CSPF được hình thành từ những điểm thử nào?

Khi nhìn thấy CSPF 5,2; 5,38 hay 6,1 trên nhãn năng lượng, nhiều người hình dung rằng phòng thử đã cho điều hòa chạy liên tục trong cả một mùa hè, sau đó lấy tổng lượng lạnh chia cho tổng điện năng tiêu thụ.

Thực tế không diễn ra theo cách đó.

CSPF được hình thành từ:

1. Một số điểm thử kỹ thuật đại diện.

2. Dữ liệu năng suất lạnh và công suất điện tại các điểm thử.

3. Các giá trị mặc định trong những trường hợp tiêu chuẩn cho phép.

4. Một đường tải lạnh thay đổi theo nhiệt độ ngoài trời.

5. Phân bố số giờ của từng khoảng nhiệt độ.

6. Phương pháp nội suy, ngoại suy và tính toán theo tiêu chuẩn.

Vì vậy:

CSPF không phải kết quả của một lần đo điện duy nhất và cũng không phải trung bình cộng đơn giản của vài giá trị EER.

Muốn hiểu CSPF, cần nhìn cả các điểm thử lẫn cách những điểm đó được đưa vào mô hình tính toán theo mùa.

1. CSPF là gì?

CSPF là viết tắt của Cooling Seasonal Performance Factor, có thể hiểu là hệ số hiệu quả mùa làm lạnh.

Theo ISO 16358-1, CSPF là tỷ số giữa:

• Tổng lượng nhiệt thiết bị có thể loại bỏ khỏi không khí trong nhà khi hoạt động làm lạnh.

• Tổng điện năng thiết bị tiêu thụ trong cùng khoảng thời gian hoạt động.

Có thể biểu diễn nguyên lý bằng công thức:

CSPF = CSTL / CSEC

Trong đó:

• CSTL là tổng tải lạnh mùa.

• CSEC là tổng điện năng tiêu thụ trong mùa làm lạnh khi thiết bị hoạt động ở chế độ làm lạnh chủ động.

Nếu CSPF bằng 5,2, có thể hiểu rằng trong hệ quy chiếu của tiêu chuẩn, mỗi đơn vị điện năng tương ứng với khoảng 5,2 đơn vị hiệu quả làm lạnh.

Nhưng không nên hiểu thành:

• Mỗi 1 kWh điện trong nhà chắc chắn tạo ra đúng 5,2 kWh lạnh.

• Máy sẽ tiết kiệm đúng một tỷ lệ cố định so với model khác.

• Có thể lấy CSPF để tính trực tiếp tiền điện hằng tháng.

CSPF là đại lượng phục vụ đánh dấu, so sánh và chứng nhận trong một phương pháp chuẩn hóa. ISO cũng nêu rõ ISO 16358-1 được thiết kế cho các mục đích này, không phải để mô phỏng nguyên xi mọi gia đình. ISO 16358-1:2013.

2. “Điểm thử” trong CSPF là gì?

Một điểm thử là trạng thái mà tại đó phòng thử kiểm soát các điều kiện như:

• Nhiệt độ không khí phía trong nhà.

• Độ ẩm phía trong nhà.

• Nhiệt độ và độ ẩm phía ngoài trời.

• Điện áp và tần số nguồn điện.

• Chế độ điều khiển công suất của thiết bị.

• Trạng thái đầy tải, nửa tải hoặc tải cực tiểu.

Tại mỗi điểm, phòng thử có thể xác định:

• Năng suất lạnh.

• Công suất điện đầu vào.

• EER tại trạng thái đó.

• Khả năng duy trì vận hành ổn định.

Những dữ liệu này trở thành các mốc để mô hình tính toán suy ra hoạt động của máy trong nhiều khoảng nhiệt độ và mức tải khác nhau.

Điều cần nhấn mạnh là:

Không phải mọi giá trị nằm trong phép tính CSPF đều được đo trực tiếp.

Tùy kiểu thiết bị và phép thử được thực hiện, tiêu chuẩn có thể cho phép sử dụng hệ số hoặc giá trị mặc định.

3. Hai nhóm điều kiện nhiệt độ quan trọng

Trong TCVN 10273-1:2013, tương đương ISO 16358-1:2013, các điểm thử mùa làm lạnh được xây dựng quanh hai mức nhiệt độ ngoài trời quan trọng:

Điều kiện làm lạnh tiêu chuẩn ở 35°C

Điều kiện phía trong nhà:

• Nhiệt độ bầu khô: 27°C.

• Nhiệt độ bầu ướt: 19°C.

Điều kiện phía ngoài trời:

• Nhiệt độ bầu khô: 35°C.

• Nhiệt độ bầu ướt: 24°C.

Đây chính là điều kiện T1 quen thuộc.

Ở điều kiện này có thể xác định:

• Năng suất lạnh đầy tải.

• Công suất điện đầy tải.

• Năng suất và điện đầu vào ở nửa tải.

• Năng suất và điện đầu vào tại tải cực tiểu.

Điểm đầy tải 35°C là điểm thử bắt buộc đối với các nhóm thiết bị được tiêu chuẩn đề cập.

Tuy nhiên, yêu cầu đối với điểm nửa tải và tải cực tiểu khác nhau tùy máy thuộc loại công suất cố định, hai cấp, nhiều cấp hay biến thiên liên tục.

Điều kiện làm lạnh ở nhiệt độ ngoài trời 29°C

Điều kiện phía trong nhà vẫn là:

• Bầu khô: 27°C.

• Bầu ướt: 19°C.

Điều kiện phía ngoài trời:

• Bầu khô: 29°C.

• Bầu ướt: 19°C.

Ở mức nhiệt độ ngoài trời thấp hơn, tải lạnh giả định cũng thấp hơn. Dữ liệu có thể được xác định tại:

• Đầy tải.

• Nửa tải.

• Tải cực tiểu.

Nhưng một lần nữa, không phải mọi điểm đều bắt buộc đối với mọi kiểu máy.

Nếu một phép thử không được thực hiện, tiêu chuẩn có thể quy định cách sử dụng giá trị mặc định để phục vụ tính toán.

4. Ba trạng thái tải được hiểu như thế nào?

Đầy tải

Đầy tải là trạng thái thiết bị và bộ điều khiển được cấu hình để cung cấp năng suất lạnh liên tục lớn nhất theo quy định của nhà sản xuất và trong giới hạn mà hệ thống điều khiển cho phép.

Tại điều kiện T1, điểm đầy tải cung cấp hai dữ liệu cơ bản:

• Năng suất lạnh đầy tải.

• Công suất điện đầy tải.

Từ đó có thể tính EER tại điểm đầy tải:

EER đầy tải = Năng suất lạnh đầy tải / Công suất điện đầy tải

Đây là một điểm quan trọng, nhưng một mình nó chưa đại diện cho cả mùa làm lạnh.

Nửa tải

Điểm nửa tải hướng đến trạng thái năng suất lạnh bằng 50% năng suất đầy tải tiêu chuẩn.

Đối với thiết bị có công suất biến thiên liên tục, dung sai thử của điểm nửa tải là ±5% năng suất đầy tải.

Ví dụ, nếu năng suất lạnh đầy tải được xác định là 3.000 W, điểm nửa tải hướng đến khoảng 1.500 W, với phạm vi sai lệch cho phép theo quy định thử.

Điểm này giúp phản ánh cách máy vận hành khi căn phòng không cần toàn bộ công suất lạnh.

Tải cực tiểu

Tải cực tiểu là mức công suất điều khiển thấp nhất mà máy vẫn có thể vận hành liên tục và ổn định tại điều kiện thử.

Điểm này đặc biệt quan trọng với điều hòa Inverter vì khi tải phòng đã giảm, khả năng hạ công suất và duy trì vận hành ổn định có thể ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả theo mùa.

Tuy nhiên, không nên mặc định rằng:

• Máy có công suất tối thiểu thấp nhất luôn có CSPF cao nhất.

• Công suất tối thiểu càng thấp thì máy càng tốt trong mọi điều kiện.

• Số liệu tối thiểu trên catalogue luôn được đo ở cùng điều kiện với số liệu dùng để tính CSPF.

Cần biết rõ điều kiện thử, cách thiết lập máy và nguồn dữ liệu trước khi so sánh.

5. Các điểm thử phụ thuộc vào kiểu điều khiển công suất

ISO 16358-1 không sử dụng một bộ điểm thử giống hệt nhau cho mọi thiết bị.

Tiêu chuẩn phân biệt:

• Thiết bị công suất cố định.

• Thiết bị hai cấp công suất.

• Thiết bị nhiều cấp công suất.

• Thiết bị có công suất biến thiên.

Máy công suất cố định

Máy công suất cố định không thể hạ dần công suất lạnh theo tải phòng.

Khi tải thực tế nhỏ hơn năng suất máy, thiết bị thường phải vận hành theo chu kỳ bật – tắt.

Vì vậy, phép tính cần xét đến tổn thất do vận hành gián đoạn thông qua:

• Hệ số tải một phần.

• Hệ số suy giảm do vận hành theo chu kỳ.

• Thời gian máy bật và tắt để đáp ứng tải.

TCVN 7830:2021 còn cho phép thiết bị có năng suất lạnh cố định chỉ thử hiệu suất tại chế độ năng suất lạnh tiêu chuẩn mà không phải thực hiện điểm nhiệt độ thấp. Khi đó, giá trị hiệu suất được tính theo phương pháp và hệ số quy định trong tiêu chuẩn.

Điều này cho thấy CSPF của máy công suất cố định không nhất thiết được tạo ra bằng cách đo đầy đủ mọi mức nhiệt độ và tải.

Máy hai cấp hoặc nhiều cấp

Máy có hai hoặc nhiều cấp công suất có thể chuyển giữa các trạng thái vận hành đã định trước.

Phương pháp tính cần xử lý các khoảng mà:

• Tải phòng thấp hơn cấp công suất thấp nhất.

• Tải nằm giữa hai cấp công suất.

• Tải cao hơn một cấp nhưng chưa cần đến cấp tiếp theo.

• Máy phải bật – tắt hoặc chuyển cấp để đáp ứng tải.

Nếu thiết bị nhiều cấp không thể đạt chính xác 50% tải, tiêu chuẩn cho phép thử ở cấp gần phía trên 50%.

Máy có công suất biến thiên

Máy biến tần có thể thay đổi công suất qua nhiều mức.

Đối với nhóm này, các điểm tiêu biểu gồm:

• Đầy tải tại 35°C.

• Nửa tải tại 35°C.

• Tải cực tiểu tại 35°C nếu được thử.

• Các điểm tương ứng tại 29°C nếu được thử hoặc được yêu cầu.

• Giá trị được suy ra theo hệ số mặc định khi tiêu chuẩn cho phép.

Giữa các mốc thử, năng suất lạnh và công suất điện không được coi là cố định. Phương pháp tính sử dụng các đường đặc tính và nội suy để xác định trạng thái tương ứng với từng mức nhiệt độ và tải.

6. Không nên hiểu CSPF là trung bình của EER tại các điểm thử

Giả sử một máy có ba giá trị EER:

• EER đầy tải: 3,5.

• EER nửa tải: 5,0.

• EER tải cực tiểu: 7,0.

Không thể tính CSPF bằng:

(3,5 + 5,0 + 7,0) / 3

Lý do là các trạng thái không xuất hiện trong thời gian bằng nhau.

Phương pháp tính cần xét:

• Tải lạnh tương ứng với từng nhiệt độ ngoài trời.

• Số giờ của từng khoảng nhiệt độ.

• Khả năng điều chỉnh công suất của máy.

• Công suất điện tương ứng.

• Tổn thất nếu máy phải bật – tắt.

• Các giá trị mặc định theo tiêu chuẩn.

• Quá trình nội suy giữa các điểm đo.

Một điểm có EER rất cao nhưng chỉ ảnh hưởng đến một vùng tải nhỏ chưa chắc tạo ra mức cải thiện CSPF tương ứng.

Ngược lại, hiệu quả tốt trong vùng nhiệt độ và tải có nhiều giờ quy chiếu có thể ảnh hưởng lớn hơn đến kết quả cuối cùng.

7. Đường tải lạnh từ 20°C đến 35°C

ISO 16358-1 sử dụng một đường tải lạnh giả định thay đổi tuyến tính theo nhiệt độ ngoài trời.

Trong điều kiện khí hậu tham chiếu:

• Tải lạnh bằng 0 tại 20°C ngoài trời.

• Tải lạnh bằng 100% tại 35°C ngoài trời.

Có thể hình dung như sau:

Các tỷ lệ trong bảng trên chỉ minh họa trực tiếp cho đường tải tuyến tính từ 20°C đến 35°C, chưa phải bảng kết quả CSPF của một model cụ thể.

Khi nhiệt độ ngoài trời tăng, tải lạnh giả định tăng.

Phương pháp tính sau đó xem xét ở mỗi khoảng nhiệt độ:

• Phòng cần bao nhiêu công suất lạnh.

• Máy có thể cung cấp bao nhiêu.

• Máy tiêu thụ bao nhiêu điện.

• Máy chạy liên tục, điều chỉnh công suất hay phải bật – tắt.

8. Phân bố số giờ theo nhiệt độ ảnh hưởng đến CSPF như thế nào?

Một mùa làm lạnh không có số giờ bằng nhau ở mọi mức nhiệt độ.

Sẽ có những khoảng nhiệt độ xuất hiện nhiều giờ hơn và những khoảng xuất hiện ít giờ hơn.

ISO 16358-1 sử dụng các “bin nhiệt độ” — những khoảng nhiệt độ ngoài trời có số giờ tham chiếu tương ứng.

Tại mỗi bin, mô hình xác định:

1. Tải lạnh cần đáp ứng.

2. Trạng thái vận hành của thiết bị.

3. Điện năng tiêu thụ tương ứng.

4. Số giờ của bin đó.

Sau đó:

• Tải lạnh của từng bin được nhân với số giờ.

• Điện năng của từng bin cũng được nhân với số giờ.

• Kết quả của các bin được cộng lại thành tổng tải lạnh mùa và tổng điện năng mùa.

Vì vậy, những vùng nhiệt độ có nhiều giờ tham chiếu sẽ đóng góp nhiều hơn vào CSPF.

Đây là lý do một máy vận hành hiệu quả ở tải thấp và trung bình có thể đạt CSPF tốt, dù EER tại đầy tải không phải cao nhất.

Nhưng điều ngược lại cũng cần được nhớ:

Nếu gia đình chủ yếu dùng máy trong những ngày rất nóng, căn phòng chịu tải lớn và máy thường xuyên phải chạy gần đầy tải, trải nghiệm điện năng thực tế có thể khác với thứ hạng CSPF.

Điều đó không làm CSPF “sai”.

Nó chỉ cho thấy một chỉ số mùa và một hoàn cảnh sử dụng cụ thể đang trả lời hai câu hỏi khác nhau.

9. Vai trò của các giá trị mặc định

Một hiểu lầm phổ biến là mọi con số dùng trong phép tính CSPF đều phải được đo trực tiếp trên chính chiếc máy.

ISO 16358-1 cho phép sử dụng một số giá trị mặc định nếu các phép thử tùy chọn không được thực hiện.

Ví dụ, bản tiêu chuẩn sử dụng các quan hệ mặc định giữa điểm 35°C và 29°C trong một số trường hợp:

• Năng suất lạnh tại 29°C có thể được suy ra từ điểm 35°C.

• Công suất điện tại 29°C có thể được suy ra từ điểm 35°C.

• Điểm tải cực tiểu tại 35°C có thể được suy ra từ điểm 29°C.

• Hệ số suy giảm do vận hành theo chu kỳ có giá trị mặc định nếu không tiến hành phép thử riêng.

Việc sử dụng giá trị mặc định không có nghĩa kết quả tùy tiện.

Đó là phương pháp đã được tiêu chuẩn quy định để các phòng thử có thể thực hiện phép tính theo cùng nguyên tắc.

Tuy nhiên, khi phân tích sâu một model, cần phân biệt:

• Điểm nào được đo trực tiếp.

• Điểm nào được tính từ điểm khác.

• Điểm nào sử dụng hệ số mặc định.

• Thiết bị được phân loại là cố định, hai cấp, nhiều cấp hay biến thiên.

Nếu chỉ nhìn con số CSPF cuối cùng, người mua sẽ không thấy các lớp dữ liệu này.

10. Một bảng tóm tắt các điểm dữ liệu chính

Bảng này giúp hình dung cấu trúc phương pháp, nhưng không thay thế bảng yêu cầu đầy đủ trong tiêu chuẩn.

Ký hiệu bắt buộc, tùy chọn và giá trị mặc định thay đổi theo kiểu điều khiển công suất của thiết bị.

11. T1 và CSPF có mâu thuẫn với nhau không?

Không.

Điều kiện T1 tại 35°C cung cấp một hoặc nhiều điểm dữ liệu quan trọng cho phép tính CSPF.

Nhưng hai cách đọc trả lời hai câu hỏi khác nhau.

Dữ liệu tại T1 trả lời

• Ở điều kiện thử cụ thể này, máy tạo ra bao nhiêu công suất lạnh?

• Máy tiêu thụ bao nhiêu điện?

• EER tại điểm thử là bao nhiêu?

• Máy hoạt động thế nào ở đầy tải, nửa tải hoặc tải cực tiểu nếu có dữ liệu?

CSPF trả lời

• Trong mô hình mùa làm lạnh tiêu chuẩn, tổng hiệu quả năng lượng của máy được tính như thế nào?

• Khi tải và nhiệt độ thay đổi theo hệ quy chiếu, máy đạt hiệu quả theo mùa bao nhiêu?

Không nên lấy một điểm EER tại T1 để khẳng định CSPF vô nghĩa.

Ngược lại, cũng không nên lấy CSPF cao để bỏ qua hoàn toàn hiệu suất tại tải cao.

Cách đọc hợp lý là:

T1 cho biết hiệu quả tại một trạng thái thử cụ thể; CSPF tổng hợp nhiều trạng thái theo một mô hình mùa tiêu chuẩn.

12. Vì sao hai máy có CSPF gần nhau vẫn có thể vận hành khác nhau?

Hai model có thể cùng CSPF 5,3 nhưng đạt kết quả đó theo những cách khác nhau.

Ví dụ:

• Máy A có hiệu suất tốt ở tải cao nhưng chỉ ở mức trung bình khi chạy tải thấp.

• Máy B có hiệu suất đầy tải thấp hơn một chút nhưng hoạt động rất hiệu quả ở tải thấp và trung bình.

• Máy C có dải công suất tối thiểu thấp nhưng tổn thất quạt hoặc điều khiển khác.

• Máy D có điểm thử trực tiếp khác với model sử dụng nhiều giá trị mặc định hơn.

Sau khi tích hợp theo tải và số giờ, các model có thể đạt CSPF tương đương.

Điều đó không có nghĩa chúng có:

• Cùng công suất lạnh cực đại.

• Cùng công suất tối thiểu.

• Cùng EER tại đầy tải.

• Cùng tốc độ làm lạnh.

• Cùng khả năng duy trì nhiệt độ.

• Cùng độ ồn.

• Cùng điện năng trong một căn phòng cụ thể.

CSPF là kết quả tổng hợp. Nó không thay thế toàn bộ đường đặc tính vận hành.

13. Có thể dùng CSPF để so sánh thế nào?

CSPF hữu ích nhất khi:

• Hai sản phẩm thuộc cùng kiểu thiết bị.

• Có công suất lạnh tương đương.

• Được đánh giá theo cùng phiên bản tiêu chuẩn.

• Sử dụng cùng điều kiện khí hậu tham chiếu.

• Mã dàn lạnh và dàn nóng được xác định chính xác.

• Dữ liệu có nguồn truy xuất rõ ràng.

Trong trường hợp đó, CSPF cao hơn cho thấy hiệu suất năng lượng mùa làm lạnh cao hơn theo phép đánh giá tương ứng.

Nhưng vẫn cần đọc thêm:

• Năng suất lạnh danh định.

• Dải công suất Min – Rated – Max.

• Công suất điện ở các trạng thái tải.

• EER tại những điểm thử có thể truy xuất.

• Độ ồn và lưu lượng gió.

• Điều kiện lắp đặt.

• Khả năng bảo hành và sửa chữa.

• Mức phù hợp với căn phòng thực tế.

14. CSPF không cho phép kết luận điều gì?

Chỉ từ CSPF, chưa thể khẳng định rằng một máy:

• Luôn tiêu thụ ít điện hơn trong mọi căn phòng.

• Tiết kiệm đúng một tỷ lệ phần trăm cố định.

• Làm lạnh nhanh hơn.

• Duy trì độ ẩm tốt hơn.

• Vận hành êm hơn.

• Bền hơn.

• Có linh kiện tốt hơn.

• Có chi phí sử dụng trọn đời thấp hơn.

• Phù hợp hơn với phòng thường xuyên chịu tải cao.

• Sẽ tạo ra hóa đơn điện cụ thể bao nhiêu mỗi tháng.

CSPF không sai khi kết quả thực tế khác với một dự đoán đơn giản.

Sai lệch thường xuất hiện vì người đọc đã yêu cầu chỉ số trả lời một câu hỏi nằm ngoài phạm vi của nó.

15. Người mua nên đọc CSPF theo bốn lớp

Lớp 1: Đọc con số

CSPF của model là bao nhiêu?

Lớp 2: Đọc tiêu chuẩn

Con số đó được công bố theo TCVN 7830:2021, TCVN 10273-1:2013 hay một hệ tiêu chuẩn khác?

Lớp 3: Đọc phạm vi so sánh

Hai model có cùng kiểu máy, nhóm công suất và điều kiện đánh giá hay không?

Lớp 4: Đọc nhu cầu thực tế

Máy sẽ được dùng:

• Chủ yếu ban đêm hay ban ngày?

• Trong phòng cách nhiệt tốt hay chịu nắng mạnh?

• Ở tải thấp kéo dài hay thường xuyên gần đầy tải?

• Với nhiệt độ cài đặt vừa phải hay rất thấp?

• Trong thời gian ngắn hay liên tục nhiều giờ?

Khi đọc đủ bốn lớp, CSPF trở thành một dữ liệu có giá trị.

Nếu chỉ nhìn con số và bỏ qua phương pháp hình thành, CSPF rất dễ bị biến thành một lời quảng cáo vượt quá bằng chứng kỹ thuật.

Tìm hiểu thêm

• ISO 5151 thực sự đo những gì? 

• Điều kiện T1 nghĩa là gì — và vì sao cần một điều kiện thử chuẩn? 

• TCVN 7830:2021 thực sự quy định điều gì? 

• Nhãn năng lượng 5 sao thực sự chứng minh điều gì? – T2.15

• Năm sao năng lượng không chứng minh điều gì? – T2.16

Nguồn đối chiếu

• ISO 16358-1:2013 – Cooling seasonal performance factor

• Bản xem trước ISO 16358-1:2013 – định nghĩa, điểm thử và phương pháp tính

• TCVN 7830:2021 – Máy điều hòa không khí không ống gió, hiệu suất năng lượng