Hệ thống điều hòa không khí chủ yếu bao gồm bốn hệ thống lớn: hệ thống khí, nước đá, chất làm lạnh và nước làm mát. Trong quá trình vận hành thực tế, bốn hệ thống này sẽ thay đổi theo sự thay đổi của tải làm mát, phối hợp với sự thay đổi của luồng khí, điều chỉnh luồng nước đá và điều chỉnh luồng chất làm lạnh để đạt được cân bằng tải và chuyển tải nhiệt từ trong nhà ra ngoài.
Tiết kiệm năng lượng của máy chủ điều hòa không khí
Theo dữ liệu liên quan về số giờ độ nhiệt và làm mát hàng tháng, nếu tòa nhà không được thiết kế và áp dụng với thông gió tự nhiên, cần sử dụng điều hòa suốt cả năm. Ý nghĩa của số giờ độ nhiệt là khi nhiệt độ ngoài trời hàng giờ lớn hơn 26℃, nó được tích lũy hàng giờ. Do đó, càng cao nhu cầu về tải làm mát trong tháng đó, càng cao nhu cầu tiêu thụ năng lượng điều hòa. Sự thay đổi tải tải cao và tải thấp qua năm rất rõ ràng. Cơ bản, số giờ hoạt động của các tải phần khác nhau của máy chủ máy làm lạnh qua năm đều như trong hình. Tỷ lệ số giờ hoạt động tải đầy 100% của máy chủ rất nhỏ, và hầu hết thời gian nó đều ở tải phần 50~70%.
Tiêu thụ năng lượng của máy làm lạnh chiếm một tỷ lệ đáng kể trong hệ thống điều hòa không khí trung tâm. Ngoài hiệu suất cao của máy làm lạnh khi hoạt động ở tải đầy 100%, cần đảm bảo rằng máy có thể hoạt động lâu dưới điều kiện tải phần 50~75% và duy trì tiêu chuẩn hiệu suất cao để đạt được hiệu quả tiết kiệm năng lượng tốt nhất. Do đó, các phương pháp tiết kiệm năng lượng của máy làm lạnh như sau:
1. Tính toán chính xác dung tích thiết bị tối đa của máy chủ điều hòa không khí
Dung tích thiết bị của máy làm lạnh phải được xác định bởi các yếu tố như tải làm mát tối đa, hiệu suất thiết bị, yếu tố khí tượng và tải nhiệt. Cần thực hiện mô phỏng tải động để có được dung tích thiết bị điều hòa không khí phù hợp. Do đó, cần tính toán thông qua các quy trình tính toán điều hòa không khí được chứng nhận, điều kiện tiêu chuẩn trong nhà và dữ liệu khí tượng để xác định dung tích thiết kế thiết bị hợp lý.
2. Sử dụng máy chủ điều hòa không khí hiệu suất cao
Máy làm lạnh nên sử dụng máy chủ với hiệu suất cao hơn so với tiêu chuẩn hiệu suất của máy làm lạnh được công bố bởi Cục Năng lượng của Bộ Kinh tế. Bởi vì máy chủ không hoạt động ở tải đầy trong thời gian dài, khi lựa chọn máy làm lạnh, cần xem xét hiệu suất ở tải đầy và hiệu suất ở tải phần cùng một lúc, và giá trị tiêu chuẩn tối thiểu của hiệu suất COP ở tải đầy và hiệu suất IPLV ở tải phần (Integrated Part Load Value, IPLV). Ngoài ra, bạn cũng có thể chọn máy làm lạnh có chức năng điều khiển tần số biến thiên thay vì sử dụng phương pháp truyền thống thay đổi góc của cánh hướng dẫn đầu vào để phù hợp với tải; hoặc chọn một máy chủ điều hòa có thể hoạt động ở hiệu suất cao dưới tải phần 25~75% trong thời gian dài để tăng hiệu suất ở tải phần.
3. Sử dụng nhiều máy chủ để hoạt động
Khi nhiều máy chủ hoạt động song song, nếu một máy chủ có thể tắt ở tải thấp cùng một lúc, máy chủ có thể được duy trì ở hiệu suất cao. Khi chỉ có một máy chủ hoạt động, vì dung tích của nó lớn, gây ra hoạt động ở tải thấp, vì vậy cần xem xét việc lắp đặt một máy chủ với dung tích nhỏ hơn để duy trì hoạt động ở hiệu suất cao.
4. Điều chỉnh nhiệt độ của nước lạnh
Theo nguyên lý chu trình lạnh trong nhiệt động học, càng cao nhiệt độ bay hơi của máy chủ nước lạnh, càng tốt hiệu suất. Do đó, tăng nhiệt độ cung cấp nước của máy chủ nước lạnh hoặc nhiệt độ bay hơi của chất làm lạnh có thể duy trì máy chủ nước lạnh ở hiệu suất cao. Mỗi tăng 1°C trong nhiệt độ nước lạnh có thể tăng hiệu suất máy chủ khoảng 3%. Khi nhiệt độ ra nước lạnh giảm, hiệu suất máy chủ giảm, tiêu thụ điện năng của máy chủ nước lạnh tăng, nhưng tiêu thụ điện năng của bơm nước giảm, vì vậy có một điểm hoạt động tối ưu, như trong hình. Tuy nhiên, khi nhiệt độ ra nước lạnh tăng, khả năng khử ẩm của hộp điều hòa không khí sẽ giảm, vì vậy cần xem xét yêu cầu môi trường để đưa ra quyết định.
5. Quản lý chất lượng nước làm mát hoặc nước lạnh
Định kỳ vệ sinh bộ trao đổi nhiệt để ngăn ngừa việc cặn bám và ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt. Cặn bám sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất của máy chủ lên đến hơn 20%.
Hệ thống điều hòa không khí thể tích nước biến đổi (VWV)
Phương pháp cung cấp nước của các hệ thống điều hòa không khí truyền thống chủ yếu áp dụng phương pháp điều khiển bơm thể tích nước cố định, và điều chỉnh nhiệt độ nước để đối phó với điều kiện tải phần. Hệ thống này được gọi là hệ thống dòng chảy cố định (CWV, Constant Water Volume). Hệ thống dòng chảy biến đổi (VWV) sử dụng cung cấp nước cố định để cải thiện hiệu suất của máy làm lạnh, và thay đổi thể tích cung cấp nước bằng cách điều khiển số lượng bơm hoặc sử dụng biến tần để tiết kiệm công suất bơm. So với hệ thống dòng chảy cố định, hệ thống dòng chảy biến đổi có thể thay đổi thể tích cung cấp nước theo sự thay đổi của tải nhiệt trong nhà, có thể giảm công suất cung cấp và đạt được tiết kiệm năng lượng.
Hệ thống điều hòa không khí thể tích không khí biến đổi (VAV)
Hệ thống điều hòa không khí tổng quát sử dụng một thể tích không khí nhất định để cung cấp không khí điều hòa trong nhà. Đối với sự thay đổi trong tải nhiệt trong nhà, nó điều khiển sự thay đổi của nhiệt độ cung cấp không khí, được gọi là hệ thống dòng chảy cố định (CAV). Hệ thống dòng chảy biến đổi (VAV) cố định nhiệt độ cung cấp không khí và điều chỉnh thể tích cung cấp không khí để đối phó với sự thay đổi trong tải điều hòa không khí. Với đặc tính hoạt động của quạt, nó có thể tiết kiệm hơn một nửa lượng tiêu thụ công suất của quạt.
Hệ thống tổng trao đổi nhiệt
Vào mùa hè, khoảng 30% đến 40% năng lượng tiêu thụ của hệ thống điều hòa không khí được sử dụng để xử lý tải nhiệt của không khí bên ngoài. Do đó, giảm tải nhiệt của không khí bên ngoài là một trong những điểm chính của tiết kiệm năng lượng của hệ thống điều hòa không khí. Để đảm bảo chất lượng không khí trong nhà, một hệ thống điều hòa không khí tốt thường giới thiệu khoảng 30% không khí tươi từ bên ngoài và 70% không khí tái cung cấp điều hòa, sau đó xử lý nó thành không khí cung cấp điều hòa phù hợp với điều kiện trong nhà. Khoảng 30% không khí tái cung cấp điều hòa được thay thế bằng không khí tươi từ bên ngoài. Nếu năng lượng của không khí thải có nhiệt độ thấp và độ ẩm thấp được thu hồi và tái sử dụng, mục đích tiết kiệm năng lượng có thể được đạt được. Có cơ bản hai loại bộ trao đổi nhiệt tổng, được giới thiệu đại khái như sau:
1. Loại chảy chéo tĩnh
Có nhiều kênh dòng phẳng trong bộ trao đổi nhiệt tổng chảy chéo tĩnh, và hai dòng được tách rời ở cả hai bên của mỗi tấm bằng các bức tường chia và thiết bị kín. Hướng dòng chảy là hướng chéo. Các tấm chủ yếu được làm từ sợi thấm, và nước hấp thụ ở một bên có thể thấm qua bên kia để được lấy ra khỏi bộ trao đổi nhiệt tổng bởi dòng khác. Thiết bị này không cần nguồn điện và dễ bảo trì, đó là ưu điểm chính của nó.
2. Loại quay
Bộ trao đổi nhiệt tổng quay yêu cầu một động cơ nhỏ để làm quay bánh xe lưới mật ong này. Có vô số các kênh nhỏ song song trong lưới mật ong, tạo thành một diện tích trao đổi lớn. Cần có một thiết bị trên bánh xe để chia nó thành hai bên. Khi không khí bên ngoài chảy qua một bên, một phần nhiệt và hơi ẩm được hấp thụ trong bánh xe. Phần bão hòa tiếp tục chảy sang bên kia. Khí thải có nhiệt độ thấp và độ ẩm thấp chảy qua bên kia, đưa nhiệt và hơi ẩm ra khỏi bánh xe, đạt được hiệu quả tái tạo khả năng hấp thụ nhiệt và hơi ẩm.
