BÌNH ĐUN NƯỚC NÓNG THÔNG MINH - HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG
Smart water heaters - Energy efficiency
Lời nói đầu
TCVN 13255:2021 tham khảo EN 50440:2015;
TCVN 13255:2021 do Ban kỹ thuật tiêu chuẩn quốc gia TCVN/TC/E1 Máy điện và khí cụ điện biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng đề nghị, Bộ Khoa học và Công nghệ công bố.
BÌNH ĐUN NƯỚC NÓNG THÔNG MINH - HIỆU SUẤT NĂNG LƯỢNG
Smart water heaters - Energy efficiency
Tiêu chuẩn này quy định hiệu suất năng lượng của bình đun nước nóng bằng điện có dự trữ loại thông minh, có dung tích nhỏ hơn hoặc bằng 50 lít (sau đây gọi tắt là bình đun nước nóng thông minh) dùng trong gia đình và các mục đích tương tự.
Tiêu chuẩn này không áp dụng cho:
- các dụng cụ đun nước nóng để uống;
- bình đun nước nóng sử dụng nguồn năng lượng khác (ví dụ năng lượng mặt trời);
- bình đun nước nóng truyền thống;
- bình đun nước nóng không có hệ thống cách nhiệt;
- bình đun nước nóng có hệ thống gia nhiệt kiểu bơm nhiệt.
Tài liệu viện dẫn dưới đây là cần thiết cho việc áp dụng tiêu chuẩn này. Đối với các tài liệu ghi năm công bố thì áp dụng bản được nêu. Đối với các tài liệu không ghi năm công bố thì áp dụng bản mới nhất, bao gồm cả các sửa đổi.
TCVN 7898:2018, Bình đun nước nóng có dự trữ - Hiệu suất năng lượng
TCVN 11326:2016 (IEC 60379:1987), Phương pháp đo tính năng của bình đun nước nóng có dự trữ dùng cho mục đích gia dụng
Tiêu chuẩn này sử dụng các thuật ngữ và định nghĩa nêu trong TCVN 11326:2016 (IEC 60379:1987) và thuật ngữ và định nghĩa dưới đây.
3.1
Bình đun nước nóng có dự trữ (storage water heater)
Thiết bị đặt tĩnh tại dùng để đun và chứa nước nóng trong bình chứa và có cơ cấu để khống chế nhiệt độ của nước.
3.2
Bình đun nước nóng thông minh (smart water heater)
Bình đun nước nóng có dự trữ có chức năng điều khiển thông minh nhờ phần mềm được tích hợp trong một thiết bị số, tự động điều chỉnh quá trình đun nóng nước theo các điều kiện sử dụng riêng lẻ với mục đích giảm tiêu thụ năng lượng.
3.3
Bình đun nước nóng truyền thống (traditional water heater)
Bình đun nước nóng có dự trữ thông thường, không có các chức năng điều khiển thông minh.
3.4
Công suất danh định (rated power)
Công suất vào cực đại của bình đun nước nóng do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị và được ghi nhãn.
3.5
Dung tích danh định (rated capacity)
Dung tích chứa nước của bình đun nước nóng do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị và được ghi nhãn.
3.6
Dung tích thực tế (real/actual capacity)
Dung tích chứa nước tối đa của bình đun nước nóng được xác định theo 5.2.1.
3.7
Áp suất danh định (rated pressure)
Áp suất làm việc cực đại cho phép bên trong binh chứa nước nóng, do nhà chế tạo ấn định cho thiết bị và được ghi nhãn.
3.8
Phương thức phụ tải (load profile)
Một chuỗi các lần xả nước theo các điều kiện cho trước (thời gian xả, nhiệt độ nước ra và lưu lượng nước xả).
3.9
Hệ số đo mức độ thông minh (smart control factor)
SCF
Hệ số thể hiện mức độ gia tăng hiệu suất năng lượng của bình đun nước nóng nhờ có điều khiển thông minh trong các điều kiện xác định.
3.10
Chỉ số thông minh (smart index)
smart
Chỉ số để phân biệt giữa bình đun nước nóng truyền thống và bình đun nước nóng thông minh. Đối với bình đun nước nóng không có chức năng thông minh hoặc SCF < 0,07 thì chỉ số smart = 0, bình đun nước nóng có SCF ≥ 0,07 thì chỉ số smart = 1.
3.11
Hiệu suất năng lượng (energy efficiency)
η
Tỷ số giữa năng lượng tạo ra trong nước nóng đối với một phương thức tải nhất định và điện năng tiêu thụ.
4.1 Yêu cầu công suất
Công suất điện vào cực đại đo được của bình đun nước nóng thông minh phải nằm trong phạm vi từ 90 % đến 105 % công suất danh định.
4.2 Yêu cầu dung tích
Dung tích thực tế đo được không được nhỏ hơn 95 % dung tích danh định.
4.3 Yêu cầu về hiệu suất năng lượng
Nhà chế tạo phải công bố giá trị hiệu suất năng lượng và cấp hiệu suất năng lượng tương ứng. Các giá trị hiệu suất năng lượng được tính theo công thức (5) trong Điều 5. Cấp hiệu suất năng lượng tương ứng được cho trong Bảng 1 dưới đây.
Bảng 1 - Cấp hiệu suất năng lượng của bình đun nước nóng thông minh
Cấp Hiệu suất năng lượng | Phương thức phụ tải | Số sao | |||
XXS | XS | S | M | ||
5 | η > 53 | η > 55 | η >61 | η >72 | 5 sao |
4 | 47 < η≤53 | 49 < η≤55 | 53 < η≤61 | 63 < η≤72 | 4 sao |
3 | 42 < η≤47 | 43 < η≤49 | 46 < η≤53 | 54 < η≤63 | 3 sao |
2 | 37 < η≤42 | 37 < η≤43 | 39 < η≤ 46 | 45 < η≤ 54 | 2 sao |
1 | 32 < η≤37 | 32 < η≤37 | 32 < η≤39 | 36 < η≤ 45 | 1 sao |
trong đó η là hiệu suất năng lượng được tính bằng tỷ số giữa tổng năng lượng hữu ích cung cấp cho nước nóng theo một phương thức phụ tải cho trước và tổng năng lượng tiêu thụ trong 24 h đối với phương thức phụ tải đó. η được tính theo công thức (5) trong Điều 5. XXS, XS, S, M là các phương thức phụ tải được cho trong Bảng 2. | |||||
5 Phương pháp xác định hiệu suất năng lượng
5.1.1 Điều kiện chung
Nhiệt độ môi trường: 25 °C ± 2 °C.
Điện áp nguồn: 220 V ± 5 %.
Tần số: 50 Hz ± 1 %.
Nhiệt độ nguồn nước lạnh đầu vào: 25 °C ± 2 °C.
5.1.2 Lắp đặt bình đun nước nóng thông minh
Bình đun nước nóng thông minh được lắp đặt theo quy định trong Điều 9 của TCVN 11326 (IEC 60379), kết hợp với hướng dẫn của nhà chế tạo.
5.1.3 Vị trí đặt nhiệt ngẫu để đo nhiệt độ của nước
Lắp đặt các cặp nhiệt để đo nhiệt độ nước lạnh đầu vào, nước nóng trong bình và nước nóng đầu ra, theo quy định trong Điều 10 của TCVN 11326 (IEC 60379).
5.1.4 Lựa chọn phương thức phụ tải
Đối với các bình có dung tích V ≤ 15 L chọn XXS
Đối với các bình có dung tích 15L<V≤20L chọn XS
Đối với các bình có dung tích 20 L < V ≤ 30 L chọn S
Đối với các bình có dung tích 30 L < V ≤ 50 L chọn M
Các điều kiện thử nghiệm cụ thể ứng với từng phương thức phụ tải được cho trong Bảng 2 dưới đây, trong đó:
Qxả Năng lượng hữu ích của nước lấy ra cần đạt được trong quá trình xả nước, theo một Phương thức phụ tải cho trước, tính bằng kWh;
Qnn Tổng năng lượng hữu ích của nước lấy ra trong 1 ngày, tính bằng kWh;
f Lưu lượng tối thiểu cần đạt trong quá trình xả nước, tính bằng L/min;
Tm Nhiệt độ bắt đầu tính năng lượng có ích, tính bằng °C;
Tp Nhiệt độ tối thiểu cần đạt trong quá trình xả nước, tính bằng °C.
Bảng 2 - Các phương thức phụ tải của bình đun nước nóng
Thờigian | XXS | XS | S | M | ||||||||||
Qxả | ƒ | Tm | Qxả | ƒ | Tm | Qxả | ƒ | Tm | Tp | Qxả | ƒ | Tm | Tp | |
h | kWh | L/min | °C | kWh | L/min | °C | kWh | L/min | °C | °C | kWh | L/min | °C | °C |
07:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
07:05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 1,4 | 6 | 40 |
|
07:15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
07:26 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
07:30 | 0,105 | 2 | 25 | 0,525 | 3 | 35 | 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
07:45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
08:01 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
08:05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
08:15 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
08:25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
08:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
08:45 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
09:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
09:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
10:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10:30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 | 40 |
11:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
11:45 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
12:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12:45 | 0,105 | 2 | 25 | 0,525 | 3 | 35 | 0,315 | 4 | 25 | 55 | 0,315 | 4 | 25 | 55 |
14:30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
15:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
15:30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
16:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16:30 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
17:00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
18:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
| 0,105 | 3 | 25 |
|
18:15 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
| 0,105 | 3 | 40 |
| 0,105 | 3 | 40 |
|
18:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
| 0 105 | 3 | 40 |
|
19:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
19:30 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20:30 |
|
|
| 1,05 | 3 | 35 | 0,42 | 4 | 25 | 55 | 0,735 | 4 | 25 | 55 |
20:45 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20:46 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21:00 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21:15 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
| 0,105 | 3 | 25 |
|
21:30 |
|
|
|
|
|
| 0,525 | 5 | 45 |
| 1,4 | 6 | 40 |
|
21:35 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
21:45 | 0,105 | 2 | 25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qnn | 2,100 | 2,100 | 2,100 | 5,845 | ||||||||||
5.2.1 Xác định dung tích thực tế của bình đun nước nóng, V
Cân khối lượng ban đầu của bình trước khí đổ nước, M1. Sau đó cân khối lượng bình sau khi được đổ đầy nước lạnh theo cách thông thường rồi ngắt nguồn cấp nước, M2.
Dung tích thực tế của bình được xác định bằng công thức:
(1) |
Dung tích thực tế được làm tròn đến một phần mười lít.
5.2.2 Xác định hiệu suất năng lượng
5.2.2.1 Quy định chung
Quy trình thử nghiệm xác định hiệu suất năng lượng đối với bình đun nước nóng thông minh được thực hiện theo các bước như mô tả trên Hình 1. Quy trình thử nghiệm này kéo dài 14 ngày, gồm 2 giai đoạn là “Giai đoạn so sánh” và “Giai đoạn thông minh”. Trong giai đoạn đầu, “Giai đoạn so sánh” kéo dài 7 ngày, điều khiển thông minh không ảnh hưởng đến quy trình gia nhiệt và các giá trị đặt nhiệt độ của nhà chế tạo. Trong giai đoạn thứ hai, “Giai đoạn thông minh” cũng kéo dài 7 ngày, thiết bị thông minh sẽ ghi nhớ thói quen của người sử dụng trong giai đoạn đầu và sẽ tác động để giảm tổng tiêu hao năng lượng tới mức tối thiểu. Trong cả hai giai đoạn đều phải thực hiện theo các Phương thức phụ tải đã chọn giống nhau. Toàn bộ giai đoạn thử nghiệm gọi là CHU KỲ THÔNG MINH.
Hình 1 - Quy trình thử nghiệm xác định hiệu suất năng lượng
5.2.2.2 Tiến hành đo
5.2.2.2.1 Tính hệ số đo mức độ thông minh, SCF
Để xác định hiệu suất năng lượng, thực hiện các bước sau:
Bước 1 (t0 - t1): Giữ bình ở điều kiện môi trường phòng thử nghiệm cho đến khi tất cả các bộ phận của bình đạt đến các điều kiện môi trường ± 5 °C (tối thiểu trong 24 h).
Bước 2 (t1 - t2): Đóng điện để gia nhiệt cho nước trong bình cho đến khi đạt đến nhiệt độ đặt (Tđặt) của nhà chế tạo.
Bước 3 (t2 - t3): Giữ cho bình vận hành ở điều kiện bình thường giống như yêu cầu của nhà chế tạo, không xả nước nóng trong vòng 12 h.
Bước 4 và Bước 5 (t3 - t6): Giai đoạn này bắt đầu từ lần cắt đầu tiên của bộ điều nhiệt sau thời gian 12 h của bước 3. Giai đoạn này được gọi là giai đoạn so sánh. Giai đoạn này kéo dài 7 ngày trong đó 5 ngày đầu tiến hành xả nước nóng theo Phương thức phụ tải được chọn một cách ngẫu nhiên cho từng ngày (bước 4), 2 ngày cuối cùng không xả (bước 5). Thực hiện cụ thể như sau:
- Chọn Phương thức phụ tải ngẫu nhiên nằm giữa Phương thức phụ tải của nhà chế tạo công bố cho loại bình đang thử nghiệm và Phương thức phụ tải thấp hơn, ngay sát nó. (Ví dụ: Ngày đầu tiên chọn Phương thức phụ tải là S, thì ngày thứ 2 sẽ chọn Phương thức phụ tải là XS hoặc ngày đầu tiên chọn Phương thức phụ tải là M, thì ngày thứ 2 sẽ chọn Phương thức phụ tải là S. Trong trường hợp đặc biệt, nếu Phương thức phụ tải của nhà chế tạo công bố cho loại bình đang thử nghiệm là phương thức phụ tải thấp nhất theo tiêu chuẩn này, tức là phương thức XXS, thì thử nghiệm sẽ thực hiện với cùng một phương thức phụ tải này trong cả 5 ngày). Ngày thứ 3 chọn Phương thức phụ tải giống ngày đầu tiên, ngày thứ 4 chọn giống ngày thứ 2 và ngày thứ 5 chọn giống ngày đầu tiên. Hai ngày thứ 6 và thứ 7 không xả.
- Đối với Phương thức phụ tài đã chọn, tiến hành xả nước nóng trong 24 h theo như biểu đồ quy định ở Bảng 2 (thời gian, lưu lượng và nhiệt độ). Quá trình xả nước nóng bắt đầu ngay sau khi bộ điều nhiệt cắt điện, kết thúc phần giữ ổn định với lần xả đầu tiên tại 7:00 h như trong Bảng 2. Giai đoạn xả kết thúc sau đó 24 h. Trong quá trình xả, khuyến cáo tần xuất xả cực đại là 3 s. Trong quá trình thử nghiệm, tất cả các thông số phải được đo và ghi chép lại trong Hồ sơ thử nghiệm kỹ thuật.
- Đo tiêu hao điện năng mỗi ngày (Qsosánh(i)), sau đó tính tổng tiêu hao điện năng trong toàn bộ giai đoạn so sánh (7 ngày).
(2) |
Bước 6 và Bước 7 (t6 - t8): Giai đoạn này được gọi là giai đoạn thông minh. Thực hiện tương tự với giai đoạn so sánh, ngoại trừ chức năng điều khiển thông minh được kích hoạt theo hướng dẫn củanhà chế tạo. Trong giai đoạn này vẫn sử dụng lặp lại các phương thức phụ tải đã chọn trong giai đoạn so sánh.
- Đo tiêu hao điện năng mỗi ngày (Qthôngminh (i), sau đó tính tổng tiêu hao điện năng trong toàn bộ giai đoạn so sánh (7 ngày).
(3) |
Hệ số đo mức độ thông minh của bình đun nước nóng thông minh được tính như sau:
(4) |
5.2.2.2.2 Xác định điện năng tiêu thụ trong 24 h, Qtt
Điện năng tiêu thụ trong 24 h của bình đun nước nóng thông minh, Qtt, được lấy bằng điện năng tiêu thụ trong khoảng thời gian từ t3 đến t4 trên Hình 1.
5.2.2.3 Tính hiệu suất năng lượng, η
Hiệu suất năng lượng của bình đun nước nóng thông minh được tính bằng:
(5) |
trong đó:
Qnn Tổng năng lượng hữu ích của nước lấy ra trong 1 ngày, theo một Phương thức phụ tải cho trước, kWh. Giá trị này được lấy từ Bảng 2 ứng với phương thức phụ tải đã chọn;
Qtt Điện năng tiêu thụ trong 24 h đối với Phương thức phụ tải đã chọn, kWh. Giá trị này được xác định theo 5.2.2.2.2;
SCF Hệ số đo mức độ thông minh. Giá trị này được xác định theo 5.2.2.2.1;
smart Chỉ số thông minh.
MỤC LỤC
Lời nói đầu
1 Phạm vi áp dụng
2 Tài liệu viện dẫn
3 Thuật ngữ và định nghĩa
4 Yêu cầu kỹ thuật
5 Phương pháp xác định hiệu suất năng lượng