Các nhân tố ảnh hưởng đến COP

Các nhân tố ảnh hưởng đến COP

Hệ số hiệu quả năng lượng COP phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố khác nhau như:
– Độ hoàn thiện của máy nén
– Độ tương thích giữa các thiết bị trong hệ thống lạnh như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, van tiết lưu, đường ống, các thiết bị phụ…
– Công nghệ và vật liệu mới (náy nén biến tần, van tiết lưu điện tử, các thiết bị tự động hoá hiện đại…)
– Điều kiện lắp đặt đúng tiêu chuẩn (lắp đặt, hút chân không, nạp dầu, nạp ga đúng tiêu chuẩn…)
– Điều kiện vận hành hợp lý.
– Đặc biệt, COP phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi. Đường cong mô tả COP = f(tk,to) là 1 trong 4 đường đặc tính của máy nén Qo= f(tk,to); Ne = f(tk,to); ε = f(tk,to) và I = f(tk,to). Sau đây sẽ giới thiệu về sự phụ thuộc đó

Các đường đặc tính của máy nén

COP phụ thuộc vào nhiệt độ ngưng tụ

Như hình  trên đã giới thiệu, năng suất lạnh của máy nén lạnh không phải không đổi mà luôn thay đổi theo nhiệt độ ngưng tụ và nhiệt độ bay hơi. Năng suất lạnh tăng và công tiêu tốn giảm khi nhiệt độ ngưng tụ giảm. Như vậy giảm được đến 2 lần do giảm theo nhiệt độ ngưng tụ giảm và giảm do năng suất lạnh tăng. Hình 2 giới thiệu sự phụ thuộc của năng suất lạnh riêng khối lượng qo, kJ/kg, và công nén riêng l, kJ/kg, khi
nhiệt độ ngưng tụ thay đổi với COP = qo/l. 

 Sự phụ thuộc của qo và l vào nhiệt độ ngưng tụ

Có thể tính nhanh gần đúng nhờ biểu thức tính COP của chu trình Carnot như sau:

COP c=To/(Tk-To) 

Giả sử máy lạnh hoạt động ở chế độ tiêu chuẩn nên nhiệt độ bay hơi là To = 273- 15= 258K, nhiệt độ ngưng tụ là Tk = 273+30 = 303K, hiệu nhiệt độ là 30 – (-15) = 45K. Thay vào biểu thức được hệ số hiệu quả năng lượng ở chế độ vận hành tiêu chuẩn là:

COP c = 258/45 = 5,73.
Giả sử nhiệt độ bay hơi không đổi, nhưng nhiệt độ ngưng tụ giảm xuống 1K thì COP sẽ là:

COP c = 258/44 = 5,86.

Như vậy khi nhiệt độ ngưng tụ giảm xuống 1K thì COP đã tăng thêm (5,86- 5,73)/5,73 = 2,27%, đồng nghĩa với việc điện năng tiêu tốn giảm được 2,27%. Từ kết luận trên, để tiết kiệm điện năng tiêu thụ cần phải hạ nhiệt độ ngưng tụ xuống đến mức thấp nhất có thể được như:

Đối với dàn giải nhiệt gió:

– Chọn dàn ngưng tụ có đủ diện tích trao đổi nhiệt, kiểm tra diện tích TĐN, nếu thiếu phải bổ sung hoặc thay dàn khác.
– Định kỳ vệ sinh dàn ngưng tụ
– Loại bỏ các trở ngại ở lối ra và lối vào của luồng gió giải nhiệt, đảm bảo luồng gió giải nhiệt phải hoàn toàn thông thoáng, không bị gió quẩn, không để dàn hít phải gió nóng từ các dàn ngưng khác
– Chọn vị trí lắp dàn phù hợp, không bị ánh nắng mặt trời chiếu vào, không bị ảnh hưởng của các nguồn nhiệt,không lắp gần bếp, không lắp gần các nguồn khí thải độc hại, ăn mòn, không bị bí gió, không lăp ngược chiều gió vì khi có gió quạt sẽ bị giảm
lưu lượng…
– Thường xuyên kiểm tra quạt và lưu lượng gió của quạt.

Đối với bình ngưng giải nhiệt nước:

– Chọn dàn ngưng tụ có đủ diện tích trao đổi nhiệt, , kiểm tra diện tích TĐN, nếu thiếu phải bổ sung hoặc thay dàn khác.
– Định kỳ vệ sinh ống trao đổi nhiệt của bình ngưng tụ,
– Định kì kiểm tra bơm và lưu lượng nước qua bơm cho bình ngưng và tháp giải nhiệt,
– Kiểm tra khí không ngưng trong hệ thống, xả khí không ngưng nếu cần, đặc biệt đối với máy lạnh amôniac phải xả khí không ngưng định kì,
– Kiểm tra, vệ sinh tháp giải nhiệt, bơm quạt tháp giải nhiệt, khối đệm và chất lượng
nước giải nhiệt…
– Kiểm tra và xả dầu, xả lỏng cho bình ngưng để các ống trao đổi nhiệt không bị ngập trong lỏng…

COP phụ thuộc vào nhiệt độ bay hơi 

Theo hình đầu tiên năng suất lạnh của máy lạnh cũng tăng khi nhiệt độ bay hơi tăng.
Hình bên dưới giới thiệu sự phụ thuộc của năng suất lạnh riêng qo và công nén l vào nhiệt độ bay hơi với COP = qo/l .

Sự phụ thuộc của qo và l vào nhiệt độ bay hơi

Tương tự như trên, ở đây chúng ta sẽ tính gần đúng sự tăng của COP khi nhiệt độ bay hơi tăng lên 1K nhờ biểu thức (1.8). Nhiệt độ bay hơi tăng 1K nghĩa là To = 259K và hiệu nhiệt độ sẽ là 30- (-14) =44K. Vậy:

COP c = 259/ 44= 5,89.

Như vậy, khi nhiệt độ bay hơi tăng lên 1K thì COP tăng thêm (5,89-5,73)/5,73 = 2,79%, đồng nghĩa với việc điện năng tiêu tốn giảm được 2,79%.

Nhận xét: Tiết kiệm năng lượng khi tăng nhiệt độ bay hơi lên 1K cao hơn khi giảm nhiệt độ ngưng tụ xuống 1K. Vì vậy tăng nhiệt độ bay hơi để tiết kiệm năng lượng có ý nghĩa hơn khi giảm nhiệt độ ngưng tụ. Chính vì vậy, hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt cho thiết bị bay hơi (∆to = 8÷10K) thường thấp hơn của thiết bị ngưng tụ (∆tk = 13÷17K) đối với máy điều hoà không khí.

Để tiết kiệm năng lượng cần phải nâng nhiệt độ bay hơi lên đến mức cao nhất có thể được như:

Đối với dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp:
– Chọn dàn bay hơi có đủ diện tích trao đổi nhiệt, , kiểm tra diện tích TĐN, nếu thiếu phải bổ sung hoặc thay dàn khác.
– Định kỳ vệ sinh dàn bay hơi,
– Định kì xả băng cho dàn bay hơi hoặc tự động xả băng hiệu quả theo nhu cầu,
– Định kì kiểm tra sự vận hành của quạt và lưu lượng gió.

Đối với bình bay hơi làm lạnh chất tải lạnh:
– Chọn bình bay hơi có đủ diện tích trao đổi nhiệt, kiểm tra diện tích TĐN, nếu thiếu phải bổ sung hoặc thay dàn khác,
– Định kì vệ sinh bình bay hơi, kiểm tra sự ứ dầu, xả và thổi sạch dầu nếu cần bởi vì màng dầu là lớp cản trở trao đổi nhiệt làm tăng hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt, làm tăng tiêu tốn điện năng.
– Định kì kiểm tra bơm chất tải lạnh và lưu lượng chất tải lạnh qua bơm. Lưu lượng giảm sẽ làm tăng hiệu nhiệt độ trao đổi nhiệt và làm tăng tiêu tốn điện năng.
– Đối với bình bay hơi kiểu ngập lỏng, cần điều chỉnh đúng mức lỏng yêu cầu. Mức lỏng cao làm tăng nguy cơ va đập thuỷ lực, mức lỏng thấp làm giảm khả năng trao đổi nhiệt của bình dẫn đến tăng điện năng tiêu tốn.