Hiệu suất năng lượng là chỉ tiêu then chốt của điều hòa, bơm nhiệt và máy hút ẩm. Trước khi lựa chọn thiết bị và phối hợp hệ thống, có thể dùng tính toán nhiệt động để tìm ra hiệu suất nhạy nhất với những thông số nào. Lấy môi chất R290 làm ví dụ, bài viết lần lượt xem xét ảnh hưởng của độ quá lạnh, độ quá nhiệt, nhiệt độ bay hơi và nhiệt độ ngưng tụ đến COP lạnh, sau đó bàn về việc khi nguồn lực có hạn thì nên điều chỉnh thông số nào trước.
Điều kiện tính toán
Tính theo chu trình nén hơi lý thuyết một cấp, tính chất môi chất lấy từ thư viện mã nguồn mở CoolProp. Trạng thái cơ sở: nhiệt độ bay hơi 0℃, độ quá nhiệt 10℃, nhiệt độ ngưng tụ 40℃, độ quá lạnh 5℃, hiệu suất đẳng entropy của máy nén 75%. Không tính tổn thất áp suất đường ống, cũng không tính các ràng buộc truyền nhiệt như diện tích bộ trao đổi nhiệt và lưu lượng gió. COP lạnh ở trạng thái cơ sở khoảng 4,29. Mỗi trường hợp dưới đây chỉ thay đổi một thông số, các thông số còn lại giữ giá trị cơ sở.
1. Độ quá lạnh: lợi ích ổn định, tuyến tính
Tăng độ quá lạnh từ 5℃ lên 15℃, COP tăng từ 4,29 lên khoảng 4,69. Trong khoảng này, mỗi 1℃ quá lạnh tăng thêm giúp COP tăng khoảng 0,04, gần như tuyến tính.
2. Độ quá nhiệt: về lý thuyết ảnh hưởng rất nhỏ
Tăng độ quá nhiệt từ 10℃ lên 20℃, COP chỉ tăng từ 4,29 lên khoảng 4,32, mỗi 1℃ thay đổi chưa đến 0,01. Với chu trình lý thuyết R290, độ quá nhiệt hầu như không phải là đòn bẩy hiệu suất.
3. Nhiệt độ bay hơi: càng cao, lợi ích càng lớn
Nâng nhiệt độ bay hơi từ 0℃ lên 10℃, COP tăng từ 4,29 lên khoảng 6,18, và lợi ích trên mỗi độ ngày càng lớn: từ 0→1℃ tăng khoảng 0,15, từ 9→10℃ tăng khoảng 0,24.
4. Nhiệt độ ngưng tụ: càng thấp, lợi ích càng lớn
Hạ nhiệt độ ngưng tụ từ 40℃ xuống 30℃, COP tăng từ 4,29 lên khoảng 6,07. Tương tự, càng hạ càng đáng giá: từ 40→39℃ tăng khoảng 0,14, từ 31→30℃ tăng khoảng 0,23.
Khi lựa chọn, nên điều chỉnh thông số nào trước?
Các kết luận trên được r