Nghiên Cứu Giải Pháp Cấp Nước Nóng Hiệu Quả Cho Khách Sạn Holiday Tại Nha Trang

• Tác giả: Bùi Hữu Anh Khoa
• Người hướng dẫn: TS. Khương Thị Hải Yến
• Trường học: Trường Đại Học Thủy Lợi
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cấp thoát nước
• Đề tài: Giải Pháp Cấp Nước Nóng Hiệu Quả Cho Khách Sạn Holiday Tại Nha Trang
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tổng quan các nghiên cứu về hệ thống cấp nước nóng trung tâm cho khách sạn
• 1.1.1. Các nghiên cứu hệ thống nước nóng trên thế giới
• 1.1.2. Các nghiên cứu hệ thống nước nóng ở Việt Nam
• 1.1.3. Tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả trong các tòa nhà
• 1.2. Tổng quan về thiết kế hệ thống cấp nước nóng trung tâm khách sạn Holiday – thành phố Nha Trang
• 1.2.1. Sơ lượt về thiết kế cơ điện và cấp thoát nước khách sạn Holiday – Nha Trang
• 1.2.2. Hệ thống cấp nước sử dụng khách sạn
• 1.3. Tổng quan về đặc điểm tạo nhiệt của Heatpump
• 1.3.1. Giới thiệu về heatpump
• 1.3.2. Cấu tạo của hệ thống Heatpump
• 1.3.3. Nguyên lý hoạt động
• 1.3.4. Nguồn cung cấp nhiệt
• 1.3.5. Lưu chất vận động
• 1.3.6. Ưu điểm của hệ thống nước nóng trung tâm
• 1.3.7. Lợi ích khi sử dụng hệ thống nước nóng trung tâm
• 1.4. Tổng quan về máy nước nóng năng lượng mặt trời
• 1.4.1. Lịch sử ra đời máy nước nóng năng lượng mặt trời
• 1.4.2. Cấu tạo chính và nguyên lý hoạt động
• 1.4.3. Nguyên lý hoạt động
• 1.5. Tổng quan về lý thuyết điều khiển tự động
• 1.5.1. Phân loại điều khiển tự động theo tín hiệu
• 1.5.2. Mô tả toán học hệ thống điều khiển
• 1.6. Kết luận chương I
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG CẤP NƯỚC NÓNG TRUNG TÂM CỦA KHÁCH SẠN HOLIDAY
• 2.1. Hệ thống cấp nước nóng trung tâm của khách sạn Holiday
• 2.1.1. Cơ sở tính toán hệ thống cấp nước nóng trung tâm gia nhiệt bằng heatpump của khách sạn
• 2.1.1.1. Công thức tính toán hệ thống cấp nước nóng trong nhà
• 2.1.1.2. Lưu lượng cấp nước
• 2.1.1.3. Lượng nhiệt tiêu thụ
• 2.1.1.4. Công suất nguồn cấp nhiệt
• 2.1.2. Tính toán và lựa chọn hệ thống heatpump của khách sạn
• 2.1.2.1. Tính toán hệ thống heatpump
• 2.1.2.2. Lựa chọn heatpump
• 2.1.2.3. Đánh giá mức độ đầu tư
• 2.1.2.3.1. Chi phí đầu tư hệ thống heatpump
• 2.1.2.3.2. Chi phí duy trì hoạt động hệ thống heatpump
• 2.1.3. Cơ sở tính toán hệ thống nước nóng Solar
• 2.1.3.1. Cơ sở tính toán hệ thống nước nóng Solar
• 2.1.3.2. Tính toán tấm thu nhiệt điển hình
• 2.1.3.3. Lựa chọn hệ thống nước nóng
• 2.1.4. Thuật toán PID trong điều khiển nhiệt độ
• 2.1.4.1. Thành phần tỉ lệ P (Proportional)
• 2.1.4.2. Thành phần tích phân I (Integral)
• 2.1.4.3. Thành phần vi phân D (Derivative)
• 2.1.5. Lợi ích điều khiển nhiệt độ bằng bộ điều khiển PID
• 2.1.6. Bộ điều khiển tự động PLC
• 2.1.6.1. PLC S7-300 của Siemens
• 2.1.7. Kết luận chương II
• 3. CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP CẤP NƯỚC NÓNG HIỆU QUẢ CHO KHÁCH SẠN HOLIDAY – NHA TRANG
• 3.1. Đề xuất giải pháp sử dụng năng lượng hiệu quả tối ưu cho hệ thống nước nóng trung tâm cho khách sạn
• 3.1.1. Giải pháp thay thế toàn bộ hệ thống nước nóng gia nhiệt heatpump bằng solar
• 3.1.2. Giải pháp phương án kết hợp hệ thống nước nóng heatpump với solar
• 3.1.3. So sánh các giải đã đề xuất và lựa chọn phương án tối ưu nhất
• 3.1.4. Đề xuất kiểm soát nhiệt tại vị trí cấp nguồn hệ thống nước nóng trung tâm
• 3.2. Đề xuất kiểm soát nhiệt nguồn bằng PLC sử dụng thuật toán PID cho hệ thống cấp nước nóng khách sạn Holiday – thành phố Nha Trang
• 3.2.1. Thiết lập vòng điều khiển
• 3.2.2. Đề xuất phương án điều khiển
• 3.2.2.1. Điều khiển nhiệt bằng phương pháp ON/OFF
• 3.2.2.2. Lợi ích điều khiển nhiệt theo dãy thuật PID
• 3.2.2.3. Đề xuất điều khiển bằng module mềm FB41 trong PLC S7-300
• 3.3. Kết luận chương III
• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Giải Pháp Cấp Nước Nóng Cho Khách Sạn

Nhu cầu sử dụng nước nóng tại các khách sạn ngày càng tăng cao, đặc biệt tại các khu du lịch như Nha Trang. Việc cung cấp nước nóng liên tục và ổn định là yếu tố quan trọng để đảm bảo sự hài lòng của khách hàng. Các giải pháp truyền thống thường tiêu tốn nhiều năng lượng và gây ra chi phí vận hành lớn. Do đó, việc tìm kiếm các giải pháp nước nóng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng là vô cùng cần thiết. Bài viết này sẽ đi sâu vào các giải pháp cấp nước nóng cho khách sạn Holiday Nha Trang, tập trung vào hiệu quả, tính bền vững và khả năng ứng dụng thực tế.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nước Nóng Trong Khách Sạn

Nước nóng là một tiện nghi thiết yếu trong các khách sạn, ảnh hưởng trực tiếp đến trải nghiệm của khách hàng. Việc cung cấp nước nóng ổn định và liên tục đảm bảo sự thoải mái và tiện nghi cho khách hàng, đặc biệt trong điều kiện thời tiết lạnh hoặc mùa du lịch cao điểm. Chất lượng cấp nước nóng cũng là một yếu tố quan trọng để đánh giá chất lượng dịch vụ của khách sạn.

1.2. Các Phương Pháp Cấp Nước Nóng Truyền Thống

Các phương pháp cấp nước nóng truyền thống như sử dụng bình nóng lạnh điện, lò hơi đốt dầu hoặc gas thường tiêu tốn nhiều năng lượng và gây ra chi phí vận hành cao. Ngoài ra, các phương pháp này cũng có thể gây ra ô nhiễm môi trường và không đảm bảo tính bền vững trong dài hạn. Việc chuyển đổi sang các giải pháp nước nóng xanh và tiết kiệm năng lượng là xu hướng tất yếu trong ngành khách sạn.

II. Thách Thức Cấp Nước Nóng Tại Khách Sạn Holiday Nha Trang

Khách sạn Holiday Nha Trang đối mặt với những thách thức riêng trong việc cấp nước nóng. Nhu cầu sử dụng nước nóng lớn, đặc biệt vào mùa cao điểm du lịch, đòi hỏi một hệ thống cấp nước nóng trung tâm mạnh mẽ và hiệu quả. Bên cạnh đó, việc tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành là những ưu tiên hàng đầu. Việc lựa chọn giải pháp nước nóng phù hợp cần cân nhắc kỹ lưỡng các yếu tố như chi phí đầu tư, hiệu quả hoạt động, tính bền vững và khả năng bảo trì.

2.1. Đánh Giá Hệ Thống Nước Nóng Hiện Tại Của Khách Sạn

Hệ thống cấp nước nóng hiện tại của khách sạn Holiday Nha Trang sử dụng bơm nhiệt (heatpump) để gia nhiệt. Tuy nhiên, hệ thống này có thể chưa tối ưu về hiệu quả tiết kiệm năng lượng và chi phí vận hành. Việc đánh giá hiệu suất hoạt động, chi phí tiêu thụ điện và khả năng đáp ứng nhu cầu sử dụng nước nóng là cần thiết để xác định các vấn đề cần cải thiện.

2.2. Ảnh Hưởng Của Dịch Bệnh Đến Chi Phí Vận Hành

Tình hình dịch bệnh Covid-19 đã ảnh hưởng lớn đến ngành du lịch, làm giảm lượng khách và doanh thu của khách sạn. Trong bối cảnh này, việc cắt giảm chi phí vận hành, bao gồm chi phí cấp nước nóng, trở nên cấp thiết hơn bao giờ hết. Các giải pháp nước nóng tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành sẽ giúp khách sạn vượt qua giai đoạn khó khăn.

2.3. Yêu Cầu Về An Toàn Và Ổn Định Của Hệ Thống

Hệ thống cấp nước nóng cần đảm bảo an toàn cho người sử dụng và hoạt động ổn định trong mọi điều kiện. Các vấn đề như rò rỉ điện, quá nhiệt hoặc sự cố hệ thống có thể gây nguy hiểm và ảnh hưởng đến uy tín của khách sạn. Việc kiểm tra, bảo trì định kỳ và áp dụng các biện pháp an toàn là vô cùng quan trọng.

III. Giải Pháp Nước Nóng Bơm Nhiệt Kết Hợp Năng Lượng Mặt Trời

Một giải pháp tiềm năng là kết hợp bơm nhiệt với năng lượng mặt trời để cấp nước nóng. Hệ thống điện mặt trời nước nóng khách sạn có thể tận dụng nguồn năng lượng mặt trời dồi dào tại Nha Trang để giảm tải cho bơm nhiệt, từ đó tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí vận hành. Hệ thống này cũng góp phần bảo vệ môi trường và xây dựng hình ảnh khách sạn xanh.

3.1. Ưu Điểm Của Hệ Thống Bơm Nhiệt Năng Lượng Mặt Trời

Hệ thống bơm nhiệt năng lượng mặt trời kết hợp ưu điểm của cả hai công nghệ. Năng lượng mặt trời giúp giảm chi phí điện và khí thải, trong khi bơm nhiệt đảm bảo nước nóng liên tục ngay cả khi không có ánh nắng. Hệ thống này có thể được điều khiển tự động để tối ưu hóa hiệu quả tiết kiệm năng lượng.

3.2. Tính Toán Hiệu Quả Kinh Tế Của Giải Pháp

Việc tính toán hiệu quả kinh tế của giải pháp này cần xem xét các yếu tố như chi phí đầu tư ban đầu, chi phí vận hành, tiết kiệm năng lượng và tuổi thọ của hệ thống. So sánh với các giải pháp khác sẽ giúp khách sạn đưa ra quyết định đầu tư hợp lý.

3.3. Lựa Chọn Thiết Bị Phù Hợp Với Khách Sạn Holiday

Việc lựa chọn thiết bị bơm nhiệt và tấm thu năng lượng mặt trời cần phù hợp với quy mô và nhu cầu sử dụng nước nóng của khách sạn Holiday Nha Trang. Các yếu tố như công suất, hiệu suất, độ bền và khả năng bảo trì cần được xem xét kỹ lưỡng.

IV. Kiểm Soát Nhiệt Độ Bằng PLC Và Thuật Toán PID

Để đảm bảo hệ thống cấp nước nóng hoạt động hiệu quả và ổn định, việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng. Sử dụng bộ điều khiển PLC (Programmable Logic Controller) kết hợp với thuật toán PID (Proportional-Integral-Derivative) cho phép điều chỉnh nhiệt độ một cách chính xác và tự động, giúp tiết kiệm năng lượng và đảm bảo nước nóng luôn sẵn sàng khi cần.

4.1. Giới Thiệu Về Bộ Điều Khiển PLC Và Thuật Toán PID

PLC là một thiết bị điều khiển công nghiệp được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống tự động hóa. Thuật toán PID là một phương pháp điều khiển vòng kín được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ, áp suất và các thông số khác một cách chính xác.

4.2. Ứng Dụng PLC Và PID Trong Hệ Thống Nước Nóng

Trong hệ thống cấp nước nóng, PLC có thể được sử dụng để điều khiển bơm nhiệt, van và các thiết bị khác. Thuật toán PID được sử dụng để điều chỉnh nhiệt độ nước nóng một cách chính xác, đảm bảo nước nóng luôn ở nhiệt độ mong muốn.

4.3. Lợi Ích Của Việc Kiểm Soát Nhiệt Độ Tự Động

Việc kiểm soát nhiệt độ tự động giúp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành và đảm bảo nước nóng luôn sẵn sàng khi cần. Ngoài ra, hệ thống cũng có thể được giám sát và điều khiển từ xa, giúp quản lý dễ dàng hơn.

V. Đề Xuất Giải Pháp Tối Ưu Cho Khách Sạn Holiday Nha Trang

Dựa trên các phân tích và đánh giá, giải pháp tối ưu cho khách sạn Holiday Nha Trang là kết hợp hệ thống bơm nhiệt với năng lượng mặt trời và sử dụng bộ điều khiển PLC với thuật toán PID để kiểm soát nhiệt độ. Giải pháp này đảm bảo cấp nước nóng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành và đảm bảo an toàn cho người sử dụng.

5.1. So Sánh Các Phương Án Cấp Nước Nóng

So sánh các phương án cấp nước nóng khác nhau, bao gồm sử dụng bơm nhiệt đơn lẻ, năng lượng mặt trời đơn lẻ và kết hợp cả hai. Đánh giá các yếu tố như chi phí đầu tư, chi phí vận hành, hiệu quả tiết kiệm năng lượng và tính bền vững.

5.2. Đề Xuất Chi Tiết Về Hệ Thống Kết Hợp

Đề xuất chi tiết về hệ thống kết hợp, bao gồm lựa chọn thiết bị, thiết kế hệ thống, lắp đặt và vận hành. Đảm bảo hệ thống đáp ứng nhu cầu sử dụng nước nóng của khách sạn và hoạt động hiệu quả.

5.3. Kế Hoạch Triển Khai Và Bảo Trì Hệ Thống

Xây dựng kế hoạch triển khai và bảo trì hệ thống, bao gồm thời gian thực hiện, chi phí và các biện pháp bảo trì định kỳ. Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả trong dài hạn.

VI. Kết Luận Và Triển Vọng Phát Triển Giải Pháp Nước Nóng

Việc áp dụng các giải pháp cấp nước nóng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng là xu hướng tất yếu trong ngành khách sạn. Khách sạn Holiday Nha Trang có thể tận dụng các công nghệ tiên tiến như bơm nhiệt, năng lượng mặt trời và PLC để xây dựng một hệ thống cấp nước nóng bền vững và hiệu quả, góp phần bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng dịch vụ.

6.1. Tóm Tắt Các Kết Quả Nghiên Cứu

Tóm tắt các kết quả nghiên cứu và đánh giá về các giải pháp cấp nước nóng khác nhau. Nhấn mạnh lợi ích của việc kết hợp bơm nhiệt với năng lượng mặt trời và sử dụng PLC để kiểm soát nhiệt độ.

6.2. Triển Vọng Phát Triển Của Các Giải Pháp Năng Lượng Xanh

Phân tích triển vọng phát triển của các giải pháp năng lượng xanh trong ngành khách sạn. Nhấn mạnh vai trò của năng lượng mặt trời và các công nghệ tiết kiệm năng lượng trong việc xây dựng một ngành du lịch bền vững.

6.3. Kiến Nghị Cho Khách Sạn Holiday Nha Trang

Đưa ra các kiến nghị cụ thể cho khách sạn Holiday Nha Trang về việc triển khai các giải pháp cấp nước nóng hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Khuyến khích khách sạn đầu tư vào các công nghệ tiên tiến và xây dựng một hệ thống cấp nước nóng bền vững.

Tổng quan nghiên cứu

Nhu cầu sử dụng năng lượng trên toàn cầu ngày càng gia tăng, đặc biệt trong các ngành dịch vụ như khách sạn, nơi tiêu thụ điện năng lớn cho hệ thống điều hòa, thang máy và cấp nước nóng. Tại Việt Nam, khách sạn Holiday ở thành phố Nha Trang đang trong giai đoạn xây dựng với hệ thống cấp nước nóng trung tâm sử dụng bơm nhiệt (heatpump). Tuy nhiên, hệ thống này tiêu thụ năng lượng lớn và chưa tối ưu về chi phí vận hành cũng như an toàn sử dụng. Với khoảng 2000-2600 giờ nắng mỗi năm và tổng bức xạ năng lượng mặt trời trung bình khoảng 5 kWh/m²/ngày, Nha Trang có tiềm năng lớn để ứng dụng năng lượng mặt trời (solar) trong hệ thống cấp nước nóng. Mục tiêu nghiên cứu là đánh giá hiệu quả hệ thống cấp nước nóng hiện tại, đề xuất giải pháp kết hợp heatpump và năng lượng mặt trời nhằm giảm chi phí, tăng hiệu suất và đảm bảo an toàn vận hành. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào hệ thống cấp nước nóng trung tâm của khách sạn Holiday, với các phân tích kỹ thuật và mô phỏng điều khiển nhiệt độ trong giai đoạn 2020-2021. Kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc phát triển các giải pháp tiết kiệm năng lượng, giảm phát thải khí nhà kính và nâng cao hiệu quả kinh tế cho các khách sạn và công trình cao tầng tại khu vực miền Trung Việt Nam.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên các lý thuyết và mô hình sau:

• Nguyên lý hoạt động của máy bơm nhiệt (heatpump): Heatpump vận chuyển nhiệt từ môi trường có nhiệt độ thấp sang môi trường cần làm nóng, sử dụng vòng tuần hoàn kín với các bộ phận bay hơi, máy nén, bình ngưng tụ và van tiết lưu. Hiệu suất COP của heatpump có thể đạt từ 2 đến 3, giúp tiết kiệm năng lượng so với các thiết bị làm nóng truyền thống.

• Công nghệ máy nước nóng năng lượng mặt trời (solar): Sử dụng bộ thu nhiệt dạng ống chân không hoặc tấm phẳng để hấp thụ bức xạ mặt trời, chuyển đổi quang năng thành nhiệt năng, lưu trữ trong bình bảo ôn cách nhiệt tốt. Hiệu suất thu nhiệt của ống chân không có thể đạt trên 93%.

• Lý thuyết điều khiển tự động và thuật toán PID: Hệ thống điều khiển nhiệt độ nước nóng sử dụng bộ điều khiển tự động PLC với thuật toán PID để duy trì nhiệt độ ổn định, giảm tổn thất nhiệt và tăng độ an toàn vận hành.

Các khái niệm chính bao gồm: lưu lượng nước nóng, công suất nhiệt, hiệu suất năng lượng, bức xạ mặt trời, và các tham số điều khiển PID (tỉ lệ P, tích phân I, vi phân D).

Phương pháp nghiên cứu

• Thu thập dữ liệu: Sử dụng số liệu thực tế từ thiết kế khách sạn Holiday, các thông số kỹ thuật của heatpump Megasun MGS-10HP, dữ liệu bức xạ mặt trời tại Nha Trang, và các quy chuẩn kỹ thuật liên quan.

• Phân tích tính toán: Áp dụng công thức tính lưu lượng nước nóng, lượng nhiệt tiêu thụ, công suất nguồn cấp nhiệt theo tiêu chuẩn TCXDVN 33:2006 và các tài liệu kỹ thuật. Tính toán chi phí đầu tư và vận hành hệ thống heatpump và solar.

• Mô phỏng điều khiển: Sử dụng phần mềm Simatic Step 7 và WinCC để mô phỏng thuật toán điều khiển nhiệt độ bằng PLC với thuật toán PID, so sánh hiệu quả điều khiển ON/OFF và PID.

• So sánh và đánh giá: Đánh giá các phương án sử dụng heatpump, solar và kết hợp hai hệ thống dựa trên hiệu suất, chi phí đầu tư, chi phí vận hành và độ an toàn.

• Timeline nghiên cứu: Nghiên cứu thực hiện trong năm 2020-2021, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, tính toán, mô phỏng và đề xuất giải pháp.

Cỡ mẫu nghiên cứu là hệ thống cấp nước nóng trung tâm của khách sạn Holiday với 4 cụm heatpump công suất tổng 306 kW và hệ thống solar công nghiệp phù hợp với điều kiện khí hậu Nha Trang.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Nhu cầu sử dụng nước nóng: Khách sạn có nhu cầu nước nóng khoảng 26.76 m³/ngày, chiếm khoảng 30% tổng nhu cầu nước sinh hoạt, với nhiệt độ nước nóng sử dụng là 40°C và nhiệt độ nước tạo ra 60°C.

2. Hiệu suất và chi phí hệ thống heatpump: Hệ thống heatpump Megasun MGS-10HP có công suất sinh nhiệt 45.4 kW, tiêu thụ điện 7.8 kW mỗi máy. Chi phí đầu tư 4 máy khoảng 760 triệu đồng, chi phí vận hành điện năng khoảng 4 triệu đồng/tháng. Hiệu suất COP khoảng 3.7, giúp tiết kiệm năng lượng so với thiết bị làm nóng điện trực tiếp.

3. Tiềm năng năng lượng mặt trời: Với khoảng 2000-2600 giờ nắng/năm và bức xạ trung bình 5 kWh/m²/ngày, hệ thống nước nóng solar có thể cung cấp phần lớn nhu cầu nhiệt cho khách sạn, giảm chi phí điện năng và phát thải khí nhà kính.

4. Hiệu quả điều khiển nhiệt độ: Thuật toán PID trong PLC giúp duy trì nhiệt độ nước ổn định hơn so với phương pháp ON/OFF, giảm dao động nhiệt độ và tổn thất năng lượng. Mô phỏng cho thấy PID giảm sai số nhiệt độ xuống dưới 1°C, tăng độ an toàn và tiết kiệm chi phí vận hành.

Thảo luận kết quả

Việc sử dụng heatpump giúp giảm tiêu thụ điện năng so với các thiết bị làm nóng truyền thống, tuy nhiên chi phí đầu tư và vận hành vẫn còn cao. Kết hợp hệ thống solar tận dụng nguồn năng lượng tái tạo dồi dào tại Nha Trang sẽ giảm đáng kể chi phí điện năng, đồng thời giảm phát thải khí CO2, góp phần bảo vệ môi trường. Việc áp dụng điều khiển tự động bằng PLC với thuật toán PID nâng cao hiệu quả vận hành, giảm tổn thất nhiệt và tăng độ an toàn cho người sử dụng. So sánh với các nghiên cứu trong nước và quốc tế, giải pháp kết hợp heatpump và solar là xu hướng phát triển bền vững cho hệ thống cấp nước nóng trung tâm trong khách sạn và các công trình cao tầng. Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ chi phí vận hành theo tháng, biểu đồ hiệu suất COP của heatpump và solar, cũng như biểu đồ dao động nhiệt độ khi điều khiển ON/OFF và PID.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Triển khai hệ thống kết hợp heatpump và solar: Thay thế một phần hoặc toàn bộ hệ thống heatpump bằng máy nước nóng năng lượng mặt trời để giảm chi phí điện năng tiêu thụ, dự kiến giảm ít nhất 20% chi phí vận hành trong vòng 1-2 năm. Chủ thể thực hiện: Ban quản lý khách sạn phối hợp với nhà thầu kỹ thuật.

2. Ứng dụng bộ điều khiển tự động PLC với thuật toán PID: Lắp đặt hệ thống điều khiển nhiệt độ tự động để duy trì nhiệt độ nước ổn định, giảm tổn thất nhiệt và tăng an toàn sử dụng. Thời gian triển khai trong 6 tháng, chủ thể: đội ngũ kỹ thuật vận hành khách sạn.

3. Tăng cường bảo trì, bảo dưỡng hệ thống: Định kỳ kiểm tra, vệ sinh bộ thu nhiệt solar và bảo dưỡng heatpump để duy trì hiệu suất hoạt động tối ưu, giảm chi phí sửa chữa phát sinh. Lịch bảo trì 3-6 tháng/lần, chủ thể: nhà cung cấp dịch vụ kỹ thuật.

4. Đào tạo nhân viên vận hành: Tổ chức các khóa đào tạo về vận hành hệ thống cấp nước nóng kết hợp và điều khiển tự động nhằm nâng cao kỹ năng, đảm bảo vận hành an toàn và hiệu quả. Thời gian đào tạo 1 tháng, chủ thể: Ban quản lý khách sạn phối hợp với chuyên gia kỹ thuật.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Chủ đầu tư và quản lý khách sạn: Nhận biết các giải pháp tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí vận hành và nâng cao an toàn hệ thống cấp nước nóng.

2. Kỹ sư thiết kế và thi công hệ thống cấp thoát nước: Áp dụng các phương pháp tính toán, lựa chọn thiết bị và mô hình điều khiển tự động phù hợp với điều kiện thực tế.

3. Chuyên gia năng lượng và môi trường: Nghiên cứu các giải pháp sử dụng năng lượng tái tạo trong công trình, góp phần giảm phát thải khí nhà kính.

4. Sinh viên và nhà nghiên cứu ngành kỹ thuật cấp thoát nước: Tham khảo các cơ sở lý thuyết, phương pháp tính toán và mô phỏng điều khiển trong hệ thống cấp nước nóng trung tâm.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống heatpump hoạt động như thế nào?
   Heatpump vận chuyển nhiệt từ môi trường có nhiệt độ thấp sang nước cần làm nóng thông qua vòng tuần hoàn kín gồm máy nén, bình ngưng tụ, van tiết lưu và thiết bị bay hơi, giúp tiết kiệm điện năng so với đun nóng trực tiếp.

2. Lợi ích của việc kết hợp heatpump với năng lượng mặt trời là gì?
   Kết hợp giúp tận dụng nguồn năng lượng tái tạo dồi dào, giảm chi phí điện năng, tăng hiệu suất hệ thống và giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời đảm bảo cung cấp nước nóng liên tục.

3. Thuật toán PID trong điều khiển nhiệt độ có ưu điểm gì?
   PID giúp duy trì nhiệt độ ổn định, giảm dao động và tổn thất nhiệt, tăng độ an toàn và tiết kiệm năng lượng so với phương pháp điều khiển ON/OFF truyền thống.

4. Chi phí đầu tư và vận hành hệ thống heatpump là bao nhiêu?
   Chi phí đầu tư 4 máy heatpump Megasun khoảng 760 triệu đồng, chi phí vận hành điện năng khoảng 4 triệu đồng/tháng, chưa tính chi phí bảo trì và thiết bị phụ trợ.

5. Nha Trang có phù hợp để sử dụng năng lượng mặt trời cho hệ thống nước nóng không?
   Với khoảng 2000-2600 giờ nắng mỗi năm và bức xạ trung bình 5 kWh/m²/ngày, Nha Trang có điều kiện rất thuận lợi để ứng dụng năng lượng mặt trời, giúp giảm chi phí và tăng hiệu quả hệ thống.

Kết luận

• Hệ thống cấp nước nóng trung tâm khách sạn Holiday hiện tại sử dụng heatpump có hiệu suất cao nhưng chi phí vận hành còn lớn.
• Năng lượng mặt trời là nguồn năng lượng tái tạo phù hợp, có thể thay thế hoặc kết hợp với heatpump để tiết kiệm chi phí và bảo vệ môi trường.
• Thuật toán điều khiển PID trong PLC giúp duy trì nhiệt độ ổn định, giảm tổn thất nhiệt và tăng an toàn vận hành.
• Giải pháp kết hợp heatpump và solar cùng với điều khiển tự động là phương án tối ưu cho khách sạn Holiday và các công trình tương tự.
• Các bước tiếp theo gồm triển khai lắp đặt hệ thống kết hợp, đào tạo nhân viên vận hành và theo dõi hiệu quả thực tế để điều chỉnh phù hợp.

Khuyến nghị các chủ đầu tư và kỹ sư thiết kế nghiên cứu áp dụng giải pháp này nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng và phát triển bền vững trong ngành khách sạn và xây dựng.