Tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu không nhất thiết bắt đầu bằng việc thay toàn bộ thiết bị. Hệ thống có thể còn nhiều cơ hội cải thiện thông qua tối ưu lịch vận hành, điều chỉnh điều khiển, kiểm tra thiết bị, cân bằng hệ thống và cải tạo những hạng mục thực sự cần thiết. Để lựa chọn đúng giải pháp, công trình cần được khảo sát, đo đạc và đánh giá mức tiêu thụ năng lượng trước khi đầu tư. Hãy cùng HRT tìm hiểu cách đánh giá và tối ưu hệ thống HVAC hiện hữu theo hướng phù hợp với điều kiện vận hành thực tế.
Vì sao cần tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu?
HRT hoàn thiện kết nối máy Package trong nhà máy Giấy Miza Nghi Sơn - Thanh Hoá
Hệ thống HVAC trong công trình sau nhiều năm vận hành có thể không còn hoạt động đúng với điều kiện thiết kế ban đầu. Công năng sử dụng thay đổi, số lượng người sử dụng biến động, thời gian vận hành kéo dài hơn hoặc tải nhiệt tăng lên đều có thể làm thay đổi nhu cầu làm lạnh và thông gió.
Bên cạnh đó, hiệu suất hệ thống có thể bị ảnh hưởng bởi thiết bị xuống cấp, bộ lọc bẩn, dàn trao đổi nhiệt bị bám bẩn, lưu lượng gió hoặc nước không phù hợp và hệ thống điều khiển chưa được tối ưu.
Một vấn đề khác là nhiều công trình được vận hành theo lịch cố định trong khi tải thực tế thay đổi theo thời gian. Khi đó, thiết bị có thể tiếp tục hoạt động với công suất không cần thiết trong những khoảng thời gian tải thấp.
Vì vậy, tiết kiệm năng lượng HVAC không nên được hiểu đơn giản là thay máy lạnh mới. Cần đánh giá toàn bộ chuỗi thiết bị và cách hệ thống đang vận hành.
Làm thế nào xác định hệ thống HVAC đang lãng phí năng lượng?
Bước đầu tiên là xác định hệ thống đang tiêu thụ bao nhiêu năng lượng và tiêu thụ ở đâu. Hóa đơn điện trong nhiều tháng có thể cho thấy xu hướng tiêu thụ, nhưng chưa đủ để xác định nguyên nhân.
Công trình cần xem xét dữ liệu vận hành của Chiller, VRV/VRF, AHU, FCU, bơm, quạt và các thiết bị liên quan. Với hệ thống có BMS, dữ liệu lịch sử về nhiệt độ, trạng thái thiết bị, setpoint và thời gian vận hành có thể hỗ trợ quá trình đánh giá.
Đo đạc thực tế cũng rất quan trọng. Công suất điện, lưu lượng nước, lưu lượng gió, nhiệt độ nước vào ra hoặc các thông số liên quan cần được kiểm tra theo đặc điểm từng hệ thống.
Sau đó, dữ liệu thực tế được so sánh với điều kiện thiết kế hoặc trạng thái vận hành mong muốn. Cách tiếp cận này giúp xác định vấn đề nằm ở thiết bị, điều khiển, phân phối năng lượng hay chính cách vận hành.
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp VRV
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp Chiller
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp Packaged
Energy Audit HVAC là gì?
Energy Audit HVAC là quá trình đánh giá mức tiêu thụ năng lượng và hiệu suất vận hành của hệ thống HVAC để xác định những cơ hội cải thiện phù hợp.
Đối với công trình hiện hữu, Energy Audit nên bắt đầu bằng việc thu thập hồ sơ thiết kế, thông số thiết bị, lịch vận hành và dữ liệu tiêu thụ điện. Tiếp theo là khảo sát hiện trạng và đo đạc những thông số cần thiết.
Một bước quan trọng là thiết lập mức tiêu thụ hiện tại làm cơ sở so sánh. Nếu không có dữ liệu ban đầu, việc xác định hiệu quả sau cải tạo sẽ khó chính xác.
DOE cũng khuyến nghị quá trình retrofit công trình hiện hữu nên dựa trên đánh giá hiệu suất, dữ liệu vận hành và các phương án có cơ sở phân tích thay vì lựa chọn giải pháp một cách đơn lẻ.
Các giải pháp tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu
Kiểm tra hệ thống VRV, VRF định kỳ
Tối ưu lịch vận hành
Lịch hoạt động của HVAC cần phù hợp với thời gian sử dụng thực tế. Khu vực không sử dụng trong một khoảng thời gian dài không nhất thiết phải duy trì cùng chế độ vận hành như khu vực đang có tải.
Việc điều chỉnh lịch khởi động và dừng thiết bị, thay đổi chế độ vận hành theo giờ và phân vùng phù hợp có thể giảm thời gian hệ thống hoạt động không cần thiết.
Tuy nhiên, lịch vận hành phải được xây dựng dựa trên công năng và yêu cầu của từng khu vực, không nên áp dụng một lịch cố định cho toàn bộ công trình.
Tối ưu setpoint
Setpoint nhiệt độ ảnh hưởng trực tiếp đến cách hệ thống HVAC vận hành. Nếu cài đặt không phù hợp với nhu cầu thực tế, hệ thống có thể phải xử lý tải lớn hơn cần thiết.
Việc điều chỉnh setpoint cần đồng thời xem xét yêu cầu tiện nghi, đặc điểm công trình, tải nhiệt và điều kiện vận hành. Không nên đưa ra một mức nhiệt độ duy nhất để áp dụng cho mọi tòa nhà.
Sử dụng biến tần cho quạt và bơm
VFD có thể cho phép điều chỉnh tốc độ động cơ theo nhu cầu thực tế thay vì duy trì một tốc độ cố định.
Giải pháp này đặc biệt cần được đánh giá đối với hệ thống có tải biến động. Tuy nhiên, việc lắp biến tần không mặc nhiên tạo ra mức tiết kiệm cố định. Hiệu quả phụ thuộc vào đặc tính tải, phạm vi điều chỉnh, chiến lược điều khiển và tình trạng của hệ thống.
Tối ưu Chiller
Với hệ Chiller, cần xem xét đồng thời chiller, bơm nước lạnh, bơm nước giải nhiệt, tháp giải nhiệt và hệ thống điều khiển.
Việc vận hành nhiều chiller ở chế độ tải thấp hoặc điều khiển chưa phù hợp có thể làm giảm hiệu quả tổng thể. Do đó, sequencing thiết bị và điều chỉnh theo tải thực tế cần được xem xét trong quá trình tối ưu.
Tối ưu AHU và FCU
AHU và FCU cần được kiểm tra về tình trạng coil, filter, quạt, damper, lưu lượng gió và điều khiển.
Bộ lọc bẩn có thể làm tăng trở lực của hệ thống. Coil bị bám bẩn có thể ảnh hưởng đến trao đổi nhiệt. Nếu các thông số này không được kiểm soát, thiết bị có thể phải hoạt động lâu hơn để đáp ứng cùng một nhu cầu.
Tối ưu VRV/VRF
Đối với VRV/VRF, cần đánh giá tải thực tế, lịch vận hành, cài đặt nhiệt độ, tình trạng dàn trao đổi nhiệt, bộ lọc và hệ thống điều khiển.
Không nên mặc định thay toàn bộ hệ VRV/VRF cũ bằng thiết bị mới là phương án tối ưu. Nếu nguyên nhân tiêu thụ điện nằm ở lịch vận hành hoặc điều khiển, việc thay thiết bị có thể không giải quyết đúng vấn đề.
Xem Thêm Điều Hòa Chính Xác Cho Phòng Server Và Data Center
Cải tạo hệ thống điều khiển HVAC để tiết kiệm năng lượng
Bảo trì hệ thống điều hòa
Hệ thống điều khiển có vai trò quan trọng vì nó quyết định thiết bị hoạt động khi nào, ở mức công suất nào và theo điều kiện nào.
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất hoặc CO₂ cần được bố trí phù hợp với mục đích đo. Nếu cảm biến đặt sai vị trí hoặc sai lệch, hệ thống có thể nhận thông tin không phản ánh đúng điều kiện thực tế.
BMS có thể hỗ trợ giám sát trạng thái thiết bị, lập lịch vận hành, theo dõi dữ liệu và điều chỉnh các thông số điều khiển. DOE xác định nâng cấp hoặc hiện đại hóa hệ thống BAS là một nhóm giải pháp retrofit có thể cải thiện khả năng kiểm soát và giám sát HVAC.
Ở những công trình có dữ liệu vận hành đầy đủ, các chiến lược điều khiển nâng cao có thể được xem xét. Tuy nhiên, mức độ tự động hóa cần phù hợp với quy mô và khả năng quản lý của công trình.
Tối ưu thông gió để giảm năng lượng HVAC
Không khí ngoài trời đưa vào công trình có thể làm tăng tải nhiệt và tải ẩm mà hệ thống HVAC phải xử lý. Vì vậy, thông gió cần được thiết kế và vận hành phù hợp với nhu cầu thực tế.
Demand Control Ventilation có thể điều chỉnh lượng gió theo mức sử dụng hoặc tín hiệu từ cảm biến phù hợp. DOE cho biết DCV có thể giúp giảm năng lượng trong những giai đoạn công trình có mức sử dụng thấp khi hệ thống được thiết kế và điều khiển đúng.
HRV và ERV là những giải pháp thu hồi năng lượng giữa luồng khí cấp và khí thải. Chúng có thể giúp giảm tải xử lý không khí ngoài trời trong những hệ thống phù hợp.
Tuy nhiên, việc sử dụng heat recovery cần xem xét chất lượng khí thải, nguy cơ nhiễm chéo, tổn thất áp suất, khả năng của quạt và điều kiện lắp đặt thực tế.
Xem Thêm Điều Hòa Packaged Cho Nhà Xưởng Công Nghiệp
Cách đánh giá hiệu quả sau khi cải tạo HVAC
Thi công lắp đặt hệ thống VRV Daikin
Hiệu quả sau cải tạo không nên chỉ được đánh giá bằng cách so sánh hai hóa đơn điện.
Điện năng tiêu thụ còn chịu ảnh hưởng bởi thời tiết, số giờ vận hành, tải công trình và công năng sử dụng. Nếu những yếu tố này thay đổi, kết quả so sánh đơn giản có thể dẫn đến kết luận không chính xác.
Do đó, cần xác định baseline trước cải tạo và tiếp tục thu thập dữ liệu sau khi hệ thống được điều chỉnh hoặc retrofit.
Ngoài điện năng, cần kiểm tra điều kiện vận hành như nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng gió, lưu lượng nước hoặc các thông số phù hợp với hệ thống.
Mục tiêu của retrofit không chỉ là giảm điện năng mà còn phải duy trì yêu cầu vận hành của công trình.
Xem Thêm Tối Ưu Vận Hành Chiller, Giảm Lãng Phí Năng Lượng
Những sai lầm khi tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu
Một sai lầm phổ biến là quyết định thay thiết bị trước khi xác định nguyên nhân tiêu thụ năng lượng cao. Nếu vấn đề nằm ở điều khiển hoặc cách vận hành, thay thiết bị có thể không giải quyết được nguyên nhân chính.
Một sai lầm khác là sử dụng tỷ lệ tiết kiệm cố định cho mọi công trình. Hiệu quả retrofit phụ thuộc vào thiết bị, tải, thời gian vận hành, khí hậu, tình trạng hệ thống và phạm vi cải tạo.
Việc chỉ nhìn vào công suất danh định cũng chưa đủ. Thiết bị cần được đánh giá trong điều kiện tải và chế độ vận hành thực tế.
Ngoài ra, không nên tối ưu năng lượng bằng cách giảm thông gió hoặc thay đổi điều kiện nhiệt mà không xem xét yêu cầu chất lượng không khí và tiện nghi của công trình.
Chi phí và thời gian hoàn vốn khi retrofit HVAC
Chi phí retrofit phụ thuộc vào phạm vi cải tạo và hiện trạng hệ thống. Một dự án chỉ nâng cấp điều khiển sẽ có cấu trúc chi phí khác hoàn toàn so với dự án thay Chiller hoặc cải tạo đồng thời hệ thống nước lạnh, AHU và BMS.
Thời gian hoàn vốn có thể được tính từ chi phí đầu tư và giá trị tiết kiệm năng lượng dự kiến. Tuy nhiên, chỉ số này không nên là căn cứ duy nhất để quyết định đầu tư.
Tuổi thọ thiết bị, chi phí bảo trì, độ tin cậy, khả năng mở rộng và yêu cầu vận hành cũng cần được xem xét. DOE cung cấp các hướng dẫn retrofit nhằm hỗ trợ đánh giá tính hiệu quả về chi phí của từng biện pháp thay vì áp dụng một công thức chung cho mọi công trình.
Quy trình tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu
Một quy trình phù hợp thường bắt đầu bằng khảo sát hiện trạng và thu thập dữ liệu. Sau đó, hệ thống được đo đạc và xác định baseline tiêu thụ năng lượng.
Từ dữ liệu thu được, đơn vị kỹ thuật có thể phân tích nguyên nhân gây tiêu thụ năng lượng cao và xây dựng các phương án cải thiện. Những phương án này có thể bao gồm tối ưu vận hành, nâng cấp điều khiển, bảo trì, retrofit từng phần hoặc thay thế thiết bị.
Sau khi lựa chọn phương án, hệ thống được cải tạo và kiểm tra lại thông số vận hành. TAB và commissioning có thể được thực hiện tùy phạm vi dự án.
Cuối cùng, dữ liệu năng lượng và thông số HVAC tiếp tục được theo dõi để đánh giá kết quả sau cải tạo.
Đây cũng là hướng tiếp cận HRT đang công bố cho nhóm công trình hiện hữu: Energy Audit, Retrofit và HVAC Optimization. HRT có nội dung riêng về giải pháp tiết kiệm năng lượng HVAC và công trình hiện hữu, trong đó đề cập đến khảo sát, đo đạc, kiểm toán năng lượng và tối ưu hệ thống.
Xem Thêm Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Khi Lắp Đặt Điều Hòa VRV
HRT và giải pháp tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu
Theo nội dung HRT đã công bố, nhóm Energy Saving gồm các định hướng như Retrofit, Energy Audit và HVAC Optimization. HRT cũng xác định công trình hiện hữu cần cải tạo và tiết kiệm năng lượng là một trong những nhóm công trình mục tiêu.
HRT hiện có nội dung về tối ưu năng lượng cho các hệ thống như VRV/VRF, Chiller, AHU, FCU và các hệ thống điều khiển HVAC. Tuy nhiên, hiệu quả cụ thể của từng giải pháp cần được xác định từ hiện trạng, dữ liệu vận hành và phạm vi cải tạo thực tế.
Vì vậy, với công trình đang vận hành, việc đánh giá nên được thực hiện trước khi quyết định thay thiết bị. Đây là cơ sở để xác định hạng mục nào cần tối ưu, hạng mục nào cần retrofit và trường hợp nào thực sự cần thay thế.
Kết luận
Tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu nên bắt đầu bằng việc xác định đúng nguyên nhân tiêu thụ năng lượng cao. Không phải công trình nào cũng cần thay toàn bộ thiết bị. Trong nhiều trường hợp, tối ưu lịch vận hành, điều khiển, thông gió, bảo trì hoặc retrofit từng phần có thể được xem xét trước khi đầu tư lớn.
Đối với công trình cần cải tạo sâu hơn, Energy Audit, Retrofit và HVAC Optimization là những hướng tiếp cận đã được HRT công bố. Mức hiệu quả thực tế cần được xác định từ khảo sát, đo đạc và dữ liệu vận hành của từng công trình, thay vì sử dụng một tỷ lệ tiết kiệm cố định.
Nếu doanh nghiệp đang đánh giá hệ thống HVAC hiện hữu, việc xác định baseline, đo đạc thực tế và phân tích nguyên nhân nên được thực hiện trước khi quyết định đầu tư cải tạo. Đây là cơ sở để lựa chọn giải pháp phù hợp với tình trạng thiết bị, nhu cầu vận hành và ngân sách của công trình.
Bài viết này được đội ngũ HRT biên soạn theo định hướng cung cấp thông tin về tối ưu năng lượng HVAC và cải tạo công trình hiện hữu.
Thông tin liên hệ
Công Ty Điều Hòa Thông Gió HRT
Địa chỉ: Số 9TT7 Đường Foresa 7A, KĐT Sinh Thái Tasco, Phường Xuân Phương, TP Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0916 181 080
Email: CEO@hrt.vn
FAQ về tiết kiệm năng lượng HVAC cho công trình hiện hữu
Công trình HVAC cũ có nhất thiết phải thay toàn bộ không?
Không. Nếu thiết bị vẫn đáp ứng yêu cầu, công trình có thể ưu tiên tối ưu vận hành, điều khiển, bảo trì hoặc retrofit từng phần trước khi xem xét thay thế toàn bộ.
Energy Audit HVAC là gì?
Đây là quá trình đánh giá mức tiêu thụ năng lượng và hiệu suất của hệ thống HVAC thông qua dữ liệu, khảo sát và đo đạc để xác định cơ hội cải thiện.
Lắp biến tần cho quạt và bơm có giúp tiết kiệm điện không?
Có thể, nếu hệ thống có đặc tính tải phù hợp và biến tần được tích hợp với chiến lược điều khiển đúng. Mức tiết kiệm không thể xác định chung cho mọi hệ thống.
BMS có giúp tiết kiệm năng lượng HVAC không?
BMS có thể hỗ trợ giám sát, lập lịch và điều khiển HVAC. Hiệu quả phụ thuộc vào cấu hình hệ thống, chất lượng dữ liệu và cách xây dựng chiến lược điều khiển. DOE xác định BAS là một nhóm giải pháp có thể hỗ trợ nâng cao hiệu quả vận hành HVAC.
Làm thế nào xác định mức tiết kiệm điện sau cải tạo?
Cần có dữ liệu baseline trước cải tạo và dữ liệu sau cải tạo, đồng thời xem xét những thay đổi về tải, thời gian vận hành và điều kiện công trình.