hiệu quả tiết kiệm điện không như mong đợi.
Để máy điều hòa nhiệt độ sử dụng công nghệ biến tần phát huy tối đa khả năng tiết kiệm điện, người tiêu dùng cần chú ý đến nhiều điều kiện khác ngoài thời gian sử dụng Giống như điều hòa thông thường, hiệu quả sử dụng máy điều hòa biến tần inverter phụ thuộc vào việc lựa chọn công suất máy phù hợp với không gian phòng Việc hiểu rõ ưu, nhược điểm của phương pháp này cũng rất quan trọng để tối ưu hóa hiệu suất làm lạnh và tiết kiệm năng lượng.
Trước đây, khi các thiết bị điều khiển máy nén chưa phát triển, hầu hết các hãng phải sản xuất chủ yếu bằng phương pháp thủ công hoặc sử dụng các sản phẩm lạc hậu, dẫn đến việc tiêu tốn nhiều năng lượng mà hiệu quả lại thấp Sự ra đời của máy biến tần đã cải thiện tình hình, tuy nhiên, vào thời điểm đó, công nghệ biến tần vẫn còn nhiều hạn chế và giá thành khá cao.
Với sự tiến bộ vượt bậc trong khoa học kỹ thuật, các bộ biến tần hiện nay đã được cải tiến đáng kể về số lượng, chủng loại và nhà sản xuất, giúp khắc phục nhiều nhược điểm của các thế hệ trước Mặc dù biến tần mang lại nhiều lợi ích cho sản xuất, vẫn tồn tại một số hạn chế cần được khắc phục.
Công nghệ máy nén kỹ thuật số
Máy nén kỹ thuật số sử dụng công nghệ điều khiển kỹ thuật số để điều chỉnh công suất lạnh từ 10-100% Quá trình điều khiển này được thực hiện thông qua van điện từ, điều chế độ rộng xung điện theo chu kỳ cài đặt sẵn Khi van điện từ mở, áp suất trong khoang nén giảm, làm vô hiệu hóa áp suất nén của mâm xoắn tĩnh, dẫn đến việc mâm xoắn tĩnh nâng lên 1mm so với mâm xoắn động, cho phép máy nén hoạt động không tải trong khi động cơ vẫn hoạt động.
26 Ưu, nhược điểm của phương pháp
1 Đạt hiệu suất hoạt động tối ưu: Không có van hút và van đẩy nên tạo được ưu điểm: Không có van áp suất hút và đẩy, không bị tổn thất, nên tăng hiệu suất năng lượng của quá trình nén Không tồn tại không gian chết – Hiệu suất thể tích tăng gần 100% Rất ít chi tiết chuyển động – Bôi trơn dễ dàng
2 Đặc tính khởi động không tải tối ưu: Máy nén scroll có ưu điểm khởi động giảm tải ngay cả khi áp suất hệ thống không cân bằng Khi máy nén ngừng thì các scroll được tách ra và áp suất lúc này cân bằng Khi máy nén khởi động trở lại, nó không ở điều kiện giảm tải Vì áp suất sẽ tăng dần cho đến khi vượt quá áp suất đẩy làm van mở và thiết lập lại sự liên tục của hệ thống
3 Ưu điểm đặc biệt của máy nén scroll:
Máy nén scroll có khả năng ngăn ngừa hiện tượng ngập lỏng, cho phép một lượng nhỏ chất bẩn rắn đi qua mà không làm hư hỏng phần scroll Điều này được thực hiện nhờ vào sự tương thích giữa trục và bán kính trong thiết kế máy nén Trong nhiều trường hợp, không cần phải sử dụng bình tách lỏng hoặc bình chứa lỏng trên đường hút Khi cần thiết, máy nén scroll chỉ yêu cầu sấy cacte để hoạt động hiệu quả.
Khả năng tương thích theo bán kính cho phép scroll tách ra khi có lỏng hoặc chất bẩn, giúp chúng đi qua mà không làm hư hỏng máy nén Bên cạnh đó, khả năng tương thích theo trục cho phép scroll cố định tách lên phía trên scroll quay khi quá tải, nhằm loại bỏ bất kỳ lượng lỏng thừa nào trong máy nén.
4 Hạn chế tối đa sựrung động :
Máy nén scroll hoạt động với độ rung rất thấp nhờ vào quá trình hút và nén gas diễn ra liên tục và ổn định Điều này giúp giảm thiểu sự lan truyền rung động đến hệ thống gas kết nối, từ đó hạn chế hư hỏng cho các bộ phận và khớp nối Nhờ đó, tuổi thọ của hệ thống được cải thiện đáng kể.
5 Độ tin cậy cao: Vì máy nén scroll rất ít chi tiết chuyển động và dung sai bé trong cấu trúc nên tạo được độ tin cậy cao trong máy nén Để tăng tối đa độ tin cậy trong vận hành, máy nén scroll được trang bị nhiều cách bảo vệ bên trong: Cửa sổ vượt quá tỉ số nén ngăn cản bằng đệm kín di động đặt giữa scroll cố định và không gian áp suất đẩy Trong quá trình hoạt động bình thường, nó cung cấp đệm
Khi có sự chênh lệch giữa các vùng áp suất cao và thấp, nếu xảy ra hư hỏng bất ngờ trong đường ống, tỉ số áp suất có thể vượt qua mức cho phép Điều này dẫn đến việc đệm kín di động bị xả ra khỏi vị trí, cho phép áp suất cao chảy ngược sang phía áp suất thấp.
6 Bôi trơn: Máy nén scroll không cần bôi trơn trực tiếp, vì tốc độ quỹ đạo bị giới hạn của chúng và tiếp xúc trượt liên tục Dầu mang đến hệ thống bằng cách thâm nhập vào gas nhiều hơn là tương ứng đảm bảo bôi trơn cần thiết Đây là một thuận lợi đáng kể Vì dầu không phụ thuộc vào áp suất và nhiệt độ cao khi nén có thể gây thay đổi đặc tính với thời gian Và trong máy nén scroll dầu vẫn giữ độ ổn định trong thời gian dài và bảo đảm dầu bôi trơn liên tục lâu dài Ngoài ra nó còn có khả năng chấp nhận sự di tản dầu tạm thời, như trong lúc khởi động hay quãng ngắn khi dầu bị lẫn trong gas
Sử dụng trong hệ điều hòa trung tâm VRF
Sử dụng trong hệ điều hòa trung tâm nước Chiller
Hệ thống điều hòa chính xác
Hệ thống điều hòa Rooftops
Sử dụng trong máy hút ẩm
Cụm máy nén dàn ngưng cho các kho lạnh
Máy nén kỹ thuật số của Copeland, như các model ZPDK5 và ZRDKC, cung cấp dải công suất đa dạng từ 2-5Hp và 7-15Hp Model ZPD72KCE có công suất từ 6-8Hp và 9-10Hp Để đạt được công suất lớn hơn, có thể ghép nối 2 hoặc 4 máy nén, phù hợp cho các hệ thống lạnh trung tâm hoặc công nghiệp, sử dụng với nhiều loại môi chất lạnh khác nhau như R22 và R407C.
Máy nén kỹ thuật số được ứng dụng rộng rãi trong các tủ đông và tủ mát, phục vụ cho hệ thống siêu thị và các ngành công nghiệp Chúng đóng vai trò quan trọng trong việc bảo quản thực phẩm, từ kho lạnh dương cho rau quả đến kho lạnh âm dùng để bảo quản thịt đông và các sản phẩm khác.
TÌM HIỂ U CÔNG NGH Ệ MÁY ĐIỀ U HÒA K Ỹ THU Ậ T S Ố
Tổng quan về máy điều hòa kỹ thuật số
Hệ thống điều hòa không khí trung tâm MDV-D (Digital Scroll Air Conditioner) sử dụng máy nén kỹ thuật số với công suất biến đổi, mang lại hiệu suất cao hơn so với các hệ thống máy nén thông thường MDV-D đơn giản hóa việc sử dụng và điều khiển điều hòa không khí trong các tòa nhà cao tầng, phù hợp cho nhiều ứng dụng như văn phòng, khách sạn và trường học Với lợi thế cài đặt dễ dàng và hệ thống điều khiển đơn giản, MDV-D đáp ứng nhu cầu điều hòa không khí hiện đại.
Công nghệ áp dụng giúp tiết kiệm năng lượng
Sử dụng máy nén kỹ thuật số:
MDV-D sở hữu tính năng điều chỉnh lưu lượng với một hoặc nhiều máy nén, được điều khiển bằng công nghệ PWM (Pulse Width Modulation) Tính năng này cho phép điều chỉnh công suất tự động theo tải trong các chế độ làm việc, mang lại hiệu suất tối ưu cho hệ thống.
Thành phần cơ bản của máy điều hòa kỹ thuật số
Cấu tạo của máy nén kỹ thuật số
Hình 3.1 Cấu tạo máy nén kỹ thuật số
Máy nén scroll kỹ thuật số cơ bản được xây dựng trên nền tảng máy nén scroll, với van điện từ kết nối giữa đầu hút và đầu đẩy Các thành phần chính của máy bao gồm đầu đẩy, đĩa tĩnh, đầu hút, roto và stator Van điện từ on-off được lắp đặt ở phần đỉnh của máy nén và đường hút, nhằm tăng hoặc giảm tải cho máy nén trong quá trình hoạt động.
Nguyên lý hoạt động a Nguyên hoạt động
Máy nén kỹ thuật số hoạt động tương tự như máy nén xoắn ốc với hai phần mâm xoắn: một mâm tĩnh và một mâm động quay quanh mâm tĩnh Hai mâm này khớp với nhau tạo ra các túi hình lưỡi liềm Trong quá trình nén, mâm tĩnh giữ cố định trong khi mâm động di chuyển trên trục lệch tâm, dẫn khí vào khoảng trống giữa hai mâm Khi hai mâm xoắn khép lại, thể tích giảm dần, tạo ra áp suất lớn, và khí được nén qua cổng đẩy ở tâm mâm tĩnh Quá trình nén diễn ra liên tục và ổn định, không gây rung động hay chấn động, mang lại hiệu quả cao trong hoạt động Khí được nén từ hai lỗ mở đối tâm, đi qua các túi lưỡi liềm cho đến khi đạt áp suất cần thiết ở tâm.
Hình 3.2 Nguyên lý hút – nén của mâm xoắn
30 b.Nguyên lý tăng giảm tải
1 Khi van điện từ không được cấp điện mâm xoắn cố định gần với quỹ đạo của mâm xoắn chuyển động dẫn tới máy nén làm việc ở trạng thái đầy tải
Hình 3.3 Cấu tạo khoang tăng tải của máy nén kỹ thuật số
2 Khi van điện từ được cấp điện mâm xoắn cố định được nâng lên tách ra khỏi quỹ đạo của mâm xoắn chuyển động dẫn tới máy nén làm việc ở trạng thái giảm tải
Hình 3.4 Cấu tạo khoang giảm tải của máy nén kỹ thuật số
Hình 3.5 Mâm xoắn nâng giảm tải
3 Quá trình tăng, giảm tải phụ thuộc vào thời gian tắt/bật của van điện từ, van điện từ mở áp suất trong khoang nén giảm dẫn tới vô hiệu hóa áp suất nén mâm xoắn tĩnh, mâm xoắn tĩnh được nâng lên cách mâm xoắn động 1mm trong khi động cơ nén vẫn hoạt động, dẫn tới máy nén hoạt động không tải
4 Diện tích trao đổi nhiệt ở dàn ngưng tụ được điều chỉnh tự động phụ thuộc vào số lượng dàn lạnh hiện tại đang hoạt động Điều chếđộ rộng xung (PWM)
PWM (Điều chế độ rộng xung)
PWM là tín hiệu điều khiển điện năng cho van, giúp nâng mâm xoắn cố định thông qua chênh lệch áp suất từ máy nén kỹ thuật số Tín hiệu này kết nối giữa đầu ra và đầu vào của máy nén, cho phép điều chỉnh công suất theo chu kỳ để tăng hoặc giảm tải hiệu quả.
Hình 3.6 Chu kỳ tăng, giảm tải của máy nén kỹ thuật số
Hình 3.6 thể hiện 3 giai đoạn tăng giảm tải điển hình của hệ máy nén điều khiển kỹ thuật số :
• Ở 10% công suất : Hệ điều khiển đưa ra chu kỳ là 20s trong đó có 2s cấp điện cho van điện từ và ngừng cấp điện cho van trong 18s
• Ở 50% công suất : Hệ điều khiển đưa ra chu kỳ là 20s trong đó có 10s cấp điện cho van điện từ và ngừng cấp điện cho van trong 10s còn lại
• Ở 100% công suất : Hệ điều khiển đưa ra chu kỳ là 20s trong đó cả 20s đều cấp điện liên tục và ổn định
THỰ C NGHI ỆM XÁC ĐỊ NH CÔNG SU Ấ T TIÊU TH Ụ ĐIỆ N NĂNG CỦ A MÁY ĐIỀ U HÒA K Ỹ THU Ậ T S Ố VÀ MÁY ĐIỀ U HÒA THÔNG THƯỜNG
Đối tượng và mục đích nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của luận văn tập trung vào máy điều hòa không khí hai phần tử, đặc biệt là máy nén, nhằm xác định công suất tiêu thụ điện của máy điều hòa kỹ thuật số và máy điều hòa thông thường Máy nén là thiết bị tiêu thụ điện chủ yếu trong hệ thống điều hòa nhiệt độ Các thiết bị nghiên cứu bao gồm cụm dàn nóng và dàn lạnh với các thông số kỹ thuật cụ thể.
Power Supply : 220-240Vac - 50Hz – 1 PH
Power Supply : 380 - 415Vac - 50Hz - 3PH
33 a.Máy nén (1) SANYO với thông số :
Power Supply : 380 - 415Vac - 50Hz – 3PH
OIL : SAY56T b.Máy nén (2) COPELAND với thông số :
Power Supply : 380 - 415Vac - 50Hz – 3PH
Phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ thuật lạnh và Điều hòa không khí tại Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội có diện tích 80m2, tọa lạc tại nhà C5 trong khuôn viên trường.
Trong nghiên cứu này, hai loại máy nén scroll có công suất lạnh tương đương được lắp đặt trên cùng một hệ thống điều hòa không khí với giàn bay hơi và giàn ngưng tụ giải nhiệt bằng gió, hoạt động ở chế độ 27°C và tốc độ gió tối thiểu Thí nghiệm được thực hiện qua hai giai đoạn: giai đoạn 1 từ tháng 6 đến tháng 8 năm 2018 và giai đoạn 2 từ tháng 6 đến tháng 8 năm 2019 Dữ liệu được thu thập trong những ngày nắng nóng nhất và những ngày có nhiệt độ tương tự để so sánh và đánh giá hiệu suất hoạt động của máy nén.
Các dụng cụ phục vụ nghiên cứu
4.1.2.1 Đầu đo nhiệt độ: Đầu đo nhiệt độ phục vụ cho việc nghiên cứu, đo trong phòng thí nghiệm là loại nhiệt kế cặp nhiệt hay cặp nhiệt điện có cấu tạo như sau:
Hình 4.1 Cấu tạo cặp nhiệt a.Các loại cặp nhiệt :
Có nhiều loại cặp nhiệt, mỗi loại được chế tạo từ những kim loại khác nhau Việc lựa chọn một loại cặp nhiệt điện thông thường dựa vào :
- Các điều kiện của quá trình điều khiển
- Dải nhiệt độ cần đo
- Cấp chính xác yêu cầu
Mỗi loại cặp nhiệt điện được đánh dấu bằng một chữ cái và có thể nhận diện qua màu dây Trong nghiên cứu này, tác giả đã sử dụng cặp nhiệt can.
K để đo, bảng sau đây trình bày một số loại cặp nhiệt điện thông dụng, dải nhiệt độ và ký hiệu màu dây của chúng
Bảng 4.1 Thông số một số loại cặp nhiệt thông dụng
Kiểu Kim loại sử dụng Mã màu Dải nhiệt đo
350 o C b.Cấu tạo cặp nhiệt can K :
Chromel là hợp kim gồm khoảng 90% niken và 10% crôm, được sử dụng để chế tạo dây dẫn dương cho cặp nhiệt điện loại E (chromel-Constantan) và K (chromel-alumel) Hợp kim này có khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao lên tới 1.100 °C (2.010 °F) trong môi trường khí quyển.
Alumel là một hợp kim chủ yếu gồm 95% niken, 2% nhôm, 2% mangan và 1% silicon Hợp kim này có tính từ và được sử dụng để sản xuất dây dẫn âm cho cặp nhiệt điện loại K (chromel-alumel) cùng với dây kéo dài cặp nhiệt điện.
4.1.2.2 B ộ đo và lưu dữ liệu USB-2416
Bộ đo tính toán tổng hợp USB-2416 là thiết bị đo lường và điều khiển đa chức năng cung cấp các tính năng sau:
*16 đầu vào đôi hoặc 32 đầu vào đơn với độ phân giải 24bit và tốc độ lấy mẫu lên tới 1kS/s
*Mỗi kênh có thể lựa chọn đầu vào đơn hay đôi
Loại chuyển đổi A / D: ADS1256, Sigma Delta 24 bit
Tốc độ dữ liệu A / D: 3750 mẫu mỗi giây (S / s), 2000 S / s, 1000 S / s, 500 S / s,
Kênh đơn: 2,5 Hz đến 1102,94 Hz, có thể lựa chọn phần mềm
Nhiều kênh: 0,16 Hz đến 1102,94 Hz, có thể lựa chọn phần mềm
Số lượng kênh: Tối đa 32 kênh có thể định cấu hình phần mềm như kết thúc đơn hoặc khác biệt; cặp nhiệt điện yêu cầu chế độ vi sai
Cách ly đầu vào: 500 VDC phút giữa giao diện trường và giao diện USB
Cấu hình kênh: Đầu vào cảm biến nhiệt độ, phần mềm được lập trình để
36 loại cảm biến phù hợp; đầu vào điện áp
Dải điện áp đầu vào
Chế độ cặp nhiệt điện: ± 0,078125 V
Chế độ điện áp của thiết bị bao gồm các mức ± 20 V, ± 10 V, ± 5 V, ± 2.5 V, ± 1.25 V, ± 0.625 V, ± 0.3125 V, ± 0.15625 V, và ± 0.078125 V Phần mềm được cấu hình để đảm bảo điện áp đầu vào tối đa tuyệt đối là CxH-CxL so với GND, với giới hạn tối đa là ± 30 V khi công suất bật và ± 10 V khi tắt nguồn.
Trở kháng đầu vào: 2 GΩ (bật nguồn), 390 (tắt nguồn)
Dòng rò đầu vào: ± 10,6 nA Điện dung đầu vào: 590 pf Điện áp làm việc tối đa (tín hiệu + chế độ chung):
Chế độ điện áp (± 20 V): ± 20.01 V tối đa
Chế độ điện áp (tất cả các dải điện áp khác): tối đa 10,25 V
Tỷ lệ từ chối chế độ chung
Chế độ cặp nhiệt điện (fIN = 60 Hz): 110 dB
Chế độ điện áp (fIN = 60 Hz, tất cả các phạm vi đầu vào): 90 dB Độ phân giải ADC: 24 bit
Các kênh liền kề, 100 dB
Khớp nối đầu vào: DC
Hàng đợi kênh đạt được: Tối đa 64 yếu tố, kênh và phạm vi cấu hình phần mềm Thời gian khởi động: 45 phút tối thiểu
Phát hiện cặp nhiệt điện mở: Được bật khi được định cấu hình cho cảm biến cặp nhiệt điện Độ chính xác của cảm biến CJC: 15 ° C đến 35 ° C ± 0.5 ° C
4.1.2.3 Đồng hồ đo công suất, điện năng Đồng hồ đo sử dụng trong thực nghiệm là loại KYORISU 6305-00 là loại máy đo, phân tích công suất đa năng thông minh trong công tác theo dõi, ghi và phân tích hoạt động điện năng trong hệ thống với độ chính xác cao nhờ khả năng đo được các giá trị hiệu dụng thực của các dòng trong mạch (True RMS) a Chức năng nổi bật
• Điện áp, dòng điện, công suất và các phép đo tần số
• Phân tích điện (Active, biểu kiến và phản ứng điện)
• Phân tích năng lượng (Active, biểu kiến và phản ứng điện)
• Độ chính xác năng lượng hoạt động: ± 0.3% rdg ± 0.2% fs
• Chức năng kiểm tra dây tự động để ngăn chặn kết nối không chính xác
• Dung lượng bộ nhớ lớn (2GB) sử dụng giao diện thẻ SD tích hợp
• Đo thời gian thực và từ xa bằng ứng dụng Android
• Đo đồng bộ giữa hai thiết bị của KEW 6305
• Nhiều cảm biến kẹp cho phép đo từ 0.1A đến 3000A
• Thiết bị tự động nhận biết loại cảm biến kẹp nào được kết nối
• Phần mềm Windows để phân tích và thiết lập dữ liệu qua cổng USB hoặc
Bluetooth b.Thông số kỹ thuật :
Bảng 4.2.Thông số kỹ thuật
Measurements Voltage, Current, Frequency, Active power
Apparent power, Reactive power, Active energy, Apparent energy, Reactive energy, Power factor (cos θ), Neutral current
Voltage accuracy ±0.2%rdg±0.2%f.s (sine wave, 45 - 65Hz)
Current accuracy ±0.2%rdg±0.2%f.s + Accuracy of Clamp sensor (sine wave, 45 - 65Hz)
Display range 5 - 130% of each range(Voltage)
Crest factor Voltage: up to 2.5, Current: up to 3.0 (with 90% fs or less)
Active power accuracy ±0.3%rdg±0.2%f.s + Accuracy of Clamp sensor (*) +1%f.s when the lowest current ranges is selected
Effect of power factor Active power: ±1.0%rdg cos θ=±0.5 (PF=1)
Accuracy precondition PF=1, Sine wave, 45 - 65Hz, 23ºC±5ºC
Applicable standards IEC 61010-1 CAT III 600V
0 - +50ºC, less than 85%RH (without condensation)
-20 - +60ºC, less than 85%RH (without condensation)
LR6 or Ni-MH (HR-15-51) ×6 (Battery charger not included),
Power consumption 10VA (max.) communication interface USB, Bluetooth
PC card interface SD card (2GB)
7141B (Voltage test lead set: 4pcs)
9125 (Carrying case) 8326-02 (SD card 2GB) KEW WINDOWS (PC Software) Battery (LR6)×6 Quick manual
8124, 8125, 8126, 8127, 8128 (Clamp sensor) 8129/8130 (Flexible clamp sensor)
Quá trình xây dựng tính toán lắp đặt được chia ra làm 4 giai đoạn chính:
+ Kiểm tra máy nén lạnh + Đo đạc kích thước phòng, thiết bị điều hòa
+ Lên bản vẽ dựng máy Giai đoạn 2:
+ Dựng, lắp máy và kiểm tra hoạt động của máy + Lên bản vẽ lắp đặt thiết bị đo
+ Lắp đặt các thiết bị đo
+ Chạy máy và lấy số liệu
+ Lựa chọn phương án đánh giá + Kiểm tra số liệu, phân loại
+ Phân tích, xử lý số liệu
+ So sánh, đánh giá và đưa ra kết luận
Sau khi nghiên cứu và thống nhất, chúng tôi đã tiến hành lắp đặt các cảm biến đo nhiệt độ, tốc độ gió và kiểm tra lưu lượng Đồng thời, chúng tôi cũng lắp đặt các thiết bị đo lường, thay thế máy nén và mạch điều khiển để hệ thống hoạt động hiệu quả hơn.
Sau khi khảo sát máy nén, dàn lạnh, dàn nóng tác giả tiến hành lắp đặt kết nối cụm dàn lạnh trong nhà và ngoài trời
Kết nối dàn lạnh với dàn nóng được thực hiện bằng ống đồng phi 10 và phi 16 với độ dày 0.8mm, sử dụng phương pháp hàn và kết nối giắc co Sau khi hoàn tất việc kết nối, tác giả tiến hành kiểm tra độ kín của hệ thống ống đồng bằng cách ngâm trong áp suất 30 kg/cm² trong 24 giờ Khi nhận thấy áp suất trong hệ thống không thay đổi, tác giả tiếp tục xả khí, hút chân không và nạp ga để vận hành máy.
Sau khi máy hoạt động ổn định, tác giả tiến hành khảo sát các vị trí đặt điểm đo trong phòng và đường ống để phục vụ công tác thu thập số liệu và đo kiểm.
Hình 4.2 Sơ đồ bố trí cụm dàn nóng-lạnh
Sơ đồ bố trí thực nghiệm
Tác giả đã tiến hành lắp đặt các cảm biến đo nhiệt độ tại vị trí cần thiết trong hệ thống máy lạnh, dựa trên vị trí lắp đặt máy lạnh và ống đồng tại thực địa.
Hình 4.3 Sơ đồ bố trí các cảm biến
1: AI 4 nhiệt độ đường ống hút máy nén
2 AI 5 nhiệt độ đường ống đẩy máy nén
3 AI 6 nhiệt độ môi trường
4 AI 11 nhiệt độ sau tiết lưu
5 AI 8 nhiệt độ gió hút dàn lạnh
6 AI 9 nhiệt độ gió thổi dàn lạnh
Tác giả đã lắp đặt 7 cảm biến tại các vị trí cần đo và kết nối chúng với bộ đo lưu dữ liệu USB 2416, lần lượt vào các chân AI 4, AI 5, AI 6, AI 7, AI 8, AI 9, và AI 11 Để đảm bảo độ ổn định cho hệ thống, tác giả cũng đã đấu thêm tụ 1mf song song với chân cảm biến nhiệt độ.
Hình 4.4 Sơ đồ đấu nối cảm biến
Sau khi lắp đặt các cảm biến nhiệt độ và chống nhiễu tiếp đất cho thiết bị, chúng ta tiến hành cài đặt phần mềm DAQami và kết nối thiết bị qua cổng USB, tạo ra giao diện như hình dưới đây.
Hình 4.6 Phần mềm DAQami - Newconfiguration
Tiến hành chọn “ Newconfiguration” Tại đây có hai lựa chọn
Hình 4.7 Phần mềm DAQami - Manual
Ta chọn “Manual” sau đó cài đặt thông số cho bộ usb 2416:
- Kiểu dữ liệu trả về
Tiến hành ghi dữ liệu, xuất dữ liệu ở dạng *.csv
Phương pháp lấy số liệu
Trong luận văn này, tác giả áp dụng phương pháp bin-nhiệt độ để thu thập dữ liệu, nhằm xác định mối quan hệ giữa điện năng tiêu thụ (p) và nhiệt độ ngoài trời (tout) Phương pháp này cho phép phân tích sự thay đổi hiệu suất năng lượng, hệ số tổn thất nhiệt và nhiệt độ điểm cân bằng, chịu ảnh hưởng bởi các yếu tố khách quan như số lượng người làm việc trong phòng, cũng như sự biến đổi nhiệt độ ngoài trời và bên trong phòng qua các mùa và chế độ hoạt động của máy lạnh.
44 thử nghiệm lấy theo bảng 4.3
Tải lạnh xác định cho không gian điều hòa cần được thể hiện bằng một giá trị cụ thể, với giả định rằng giá trị này thay đổi một cách tuyến tính theo nhiệt độ bên ngoài.
Tải lạnh xác định được thể hiện trong Bảng 4.4
Bảng 4.3 - Điều kiện nhiệt độ, độ ẩm và các giá trị mặc định cho chế độ làm lạnh ởđiều kiện khí hậu T1 theoTCVN 6576 (ISO 5151), TCVN 6577
Thử nghiệm Đặc tính Cố định
Năng suất lạnh tiêu chuẩn
Năng suất lạnh đầy tải
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh đầy tải
Nâng suất lạnh nửa tải
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh nửa tải
Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ∅min(35) (W)
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh tải nhỏ nhất P min (35)(W)
Năng suất lạnh đầy tải
Năng suất lạnh nhiệt độ thấp
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh đầy tải
Năng suất lạnh nửa tải
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh nửa tải
Năng suất lạnh tải nhỏ nhất ∅ min (29)(W)
Công suất điện đầu vào ở chế độ làm lạnh tải nhỏ nhất ∅ min (29)(W) Độ ẩm thấp và làm lạnh chu kỳ
Năng suất lạnh đầy tải ο - - - 0,25
Năng suất lạnh nửa tải - - ο - 0,25
Năng suất lạnh tải nhỏ nhất
■ thử nghiệm yêu cầu ο thử nghiệm tùy chọn
Bảng 4.4 Tải lạnh xác định
Trong đó t100 là nhiệt độ ngoài trời ứng với 100% tải và t0 là nhiệt độ ngoài trời ứng với 0% tải
Các giá trị tham chiếu của tải lạnh phải như sau: t0 = 20 0 C; t100 = 35 0 C
Tải lạnh xác định Lc(tj) ở nhiệt độ ngoài trời tj, dùng để tính toán năng lượng tiêu thụ làm lạnh, phải được xác định bằng công thức (2)
Lc(tj) = ỉful(t100) tj - t0 t100 - t0 (2) Trong đó φful(t100) là năng suất lạnh ở t100 và ở điều kiện làm việc đầy tải
Phương pháp này chia nhiệt độ ngoài trời thành các khoảng nhỏ, gọi là Bin, với độ chênh lệch 1 o C Số giờ Bin (Nbin) được xác định là tổng số giờ mà nhiệt độ nằm trong khoảng ±0.5 o C so với giá trị chính của Bin đó, như thể hiện trong bảng 4.5.
Bảng 4.5 Phân bố bin nhiệt độ ngoài trời tham khảo
Nhiệt độ ngoài trời t j, oC
Khi đó năng lượng tiêu thụ ứng với bin là
Trong đó : t i bin - Nhiệt độ trung bình :
Dựa vào công thức đã đề cập, có thể ước lượng điện năng tiêu thụ của điều hòa gia dụng bằng cách sử dụng các số liệu khí hậu như t i bin và N i bin Những số liệu này có thể được thu thập từ các nguồn khí tượng quốc gia hoặc thông qua các thí nghiệm thực tế để thực hiện tính toán chính xác.
Nhiệt độ ngoài trời, trong nhà, nhiệt độ đặt, nhiệt độ phòng, tốc độ gió đặt
Các thông số nhiệt độ được tham khảo theo bảng nhiệt độ trung bình hàng năm tại
Bảng 4.6 Nhiệt độ trung bình hàng năm tại Hà Nội
Nhiệt độ trung bình hàng năm tại Hà Nội trong các tháng 6, 7 và 8 dao động từ 29 đến 32 độ C, theo số liệu thống kê của Tổng cục Thống kê.
Chính vì vậy khi chọn nhiệt độ trong phòng thí nghiệm ta chọn 27 0 C Tốc độ gió quạt dàn lạnh chọn mức thấp nhất.
Phương pháp xử lí các số liệu thực nghiệm
Đặc tính làm lạnh của thiết bị có năng suất cố định
Hiệu suất vận hành trong từng chế độ thử nghiệm được sử dụng để tính toán hệ số hiệu quả làm lạnh theo mùa, dựa trên dữ liệu từ Bảng 4.1 Đặc tính năng suất lạnh phụ thuộc vào nhiệt độ ngoài trời.
Năng suất lạnh φful(tj) (W) của thiết bị trong chế độ làm lạnh thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ ngoài trời tj, như thể hiện trong Hình 4.8 Giá trị này được xác định từ hai đường đặc tính ở nhiệt độ 35 o C và 29 o C theo công thức (3).
Hình 4.8 Đặc tính năng suất lạnh theo nhiệt độ ngoài trời Đặc tính công suất điện đầu vào theo nhiệt độ ngoài trời
Công suất điện tiêu thụ Pful(tj) (W) của thiết bị làm lạnh thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ ngoài trời tj.
49 trên Hình A.1 trong Phụ lục A, và được xác định bằng công thức (4) từ hai đường đặc tính, ở 35 o C và ở 29 o C
Tính toán tổng tải mùa làm lạnh (CSTL)
Tổng tải lạnh mùa (CSTL) hay còn gọi là LCST, được tính toán bằng cách nhân tổng tải lạnh tại mỗi nhiệt độ ngoài trời tj với thời gian thiết bị hoạt động ở nhiệt độ đó nj, theo công thức (5).
(5) a) Khi Lc(tj) ≤ φful(tj) (j=1 đến m)
Lc(tj) phải được tính toán bằng công thức (2) b) Khi Lc(tj) > φful(tj) (j=m+1 đến n) φful(tj) phải được tính toán bằng công thức (3)
Tính toán năng lượng tiêu thụ ở chế độ mùa làm lạnh (CSEC)
Năng lượng tiêu thụ trong chế độ làm lạnh (CSEC), hay CCSE, được tính toán dựa trên công thức (6), phản ánh tổng năng lượng tiêu thụ khi hoạt động làm lạnh ở các nhiệt độ ngoài trời khác nhau.
Hệ số làm việc X(tj) phải được tính bằng công thức (7)
Trong trường hợp Lc(tj) >φ(tj), lấy X(tj) = 1
Hệ số non tải FPL(tj) do thiết bị gây ra trong quá trình hoạt động theo chu kỳ ở nhiệt độ ngoài trời tj được xác định thông qua công thức (8) với việc áp dụng hệ số suy giảm CD.
50 a) Làm việc chu kỳ (Lc(tj) ≤φful(tj))
Trong công thức (6), X(t j) phải được tính từ φful(tj) theo công thức (7) Trong công thức (7), φ(tj) = φful(tj) b) Làm việc ở năng suất lạnh đầy tải (LC(tj) >φful(tj))
Trong công thức (6), X(tj) = FPL(tj) = 1 Đặc tính mùa làm lạnh của thiết bị có năng suất 2 cấp
Hệ số qui định trong Bảng 1 có thể được sử dụng cho từng đặc tính Đặc tính năng suất lạnh theo nhiệt độ ngoài trời
Năng suất lạnh ỉful(tj) (W) của thiết bị khi làm việc ở năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời tj phải tính theo công thức (3)
Năng suất lạnh ỉmin(tj) (W) của thiết bị được xác định khi làm việc ở năng suất lạnh tải nhỏ nhất tại nhiệt độ ngoài trời tj, theo công thức ỉmin(tj) = ỉmin(35) + ỉmin(29) - ỉmin(35).
Hình 4.9 Đặc tính năng suất lạnh theo nhiệt độ ngoài trời Đặc tính công suất điện đầu vào theo nhiệt độ ngoài trời
Công suất điện tiêu thụ Pful(tj) (W) của thiết bị khi làm việc ở năng suất lạnh đầy tải ở nhiệt độ ngoài trời tj phải tính theo công thức (4)
Công suất điện tiêu thụ Pmin(tj) (W) của thiết bị khi làm việc ở năng suất lạnh tải nhỏ nhất ở nhiệt độ ngoài trời tj phải tính theo công thức (10)
Pmin(tj) = Pmin(35) + Pmin(29) - Pmin(35)
Tính toán tổng tải mùa làm lạnh (CSTL)
Phải được xác định theo công thức (5) của 6.4.3
Tính toán năng lượng tiêu thụ ở chế độ mùa làm lạnh (CSEC)
Năng lượng tiêu thụ (CSEC), CCSE,phải tính theo công thức (11)
Mối quan hệ giữa đặc tính năng suất lạnh và công suất điện tiêu thụ với tải lạnh ở nhiệt độ ngoài trời tj được thể hiện rõ trong Hình A.2 của Phụ lục A Cụ thể, trong chu kỳ làm việc cấp 1, điều kiện Lc(tj) phải nhỏ hơn hoặc bằng ỉmin(tj) với j từ 1 đến k.
Trong công thức (11), giá trị X(tj) được tính từ ỉmin(tj) theo công thức (7), trong đó φ(tj) = φmin(tj) Bên cạnh đó, quá trình làm việc theo chu kỳ cấp 2 diễn ra khi ỉmin(tj) nhỏ hơn Lc(tj) và Lc(tj) không vượt quá ỉful(tj), với j chạy từ k + 1 đến p.
Pmf(tj) = Xmf(tj) x Pmin(tj) + (1 - Xmf(tj)) x Pful(tj) (12)
Xmf(tj) = ∅ful(tj) - Lc(tj)
∅ful(tj) - ∅min(tj) (13) c) Làm việc với năng suất lạnh đầy tải (LC(tj) > ỉful(tj), j = p+1 đến n)
Pful(tj) phải được tính theo công thức (4)
Tiêu chuẩn áp dụng chỉ dành cho máy có công suất nhỏ hơn hoặc bằng 14kW, trong khi máy được sử dụng trong luận văn này có công suất 17,9 kW, do đó không thể áp dụng tiêu chuẩn đó Vì vậy, tác giả đã thực nghiệm xác định năng suất lạnh theo phương pháp SEER để so sánh EER (Energy Efficiency Ratio) và SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) thực chất giống nhau, đều là tỷ số giữa năng suất lạnh tổng và công suất điện hiệu dụng trong các điều kiện xác định, với hiệu suất năng lượng không có thứ nguyên, được tính toán từ W/W.
Trong đó : 𝛴𝛴𝛴𝛴 : Tổng công suất điện;
Trong đó : ma là lưu lượng gió tại miệng thổi, kg/s
: ∆ha entanpy của không khí, kJ/kg Lưu lượng gió được tính như sau : ma = v.s ρ , kg/s (17) v là vận tốc đo được tại miệng thổi, m/s ; s là diện tích cửa gió, m 2 ;
Khối lượng riêng của không khí ρ ở điều kiện tiêu chuẩn 1 at là 1,2 kg / m 3 Xác định s bằng cách đo kích thước cửa gió : 2,6 x 2,3 = 0,6 m 2 ;
Tác giả đã sử dụng máy đo tốc độ gió để ghi nhận lưu lượng gió tại miệng thổi có kích thước 26 x 23 cm Miệng gió được chia thành 9 điểm khác nhau để đo vận tốc gió Sau khi tính toán trung bình, kết quả cho thấy vận tốc gió đạt 6,0 m/s.
Bảng 4.7 Vận tốc tại điểm đo
Từ nhiệt độ gió, độ ẩm vào và ra ta tính được ∆E ;
Từ đo tính được Q0 theo công thức (16) ;
