Phương pháp đánh giá tác động của nhiệt độ môi trường đến tiêu thụ năng lượng trong hệ thống nhiệt nóng và hệ thống lạnh

Hệ thống nhiệt nóng và nhiệt lạnh vốn là những hệ thống tiêu thụ năng lượng trọng điểm trong hầu hết các nhà máy, tòa nhà và các hộ sử dụng năng lượng khác. Tùy vào đặc thù sản xuất và loại hình cung cấp sản phẩm, dịch vụ mà những hệ thống này được sử dụng chủ yếu gồm lò hơi, bơm nhiệt, điều hòa không khí, chiller,…
Do đặt trong vùng khí hậu nhiệt đới, nên nhu cầu sử dụng nhiệt nóng và nhiệt lạnh có xu hướng biến đổi theo mùa khi nhiệt độ thay đổi, chênh lệch giữa các tháng và các năm. Thường thì trong 1 năm, nhu cầu sử dụng nhiệt nóng tăng vào các tháng cuối năm (mùa đông) và nhiệt lạnh vào các tháng giữa năm (mùa hè). Đồng thời nhiệt độ giữa các năm thường thay đổi và biến đổi liên tục. Điều này đôi khi trở thành vấn đề khi so sánh tình hình suất năng lượng nhiệt nóng hoặc nhiệt lạnh tiêu thụ (năng lượng dùng để sản xuất cho 1 đơn vị sản phẩm) giữa hai hoặc ba năm liên tiếp trong điều kiện nhiệt độ môi trường giữa các năm khác nhau.
Như vậy việc so sánh suất năng lượng tiêu thụ chỉ mang ý nghĩa khi so sánh được căn cứ trong điều kiện nhiệt độ của mỗi năm. Bằng công cụ Heating Degree day – Nhiệt độ gia nhiệt ngày và Cooling degree day-nhiệt độ làm lạnh ngày, chúng ta hoàn toàn có thể đánh giá tác động của nhiệt độ môi trường đến tiêu thụ năng trong hệ thống nhiệt nóng và nhiệt lạnh. Từ đó xác định những điểm bất thường hay những cơ hội tiết kiệm năng lượng. Nội dung trình bày dưới đây sẽ hướng dẫn người đọc cách thực hiện phương pháp này. 
 
Nhiệt độ ngày – Degree days là gì?
Nhiệt độ ngày là đại lượng biểu diễn một cách đơn giản dữ liệu nhiệt độ không khí môi trường. Nhiệt độ ngày được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp năng lượng nhằm tính toán tác động của nhiệt độ không khí môi trường đến tiêu thụ năng lượng của tòa nhà hoặc nhà máy.
‘Nhiệt độ gia nhiệt ngày-Heating degree days hoặc HDD’, là đại lượng thể hiện về lượng nhiệt (tính bằng độ C) và khoảng thời gian (tính bằng ngày) của nhiệt độ môi trường thấp hơn nhiệt độ cơ sở hoặc điểm cân bằng. HDD được sử dụng trong tính toán liên quan đến tiêu thụ nhiệt nóng trong tòa nhà hoặc nhà máy.
‘Nhiệt độ làm lạnh ngày-Cooling degree days hoặc CDD’, là đại lượng thể hiện về lượng nhiệt (tính bằng độ C) và khoảng thời gian (tính bằng ngày) của nhiệt độ môi trường cao hơn nhiệt độ cơ sở hoặc điểm cân bằng. CDD được sử dụng trong tính toán liên quan đến tiêu thụ nhiệt lạnh trong tòa nhà hoặc nhà máy.
Ví dụ minh họa/Case study:
Ví dụ sau đây giúp minh họa cụ thể phương pháp đánh giá tác động của nhiệt độ môi trường đến tiêu thụ năng trong hệ thống nhiệt nóng và nhiệt lạnh bằng công cụ Heating Degree day – Nhiệt độ gia nhiệt ngày và Cooling degree day-nhiệt độ làm lạnh ngày.
Một nhà máy X sản xuất thực phẩm. Hệ thống nhiệt lạnh được sử dụng tại nhà máy X. Dưới đây là đồ thị mô tả suất tiêu hao điện để làm lạnh cho 1 đơn vị sản phẩm của nhà máy

Trên đồ thị dễ thấy, mỗi năm năng lượng sử dụng cho mỗi đơn vị sản phẩm thay đổi theo từng tháng. Áp dụng công cụ CDD, theo hướng dẫn sau đây
Bước 1: Vào website www.degreedays.net, gõ Vùng khí hậu mà đơn vị đặt gần nhất. Trong trường hợp này nhà máy X đặt tại Hà Nội. 

Bước 2: Chọn Cooling  trong trường hợp làm lạnh, (đối với hệ thống cần gia nhiệt nóng, chọn Heating)

 Bước 3: Chọn Ceisius (độ C)
Bước 4: Chọn Base tempature 15 độ C (nhiệt độ làm lạnh cần đạt được là 15 độ C)
Bước 5: Chọn theo tháng với yêu cầu từ năm 2013 -2015 chọn Last 36 months (36 tháng gần nhất)
Bước 6: Xuất kết quả (Generate degree days). Tại bước này, ta sẽ nhận được file dữ liệu và download kết quả dưới dạng file excel

Bước 7: Từ file excel nhận được, vẽ biểu đồ và so sánh với đồ thị năng lượng ban đầu

Hệ số làm lạnh ngày

 
Qua kết quả nhận được ta thấy, về cơ bản suất tiêu hao nhiệt lạnh của các năm biến động theo xu hướng nhiệt độ giữa các năm và các tháng. Điểm hình năm 2014 từ tháng 1 đến tháng 8  suất tiêu hao nhiệt lạnh thấp hơn các năm khác do hệ số làm lạnh ngày của thời điểm ngày thấp hơn so với các năm khác. Trong khi các tháng cuối năm 2014, nhiệt lạnh tiêu hao nhiều hơn bởi hệ số làm lạnh ngày ở thời điểm đó cao hơn. Ngoài ra nhìn vào tháng 8 của năm 2014, ta cũng phát hiện ra điểm bất thường, ở trường hợp này, ta cần phỏng vấn và truy xuất lịch sử vận hành của nhà máy nhằm phát hiện ra các cơ hội nâng cao hiệu quả năng lượng của nhà máy.
Thực hiện bài viết: Kỹ sư Trần Thị Thu Phương
Hướng dẫn:  TS. Nguyễn Xuân Quang
Tham khảo
http://www.degreedays.net/

Các bài viết liên quan

Đường cơ sở năng lượng (Phần 4): Hàm hồi quy đa biến

15/06/2017

Trong phần này ENERVI sẽ chỉ một phương pháp nâng cao với độ phức tạp cao hơn là xây dựng đường...

Đường cơ sở năng lượng (Phần 3): Xử lý dữ liệu đường cơ sở năng lượng

15/06/2017

Trong phần này chuyên gia ENERVI sẽ đi phân tích chỉ ra nguyên nhân và các biện pháp xử...

Đường Cơ Sở Năng Lượng (Phần 2) Tính Toán Năng Lượng Tiết Kiệm Và Lũy Kế Tiết Kiệm.

02/06/2017

Tại phần này chúng ta sẽ tiếp tục với việc tính toán chỉ số tiết kiệm năng lượng đạt được...