Với mục tiêu "Quản lý sử dụng điện năng theo nhu cầu - DSM). Bộ Xây dựng đã phối hợp với Bộ Công thương và Công ty Tư vấn quốc tế Deringer Group (HOa Kỳ) nghiên cứu và ban hành quy chuẩn QCXDVN 09: 2005 - Các công trình xây dựng sử dụng năng lượng có hiệu quả. Đây là quy chuẩn rất cần thiết và quan trọng cho công tác hướng dẫn thiết kế, đầu tư trong ngành xây dựng theo mục tiêu sử dụng năng lượng tiết kiệm và có hiệu quả.
Sự ra đời của Quy chuẩn đã đáp ứng yêu cầu phát triển đô thị hiện nay ở Việt Nam và phù hợp với quan điểm quản lý năng lượng của các nước tiên tiến trên thế giới.
2. Phân tích một số nội dung của quy chuẩn
Ngoài những nội dung pháp lý, quy chuẩn đã đề cập đến các nội dung chuyên ngành sau:
- Lớp vỏ công trình cho mục tiêu tiết kiệm năng lượng.
- Thông gió và điều hoà không khí
- Chiếu sáng.
- Sử dụng điện năng cho tất cả các hệ thống điện trong công trình.
- Hệ thống đun nước nóng.
- Hiệu suất toàn công trình và các phụ lục khác.
Phạm vi bài báo đề cập tới các nội dung sau: Thông gió - Điều hoà không khí và Hệ thống đun nước nóng là những hệ thống tiêu thụ trên 80% tổng tiêu thụ điện của các toà nhà Trung tâm thương mại lớn, văn phòng, bệnh viện...
2.1. Hệ thống thông gió - Điều hoà không khí
Sử dụng năng lượng có hiệu quả trong hệ thống thông gió - điều hoà không khí là nội dung quan trọng, vì vậy quy chuẩn đã đưa ra những nguyên tắc khoa học và nội dung công nghệ cơ bản cho việc hướng dẫn thiết kế và đánh giá các hệ thống thông gió - điều hoà không khí theo tiêu chí tiết kiệm năng lượng.
Tuy nhiên trong phạm vi hơn 4 trang thì phần lớn người sử dụng khó có thể hiểu và áp dụng những nội dung khoa học và công nghệ chuyên sâu trong lĩnh vực thông gió - điều hoà không khí của ngành xây dựng. Vì vậy có thể nhận thấy một số điểm trong Quy chuẩn cần làm rõ hơn về mặt khái niệm và thuật ngữ:
- ...Sử dụng hệ thống làm mát bằng nước... thay bằng Hệ thống điều hoà không khí trung tâm sử dụng máy làm lạnh nước (Chiller)...
Bảng 1. Chỉ số hiệu quả máy làm lạnh nước (Chiller)
(Nguồn: HVAC Equation, Data and Rules of Thumb - 2008 USA)
Loại thiết bị | Công suất lạnh (RT) | ASHRAE.Std, 90, 2001 ASHRAE.Std,90, 2004 |
COP (kW/kW) | PIC (kW/RT) |
Chiller giải nhiệt gió - bao gồm bình ngưng - chạy điện | <150 | 2,80 | 1,254 |
≥150 | 2,80 | 1,254 |
Chiller giải nhiệt gió - không tính bình ngưng - chạy điện | tất cả công suất | 3,10 | 1,133 |
Chiller Piston giải nhiệt nước - chạy điện | tất cả công suất | 4,20 | 0,830 |
Chiller xoắn ốc và trục vít giải nhiệt nước - chạy điện | <150 | 4,45 | 0,789 |
≥150 và <300 | 4,90 | 0,717 |
≥300 | 5,50 | 0,639 |
Chiller ly tâm giải nhiệt nước - chạy điện | <150 | 5,00 | 0,702 |
≥150 và <300 | 5,55 | 0,633 |
≥300 | 6,01 | 0,570 |
Chiller hấp thụ giải nhiệt gió - 1 cấp | tất cả công suất | 0,60 | 5,853 |
Chiller hấp thụ giải nhiệt gió - 2 cấp | tất cả công suất | 0,70 | 5,017 |
Chiller hấp thụ - 2 cấp đốt nóng gián tiếp | tất cả công suất | 1,00 | 3,512 |
Chiller hấp thụ - 2 cấp đốt nóng trực tiếp tất cả công suất 1,00 | tất cả công suất | 1,00 | 3,512 |
Bảng 2. Thông số kỹ thuật của bơm nhiệt đun nước nóng công suất nhỏ
Công suất nhiệt (kW) | 7,2 | 9,7 | 22,0 | 38,5 |
Lưu lượng nước nóng l/h Nhiệt độ vào/ra 15oC/55oC | 160 | 250 | 500 | 1000 |
Tiêu thụ điện (kW) | 1,87 | 2,3 | 4,6 | 9,0 |
COP (kW/kW) | 3,85 | 4,22 | 4,78 | 4,28 |
- ...Trường hợp cần sưởi ấm nên sử dụng các lò cục bộ, trường hợp đặc biệt có thể dùng hệ thống trung tâm bằng không khí nóng..., cấp nhiệt bằng bơm nhiệt hoặc lò hơi.
- Mục 5.5.1-b. Sử dụng khái niệm hiệu suất cho máy lạnh và tháp giải nhiệt là không phù hợp vì khái niệm hiệu suất chỉ sử dụng cho loại máy nhiệt làm việc theo chu trình thuận có giá trị nhỏ hơn 1 và được tính theo phần trăm.
Đối với máy lạnh làm việc theo chu trình ngược thường sử dụng chỉ số hiệu quả máy lạnh khi chạy đầy tải như sau: Chỉ số hiệu quả COP (Corfficient of Performance) = công suất lạnh/điện năng tiêu thụ (kW/kW), vì vậy đối với máy lạnh kiểu máy nén giá trị của COP luôn lớn hơn 1.
- Bảng 5.1: Máy điều hoà không khí và dân dụng (cụm nóng) hoạt động bằng điện năng - trong bảng này khái niệm các cụm ngưng tụ nên viết đầy đủ là: Cụm máy nén và dàn ngưng hoạt động bằng điện để phù hợp với các giá trị của COP cho trong bảng.
- Trong bảng 5.2 có mục: làm mát bằng không khí, không có thiết bị ngưng tụ, hoạt động bằng điện nên sửa là: Làm mát bằng không khí - không tính thiết bị ngưng tụ, hoạt động bằng điện.
- Mục máy lạnh hấp thụ, một chiều/hai chiều... Nên sửa là máy lạnh hấp thụ một cấp /hai cấp...
- Các bảng 5.1/ 5.2 cần thống nhất và sửa nội dung tên cột như sau: Công suất là Công suất lạnh và hiệu quả tối thiểu là chỉ số hiệu quả tối thiểu có đơn vị là (kW/kW).
- Bảng 5.2 có thể sửa lại: Máy sản xuất nước lạnh (Chiller) yêu cầu tối thiểu về chỉ số hiệu quả.
- Trong bảng 5.1 và 5.2 đều đưa ra chỉ số hiệu quả tổng hợp không đầy tải IPLV (Intergrated Part Load value) và đã được giới thiệu ở phụ lục B.5.7.1.1, nhưng cần bổ sung cách tính theo ARI (Air - Conditioning & Refrigenation Insitute Hoa Kỳ) như sau:
IPLV = 0.01A + 0.42B = 0.45C = 0.12D (kW/kW)
Trong đó:
A = COP ở 100% tải
C = COP ở 50% tải
B = COP ở 75% tải
D = COP ở 25% tải
Đây là cách tính chỉ số hiệu quả loại máy lạnh 1 máy nén cho hệ thống điều hoà không khí trong thời gian 1 năm. Các giá trị trong công thức tính IPLV: 0.01 - 0.42 - 0.45 - 0.12 là tỷ số giờ chạy theo mức non tải trung bình trong năm được xác định theo điều kiện khí hậu Hoa Kỳ cho tất cả 4 nhóm công trình (ở châu Âu các giá trị tương ứng là 0.03 - 0.33 - 0.41 - 0.23)
Khi tính các giá trị trong công thức IPLV cho điều kiện khí hậu miền Bắc và loại công trình thuộc nhóm 4 (hệ thống điều hoà không khí chạy 12h/ngày, 5 ngày/tuần, nhiệt độ không khí ngoài nhà >12,8oC) thì công thức tính IPLV sẽ như sau:
IPLV = 0,018A = 0,501B = 0,481C = 0,00D (kW/kW)
Ví dụ: Máy lạnh li tâm có COP = 5.278kW/kW khi chạy 100% tải, nhưng khi chạy non tải thì chỉ số hiệu quả tổng hợp có thể đạt giá trị IPLV = 9,374kW/kW và được tính như sau:
Công suất lạnh | Tiêu thụ điện (1) | COP (kW/kW) | IPLV (kW/kW) |
(kW) | (%) |
2285,4 1714,0 1142,4 571,4 | 100 75 50 25 | 395,5 218,4 103,7 64,4 | A = 5,778 B = 7,848 C = 11,012 D = 8,873 | 9,374 (2) |
(1) - Số liệu tiêu thụ điện do nhà sản xuất Chiller (MC.Quay Hoa Kỳ) cung cấp
(2) - Chỉ số PIC (Power Input per Capacity) tương ứng: 0.375kW/RT
Do yêu cầu số liệu để xác định chỉ số IPLV khá phức tạp, phụ thuộc nhiều vào các nhà sản xuất nên trong các tài liệu của Hoa Kỳ cũng không đưa ra chỉ số IPLV và chỉ cung cấp các trị số COP và PIC khi máy lạnh chạy 100% tải.
- Bảng 5-3 có thể sửa là: Yêu cầu kỹ thuật đối với thiết bị giải nhiệt, điều kiện đánh giá nhiệt độ nước vào/ra: 35oC/29oC và nhiệt độ không khí ướt là 24oC cho trong bảng 5-3 thấp hơn điều kiện thiết kế tiêu chuẩn của các thấp giải nhiệt thông thường nên các chỉ số trong cột hiệu suất tối thiểu không phù hợp với thông số kỹ thuật của CTI (Cooling Technology Institute) là 13l/min cho 1RT (0,06 l/s cho 1kW công suất máy lạnh) ở điều kiện nhiệt độ nước vào/ra: 37oC/32oC và nhiệt độ không khí ướt là 27oC.
2.2. Hệ thống đun nước nóng
Mục hệ thống đun nước nóng của quy chuẩn đã đưa ra. Bảng hiệu suất của thiết bị đun nước nóng bằng điện trở, gas, dầu... nhưng cần bổ sung bảng chỉ số rõ hiệu quả năng lượng COP của bơm nhiệt đun nước nóng như sau:
Dựa vào giá trị COP của bơm nhiệt trong Bảng 2, có thể thấy hiệu quả sử dụng điện của bơm nhiệt lớn hơn 4 lần bình đun nước nóng điện trở. Từ đó quy chuẩn có thể đưa ra những yêu cầu bắt buộc sử dụng bơm nhiệt trong công tác thiết kế hệ thống cấp nước nóng cho bệnh viện, nhà trẻ và căn hộ nhiều phòng tắm.
3. Kết luận
Quy chuẩn QCXDVN 09: 2005 đã đem lại những chuẩn mực khoa học và kinh nghiệm thực tiễn của các nước tiên tiến theo định hướng sử dụng năng lượng có hiệu quả trong các công trình xây dựng, đây cũng là mục tiêu của chương trình tiết kiệm năng lượng thương mại thí điểm CEEP. Nếu bổ sung một số nội dung, phụ lục và chỉnh sửa qua một số thuật ngữ thì quy chuẩn có thể nhanh chóng đi vào thực tiễn đem lại lợi ích to lớn cho nền kinh tế đất nước trong bối cảnh các nguồn nhiên liệu hoá thạch đang dần dần cạn kiệt.
Nguồn: TC Xây dựng, số 9-2008