Hiểu rõ Máy lạnh

Máy lạnh là cái gì?

Máy điều hoà nhiệt độ là một cái bơm nhiệt. Nó bơm nhiệt từ nơi có nhiệt độ thấp (nguồn nhiệt) sang nơi có nhiệt độ cao (nơi thoát nhiệt), ngược lại với sự truyền nhiệt tự nhiên, tương tự như máy bơm nước từ thấp lên cao.

Ở những vùng khí hậu nóng quanh năm như miền Nam Việt Nam thì máy ĐHNĐ chỉ bơm nhiệt theo một chiều duy nhất là từ trong nhà ra ngoài trời, nên thường gọi là máy lạnh. Ở miền Bắc Việt Nam, máy ĐHNĐ bơm nhiệt theo hai chiều: mùa hè bơm nhiệt từ trong nhà ra ngoài trời, mùa đông bơm nhiệt từ ngoài trời vào trong nhà.

Khả năng của máy lạnh có giới hạn

Máy ĐHNĐ chỉ làm việc được khi nơi thoát nhiệt không nóng hơn 48 ℃ và nguồn nhiệt không lạnh hơn 5 ℃; vượt quá giới hạn đó thì máy ĐHNĐ không bơm nhiệt được. Như vậy, mở máy lạnh khi ngoài trời nóng khoảng 48 ℃ thì chỉ tốn điện vô ích. Tương tự, nếu nhiệt độ ngoài trời trong mùa đông thấp hơn 5 ℃ thì mở máy ĐHNĐ cũng vô ích. Một số máy ĐHNĐ sẽ tự động ngừng làm việc khi phát hiện ra tình trạng quá giới hạn đó. Có khi nhiệt độ không khí ngoài trời chưa tới 48 ℃ nhưng giàn nóng không đủ thoáng để thoát hơi nên nóng lên, do đó nên thoát hơi cho giàn nóng.

Công suất và hiệu suất

Công suất của máy ĐHNĐ thường được ghi theo đơn vị Btu/h. British thermal unit (Btu hay BTU): năng lượng cần thiết để một pound (454g) nước tăng lên một ℉. Một Btu ≈ 1055 J = 0,293 Wh. Máy ĐHNĐ nhỏ nhất thường thấy ở Việt Nam có công suất 9.000 Btu/h (≈2,6375 kW). Ở các nước khác có bán máy ĐHNĐ nhỏ hơn (khoảng 4.000-5.000 Btu/h vừa đủ dùng cho một phòng khoảng 45 ㎥ hay 15 ㎡). Có lẽ ghi theo Btu/h thì có số 9.000 đẹp hơn số 2,6375 kW nên nhà sản xuất chỉ ghi theo Btu/h, mặc dù phần lớn người tiêu dùng Việt Nam không biết Btu/h là gì.
Một đơn vị khác liên quan đến máy lạnh là ton of refrigeration (tấn lạnh); đó là lượng nhiệt làm tan một short ton (907 kg) nước đá chia cho số giây trong một ngày, một tấn lạnh tương đương 12.000 Btu/h.

Số Btu/h đó là công suất truyền nhiệt giữa hai phần của máy ĐHNĐ chứ không phải công suất tiêu thụ điện của máy. Công suất tiêu thụ điện của máy ĐHNĐ 9.000 Btu/h khoảng 0,97 kW; tức là hiệu suất của máy khoảng 2,72 lần. Máy tốt hơn-ít hao điện hơn thì hiệu suất có thể lên đến hơn ba lần. Máy (có công suất) lớn hơn thường có hiệu suất cao hơn.
Nhiều người (kể cả ở các nước Đông Nam Á và Mỹ) dùng đơn vị ngựa để chỉ công suất máy lạnh, một ngựa tương đương 9.000 Btu/h (sic); có lẽ chữ 'ngựa' ở đây chỉ công suất tiêu thụ điện gần bằng một kW.

Làm khô không khí

Một tác dụng phụ của máy lạnh là làm giảm độ ẩm không khí trong phòng, làm cho người cảm thấy dễ chịu hơn. Độ ẩm tương đối thích hợp cho người ở trong khoảng 30% tới 60%. Hầu hết các máy lạnh thời nay đều có chế độ làm khô không khí. Tuy nó thật sự làm giảm lượng hơi nước trong không khí nhưng nó không có bộ phận đo độ ẩm không khí, không có cách kiểm soát độ ẩm tương đối. Do đó nó chỉ làm việc theo một chu trình cố định là chạy máy bơm trong vài phút rồi ngừng bơm trong vài phút. Trong những phút máy bơm chạy, hơi nước trong không khí được làm lạnh trong máy sẽ ngưng tụ lại và chảy ra khỏi phòng theo ống dẫn. Tỉ lệ giữa thời gian chạy và thời gian ngừng máy bơm thay đổi theo nhiệt độ người dùng chọn trên bộ điều khiển từ xa. Với một ẩm kế rẻ tiền của Trung Quốc (ẩm kế và nhiệt kế chỉ kim, vỏ nhựa, giá 50.000 ₫), ta có thể dễ dàng thấy tác dụng phụ của máy lạnh. Độ ẩm tương đối trong mùa mưa ở Sài Gòn thay đổi trong khoảng 65% vào lúc trưa nắng tới 100% vào lúc sáng sớm.
Trong giờ làm việc buổi sáng, độ ẩm tương đối ngoài trời khoảng hơn 70%, trong phòng làm việc có nhiều người và máy tính toả nhiệt nên máy lạnh chạy liên tục và nhiệt độ trong phòng khoảng 26-28 ℃, độ ẩm khoảng 45-60%.
Sau 10 giờ tối, độ ẩm tương đối ngoài trời khoảng 80%, máy lạnh chạy chế độ làm khô không khí trong phòng chỉ làm giảm độ ẩm xuống khoảng 70%.

Máy lạnh inverter

Các máy lạnh đời mới có mạch điện inverter, để điều chỉnh giảm được công suất, tạo cảm giác dễ chịu cho người dùng. Nhờ giảm được công suất nên khi đã đạt đến nhiệt độ đã chọn trước, máy lạnh inverter sẽ tự giảm công suất sao cho lượng nhiệt bơm ra ngoài đúng bằng lượng nhiệt truyền vào phòng và sinh ra trong phòng, như vậy nhiệt độ trong phòng sẽ không thay đổi, rất dễ chịu cho người dùng. Còn loại máy lạnh thường sẽ ngưng bơm khi đã đạt đến nhiệt độ đã chọn, và lượng nhiệt bên ngoài truyền vào phòng cũng như sinh ra trong phòng sẽ làm nhiệt độ trong phòng tăng lên từ từ; khi nhiệt độ tăng cao hơn nhiệt độ đã chọn một độ, máy lạnh sẽ bắt đầu bơm nhiệt trở lại với công suất cố định của nó; vậy là nhiệt độ trong phòng sẽ lên xuống đều đặn quanh nhiệt độ đã chọn. Mặc dù nhiệt độ trong phòng chỉ thay đổi có một độ, nhưng những người nhạy cảm cũng sẽ cảm thấy không dễ chịu lắm.

Máy lạnh inverter tiết kiệm điện bằng cách nào?

Các hãng sản xuất vẫn quảng cáo là máy lạnh inverter tiết kiệm đến vài chục phần trăm tiền điện so với máy lạnh thường.

Trong mỗi máy lạnh (loại một cục hay hai cục, loại inverter hay loại thường đều như nhau) có bốn cái động cơ chính là động cơ nén, quạt làm mát dàn nóng, quạt đối lưu trong phòng và động cơ đảo hướng gió. Quạt đối lưu trong phòng thì quay không ngừng trong suốt thời gian dùng máy lạnh, theo tốc độ mà người dùng máy chọn (hoặc khi nhanh khi chậm trong chế độ auto). Động cơ đảo hướng gió thì ngừng hay chạy tùy theo người dùng chọn. Động cơ nén và quạt làm mát dàn nóng thì chạy hay nghỉ cùng lúc. Động cơ nén của máy lạnh loại thường sẽ chạy theo kiểu đóng/mở, tức là chạy ở công suất tối đa hoặc không chạy.

Trong bốn động cơ đó, động cơ nén dùng nhiều điện nhất. Việc tiết kiệm điện tập trung vào chỗ này.

Inverter là gì?

Động cơ điện xoay chiều bình thường sẽ có tốc độ gần như không đổi, công suất gần như không đổi. Tốc độ của động cơ tỉ lệ với tần số điện xoay chiều (ở Việt Nam là 50 Hz). Tốc độ có thay đổi chút ít theo tải của động cơ, tức là lực cản trên trục động cơ, tải nặng thì tốc độ giảm. Quạt máy có thể thay đổi tốc độ đôi chút bằng cách thay đổi cường độ dòng điện, cũng là thay đổi công suất của động cơ.
Động cơ inverter được cấp điện có tần số thay đổi bởi mạch điện inverter. Do tần số thay đổi nên tốc độ của động cơ cũng thay đổi, công suất thay đổi theo.

Thử xét một ví dụ, với máy lạnh thường:

• nhiệt độ ngoài trời là 28 ℃, chọn nhiệt độ 24 ℃ cho máy lạnh,
• động cơ nén sẽ chạy liên tục ở công suất tối đa đến khi nhiệt độ trong phòng xuống đến 23 ℃ rồi nó nghỉ,
• khoảng chục phút sau, nhiệt độ trong phòng tăng lên 25 ℃, động cơ nén sẽ chạy lại ở công suất tối đa khoảng vài phút đến khi nhiệt độ trong phòng xuống đến 23 ℃ rồi nó nghỉ,
• việc trên cứ lặp đi lặp lại
• thời gian động cơ nén nghỉ và chạy có thể thay đổi tùy theo nhiệt độ thực tế trong phòng.
• nếu vì lý do gì đó nhiệt độ trong phòng xuống dưới 24 ℃ (ví dụ lúc 3-5 giờ sáng) thì động cơ nén ngừng hẳn

Bây giờ thay máy lạnh thường bằng máy lạnh inverter thì:

• nhiệt độ ngoài trời là 28 ℃, chọn nhiệt độ 24 ℃ cho máy lạnh,
• động cơ nén sẽ chạy liên tục ở công suất tối đa đến khi nhiệt độ trong phòng xuống đến 24 ℃ rồi nó giảm công suất xuống, chỉ chạy ở một công suất đủ để làm mát bù cho lượng nhiệt sinh ra trong phòng và lượng nhiệt từ ngoài phòng truyền vào qua tường, cửa. Công suất đó có thể tăng hay giảm tùy theo nhiệt độ thực tế trong phòng cao hơn 24 ℃ nhiều hay ít
• nếu vì lý do gì đó nhiệt độ trong phòng xuống dưới 24 ℃ (ví dụ lúc 3-5 giờ sáng) thì động cơ nén ngừng hẳn

Như vậy sự khác nhau giữa hai loại máy lạnh là thời gian chạy và công suất chạy. Máy lạnh thường thì có công suất không đổi nhưng thời gian chạy thì không liên tục. Máy lạnh inverter thì thay đổi công suất nhưng thời gian chạy thì liên tục.

Theo wiki thì mạch điện inverter chỉ giúp tiết kiệm điện khi máy lạnh inverter chạy dưới công suất tối đa và máy lạnh inverter tiết kiệm điện hơn loại máy thường do nó dùng loại bơm nhiệt với chất làm lạnh R410A có áp suất hoá lỏng và hiệu suất cao hơn loại R22 trong máy lạnh thường. Như vậy nếu dùng máy lạnh inverter trong tình trạng thiếu công suất thì không tiết kiệm nhiều. Ví dụ nhiệt lượng truyền vào phòng trong buổi trưa gần ba kW mà gắn máy lạnh inverter 9000 Btu/h thì không tiết kiệm được nhiều điện so với máy lạnh thường.

Xem thêm trang wikipedia và trang web về nóng và tiết kiệm.

Những cách dùng máy lạnh sai!

Chọn nhiệt độ thấp hơn trên remote để mau mát hơn

Rất nhiều người dùng máy lạnh tưởng rằng chọn mức nhiệt độ thấp hơn trên bộ điều khiển từ xa (ĐKTX) sẽ làm máy chạy mạnh hơn (tăng công suất) và phòng mau mát hơn. Điều này chỉ đúng khi dùng máy lạnh inverter, không đúng khi dùng các loại máy lạnh thường; mà phần lớn máy lạnh đang dùng đều không phải loại inverter. Ngay cả khi dùng loại máy lạnh inverter thì điều trên cũng chỉ đúng trong một giới hạn nhỏ thôi, máy chỉ có thể giảm bớt công suất chứ không thể tăng công suất quá khả năng của nó. Khi thấy trong phòng không mát thì sẽ có người cầm ngay lấy bộ ĐKTX và chọn xuống 16 ℃! Họ không biết rằng công suất của máy lạnh là có hạn, khi trong phòng không đủ mát tức là máy lạnh không đủ sức làm mát cho phòng, dù cho chọn nhiệt độ 25 ℃ hay 16 ℃ cũng không thể thay đổi nhiệt độ thực tế.

Trong trường hợp máy lạnh đủ công suất làm mát phòng thì nó cũng cần 15-30 phút để giảm nhiệt độ trong phòng bớt một ℃, nhiều người mở máy lên được vài phút chưa thấy mát liền lấy bộ ĐKTX và chọn xuống 16 ℃ cho mau mát! Đó cũng là cách dùng sai, dù cho chọn nhiệt độ 25 ℃ hay 16 ℃ thì phòng cũng không mau mát hơn. Trong trường hợp này, chọn nhiệt độ 16 ℃ còn tự gây phiền là sau đó lại phải mất công cầm bộ ĐKTX để tăng nhiệt độ lên và máy đã tốn không ít điện để làm mát phòng quá mức.

Chọn nhiệt độ thấp hơn trên remote khi có nhiều người vào phòng

Một cách dùng sai khác nữa là chọn nhiệt độ xuống thấp hơn để bù cho những nguồn nhiệt trong phòng. Ví dụ: khi có ít người trong phòng thì chọn nhiệt độ 25 ℃, khi có thêm người hay thêm máy trong phòng thì chọn nhiệt độ 20 ℃. Đúng ra thì người dùng không phải làm việc bù đó; máy lạnh sẽ tự làm bằng cách chạy máy nén nhiều thời gian hơn, nghỉ ít hơn. Nếu máy nén cứ chạy liên tục không nghỉ có nghĩa là nó đã làm việc hết công suất rồi, có chỉnh xuống 16 ℃ cũng không mát hơn tí nào.

Tất cả những thói quen sai đó là do người dùng không hiểu bản chất của máy ĐHNĐ. Máy ĐHNĐ không giống cái quạt máy. Ta có thể thấy tác dụng ngay khi ta điều chỉnh tốc độ quạt máy, nhưng ta không thể thấy tác dụng ngay khi ta chỉnh nhiệt độ ở máy ĐHNĐ. Bộ ĐKTX đã làm cho người ta ít dùng đến tay chân, lại còn làm cho người dùng hiểu sai bản chất của máy!

Người quen ở vùng nhiệt đới sẽ hoàn toàn cảm thấy dễ chịu trong nhiệt độ khoảng 25-27 ℃, đặt máy lạnh dưới 25 ℃ là phí điện và thậm chí có thể gây bệnh.

Cũng có nhiều người muốn có cảm giác thật lạnh nên chọn nhiệt độ thấp nhất rồi mặc áo ấm vào! Rất thường gặp các trường hợp này ở những nơi công cộng: nơi mà người dùng máy lạnh không phải là người trả tiền điện.

Chọn nhiệt độ thấp nhất để tiết kiệm điện

Một số thợ điện lạnh thường khuyên người dùng tiết kiệm điện bằng cách chọn nhiệt độ thấp nhất! Họ giải thích rằng khi chọn nhiệt độ thấp nhất thì máy nén sẽ chạy liên tục với một cường độ dòng điện ổn định nên mức tiêu thụ điện cũng đều đặn; nếu chọn nhiệt độ cỡ 25 ℃ trở lên thì máy nén sẽ có lúc nghỉ, có lúc chạy, mỗi lần chạy lại thì dòng điện khởi động lớn gấp 4-5 lần dòng điện bình thường nên rất hao điện! Nhưng họ không chịu tính kỹ rằng dòng điện khởi động đó chỉ cao trong 1-2 giây mà thôi, tính ra thì thời gian khởi động đó chỉ hao điện bằng 5-10 giây chạy bình thường, rất ít so với hàng chục phút máy nén được nghỉ trước đó.
Như vậy tiết kiệm điện kiểu lạ đời trên thật hại điện và còn hại luôn sức khoẻ người dùng lẫn tuổi thọ máy.

Mở cửa cho thoáng

Một cách dùng máy lạnh hại điện khác nữa là mở máy lạnh cho mát và mở cửa sổ cho thoáng, vừa thoáng vừa mát mới thích! Với khí hậu nhiệt đới như ở Việt Nam, nhiệt độ không khí bên ngoài có thể cao hơn nhiệt độ trong phòng đến 10 ℃, mở cửa sổ ra thì lượng nhiệt truyền vào phòng rất lớn, máy lạnh phải tốn rất nhiều điện để bơm lượng nhiệt đó trở ra ngoài.
Nếu cần thay đổi không khí để làm thoáng trong phòng thì nên gắn một quạt hút gió ở nơi nóng nhất trong phòng. Quạt hút không khí trong phòng và đẩy ra ngoài; không khí ngoài trời sẽ tự tìm lối vào phòng qua các khe cửa. Cần chọn cỡ quạt hút vừa đủ để làm thoáng phòng, quạt lớn quá cũng sẽ gây hao điện do có quá nhiều không khí nóng vào phòng. Nếu không chọn được quạt hút đủ nhỏ thì có thể cho quạt chạy cầm chừng (vừa chạy vừa nghỉ); hoặc không gắn quạt hút mà thỉnh thoảng mở cửa một lúc cho thoáng rồi đóng lại.
Những máy lạnh kiểu cửa sổ (máy lạnh một khối, gắn trên tường, phần lạnh trong phòng, phần nóng ngoài phòng) có sẵn chức năng thông gió, không cần gắn quạt hút trong phòng. Trên máy lạnh đó có một cần gạt để đóng mở một lỗ thông gió nhỏ chừng 25-30 ㎠. Khi mở lỗ ra, một phần không khí trong phòng sẽ bị đẩy ra ngoài qua lỗ đó.

Gắn quá cao hoặc quá thấp

Một cách dùng sai nữa là gắn máy lạnh quá cao hoặc quá thấp. Khi máy lạnh chạy, nó sẽ làm mát phần không khí bên dưới nó, phần không khí bên trên nó thì không được làm mát. Trong văn phòng hay nhà ở thì người ta chỉ cần làm mát từ độ cao từ sàn lên đến 1,5 m là đủ cho người ngồi hay nằm đều mát. Gắn máy lạnh quá cao thì phí điện. Những nhà có trần cao đến ba mét hoặc hơn mà gắn máy lạnh gần sát trần sẽ bị hao điện vô ích. Ngoài ra gắn máy lạnh loại treo tường quá sát trần cũng làm cản luồng không khí đi vào máy. Tuy nhiên gắn máy lạnh thấp xuống ngang tầm mắt thì đúng về kỹ thuật nhưng lại không được đẹp mắt. Do đó các nhà sản xuất mới làm ra loại máy lạnh mặt gương hay khung tranh. Gắn máy lạnh quá thấp thì người trong phòng chỉ thấy lạnh chân mà không mát người. Loại máy lạnh một khối hay rơi vào tình trạng gắn quá thấp hoặc quá cao. Vì nhà phố ở Việt Nam chỉ có thể gắn máy lạnh loại này ở mặt tiền, mà mặt tiền thì vốn đã có cửa sổ và cửa đi chiếm gần hết nên chỉ có thể gắn máy lạnh dưới hoặc trên cửa sổ.
Về mặt độ cao thì loại máy lạnh tủ đứng là hợp lý nhất.

Một kinh nghiệm làm nguội giàn nóng

Ở nhà tôi có một máy lạnh cỡ 18.000 BTU/h kiểu rời. Giàn lạnh của máy đặt trong phòng sinh hoạt chung của nhà; phòng sinh hoạt chung này có thể tích khoảng 180 m³, rất thích hợp cho máy lạnh cỡ này. Giàn nóng đặt trong cái khoang nhỏ chừng hai mét rộng, 1,5 m cao, 0,7 m sâu. Cái khoang đó có một mặt thoáng, mặt đó chỉ có một khoảng lá sách cao chừng 0,45 m nằm theo chiều rộng để thông gió, trên khoảng đó lợp kính mờ (xem hình dưới).

Thiết kế cái khoang để giàn nóng máy lạnh như vậy để che ống và dây điện, tạo vẻ đẹp bên ngoài cho chung cư, nhưng khoảng lá sách quá nhỏ và thấp không đủ để thoát hơi nóng khi máy hoạt động. (Nhà này kiểu có gác nên chiều cao của khoang chỉ có 1,5 m. Những nhà kiểu không có gác thì cái khoang đó cao hơn và có thêm khoảng lá sách trên khoảng lợp kính nên hơi nóng thoát ra được bằng sự đối lưu.)

Vì kín như vậy nên khi máy lạnh chạy, quạt thổi giàn nóng chỉ thổi được một ít không khí nóng thoát ra ngoài, phần lớn không khí nóng luẩn quẩn trong khoang, chừng 30 phút sau là nhiệt độ trong khoang tăng lên đến mức máy nén tự ngừng, chỉ còn quạt tiếp tục thổi giàn nóng. Máy nén ngừng chạy thì trong nhà không mát nữa. Tôi đã dịch giàn nóng về phía lá sách hết cỡ, còn cách chừng tám cm, vẫn không thoát nhiệt kịp. Mỗi lần bị rơi vào tình trạng đó là phải tắt máy, đợi chừng một giờ cho giàn nóng nguội hẳn rồi mới mở máy lại, thật là khổ!

---