Nhu cầu sử dụng năng lượng, tiềm năng khai thác các nguồn năng lượng truyền thống và ô nhiễm môi trường đang là vấn đề đặc biệt cần quan tâm trên toàn thế giới.

Theo thống kê tại các nước phát triển, hàng năm tiêu tốn khoảng 10-20% tổng năng lượng Quốc gia cho hệ thống điều hòa thống khí. Đây là con số không nhỏ, đòi hỏi sự cần thiết phải nghiên cứu và áp dụng các giải pháp tiết kiệm năng lượng hiệu quả.

Tiết kiệm năng lượng hiệu quả trong lĩnh vực điều hòa không khí (ĐHKK) có thể thực hiện theo các định hướng sau: sử dụng năng lượng sạch, năng lượng thải và một số giải pháp nâng cao hiệu suất công nghệ.
Giải pháp 1: nâng cao hiệu suất công nghệ

- Nhiệt độ của thiết bị bay hơi tăng, công suất lạnh thu được của thiết bị đó sẽ tăng. Thực tế đã chứng tỏ với mỗi mức tăng nhiệt độ thiết bị bay hơi thêm 10C có thể tiết kiệm từ khoảng 1,5-3% năng suất lạnh và giảm công suất điện từ 1-2%. Việc nâng nhiệt độ trong thiêt bị bay hơi có thể thực hiện được bằng cách nâng nhiệt độ phòng điều hòa tới giới hạn theo tiêu chuẩn tiện nghi và vệ sinh môi trường.

- Nhiệt độ bình ngưng giảm, công suất TR của thiết bị đó sẽ tăng. Việc giảm nhiệt độ bình ngưng được thực hiện bằng cách hợp lý hóa quá trình giải nhiệt và sử dụng tháp giải nhiệt có hiệu suất cao.

- Hiệu suất về năng lượng thực tế còn phụ thuộc vào hai yếu tố quan trọng khác đó là: mức độ vận hành non tải và các điều kiện thiết kế. Thiết bị hoạt động càng gần với công suất thiết kế, hiệu suất thu được càng cao.

Giải pháp 2: Sử dụng các nguồn năng lượng sạch phi truyền thống

- Với mức năng lượng tiếp nhận hàng năm vào khoảng 1,05x1018 KW/h, hay tương ứng với năng lượng của khoảng 5 triệu tấn than trong một giây, năng lượng mặt trời sẽ là nguồn năng lượng chủ đạo trên trái đất trong thời gian tới. Trong công nghệ ứng dụng, năng lượng bức xạ mặt trời được thu nạp và chuyển đổi thành nhiệt năng nhờ các colector cung cấp cho thiết bị lạnh. Ưu điểm là công suất lạnh cần cấp cho không gian điều hòa lớn nhất thường trùng với khi cường độ bức xạ mặt trời lớn nhất.. Tại Việt Nam đã cho thử nghiệm áp dụng thành công công nghệ trên với môi chất lạnh sử dụng là lithi bromua (LiBrH2O) và hiện nay, Viện Khoa học Công nghệ Xây dựng đang nghiên cứu thử nghiệm với môi chất lạnh amoni hidroxit (NH4OH).

- Công nghệ sử dụng nước mặt tự nhiên để làm giảm nhiệt độ không khí cấp đã được nghiên cứu và áp dụng tại nhiều nước. Ưu điểm của công nghệ này là nước sau khi sử dụng được làm mát tự nhiên vào ban đêm, với nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ trung bình ngày khoảng 2-30C, được lưu giữ và sử dụng vào thời điểm cần làm mát không khí trong ngày. Nhiệt độ không khí được làm giảm đáng kể khi sử dụng công nghệ với dòng không khí có nhiệt độ cao và độ ẩm thấp. Tại Việt Nam, công nghệ buồng tạo sương đã được nghiên cứu và áp dụng để làm giảm nhiệt độ không khí trong các phân xưởng nóng. Tuy nhiên, công nghệ này ít đươc áp dụng trong các công trình dân dụng và nhà ở thông thường vì không khí qua công nghệ xử lý thường có độ ẩm lớn.

- Ngoài ra, từ đặc tính dao động nhiệt độ trong ngày, tại các khu vực có biên độ dao động ngày- đêm lớn, có thể giảm tải trọng nhiệt bằng việc đóng mở hệ thống cửa để sử dụng tính lạnh của không khí ban đêm. Công nghệ sử dụng bộ tích nhiệt để tích “lạnh’ không chỉ giảm tải lạnh yêu cầu trong phòng mà còn giảm công suất thiết bị điều hòa khi thiết bị vận hành kết hợp.

- Từ đặc tính dao động nhiệt độ không khí trong năm và tính ổn định nhiệt của lớp đất bề mặt, có thể giảm tải trọng nhiệt bằng việc kết hợp năng lượng địa nhiệt. Có thể kết hợp đồng thời giải pháp sử dụng năng lượng địa nhiệt và năng lượng từ đặc tính dao động nhiệt trong ngày bằng bộ lưu giữ địa nhiệt để điều tiết không khí trong phòng nếu các điều kiện riêng được đáp ứng, khi đó hiệu quả tiết kiệm năng lượng sẽ đạt được cao hơn.

Giải pháp 3: Sử dụng năng lượng thải trong hệ thống điều tiết không khí

- Trong các công trình dân dụng thông thường tại Việt Nam, nhiệt thải từ các quá trình là không lớn ngoài trừ khi có thể tái sử dụng không khí thải từ không gian điều hòa. Sử dụng bộ thu hồi nhiệt cho phép sử dụng lại một phần năng lượng thải nêu trên. Hiệu quả sử dụng bộ thu hồi nhiệt phụ thuộc vào các thông số như: Độ chênh lệch nhiệt độ trong và ngoài nhà; Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của hai dòng không khí; Vận tốc dòng không khí đi qua bộ thu… Do một phần năng lượng cần tiêu tốn cho hệ quạt hồi và quạt cấp và giá thành đầu tư, lắp đặt thiết bị khá cao, vì vậy chỉ nên thiết kế sử dụng thiết bị thu hồi nhiệt khi độ chênh nhiệt độ trong và ngoài nhà cao (≥ 60C). Bộ thu hồi nhiệt không nên sử dụng tại các không gian có nồng độ bụi cao hay không gian có chất độc hại cần thu gom để xử lý.

- Trong một số nhà công nghiệp, lượng nhiệt thải trong quá trình sản xuất có thể sử dụng để phát điện hoặc để chạy máy điều hòa. Nguyên lý hoạt động của máy điều hòa hấp thụ sử dụng nhiệt thải tương tự như thiết bị sử dụng năng lượng mặt trời, ở đây nguồn thu nhiệt được thay bằng nguồn nhiệt thải từ quá trình sản xuất.

Nguồn: Tạp chí KHCN Xây dựng số 3, 2009