Nghiên cứu tổng quan về giải pháp kỹ thuật tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC

 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số Đặc biệt 2018 74
KHOA HỌC
NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP KỸ THUẬT 
TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG HVAC 
RESEARCH ON OVERVIEW ENERGY SAVING TECHNICAL SOLUTIONS FOR HVAC SYSTEMS 
Đặng Văn Bính1,*, Bùi Mạnh Tú2 
TÓM TẮT 
Hệ thống HVAC có vai trò quan trọng trong đời sống, sản xuất của con người 
và cũng là nguồn tiêu thụ năng lượng chủ yếu. Do đó, việc tiết kiệm được vài 
phần trăm chi phí năng lượng cho hệ thống HVAC cũng có ý nghĩa lớn. Bài báo 
này, trình bày nghiên cứu tổng quan các giải pháp kỹ thuật tiết kiệm năng lượng 
cho hệ thống HVAC và khả năng tiết kiệm của các giải pháp. Từ đó, giúp chúng ta 
có thể lựa chọn được giải pháp tiết kiệm năng lượng phù hợp với hệ thống HVAC 
cụ thể. 
Từ khóa: Hệ thống HVAC, tiết kiệm năng lượng, giải pháp kỹ thuật. 
ABSTRACT 
HVAC systems have an important role in production, the life of human and 
consumption and its consumes energy sources mainly. Therefore, just a few 
percent savings in energy costs for HVAC systems also have great significance. 
This paper presents, research on overview energy saving technical solutions for 
HVAC systems and the possibility energy saving of solutions. We can help select 
energy saving solutions matching specific HVAC systems. 
Keywords: HVAC system, energy saving, technical solution. 
1Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội 
2Trường Đại học Điện lực 
*Email: dangbinh86nxb@gmail.com 
Ngày nhận bài: 05/9/2017 
Ngày nhận bài sửa sau phản biện: 15/3/2018 
Ngày chấp nhận đăng: 25/10/2018 
1. ĐẶT VẤN ĐỀ 
Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí 
(HVAC - Heat, Ventilation and Air Conditioning) đóng vai 
trò quan trọng trong đảm bảo điều kiện sống, sự thoải mái 
cho con người để sống, sinh hoạt và làm việc. Hệ thống 
HVAC là một trong những nguồn tiêu thụ năng lượng lớn 
trong các tòa nhà. 
Theo [1] gần 50% nhu cầu năng lượng được sử dụng 
cho việc cung cấp tiện nghi nhiệt trong nhà ở các tòa nhà 
thương mại. Ở Mỹ, hệ thống HVAC chiếm hơn 50% năng 
lượng sử dụng cho các tòa nhà [2]. Ở Australia, 70% điện 
năng tiêu thụ trong các tòa nhà không phục vụ nhu cầu ở 
là sử dụng cho hệ thống HVAC [3]. Tại Ấn Độ, các hệ thống 
điều hòa không khí chiếm 32% lượng điện tiêu thụ trong 
các tòa nhà [4]. Tại Hồng Kông, điều hòa không khí và hệ 
thống làm lạnh chiếm 33% vào năm 2006 [5]. Hơn 70% 
năng lượng tiêu thụ trong các tòa nhà là để sử dụng cho hệ 
thống làm mát ở Trung Đông [6]. 
Việc phát triển hệ thống HVAC trong khu dân cư, tòa 
nhà thương mại, công nghiệp đã dẫn đến sự gia tăng lớn 
trong sử dụng năng lượng, đặc biệt trong các tháng mùa 
hè. Vì vậy, chỉ cần tiết kiệm được vài phần trăm chi phí năng 
lượng trong các hệ thống HVAC đã mang lại hiệu quả kinh 
tế - xã hội to lớn như: giảm chi phí tiền mua điện, giảm 
lượng khai thác nhiên liệu hóa thạch, giảm ô nhiêm môi 
trường do quá trình sản xuất điện từ nhiên liệu hóa thạch 
gây ra, 
Bài báo giới thiệu các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao 
hiệu quả sử dụng năng lượng và tiết kiệm năng lượng cho 
hệ thống HVAC. Qua đó giúp chúng ta có cái nhìn tổng 
quan về tiết kiệm năng lượng trong hệ thống HVAC và hiệu 
quả của từng giải pháp mang lại. 
2. PHÂN LOẠI CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TIẾT KIỆM 
NĂNG LƯỢNG CHO HỆ THỐNG HVAC 
Trong nghiên cứu này, nhóm tác giả phân loại các giải 
pháp kỹ thuật tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC 
như hình 1. 
Hình 1. Phân loại các giải pháp kỹ thuật trong nghiên cứu 
Giải pháp kỹ thuật tiết kiệm 
năng lượng cho hệ thống 
HVAC 
Sử 
dụng 
công 
nghệ 
bay 
hơi 
làm 
mát 
Điều 
hòa 
không 
khí địa 
nhiệt 
kết 
hợp 
Hệ 
thống 
tích 
trữ 
nhiệt 
Hệ 
thống 
thu 
hồi 
nhiệt 
Sử 
dụng 
bộ 
trao 
đổi 
nhiệt 
ống 
nhiệt 
Một số 
giải 
pháp 
khác 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số Đặc biệt 2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 75
Nội dung tiếp theo của bài báo, nhóm tác giả sẽ đi tìm 
hiểu, nghiên cứu công nghệ, khả năng tiết kiệm năng 
lượng cho hệ thống HVAC của các giải pháp. 
3. GIẢI PHÁP SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ BAY HƠI LÀM MÁT 
Công nghệ bay hơi làm mát cung cấp nhiệt qua việc 
trao đổi nhiệt ẩn của môi chất (nước). Tuy nhiên, nhiệt độ 
thấp nhất của hệ thống có thể đạt được đến là nhiệt độ 
bầu ướt của không khí bên ngoài. Nhiệt độ không khí cung 
cấp sau khi làm mát bằng hệ thống bay hơi làm mát nằm ở 
gần vùng biên tiện nghi nhiệt. Và có thể tăng lên vài độ 
trên quá trình cung cấp vào phòng, khi đó nhiệt độ sẽ nằm 
ngoài vùng tiện nghi nhiệt. Do vậy, phải kết hợp hệ thống 
bay hơi làm mát với một hệ thống HVAC để cải thiện hiệu 
suất của hệ thống HVAC và đảm bảo các yêu cầu về tiện 
nghi nhiệt theo tiêu chuẩn. Giải pháp này được chia thành 
hai loại: (1) sử dụng trong giai đoạn làm lạnh không khí 
cung cấp; (2) sử dụng để giải nhiệt dàn ngưng của hệ 
thống HVAC. 
3.1. Sử dụng trong giai đoạn làm lạnh không khí cung 
cấp 
Khalajzadeh và cs [7] nghiên cứu các trạng thái nhiệt 
của hệ thống bay hơi làm mát gián tiếp (IEC) khi kết hợp với 
bộ trao đổi nhiệt địa nhiệt và bộ dàn ống làm mát (CCU), 
mô hình được thể hiện ở hình 2. 
Hình 2. Mô hình hệ thống IEC kết hợp bộ trao đổi nhiệt địa nhiệt và CCU [7] 
Trong hệ thống này, nước làm mát cung cấp cho bộ 
CCU từ bộ trao đổi nhiệt địa nhiệt để làm mát không khí 
trước khi vào bộ IEC. Kết quả cho thấy, hệ thống có hiệu 
quả cao mà vẫn đáp ứng được điều kiện tiện nghi nhiệt. 
Vakiloroaya và cs [8] nghiên cứu khả năng tăng hiệu quả 
cho hệ thống bay hơi làm mát bằng cách tích hợp các thiết 
bị trao đổi nhiệt không khí - không khí và dàn lạnh với quá 
trình bay hơi làm mát trực tiếp (DEC). Trong hệ thống này, 
ban đầu không khí được làm lạnh tới trạng thái yêu cầu 
thích hợp (không cần bổ sung độ ẩm ở giai đoạn sau). 
Trong giai đoạn đầu, bộ trao đổi nhiệt không khí - không 
khí được sử dụng để làm giảm nhiệt độ bầu khô của không 
khí vào dàn lạnh. Điều này có thể được thực hiện nhờ sự 
trao đổi nhiệt giữa luồng không khí hồi trong nhà và không 
khí cung cấp bên ngoài. Giai đoạn sau, không khí tiếp tục 
được làm mát ở dàn lạnh. Dàn lạnh được cung cấp nước 
lạnh từ tháp làm mát. Sau đó, không khí đi qua hệ thống 
DEC để đạt nhiệt độ thấp hơn. Do đó, trong hệ thống này, 
nhiệt độ thấp nhất thu được có thể thấp hơn so với nhiệt 
độ bầu ướt của không khí bên ngoài. So sánh với thông số 
được giám sát của một hệ thống làm mát trung tâm lắp đặt 
tại tòa nhà thương mại thực tế trong điều kiện tiết kiệm 
năng lượng và nhiệt năng cho thấy, hệ thống này có tiềm 
năng tiết kiệm năng lượng lên đến 52% mà vẫn duy trì 
được các điều kiện tiện nghi nhiệt trong nhà. 
Khandelwal và cs [9] đánh giá tiềm năng của việc giảm 
tiêu thụ năng lượng của một hệ thống làm mát trung tâm 
bằng cách kết hợp với công nghệ bay hơi làm mát tái sinh. 
Phương pháp này đã được giới thiệu bởi Lahoti và cs [10], 
được thể hiện ở hình 3. Kết quả cho thấy, hệ thống đề xuất 
đã tiết kiệm được 15,69% năng lượng so với hệ thống cũ. 
Hình 3. Hệ thống làm mát trung tâm kết hợp với công nghệ bay hơi làm mát 
tái sinh [10] 
Delfani và cs [11] nghiên cứu ảnh hưởng của việc kết 
hợp các bộ IEC với hệ thống điều hòa không khí đến lượng 
điện tiêu thụ. Trong hệ thống này, không khí được làm mát 
bằng bộ IEC trước khi vào dàn lạnh như hình 4. Kết quả cho 
thấy, khi sử dụng bộ IEC có thể giảm nhiệt tải đến 75%, dẫn 
đến giảm lượng điện năng tiêu thụ 55% cho hệ thống điều 
hòa không khí. 
Hình 4. Hệ thống bay hơi gián tiếp trong hệ thống điều hòa không khí [11] 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số Đặc biệt 2018 76
KHOA HỌC
3.2. Sử dụng để giải nhiệt dàn ngưng của hệ thống 
HVAC 
Các hệ thống điều hòa không khí sử dụng máy nén hơi 
cơ khí tiêu thụ một lượng lớn điện năng. Đối với các hệ 
thống điều hòa không khí sử dụng dàn ngưng làm mát 
bằng không khí khi nhiệt độ không khí làm mát dàn ngưng 
tăng đến nhiệt độ tại bề mặt dàn ngưng thì không khí làm 
mát không thể nhận thêm nhiệt thải nên việc tăng chỉ số 
hiệu quả năng lượng (COP) sẽ gặp nhiều khó khăn. Khi 
nhiệt độ ngưng tụ giảm, áp suất ngưng tụ giảm cho phép 
máy nén không chạy thường xuyên, qua đó sẽ tiết kiệm 
được điện năng sử dụng để chạy máy nén. Giải pháp bay 
hơi làm mát không khí trước khi vào dàn ngưng giải nhiệt 
gió sẽ làm tăng khả năng giải nhiệt, qua đó năng cao hiệu 
quả, tiết kiệm năng lượng cho hệ thống. 
Hajidavalloo và Eghtedari [12] tiến hành đánh giá, đo 
lường hiệu quả của bộ làm mát bay hơi lắp thêm vào dàn 
ngưng làm mát bằng không khí ở nhiệt độ môi trường đến 
490C (hình 5). Một hệ thống tuần hoàn nước gồm một bơm 
nước, một bình chứa, đường ống cung cấp nước cho tấm 
đệm bay hơi ở phía trước dàn ngưng làm mát bằng không 
khí được lắp thêm vào dàn ngưng. Nước được cấp cho tấm 
đệm qua các vòi phun nhỏ, khi không khí làm mát đi qua 
tấm đệm làm nước trong tấm đệm bay hơi, không khí làm 
mát giảm nhiệt độ và đi vào dàn ngưng. Không khí nhận 
được nhiều nhiệt thải hơn từ dàn ngưng làm tỉ lệ nén của 
máy nén giảm dẫn đến giảm điện năng tiêu thụ. Kết quả 
cho thấy, năng lượng tiêu thụ giảm đến 20% và chỉ số COP 
cải thiện khoảng 50%. 
Hình 5. Mô hình lắp thêm hệ thống bay hơi làm mát không khí trước dàn 
ngưng giải nhiệt bằng không khí của hệ thống điều hòa không khí [12] 
Yu và Chan [13] tính toán chỉ số COP của hệ thống lạnh 
làm mát dàn ngưng bằng không khí sử dụng phun sương 
làm mát không khí trước khi vào dàn ngưng (hình 6). Kết 
quả ước tính giảm 18% điện năng tiêu thụ hàng năm so với 
hệ thống cũ. 
Hình 6. Dàn ống và vòi phun làm mát dàn ngưng giải nhiệt bằng không khí 
của một hệ thống điều hòa chiller [13] 
4. GIẢI PHÁP ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ ĐỊA NHIỆT KẾT HỢP 
Công nghệ địa nhiệt kết hợp dựa trên thực tế là lòng 
trái đất có nhiệt độ nhất định, vào mùa hè nhiệt độ thấp 
hơn nhiệt độ không khí, vào mùa đông nhiệt độ cao hơn 
nhiệt độ không khí. Ở chế độ làm mát, nhiệt hoạt động 
được cung cấp từ một bộ tản nhiệt trong lòng đất nơi có 
nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ không khí bên ngoài, ở chế độ 
sưởi ấm, nhiệt sưởi sẽ được lấy từ nhiệt độ trong lòng đất, 
nơi nhiệt độ cao hơn nhiệt độ không khí bên ngoài. 
Theo Hwang Y. và cs [14], COP của bơm nhiệt địa nhiệt 
(GSHP - Ground Source Heat Pump) cao hơn so với bơm 
nhiệt nguồn nhiệt không khí là 74%, do giảm nhiệt độ 
ngưng tụ trong hệ thống GSHP. Theo [15], khi so sánh hệ 
thống GSHP với bơm nhiệt nguồn nhiệt không khí cho một 
tòa nhà, kết quả cho thấy trong khi chi phí ban đầu cho 
GSHP cao hơn so với bơm nhiệt nguồn nhiệt không khí 
nhưng chi phí vận hành của GSHP có thể giảm được 55,8%. 
Các thiết bị trao đổi nhiệt địa nhiệt có chi phí lắp đặt cao, 
làm tăng chi phí ban đầu của hệ thống lên 20-30% [16] và 
chi phí vốn ban đầu tăng từ 30-50% so với hệ thống dùng 
nguồn nhiệt không khí [17]. 
Magraner và cs [18] đánh giá hiệu suất năng lượng dài 
hạn bằng thực nghiệm của một hệ thống bơm nhiệt địa 
nhiệt với dự đoán từ một biện pháp thiết kế sử dụng công 
cụ tính toán TRNSYS. Hệ thống địa nhiệt bao gồm một bơm 
nhiệt nước có thể đảo chiều với công suất lạnh danh nghĩa 
là 15,9kW và công suất sưởi ấm (nhiệt) danh nghĩa là 
19,3kW, một thiết bị trao đổi nhiệt thẳng đứng và hệ thống 
thủy lực. Bộ trao đổi nhiệt thẳng đứng được tạo thành bởi 6 
lỗ khoan sâu 50m trong một vùng đất hình chữ nhật, với 2 
lỗ khoan ở cạnh ngắn và 3 lỗ khoan ở cạnh dài. Hiệu quả 
năng lượng bơm nhiệt địa nhiệt được tính toán bằng cách 
sử dụng các phép đo tức thời nhiệt độ, lưu lượng và điện 
năng tiêu thụ. Kết quả cho thấy, hiệu suất danh nghĩa của 
bơm nhiệt là đại lượng ảnh hưởng lớn nhất đến các dự 
đoán hiệu suất năng lượng. 
Gasparella và cs [19] đưa ra một hệ thống làm mát kết 
hợp một bơm nhiệt địa nhiệt với một bộ xử lý chất hút ẩm. 
Trong thiết kế này, hệ thống hút ẩm của đường ống không 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số Đặc biệt 2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 77
khí thông gió có thể điều khiển nhiệt độ vào mùa hè trong 
khi bộ trao đổi nhiệt dạng lỗ khoan được sử dụng để đáp 
ứng tải lạnh hợp lý. Vào mùa đông, bộ xử lý ẩm có thể hoạt 
động ở mức nhiệt độ cao hợp lý cho phép và nhiệt ẩn hồi 
nhiệt. Kết quả cho thấy, tiết kiệm năng lượng sơ cấp 
khoảng 30% mỗi năm so với hệ thống HVAC thường với 
cung cấp nước nóng bằng đốt khí ga và làm lạnh bằng máy 
làm lạnh nén hơi. Hệ thống được trình bày ở hình 7. 
Hình 7. Sơ đồ kết hợp của bơm nhiệt địa nhiệt và bộ xử lý chất hút ẩm [19] 
Inalli và Esen [20] phân tích hiệu suất của một GSHP 
nằm ngang với R22 là môi chất lạnh cho chế độ sưởi ấm. 
Ảnh hưởng của các thông số hệ thống khác nhau như 
chiều sâu lắp đặt bộ trao đổi nhiệt và tỷ lệ dung dịch nước 
chống đông trong lưu lượng nước chảy đã được kiểm tra 
trên COP của hệ thống. COP trung bình của GSHP được xác 
định là 2,66 và 2,81 ở tương ứng 1m và 2m độ sâu. 
Hình 8. Phân loại hệ thống tích trữ nhiệt làm mát 
5. GIẢI PHÁP SỬ DỤNG HỆ THỐNG TÍCH TRỮ NHIỆT 
Hệ thống tích trữ nhiệt nhằm mục đích giảm chi phí 
năng lượng sử dụng cho hệ thống HVAC ở thời kỳ cao điểm 
xuống. Năng lượng để làm mát được lưu trữ ở nhiệt độ 
thấp hơn 200C, năng lượng để sưởi ấm được lưu trữ ở nhiệt 
độ trên 200C [21]. Hệ thống tích trữ nhiệt làm mát được 
phân loại theo cách thức truyền nhiệt như hình 8. 
Tích trữ nhiệt băng và nước lạnh là hai loại phổ biến 
nhất, trong hệ thống này đá, nước lạnh được tích trữ trong 
bể để phục vụ làm mát tòa nhà trong thời gian điện cao 
điểm. Toàn bộ hệ thống tích trữ nước lạnh có thể làm giảm 
lượng điện tiêu thụ cho làm mát trong giờ cao điểm bằng 
80-90% so với hệ thống làm mát thông thường [22]. Hệ 
thống tích trữ nhiệt không nhất thiết phải tiết kiệm năng 
lượng nhưng có thể làm giảm đáng kể chi phí năng lượng. 
Theo Chaichana và cs [23], khi so sánh hệ thống làm mát 
thông thường và hệ thống làm mát có tích trữ nhiệt cho 
thấy, hệ thống có tích trữ nhiệt có thể làm giảm 5% mức 
tiêu thụ năng lượng nhưng có thể tiết kiệm đến 55% chi 
phí điện năng làm mát mỗi tháng. 
Rahman và cs [21] trình bày tính khả thi về kỹ thuật và 
kinh tế của hệ thống bể tích trữ nhiệt trong một tòa nhà ở 
vùng cận nhiệt đới Queenland (Australia). Họ thấy rằng, hệ 
thống tích trữ nhiệt kết hợp với hệ thống làm mát không 
khí thông thường là lựa chọn phù hợp, tiềm năng tiết kiệm 
năng lượng có thể lên đến 61,9%. 
Hệ thống tích trữ lạnh cũng được sử dụng cho mục đích 
phân phối không khí, cho phép làm mát bằng không khí ở 
nhiệt độ thấp hơn, điều này làm giảm 30-40% nhu cầu điện 
do quạt và tiêu thụ năng lượng [24]. Vấn đề này đã được 
Stritih và Butala [25] trình bày trong một thí nghiệm làm 
mát tòa nhà sử dụng tích trữ lạnh trong vật liệu chuyển pha 
vào ban đêm. Trong hệ thống này, sử dụng paraffin tích trữ 
lạnh và nằm trong ống gió để không khí tích trữ lạnh vào 
ban đêm. Vào ban ngày, không khí nóng qua ống gió và 
được làm mát do sự tan chảy của paraffin. Kết quả cho thấy, 
Tích trữ nhiệt làm mát 
Tích trữ nhiệt ẩn Tích trữ nhiệt hiện 
Băng 
tan 
chảy 
bên 
trong 
ống 
dàn 
lạnh 
Băng 
tan 
chảy 
bên 
ngoài 
ống 
dàn 
lạnh 
Băng 
dạng 
nổi 
Băng 
dạng 
bột 
Băng 
dạng 
động 
Vật liệu 
chuyển 
pha khác 
Bồn nước lạnh Dung dịch nhiệt 
độ thấp 
Lớp ngậm nước 
Trên 
mặt 
đất 
Dưới 
mặt 
đất 
Nước  ... h 19). Các ống nhiệt 
chế tạo từ các ống thẳng 
có chiều dài 600mm, 
đường kính 10mm, phần 
ngưng ống nhiệt đặt 
trong bình nước. Khi 
nhiệt độ trong nhà giữ ở 
25 ÷ 260C, kết quả có thể 
làm tăng COP hệ thống 
6,4%, tăng hệ số hiệu 
quả năng lượng 17,5%. 
Hình 19. Mô hình điều hòa lắp thêm bộ 3 ống nhiệt trước dàn ngưng tụ [42] 
8. MỘT SỐ GIẢI PHÁP KHÁC 
Hao và cs [43] thiết kế hệ thống kết hợp giữa phương 
pháp làm lạnh trần với thay đổi vị trí của thông gió, khử ẩm 
cho không gian điều hòa ở điều kiện khí hậu nóng ẩm (hình 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số Đặc biệt 2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 81
20). Hệ thống đề xuất có thể tiết kiệm được 8,2% tổng mức 
tiêu thụ năng lượng sơ cấp trong khi điều kiện thoải mái 
trong không gian điều hòa tốt hơn. 
Hình 20. Mô hình kết hợp giữa phương pháp làm lạnh trần với thay đổi vị trí 
của thông gió, khử ẩm cho không gian điều hòa [43] 
Công nghệ làm mát ejector là một giải pháp khác để 
nâng cao hiệu quả năng lượng cho hệ thống lạnh nén hơi. 
Hệ thống lạnh ejector có thể hoạt động mà không sử dụng 
năng lượng cơ học [44]. Trong hệ thống bơm nhiệt, ejector 
có thể thay thế máy nén chạy bằng điện, sử dụng nhiệt để 
tạo ra quá trình nén. Hệ thống này cần nguồn nhiệt có 
nhiệt độ cao hơn 800C. So với hệ thống nén hơi, hệ thống 
ejector có COP thấp hơn [45]. Guo và Shen [46] nghiên cứu 
hoạt động của một hệ thống lạnh ejector năng lượng mặt 
trời cho một tòa nhà văn phòng. Kết quả cho thấy, hệ 
thống này có thể tiết kiệm hơn 75% điện năng so với hệ 
thống điều hòa dùng máy nén truyền thống. Zhu và Jiang 
[47] kết hợp chu trình lạnh nén hơi với chu trình lạnh 
ejector (hình 21). Hệ thống lạnh ejector hoạt động nhờ 
nhiệt thải từ dàn ngưng của hệ thống nén hơi. Công suất 
lạnh từ chu trình ejector được đưa trực tiếp vào thiết bị bay 
hơi của chu trình nén hơi. Họ thấy rằng, COP của hệ thống 
kết hợp có thể tăng khi nhiệt độ ra khỏi máy nén lớn hơn 
1000C. Kết quả cho thấy, với môi chất R152a COP hệ thống 
kết hợp tăng 5,5%, với môi chất R22 COP hệ thống kết hợp 
tăng 8,6%, đối với môi chất R134a COP hệ thống kết hợp 
tăng 0,7% do nhiệt độ ra khỏi máy nén thấp. 
Hình 21. Chu trình lạnh nén hơi kết hợp với chu trình lạnh ejector [47] 
Fasiuddin và Budaiwi [48] nghiên cứu một số giải pháp 
khác nhau để tiết kiệm năng lượng cho hệ thống HVAC 
trong một tòa nhà thương mại tại Dhahran (Saudi Arabia). 
Kết quả nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng hệ thống thay 
đổi lưu lượng không khí cho hệ thống một chế độ thì có 
thể tiết kiệm năng lượng 22%. Nếu tăng nhiệt độ trong nhà 
30C có thể tiết kiệm năng lượng 17%. Thay đổi chế độ hoạt 
động của quạt có thể tiết kiệm khoảng 21,4%. Nếu đặt 
nhiệt độ 280C trong thời gian không có người có thể tiết 
kiệm năng lượng khoảng 18%. Tuy nhiên, họ kết luận rằng 
có thể tiết kiệm năng lượng 25% khi kết hợp các giải pháp 
khác nhau trong quá trình hoạt động của hệ thống HVAC. 
Bảng 1 so sánh ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của 
các giải pháp trong thực tế. Bên cạnh các giải pháp kỹ thuật 
trên còn có các giải pháp khác tiết kiệm năng lượng cho hệ 
thống HVAC như: giải pháp thiết kế, cấu trúc tòa nhà; giải 
pháp thiết kế hệ thống HVAC; giải pháp thay thế môi chất 
lạnh có hiệu quả năng lượng cao hơn; giải pháp sử dụng 
máy lạnh hấp thụ sử dụng các nguồn nhiệt thải hoặc năng 
lượng mặt trời thay thế hệ thống lạnh nén hơi thông 
thường; giải pháp sử dụng năng lượng gió, mặt trời sản 
xuất điện sử dụng cho hệ thống HVAC thay thế cho điện 
lưới; giải pháp điều khiển hệ thống HVAC; giải pháp sử 
dụng hệ thống kiểm soát năng lượng tòa nhà; 
Bảng 1. So sánh ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng của các giải pháp 
Giải pháp Chi phí Ưu điểm Nhược điểm Ứng dụng 
Bay hơi làm 
mát trực 
tiếp (DEC) 
Chi phí rẻ Không ô nhiễm 
không khí; 
Giảm nhu cầu 
năng lượng giờ 
cao điểm; 
Hiệu quả chi phí 
cao. 
Không làm việc 
hiệu quả khi độ 
ẩm tương đối 
môi trường 
xung quanh cao 
hơn 40%. 
Khi điều 
kiện tiện 
nghi không 
phải là mục 
tiêu. 
Bay hơi làm 
mát gián 
tiếp (IEC) 
Chi phí vốn và 
vận hành cao 
hơn giải pháp 
DEC nhưng 
thấp hơn hệ 
thống điều 
hòa không khí 
nén hơi. 
Chất lượng không 
khí cao hơn đáng 
kể so với giải 
pháp DEC; 
Hiệu quả năng 
lượng cao hơn so 
với chu trình nén 
hơi. 
Lắp đặt và vận 
hành phức tạp 
hơn giải pháp 
DEC. 
Tất cả các 
tòa nhà. 
Bay hơi làm 
mát dàn 
ngưng hệ 
thống 
Chi phí sử dụng 
nước tăng, chi 
phí điện giảm. 
Tổng cộng chi 
phí ít hơn các 
giải pháp khác. 
Giảm đáng kể 
tiêu thụ năng 
lượng cho hệ 
thống điều hòa 
không khí trong 
giờ cao điểm. 
Tiềm năng tiết 
kiệm năng lượng 
bị giới hạn trong 
thời gian nhiệt 
độ, độ ẩm môi 
trường xung 
quanh cao. 
Giải nhiệt 
dàn ngưng 
hệ thống 
điều hòa 
không khí. 
Điều hòa 
không khí 
địa nhiệt 
kết hợp 
Chi phí vốn và 
vận hành cao 
So với hệ thông 
nén hơi tiêu chuẩn, 
hệ thống này ít tạo 
ra tiếng ồn và 
giảm lượng phát 
thải khí nhà kính. 
Chi phí đầu tư 
lớn; 
Yêu cầu khoan 
sâu dưới bề mặt 
trái đất. 
Khu dân cư, 
tòa nhà 
thương 
mại. 
 CÔNG NGHỆ 
 Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ ● Số Đặc biệt 2018 82
KHOA HỌC
Hệ thống 
tích trữ 
nhiệt 
Chi phí vốn và 
vận hành cao 
Giảm chi phí 
năng lượng; 
Hệ thống ống dẫn 
nhỏ hơn hệ thống 
thông thường. 
Hiệu suất thấp 
hơn so với hệ 
thống nén hơi 
thông thường. 
Tòa nhà có 
tải lạnh lớn 
và thời gian 
yêu cầu 
ngắn. 
Hệ thống 
thu hồi 
nhiệt 
Chi phí vốn và 
vận hành cao 
Hiệu quả năng 
lượng cao trong 
vùng khí hậu ôn 
đới. 
Hệ thống lớn 
hơn so với các 
thiết bị xử lý 
không khí 
thông thường. 
Tòa nhà 
thương 
mại. 
Sử dụng bộ 
trao đổi 
nhiệt ống 
nhiệt 
Chi phí vốn và 
vận hành cao 
Cải thiện chất 
lượng không khí; 
Hiệu quả tiết kiệm 
năng lượng cao 
không cần nguồn 
năng lượng để vận 
hành; 
Có nhiều cách lắp 
đặt bố trí vào hệ 
thống. 
Hệ thống lớn và 
phức tạp hơn so 
với hệ thống 
thông thường. 
Tòa nhà 
thương 
mại. 
Công nghệ 
làm mát 
Ejector 
Thơi gian hoàn 
vốn bổ sung 
hợp lý. 
Lắp đặt, bảo trì và 
xây dựng hơn 
giản hơn hệ 
thống thông 
thường. 
Cần có nguồn 
nhiệt với nhiệt 
độ lớn hơn 800C; 
Hệ số COP thấp 
hơn so với hệ 
thống thông 
thường. 
Khi đã có 
nguồn 
nhiệt sẵn. 
9. KẾT LUẬN 
Hệ thống HVAC đóng vai trò quan trọng trong đời sống 
sinh hoạt, sản xuất của con người. Hệ thống HVAC là nguồn 
tiêu thụ phần lớn năng lượng điện của tòa nhà, chi phí vận 
hành của hệ thống HVAC là rất cao. Do đó, việc tiết kiệm 
năng lượng cho hệ thống HVAC là rất cần thiết và được 
nhiều nhà nghiên cứu, sản xuất quan tâm. Bài báo trình bày 
các giải pháp kỹ thuật nhằm tiết kiệm năng lượng cho hệ 
thống HVAC và tạo điều kiện tiên nghi nhiệt thoải mái cho 
con người. Trong quá trình áp dụng, tùy thuộc vào đặc 
điểm của công trình, vị trí địa lý, điều kiện khí hậu, đặc điểm 
hệ thống HVAC để chúng ta lựa chọn giải pháp tiết kiệm 
năng lượng một cách hợp lý, phù hợp. 
TÀI LIỆU THAM KHẢO 
[1]. Enteria N, Mizutani K. The role of the thermally activated desiccant 
cooling technologies in the issue of energy and environment. Renew Sustain 
Energy Rev 2011;15:2095-122. 
[2]. Perez-lombard L, Ortiz J, Pout C. A review on buildings energy 
consumption information. Energy Build 2008;40:394-8. 
[3]. Australian Greenhouse Office. Australian Commercial Building Sector 
Green-House Gas Emission. AGO, Canberra, Australia; 1990-2010. 
[4]. Energy Conversation Building Code (ECBC). Bureau of Energy Efficiency, 
Ministry of Power, Government of India; 2007. 
[5]. Fong KF, Chow TT, Lee CK, Lin Z, Chan LS. Comparative study of different 
solar cooling systems for buildings in subtropical city. Sol Energy 2010;84:227-
44. 
[6]. El-Dessouky H, Ettouney H, Al-Zeefari A. Performance analysis of two-
stage evaporative coolers. Chem Eng J 2004;102:255-66. 
[7]. Khalajzadeh V, Farahani MF, Heidarnejad G. A novel integrated system 
of ground heat exchanger and indirect evaporative cooler. Energy Build 
2012;49:604-10. 
[8]. Vakiloroaya V, Khatibi M, Ha QP, Samali B. New integrated hybrid 
evaporative cooling system for HVAC energy efficiency improvement. IEEE/SICE 
international symposium on system integration, Kyoto, Japan; 2011. p.591-6. 
[9]. Khandelwal A, Talukdar P, Jain S. Energy savings in a building using 
regenerative evaporative cooling. Energy Build 2011;43:581-91. 
[10]. Lahoti U, Jain S, Kaushik V, Dhar PL. A novel air cooler. International 
conference on emerging technologies in air conditioning and refrigeration, New 
Delhi, India; 2001. p. 250-8. 
[11]. Delfani S, Esmaeelian J, Pasdarshahri H, Karami M. Energy saving 
potential of an indirect evaporative cooler as a pre-cooling unit for mechanical 
cooling system in Iran. Energy Build 2010;42:2169-76. 
[12]. Hajidavalloo E, Eghtedari H. Performance improvement of air-cooled 
refrigeration system by using evaporatively cooled air condenser. Int J Refrig 
2010;33:982-8. 
[13]. Yu FW, Chan KT. Improved energy performance of air-cooled chiller 
system with mist pre-cooling mist improvement on air-cooled chiller. Appl 
Therm Eng 2011;31:537-44. 
[14]. Hwang Y, Lee JK, Jeong YM, Koo KM, Lee DH, Kim SW, et al. Cooling 
performance of a vertical ground-coupled heat pump system installed in a school 
building. Renewable Energy 2009;34:578-82. 
[15]. Yang Y, Zhai XQ. Experience on the application of a ground source heat 
pump system in an archives building. Energy Build 2011;43:3263-70. 
[16]. Hackel S, Pertzborn A. Effective design and operation of hybrid ground-
source heat pumps: three case studies. Energy Build 2011;43:3497-504. 
[17]. Hepbasli A, Akdemir O, Hancioglu E. Experimental study of a closed 
loop vertical ground source heat pump system. Energy Convers Managen 
2003;44:527-48. 
[18]. Magraner T, Montero A, Quilis S, Urcheguia JF. Comparison between 
design and actual energy performance of a HVAC-ground coupled heat pump 
system in cooling and heating operation. Energy Build 2010;42:1394-401. 
[19]. Gasparella A, Longo GA, Marra R. Combination of ground source heat 
pumps with chemical dehumidification of air. Appl Therm Eng 2005:295-308. 
[20]. Inalli M, Esen H. Experimental thermal performance evaluation of a 
horizontal ground-source heat pump system. Appl Therm Eng 2004;24:2219-32. 
[21]. Rahman MM, Rasul MG, Khan MMK. Feasibility of thermal energy 
storage system in an institutional building in subtropical climates in Australia. 
Appl Therm Eng 2011;31:2943-50. 
[22]. Hasnain SM, Alabbadi NM. Need for thermal-storage air-conditioning 
in Saudi Arabia. Appl Energy 2000;65:153-64. 
[23]. Chaichana C, Charters WWS, Aye L. An ice thermal storage computer 
model. Appl Therm Eng 2001;21:1769-78. 
[24]. ASHRAE Handbook-HVAC systems and equipment. American Society of 
Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Atlanta, GA, USA; 2008. 
SCIENCE TECHNOLOGY 
Số Đặc biệt 2018 ● Tạp chí KHOA HỌC & CÔNG NGHỆ 83
[25]. Stritih U, Butala V. Experimental investigation of energy saving in 
buildings with PCM cold storage. Int J Refrig 2010;33:1676-83. 
[26]. Nagano K, Takeda S, Mochida T, Shimakura K, Nakamura T. Study of a 
floor supply air conditioning system using granular phase change material to 
augment building mass thermal storage-Heat response in small scale 
experiments. Energy Build 2006;38:436-46. 
[27]. Huang MC, Chen BR, Hsiao MJ, Chen SL. Application of thermal battery 
in the ice storage air-conditioning system as a subcooler. Int J Refrig 
2007;30:245-53. 
[28]. Stoecker WF, Jones JW. Refrigeration and air conditioning. New York: 
McGraw-Hill; 1982. 
[29]. Roulet CA, Heidt FD, Foradini F, Pibiri MC. Real heat recovery with air 
handling units. Energy Build 2001;33:495-502. 
[30]. Manz H, Huber H. Experimental and numerical study of a duct/heat 
exchanger unit for building ventilation. Energy Build 2000;32:189-96. 
[31]. Zhang LZ, Niu JL. Energy requirements for conditioning fresh air and 
the longterm savings with a membrane-based energy recovery ventilator in 
Hong Kong. Energy 2001;26:119-35. 
[32]. Nasif M, Al-Waked R, Morrison G, Behnia M. Membrane heat 
exchanger in HVAC energy recovery systems, systems energy analysis. Energy 
Build 2010;42:1833-40. 
[33]. Rasouli M, Simonson CJ, Besant RW. Applicability and optimum control 
strategy of energy recovery ventilators in different climatic conditions. Energy 
Build 2010;42:1376-85. 
[34]. Delfani S, Pasdarshahri H, Karami M. Experimental investigation of 
heat recovery system for building air conditioning in hot and humid areas. 
Energy Build 2012;49:62-8. 
[35]. Wallin J, Madani H, Claesson J. Run-around coil ventilation heat 
recovery system: A comparative study between different system configurations. 
Appl Energy 2012;90:258-65. 
[36]. Mahmud K, Mahmood GI, Simonson CJ, Besant RW. Performance 
testing of a counter-cross-flow run-around membrane energy exchanger 
(RAMEE) system for HVAC applications. Energy Build 2010;42:1139-47. 
[37]. Jadhav T. S., Lele M. M., Theoretical energy saving analysis of air 
conditioning system using heat pipe heat exchanger for Indian climatic zones, 
Engineering Science and Technology, an International Journal 2015; 18: 669-
673. 
[38]. Ahmadzadehtalatapeh M., Measurements and Modeling of the 
Horizontal Heat Pipe Heat Exchangers for Saving Energy and Improving Thermal 
Comfort in Air-Conditioning Systems in the Tropics, Ph. D. thesis, University of 
Malaya, Kuala Lumpur, Malaysia, 2011. 
[39]. Yau Y. H. (2007), Application of a heat pipe heat exchanger to 
dehumidification enhancement in a HVAC system for tropical climates - a 
baseline performance characteristics study, Int J Therm Sci 2007; 46:164-171. 
[40]. Jouhara H. (2009), Economic assessment of the benefits of wraparound 
heat pipes in ventilation processes for hot and humid climates, Int J Low Carbon 
Technol 2009; 4:52-60. 
[41]. Jouhara H., Meskimmon R. (2010), Experimental investigation of 
wraparound loop heat pipe heat exchanger used in energy efficient air handling 
units, Energy 2010; 35:4592-4599. 
[42]. Naphon P. On the performance of air conditioner with heat pipe for 
cooling air in the condenser. Energy Convers Manage 2010;51:2362-6. 
[43]. Hao X, Zhang G, Chen Y, Zou S, Moschandreas DJ. A combined system 
of chilled ceiling, displacement ventilation and desiccant dehumidification. Build 
Environ 2007;42:3298-308. 
[44]. Chen X, Omer S, Worall M, Riffat S. Recent developments in ejector 
refrigeration technologies. Renew Sustain Energy Rev 2013;19:629-51. 
[45]. Cardemil JM, Colle S. A general model for evaluation of vapor ejectors 
performance for application in refrigeration. Energy Convers Manage 
2012;64:79-86. 
[46]. Guo J, Shen HG. Modeling solar-driven ejector refrigeration system 
offering air conditioning for office buildings. Energy Build. 2009;41:175-81. 
[47]. Zhu Y, Jiang P. Hybrid vapor compression refrigeration system with an 
integrated ejector cooling cycle. Int J Refrig 2012;35:68-78. 
[48]. Fasiuddin M, Budaiwi I. HVAC system strategies for energy 
conversation in commercial buildings in Saudi Arabia. Energy Build 
2011;43:3457-66.