Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí trung tâm giáo dục quốc phòng trường đại học tôn đức thắng TP HCM đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

Đồng thời, điều hòa không khí cũng góp phần hỗ trợ cho nhiều ngành kinh tế, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm của các ngành chế biến thủy hải sản, nông sản, công nghiệp giấy, đảm bảo sự

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ 2

1.1 Lịch sử hình thành 2

1.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với con người và sản xuất 3

1.2.1 Đối với con người 3

1.2.2 Đối với quá trình sản xuất 3

1.3 Giới thiệu về một số hệ thống điều hòa không khí 4

1.3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ 4

1.3.2 Hệ thống điều hòa trung tâm 5

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN THÔNG SỐ TÍNH TOÁN 9

2.1 Giới thiệu tổng quan về trung tâm giáo dục quốc phòng đại học Tôn Đức Thắng 9

2.2 Chọn phương án thiết kế cho trung tâm giáo dục quốc phòng Đại học Tôn Đức Thắng 10

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH 13

3.1 Tổng quát 13

3.2 Tính nhiệt hiện và nhiệt ẩn 14

3.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua cửa kính (Q11) 14

3.2.2 Nhiệt bức xạ qua mái, trần (Q21) 19

3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách (Q22) 20

3.2.4 Nhiệt truyền qua nền (Q23) 26

3.2.5 Nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng (Q31) 27

3.2.6 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra (Q4) 29

3.2.7 Nhiệt tỏa do máy móc (Q32) 33

3.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào (Qhn và Qân) 36

3.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào (Q5h và Q5â) 38

3.2.10 Kiểm tra động sương 40

CHƯƠNG 4: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 42

4.1 Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí 42

4.2 Xác định các thông số trạng thái trên ẩm đồ 43

4.2.1 Xác định được các điểm trạng thái ban đầu 43

4.2.2 Xác định các hệ số 43

4.3 Thành lập sơ đồ tuần hoàn một cấp 47

4.4 Năng suất lạnh 50

4.5 Nhận xét 52

CHƯƠNG 5: KIỂM TRA TẢI BẰNG PHẦN MỀM DAKIN 53

5.1 Giới thiệu phần mềm 53

5.2 Các thao tác tính trên phần mềm 53

CHƯƠNG 6: TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 59

6.1 Tổng quan máy và thiết bị 59

6.2 Chọn dàn lạnh 59

6.3 Chọn dàn nóng 62

6.4 Chọn bộ chia gas 63

CHƯƠNG 7: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG THÔNG GIÓ 65

7.1 Tính toán hệ thống cấp gió tươi 65

7.1.1 Mục đích cấp gió tươi 65

7.1.2 Xác định tốc độ không khí trong ống 65

7.1.3 Xác định kích thước đường ống 65

7.1.4 Tính tổn thất để chọn quạt 67

7.2 Thông gió nhà vệ sinh 70

7.2.1 Mục đích hút gió thải 70

7.2.2 Tính toán lưu lượng không khí 70

7.2.3 Tính tổn thất áp 71

7.3 Tính hút khói hành lang 73

7.3.1 Mục đích hút khói hành lang 73

7.3.2 Tính lưu lượng không khí 73

7.3.3 Xác định kích thước đường ống 74

7.3.4 Tính tổn thất áp 75

7.4 Tạo áp cầu thang 77

7.4.1 Mục đích tạo áp cầu thang 77

7.4.2 Yêu cầu kỹ thuật 78

7.4.3 Thông số công trình 78

7.4.4 Tính toán tạo áp lồng cầu thang 78

7.4.5 Tính tổn thất áp suất chọn quạt 81

7.5 Kết luận 83

CHƯƠNG 8: ỨNG DỤNG REVIT DỰNG LẠI MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ TẦNG 2 TRUNG TÂM GIÁO DỤC QUỐC PHÒNG QUẬN 7 84

8.1 Khái niệm về BIM - Revit 84

8.2 Lí do sử dụng Revit 84

8.3 Dựng mô hình hệ thống điều hòa không khí tầng 2 TTGDQP TĐT 84

8.3.1 Mở phần mềm Revit 85

8.3.2 Link file kiến trúc kết cấu vào dự án 89

8.4 Dựng lại mô hình 90

8.5 Kiểm tra xung đột bằng naviswork 92

8.5.1 Lí do sử dụng Naviswork 92

8.5.2 Sử dụng Naviswork để kiểm tra va chạm 92

CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96

9.1 Kết luận 96

9.2 Kiến nghị 96

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 97

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình1.1: Máy điều hòa cục bộ

Hình 1.2: Điều hòa trung tâm VRF

Hình 1.3: Điều hòa trung tâm Water Chiller

Hình 2.1: Hình phối cảnh dự án KTX và Trung tâm giáo dục quốc phòng Đại học Tôn Đức Thắng

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

Hình 3.2: Kết cấu xây dựng mái

Hình 3.3: Cấu trúc của tường

Hình 4.1: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp

Hình 4.2: Điểm góc G (t = 26 0 C, φ = 50%) trên ẩm đồ

Hình 4.3: Hệ số nhiệt hiệu dụng (ESHF) và điểm đọng sương (S) trên ẩm đồ

Hình 4.4: Hệ số nhiệt hiện tổng (GSHF) và điểm hoà trộn (H) trên ẩm đồ

Hình 4.5: Hệ số nhiệt hiện phòng (RSHF) và quá trình biến đổi V-T trên ẩm đồ Hình 4.6: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi vòng

và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S

Hình 4.7: Xác định các điểm trạng thái trên ẩm đồ phòng chuyên đề lý thuyết tầng 2 Hình 5.1: Phần mềm Daikin HeadLoad

Hình 5.2: Nhập Project Outline trên Daikin HeadLoad

Hình 5.3: Nhập City/ Country trên Daikin HeadLoad

Hình 5.4: Nhập Room Data trên Daikin HeadLoad

Hình 5.5: Giao diện của kết quả của Daikin HeadLoad

Hình 6.1: Một số dàn lạnh VRV Daikin

Hình 6.2: Dàn lạnh VRV Daikin dạng âm trần đa hướng thổi có cảm biến

Hình 6.3: Dàn nóng VRV IV model RXQ20TANYM(E)

Hình 6.4: Các bộ chia ga trong catalogue Daikin IV

Hình 7.1: Chiều dài đoạn ống gió cần tính trên mặt bằng tầng 2

Hình 7.2: Chiều dài đoạn ống gió thải cần tính trên mặt bằng tầng 2

Hình 8.1: Giao diện khi mở Revit

Hình 8.2: Vị trí các thanh công cụ trên Revit

Hình 8.3: Thanh công cụ Quick Access Toolbar

Hình 8.4: Thanh công cụ Ribbon

Hình 8.5: Thanh Properties hồ sơ

Hình 8.6: Thanh Properties khi chọn đối tượng

Hình 8.7: Thanh Project Browser

Hình 8.8: Mặt cắt ngang TTGDQP Quận 7

Hình 8.9: Mặt Bằng tầng 2 TTGDQP Quận 7 nhìn từ trên cao

Hình 8.10: Kích thước, cao độ ống gió

Hình 8.11: Mặt cắt hệ thống điều hòa không khí tầng 2

Hình 8.12: Mô hình 3D hệ thống điều hòa không khí tầng 2 nhìn từ trên cao Hình 8.13: Xuất file Revit sang định dạng NWC

Hình 8.14: Mô hình TTGDQP ở Naviswork

Hình 8.15: Bảng thống kê va chạm và hỉnh ảnh kèm theo

Hình 8.16: Bảng report của Naviswork

Hình 8.17: Xử lí va chạm hai khúc ống gió thải và cấp

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Các thông số thiết kế ngoài nhà

Bảng 2.2: Các thông số thiết kế trong nhà

Bảng 2.3: Các thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà

Bảng 2.4: Tốc độ không khí theo nhiệt độ

Bảng 2.5: Lưu lượng khí tươi cần cung cấp

Bảng 3.1: Độ cao sàn các tầng

Bảng 3.2: Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng

Bảng 3.3: Nhiệt bức xạ qua kính Q 11

Bảng 3.4: Kết cấu tường bao

Bảng 3.5: Nhiệt truyền qua tường

Bảng 3.6: Nhiệt truyền qua cửa, kính

Bảng 3.7: Nhiệt truyền qua nền

Bảng 3.8: Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng

Bảng 3.9: Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra

Bảng 3.10: Nhiệt toả ra do máy móc

Bảng 3.11: Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào

Bảng 3.12: Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào

Bảng 4.1: Các thông số tính toán xác định được trên ẩm đồ

Bảng 4.2: So sánh tải lạnh giữa thiết kế và tính toán

Bảng 5.1: Tải lạnh tính toán bằng phần mềm Daikin HeadLoad

Bảng 6.1: Bảng năng suất lạnh của dàn lạnh VRV Daikin dạng âm trần đa hướng

Bảng 7.2: Bảng tính tổn thất qua các cút

Bảng 7.3: Bảng tính tổn thất cục bộ qua nhánh Tê

Bảng 7.4: Bảng tính tổn thất cục bộ qua thu lại

Bảng 7.5: Thông số quạt cấp gió tươi tầng 2

Bảng 7.6: Bảng tính thông gió nhà vệ sinh

Bảng 7.7: Bảng so sánh lưu lượng thông gió cơ khí

Bảng 7.8: Thông số quạt thông gió nhà vệ sinh

Bảng 7.9: Kết quả tính các đoạn ống hút gió thải

LỜI MỞ ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền kinh tế thế giới, nền kinh tế nước ta đã có những bước phát triển vượt bậc ở nhiều lĩnh vực Trong đó, ngành điều hòa không khí cũng có những bước phát triển đột phá để đáp nhu cầu cho con người và sản xuất ngày một tốt hơn Trước những ảnh hưởng của biến đổi khí hậu đối với nước ta ngày càng rõ rệt, nhiệt độ không khí cao, khí hậu mùa hè ngày một nóng hơn, mùa đông rét buốt, … làm ảnh hưởng đến cuộc sống của mọi người Từ đó, nhu cầu sử dụng điều hòa không khí ngày một tăng để tạo ra môi trường với khí hậu thích hợp giúp cuộc sống, công việc của chúng ta được ổn định Đồng thời, điều hòa không khí cũng góp phần hỗ trợ cho nhiều ngành kinh tế, nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm của các ngành chế biến thủy hải sản, nông sản, công nghiệp giấy, đảm bảo sự hoạt động ổn định, chính xác của các các thiết bị, linh kiện điện tử, …

Nhận thấy được tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với đời sống và sản xuất của con người ngày một lớn, do đó, việc học tập, nghiên cứu, thiết kế hệ thống điều hòa không khí là rất cần thiết Tuy nhiên, với hệ thống điều hòa không khí chúng ta cần đảm bảo hệ thống hoạt đúng với công suất và mục đích sử dụng của từng tòa nhà khác nhau, đồng thời phải tiết kiệm năng điện năng, tránh hệ thống hoạt động quá tải hay thừa tải gây lãng phí điện năng Thấy được nhu cầu thiết yếu cũng như tính ứng dụng thực tế này, chúng

em thực hiện đồ án “Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí trung tâm giáo dục quốc phòng trường đại học Tôn Đức Thắng TP HCM” nhằm củng cố thêm những

kiến thức đã tích lũy được trong thời gian học tập trên ghế nhà trường, được tiếp xúc nhiều hơn với công việc thực tế tại các doanh nghiệp thông qua thời gian thực tập, đã có được những kiến thức, kinh nghiệm cần thiết cho công việc sau này

Trong quá trình làm đồ án, chúng em đã cố gắng vận dụng kiến thức đã học, kết hợp với các tài liệu tham khảo để có thể hoàn thành đồ án một cách tốt nhất Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình tính toán, do vậy chúng em rất cần sự góp ý từ các thầy (cô), chúng em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ

1.1 Lịch sử hình thành

Từ ngàn xưa, con người đã biết sử dụng các biện pháp để làm tác động vào môi trường sống như là vào trú ngụ trong các hang động thoáng mát để tránh các nóng ôi bức ngày hè hay đốt lửa sưởi ấm vào mùa đông lạnh giá Đồng thời, họ còn biết bảo quản thực phẩm trong các hầm băng để dự trữ cho mùa hè ở những vùng có mùa đông lạnh, … Dù rằng ở thời điểm đó, điều hòa không khí vẫn chưa được biết đến và phát triển, tuy nhiên đây chính

là tiền đề cho sự ra đời về điều hòa không khí sau này

Bằng chứng là đến năm 1845, một bác sĩ người Mỹ tên John Gorrie đã chế tạo thành công máy nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Và sự này đã làm cho danh tiếng của ông được vang xa cũng như đi vào lịch sử của ngành điều hòa không khí của thế giới

Vào năm 1901, một công trình đã khống chế được nhiệt độ trong phòng hòa nhạc ở Monte Carlo cùng độ ẩm thích hợp so với nhiệt độ môi trường đã được khánh thành Sau

đó, năm 1904 trạm điện thoại ở Hamburg đã được duy trì nhiệt độ dưới 23oC và độ ẩm 70% vào mùa hè Trong năm 1910, công ty Bosig xây dựng hệ thống điều hòa không khí

ở Koeln và Rio de Janeiro Tuy nhiên, các công trình này chỉ đáp ứng được yêu cầu về hạ thấp nhiệt độ so với môi trường và độ ẩm thích hợp, chưa đạt được sự hoàn thiện cùng các yêu cầu khắc khe về nhiệt độ, độ ẩm Đến năm 1911, Carrier lần đầu tiên đã xây dựng ẩm

đồ của không khí ẩm và nêu được tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp

xử lý để đạt được trạng thái không khí theo yêu cầu

Từ năm 1921, khi kỹ thuật điều hòa không khí đã có những bước phát triển nhảy vọt

đó là: khi Carrier phát minh ra máy lạnh ly tâm và nó bắt đầu thực sự lớn mạnh và tham gia vào nhiều lĩnh vực khác nhau Đánh dấu cho sự phát triển này đó là vào năm 1944, điều hòa không khí đã xâm nhập vào thị trường ngành hàng không

Hiện nay, khoa học kĩ thuật ngày càng phát triển đời sống con người ngày một nâng cao, cùng với đó điều hoà không khí cũng ngày một phát triển mạnh mẽ, hệ thống thiết bị ngày một hiện đại, gọn nhẹ và giá thành hợp lí hơn nhằm đáp ứng cho nhu cầu của con người

1.2 Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với con người và sản xuất

1.2.1 Đối với con người

Nhiệt độ môi trường sẽ có tác động trực tiếp đến các hoạt động cũng như sinh hoạt của tất cả chúng ta Ví dụ như, nhiệt độ môi trường không khí tăng cao cùng với đó là độ

ẩm cũng tăng cao và ngược lại sẽ làm cho con người chúng ta cảm thấy khó chịu, ảnh hưởng đến khả năng học tập cũng như làm việc con người Và đặc biệt khi đời sống của chúng ta đang ngày càng được nâng lên, khi đó nhu cầu về một môi trường có nhiệt độ không khí thích hợp, trong lành tạo cảm giác thoải mái đối với mỗi chúng ta lại trở nên thật cần thiết

Điều hòa không khí sẽ giúp cân bằng các yếu tố về nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ luân chuyển không khí, nồng độ O2, CO2, cũng như kiểm soát bụi, nồng độ chất độc có trong không khí, nhằm tạo ra môi trường trong lành, giúp chúng ta cảm thấy thoải mái, không còn cảm giác nóng bức của những ngày hè hay lạnh buốt vào mùa đông Trong các cuộc nghiên cứu và khảo sát thực tế cho thấy rằng, nhiệt độ để con người có thể cảm thấy thoải mái, tinh thần làm việc thoải mát là trong khoảng từ 220C đến 260C, độ ẩm trong khoảng

40 – 70% Từ đó, cho thấy vai trò rất quan trọng của điều hòa không khí đối với con người,

sẽ góp phần giúp nâng cao năng suất trong học tập cũng như trong công việc của chúng ta

1.2.2 Đối với quá trình sản xuất

Ngày nay, nền kinh tế ở Việt Nam cũng như trên thế giới đã có bước phát triển vượt bậc Và trong các ngành công nghiệp, ngành điều hòa không khí cũng có bước phát triển nhảy vọt và xuất hiện ở hầu hết các ngành như chế biến thủy hải sản, y học, cơ khí, kỹ thuật điện tử, … Hay những ngành công nghiệp nhẹ như dệt may, giấy, … Nhằm đảm bảo đến chất lượng của các loại sản phẩm, thiết bị, linh kiện điện tử, thì yêu cầu về nhiệt độ,

độ ẩm, hóa chất, rất nghiêm ngặt

Ví dụ như, trong ngành sản xuất thủy hải sản, để bảo quản sản phảm được tôt nhất, giữ được giá trị dinh dưỡng cần thiết thì nhiệt độ, độ ẩm phải được khống chế và kiểm soát chặt chẽ trong khoảng từ - 18 0C đến -20 0C đối với đông lạnh thủy sản Trong ngành công nghiệp phim ảnh việc bảo quản phim cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 18oC đến

22oC, độ ẩm từ 40 đến 60% Hay ở các nước tiến bộ, các trang trại chăn nuôi của ngành công nghiệp sản xuất thịt, sữa đều được điều hoà không khí nhằm kiểm soát các thông số

về nhiệt độ, độ ẩm góp phần tạo ra môi trường ổn định, thoáng mát để giúp cho gia súc, gia cầm có thể đạt được tốc độ tăng trọng, phát triển tốt nhất cùng với chất lượng, giá trị dinh dưỡng của thịt, sữa được đảm bảo vì gia súc và gia cầm cần có khoảng nhiệt độ và độ

ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển

Qua đó, chúng ta có thể thấy rằng điều hòa không khí có tầm quan trọng không chỉ đối với con người mà còn đối với sản xuất, đối với tất cả các lĩnh vực của đời sống xã hội Góp phần nâng cao đời sống con người cũng như sự phát triển kinh tế nói chung

1.3 Giới thiệu về một số hệ thống điều hòa không khí

Trải qua quá trình hình thành và phát triển, đến nay điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu mã, chủng loại khác nhau

Hệ thống điều hòa không khí ngày này không chỉ được dùng để làm lạnh mà còn được dùng để sưởi ấm, tăng ẩm, giảm ẩm, lọc bụi,

Theo chức năng cũng như ưu điểm của từng loại fmaf điều hoaaf không khí được chia thành hai loại chính là:

ăn, … Điều hòa cục bộ gồm hai loại máy điều hòa một chiều và hai chiều

Hình 1.1: Máy điều hòa cục bộ

 Ưu điểm:

- Lắp đạt đơn giản, nhanh chóng

- Các máy hoàn toàn độc lập với nhau, nên dễ dàng trong việc sử dụng

- Sửa chữa, bảo trì đơn giản

- Máy hoạt động ổn định, tuổi thọ trung bình

 Nhược điểm:

- Thường được áp dụng cho các công trình đơn giản, nhỏ, không có yêu cầu khắc khe về các thông số của môi trường

- Chi phí vận hành khá lớn do có hệ số tiêu thụ điện năng lớn

- Ảnh hưởng đến kiến trúc mỹ quan của tòa nhà do phải lắp quá nhiều dàn ngưng trên tường, …

1.3.2 Hệ thống điều hòa trung tâm

Hệ thống điều hoà trung tâm là hệ thống bao gồm một hay rất nhiều máy trung tâm kết hợp lại với nhau thành một hệ thống nhằm mục đích chính là phân phối lạnh đi làm mát cho toàn khu vực bên trong tòa nhà Điều hòa trung tâm thường thiết kế cho những nơi có diện tích cần làm mát lớn, như trung tâm thương mại, nhà xưởng, các tòa nhà cao tầng, khách sạn, …

Hệ thống điều hòa trung tâm gồm có hai loại chính là: điều hòa trung tâm VRF và điều hòa trung tâm Water Chiller

1.3.2.1 Hệ thống điều hòa VRF

Điều hòa trung tâm VRF (Variable Refrigerant Flow) là hệ thống điều hòa có khả năng điều chỉnh lưu lượng môi chất tuần hoàn và qua đó có thể thay đổi công suất theo phụ tải bên ngoài

Điều hòa VRF có đặc điểm là có thể sử dụng cho nhưng khu vực có diện tích lớn, đông người Dàn ngưng của hệ điều hòa có thể đặt ở trên tầng mái hay ở tầng hầm của tòa nhà, các dàn trao đổi nhiệt đặt trong các phòng điều hòa ở các tầng, hệ thống đường ống gas, đường ống nước ngưng được đặt trên trần gải và các hộp gen trong trục kỹ thuật nên không làm ảnh hưởng đến vẻ mỹ quan của công trình

Hình 1.2: Điều hòa trung tâm VRF

Điều hòa trung tâm VRF có các ưu điểm như:

- Tiết kiệm năng lượng hiệu quả: do được trang bị máy biến tần cũng như khả năng điều chỉnh năng suất lạnh

- Các máy điều hòa VRF đã khắc phục được vấn đề thu hồi dầu về máy nén, do đó dàn ngưng của hệ VRF có thể đạt cao hơn dàn lạnh ở khảng cách tối đa lên đến 50m cũng như mỗi dàn lạnh có thể đặt cách xa tới 15m đường ống dẫn môi chất giữa hai dàn có thể lên tới 100m Bên cạnh đó, ở nhánh rẽ đầu tiên của bộ chia gas, đường ống dẫn có thể dài thêm lên đến 60m

- Dễ dàng hơn trong việc điều chỉnh năng suất lạnh của hệ thống

- Hệ thống có độ tin cậy cao, dễ dàng, linh động trong vấn đề bảo dưỡng và sửa chữa thông qua hệ thống điều khiển hiển thị trên máy tính

- Giúp tiết kiệm được diện tích do một dàn nóng có thể kết hợp với nhiều dàn lạnh

- Tiết kiệm được hệ thống đường ống, chi phí vận hành đơn giản hơn so với hệ thống Water Chiller

1.2.2.2 Hệ thống điều hòa Water Chiller

Hệ thống điều hòa Chiller dùng nước để làm chất tải lạnh, nước sẽ được làm mát tại cụm trung tâm sau đó nhờ vào hệ thống các đường ống dẫn đưa nước lạnh (nước lạnh vào FCU thường ở nhiệt độ 60C) đến các FCU (Fan Coil Unit) Quạt gắn tại các FCU sẽ thổi không khí tuần hoàn qua các dàn để xử lí nhiệt độ cũng như độ ẩm Cụm trung tâm Chiller thường được đặt trên sân thượng của tòa nhà Nhiệt độ và tốc độ gió của hệ thống cấp cho không gian điều hòa sẽ được điểm khiển bằng “Thermorstart”

Hệ thống gồm có:

- Máy làm lạnh nước (Water Chiller)

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh mùa hè, sưởi ấm mùa đông

- Hệ thống ống gió và vận chuyển phân phối khí

- Hệ thống tiêu âm, giảm âm

- Có thể kiểm soát nhiệt độ trong không gian điều hòa theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất

- Phù hợp đối với các tòa nhà cao tầng, trung tâm thương mại, khách sạn, văn phòng, mà không ảnh hưởng đến mỹ quan của tòa nhà

- Hệ thống ống nước nhỏ hơn ống gió rất nhiều lần nên tiết kiệm được vật liệu xây dựng

- Không khí sau khi ra khỏi FCU và AHU có độ sạch cao, đáp ứng được các tiêu chuẩn khác nhau về tiêu chuẩn không khí

- Năng suất của hệ thống gần như không bị hạn chế, chi phí đầu tư trung bình,

 Nhược điểm:

- Khi lắp đặt hệ thống yêu cầu phải có đội kĩ thuật lành nghề có trình độ chuyên môn cao

- Hệ thống sử dụng chất tải lạnh là nước nên tổn thất cao

- Hệ thống cần phải sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ cũng như chi phí vận hành lớn

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN THÔNG SỐ

Dự án Trung tâm giáo dục quốc phòng Trường đại học Tôn Đức Thắng được khởi công vào ngày 03-03-2018 tại số 19 Nguyễn Hữu Thọ, phường Tân Phong, quận 7, Tp HCM

Công trình trung tâm giáo dục quốc phòng bao gồm các hạng mục:

- Hội trường

- Phòng ban, hành chính, phòng làm việc

- Phòng thực hành

- Xưởng giày, may, bếp

Hình 2.1: Hình phối cảnh dự án KTX và Trung tâm giáo dục quốc phòng Đại học Tôn

Đức Thắng

2.2 Chọn phương án thiết kế cho trung tâm giáo dục quốc phòng Đại học Tôn Đức Thắng

Để thiết kế hệ thống điều hoà không khí cần phải tiến hành chọn các thông số tính toán của không khí ngoài trời và thông số tiện nghi trong nhà Các thông số đó bao gồm: Nhiệt độ t(oC)

Độ ẩm tương đối φ (%)

Tốc độ chuyển động không khí trong phòng ra (m/s)

Độ ồn cho phép trong phòng Lp (dB)

Lượng khí tươi cung cấp LN (m3/s)

Nồng độ cho phép của các chất độc hại trong phòng

- Chọn cấp điều hòa:

Dựa vào thông số tính toán ngoài trời (TSTT) để thiết kế không khí cần được chọn theo số giờ m (tính trên năm) và hệ số bảo đảm Kbđ

TSTT bên ngoài cho DHKK chia làm 3 cấp: I, II và III

Cấp I với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 35 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,996 - dùng cho hệ thống ĐHKK có độ tin cậy cao nhất, dùng trong các công trình có công dụng đặc biệt quan trọng;

Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 150 h/năm đến 200 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,983 đến 0,977 - dùng cho các hệ thống ĐHKK đảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và điều kiện công nghệ trong các công trình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa - nghệ thuật, nhà công nghiệp

Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà là m = 350 h/năm đến 400 h/năm, ứng với hệ số bảo đảm Kbđ = 0,960 đến 0,954 - dùng cho các hệ thống ĐHKK trong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm Điều hòa không khí cấp I tuy có mức độ tin cậy cao nhất nhưng chi phí đầu tư, lắp đặt, vận hành rất lớn nên chỉ sử dụng cho những công trình điều hòa tiện nghi đặc biệt quan trọng hoặc các công trình điều hòa công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt như: Lăng Bác, các phân xưởng sản xuất linh kiện điện tử, quang học, cơ khí chính xác

Điều hòa không khí cấp II thường chỉ áp dụng cho các công trình chủ yếu như: khách sạn 4, 5 sao, bệnh viện quốc tế

Điều hòa không khí cấp III có mức độ tin cậy thấp nhất tuy nhiên trên thực tế nó lại được sử dụng nhiều nhất do chi phí đầu tư ban đầu thấp nhất Hầu hết các công trình dân dụng như: điều hòa không khí khách sạn, văn phòng, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng, nhà ở chỉ cần chọn điều hòa cấp III là được

Dự án trung tâm giáo dục quốc phòng trường Đại học Tôn Đức Thắng là một công trình lớn nhưng chỉ cần điều hòa cấp III là đủ Nếu sử dụng điều hoà cấp I hoặc II là rất lãng phí cả về chi phí đầu tư và chi phí vận hành

Bảng 2.1: Các thông số thiết kế ngoài nhà

Thông

số

m (h/năm)

I (kJ/kg)

t ( 0 C)

Chọn thông số thiết kế trong nhà:

Dựa vào TCVN, bảng A3 thông số tính toán hợp lí của không khí bên trong nhà phục

vụ cho hoạt động nghề nghiệp và công nghệ

Bảng 2.2: Các thông số thiết kế trong nhà

Vậy thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà sử dụng trong dự án:

Bảng 2.3: Các thông số thiết kế trong nhà và ngoài nhà

Tốc độ không khí xung quanh:

Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và trao đổi chất (thoát mồ hôi) giữa cơ thể con người với môi trường xung quanh Khi tốc độ lớn cường

độ trao đổi nhiệt ẩm tăng lên Vì vậy khi đứng trước gió ta cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ

Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh

Tốc độ gió thích hợp tùy thuộc vào nhiều yếu tố: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm,

trạng thái sức khỏe của mỗi người, …

Bảng 2.4: Tốc độ không khí theo nhiệt độ

Nhiệt độ không khí ( 0 C) Tốc độ không khí (m/s)

Độ ồn cho phép:

Độ ồn có ảnh hưởng đến trạng thái và mức độ tập trung vào công việc của con người

Mức độ ảnh hưởng đó tuỳ thuộc vào công việc đang tham gia, hay nói cách khác là tuỳ

thuộc vào tính năng của phòng Vì trung tâm vừa có khu sản xuất vừa có nhiều phòng hành

chính, hội trường chọn 30 - 50db

Lượng khí tươi cần cung cấp:

Để đánh giá mức độ ô nhiểm người ta dựa vào nồng độ CO2 có trong không khí, vì

CO2 là chất độc hại phổ biến nhất do con người thải ra trong quá trình sinh hoạt và sản

Vk Lưu lượng không khí cần cấp, m3/h người

Lượng CO2 do 1 người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên vk cũng phụ

thuộc vào cường độ lao động

Bảng 2.5: Lưu lượng khí tươi cần cung cấp

Cường độ vận động V CO2 (m 3 /h) V k (m 3 /h) với  = 0,15

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN NHIỆT TẢI CHO CÔNG TRÌNH

243.1 Tổng quát

Có nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt ẩm, nhóm em chọn phương pháp tính toán cân bằng nhiệt ẩm theo phương pháp Carrier Ta tính toán năng suất lạnh Q0 bằng cách tính tổng nhiệt thừa Qht và nhiệt ẩm Qât của mọi nguồn nhiệt tỏa ra và thẩm thấu vào phòng cần điều hòa

Trung tâm giáo dục quốc phòng quận 7 nằm ở thành phố Hồ Chí Minh, không có sự chênh lệch lớn giữa mùa hè và mùa đông, nóng quanh năm nên không cần tính hệ thống sưởi

Qo = Qt = Q h +

a Q



Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

Hình 3.1: Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

ẩn

Qân

Gió lọt hiện

Q5h

Gió lọt

Nhiệt tỏa Q3

Người

Q4

Gió tươi

QN

Gió lọt Q5

Nguồn khác

Q6 Nhiệt hiện thừa Qht do Nhiệt ẩn thừa Qat do

Qo= Qt= +

3.2 Tính nhiệt hiện và nhiệt ẩn

3.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua cửa kính (Q11)

Ngày nay các công trình hiện đại thường sử dụng kính để làm vách bao che, ngoài việc lấy ánh sáng tự nhiên, việc sử dụng kính còn làm tăng tính thẩm mỹ công trình Công trình trung tâm giáo dục quốc phòng trường đại học Tôn Đức Thắng cũng sử dụng kính khá nhiều, tuy nhiên ngoài những lợi ích trên thì việc sử dụng kính làm lượng nhiệt bức xạ khá lớn

Nhiệt bức xạ mặt trời qua kính được xác định theo công thức:

Bảng 3.1: Độ cao sàn các tầng

Vì tầng cao nhất là 23,7m cộng với độ cao của thành phố Hồ Chí Minh khoảng 19m

so với mực nước biển nên:

• = 1 chọn khi trời không mây theo [TL1 – Tr.144] mm

• =1,17 cửa có khung thép theo [TL1 – Tr.144] kh

RT: Nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (w/m2)

Vì hệ thống điều hoà hoạt động từ 6h sáng đến 4h chiều nên lấy RT = RTmax

Rk = 0, 4.0,74 0, 21.(0,58 0,03 0,05.0,39 0, 4.0,74.0,58) 46,59     = 21,63 (w/m2)

Cửa kính nằm ở hướng Tây RN =

0,88

T

R

= 5140,88 = 584,09 (w/m2) Với RT = 514

Rk = 0, 4.0,74 0, 21.(0,58 0,03 0,05.0,39 0, 4.0,74.0,58) 584,09     = 271,16 (w/m2)

Bảng 3.2: Nhiệt bức xạ qua kính của các hướng theo bảng 4.2 [TL1 – Tr.152]

G’: Khối lượng tường có mặt ngoài tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn nằm trên mặt đất (kg)

G”: Khối lượng tường có mặt ngoài không tiếp xúc với bức xạ mặt trời và của sàn không nằm trên mặt đất (kg)

Fs: diện tích sàn (m2)

Tra theo bảng 4.11 [TL1 – Tr.166]

- Khối lượng 1m2 tường (dày 0,22m): 1800 0,2 = 396 kg/m2

- Khối lượng 1m2 sàn bê tông (dày 0,21m): 2400 0,21 = 504 kg/m2

Tính gs cho phòng học lý thuyết tầng 2:

Đối với hướng Nam: nt = 0,7 (12h trưa)

Đối với hướng Tây: nt = 0,68 (5h chiều)

Đối với hướng Bắc: nt = 0,91 (6h chiều)

Vậy nhiệt bức xạ qua kính phòng học lý thuyết tầng 2:

F k

(m 2 )

Nhiệt bức xạ

R K

(W/

m 2 )

Tích các

n t

Q

Tổng

Q phòng

lý thuyết

Nam 49,2 23,21 0,6

512,12 0,7 479,61 917,72 Tây 3,96 271,16 0,6 0,68 438,11

Phòng học

lý thuyết 2 Bắc 9,36 21,63 0,6 366,12 0,94 114,19 114,19

Phòng học

lý thuyết 3 Bắc 9,36 21,63 0,6 366,12 0,94 114,19 114,19 Phòng học

Xưởng

may Bắc 9,36 21,63 0,6 326,05 0,95 115,40 115,40 Phòng máy Bắc 9,36 21,63 0,6 386,15 0,94 114,19 114,19 Phòng cài

Phòng

hành chính Nam 18,6 23,21 0,6 469,06 0,72 186,50 186,50 Phòng làm

Phòng thực

hành bàn/

BAR

Bắc 9,36 21,63 0,6 326,05 0,95 115,40 115,40

Phòng làm

việc 2 Bắc 9,36 21,63 0,6 357,24 0,94 114,19 114,19 Phòng làm

việc 3 Bắc 9,36 21,63 0,6 403,18 0,93 112,97 112,97 Phòng làm

Tầng

3.2.2 Nhiệt bức xạ qua mái, trần (Q21)

Mái bằng của phòng điều hòa có 3 dạng:

Phòng điều hòa nằm giữa các tầng trong tòa nhà điều hòa khi đó t = 0; Q21 = 0

Phía trên phòng điều hòa đang tính toán là phòng không điều hòa t = 0,5 (tN- tT) Trường hợp trần mái có bức xạ mặt trời (tầng thượng) thì lượng nhiệt truyền vào phòng gồm 2 thành phần: do bức xạ mặt trời và do chênh lệch nhiệt độ giữa không khí trong nhà và ngoài nhà

tN là nhiệt độ không khí ngoài trời tN = 34,60C

tT là nhiệt độ không khí bên trong phòng điều hòa tT = 240C

 là hệ số tỏa nhiệt phía ngoài không khí  = 20 N

K là hệ số truyền nhiệt qua mái

3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách (Q22)

Nhiệt truyền qua vách Q22 được chia làm 2 phần:

- Chênh lệch giữa nhiệt độ ngoài trời và trong nhà: t = tN - tT

- Do bức xạ mặt trời vào tường

Q22 = Q i k F i ii = Q22T + Q22C + Q22K (W) [TL1 – Tr.166]

Với ki là hệ số truyền nhiệt lần lượt của tường, cửa, kính (W/m2K)

Fi là diện tích lần lượt của tường, cửa, kính (m2)

3.2.3.1 Nhiệt truyền qua tường (Q22T)

Nhiệt truyền qua tường được xác định theo công thức:

Nếu tường tiếp xúc trực tiếp với không khí T = tN - tT = 34,6 – 24 = 10,6 0C

Nếu tường tiếp xúc gián tiếp với không khí T = (tN - tT) 0,7 = (34,6 – 24) 0,7

 hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ I của cấu trúc tường (W/m.K)

Hình 3.3: Cấu trúc của tường

Bảng 3.4: Kết cấu tường bao

ô (mm)

Hệ số dẫn nhiệt (W/mK)

Bảng 3.5: Nhiệt truyền qua tường

Diện tích tường

Nhiệt lượng truyền qua tường

Tổng nhiệt lượng phòng

Trực tiếp

Gián tiếp

Trực tiếp

Gián tiếp

Tầng

2

Phòng chuyên đề lý

thuyết 70,86 23,64 1352 289,42 1641,42 Phòng chuyên đề thực

hành 21,84 23,64 416,7 289,42 706,12 Phòng bắn mô phỏng 111,42 47,28 2125,89 578,85 2704,74 Phòng học lý thuyết 19,44 127,44 370,92 1560,25 1931,17

Tầng

3

Phòng học lý thuyết 1 70,86 23,64 1352 289,42 1641,42 Phòng học lý thuyết 2 21,84 23,64 416,7 289,42 706,12 Phòng học lý thuyết 3 21,84 23,64 416,7 289,42 706,12 Phòng học lý thuyết 4 70,86 23,64 1352 289,42 1641,42 Phòng học lý thuyết 5 19,44 131,22 370,92 1606,53 1977,45

Phòng đào tạo 32,01 28,59 610,75 350,03 960,78 Phòng hành chính 12,6 27,42 240,4 335,7 576,1 Phòng làm việc giáo

viên 7,92 38,34 151,11 469,4 620,51

Tầng

5

Phòng lý thuyết 1 72,03 0 1393,22 0 1393,22 Phòng thực hành bàn/

Phòng thẩm mỹ 3 24,18 0 461,35 0 461,35 Phòng thực hành đồ

Phòng thẫm mỹ 2 33,87 0 646,24 0 646,24 Phòng thẫm mỹ 1 27,63 0 527,18 0 527,18 Phòng lý thuyết 2 19,44 127,44 370,92 1560,25 1931,17

Tầng

6

Phòng làm việc 1 119,77 0 2285,21 0 2285,21 Phòng làm việc 2 31,04 0 592,24 0 592,24 Phòng làm việc 3 27,25 0 519,93 0 519,93

Phòng làm việc 5 33,87 0 646,24 0 646,24 Phòng làm việc 6 27,63 0 527,18 0 527,18 Phòng làm việc 7 19,44 127,44 370,92 1560,25 1931,17 Tầng

7 Hội trường 367,22 176,92 7006,56 2166,03 9172,59 3.2.3.2 Nhiệt truyền qua cửa ra vào(Q22C)

Nhiệt truyền qua cửa được xác định theo công thức:

Nhiệt truyền qua cửa phòng chuyên đề lý thuyết:

F = 2 2,7 1,4 = 7,56 (m2)

Q22C = 2,23 7,56 7,42 = 125,09 (W)

3.2.3.3 Nhiệt truyền qua kính, cửa sổ (Q22K)

Q22K = k F Δt (W) Trong đó:

k – Hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m2K

F – Diện tích kính, m2

Δt = (tN - tT) 0,7 = (34,6 – 24) 0,7 = 7,42 0C

k = 5,89 W/m2K (Bảng 4.13 TL1 – Tr.169)

F = 0 (phòng chuyên đề lý thuyết không có vách kính)

Nhiệt lượng truyền qua kính

Diện tích cửa

Nhiệt lượng truyền qua cửa

3.2.4 Nhiệt truyền qua nền (Q23)

Nhiệt hiện truyền qua nền được xác định theo biểu thức:

Q23 = kNỀN FNỀN T [TL1 – Tr.170]

Trong đó:

FNỀN là diện tích nền (m2)

t

 là hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong phòng (0C)

kNỀN là hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền

kNỀN = 2,78 (W/m2k) Tra bảng 4.15 [TL1 – Tr.170]

Có 2 trường hợp xảy ra:

Sàn đặt trên tầng hầm hoặc phòng không điều hòa lấy t= 0,5 (tN –tT)

= 0,5 (34,6 – 24) = 5,3 0C

Sàn giữa hai phòng điều hòa Q23 = 0

Như vậy đối với tòa nhà này chỉ có tầng hai có sàn nằm trên tầng 1 không sử dụng điều hòa còn các phòng khác đều có sàn nằm giữa hai phòng cần điều hòa nên chỉ tính tầng hai

Nhiệt truyền qua nền ở phòng chuyên đề lý thuyết tầng 2:

3.2.5 Nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng (Q31)

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng được xác định theo công thức:

Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng phòng chuyên đề lý thuyết tầng 2:

Q31 = nt nd Q = 0,9 0,7 1752 = 1103,76 (W)

Bảng 3.8: Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng

Diện tích

Tầng 3

Phòng học lý thuyết 1 116,8 0,90 1097,81 Phòng học lý thuyết 2 116,8 0,93 1145,98 Phòng học lý thuyết 3 116,8 0,93 1145,98 Phòng học lý thuyết 4 116,8 0,90 1097,81 Phòng học lý thuyết 5 126,6 0,90 1192,77

Phòng đào tạo 49,8 0,88 443,47 Phòng hành chính 48 0,91 457,61 Phòng giáo viên 28,8 0,89 301,94

Tầng 5

Phòng lý thuyết 1 119,2 0,90 1106,21 Phòng thực hành bàn/ BAR 119,2 0,94 1158,62 Phòng thẩm mỹ 3 71,38 0,93 696,48 Phòng thực hành đồ họa 56,76 0,96 574,39 Phòng thẫm mỹ 2 38,64 0,89 359,12 Phòng thẫm mỹ 1 44,8 0,90 423,82

Phòng lý thuyết 2 126,6 0,90 1193,95

Tầng 6

Phòng làm việc 1 119,2 0,88 1074,68 Phòng làm việc 2 119,2 0,94 1148,78 Phòng làm việc 3 71,38 0,92 693,20 Phòng làm việc 4 56,76 0,96 574,39 Phòng làm việc 5 38,64 0,89 359,12 Phòng làm việc 6 44,8 0,90 423,82 Phòng làm việc 7 126,6 0,90 1193,95

n là số người trong phòng điều hòa

qh là nhiệt hiện tỏa ra từ một người

Đối với các tòa nhà lớn cần nhân thêm hệ số tác dụng không đồng thời nđ, với công trình là trung tâm giáo dục quốc phòng chọn nđ = 0,8 [TL1 – Tr.174]

Nhiệt hiện phòng chuyên đề lý thuyết tầng 2:

n = 30 người theo bảng 6.2.2.1 [TC - ASHARE – Tr.12]

qâ nhiệt ẩn do một người tỏa ra (W/người)

Nhiệt ẩn phòng chuyên đề lý thuyết tầng 2:

n = 30 người

qâ = 50 W/người theo bảng 4.18 [TL1 – Tr.175]

Q4â = 30 50 = 1500 (W)

Bảng 3.9: Nhiệt hiện và ẩn do người toả ra

Tầng Phòng

Diện tích

(m 2 )

Mật độ (người/

100m 2 )

Số người

3.2.7 Nhiệt tỏa do máy móc (Q32)

Nhiệt tỏa do máy móc dùng trong phòng điều hòa tính theo công thức:

Q32 = N i(W) [TL1 – Tr.172]

Trong đó Ni là công suất điện ghi trên dụng cụ

Nhiệt tỏa do máy móc Q32 phòng chuyên đề lý thuyết:

Phòng gồm 1 titi samsung 65 inch, 2 loa, 6 quạt trần, 1 laptop:

Tivi samsung 65 inch công suất khoảng 255W, loa công suất khoảng 500W, quạt trần công suất khoảng 100W, 1 laptop công suất khoảng 150W

(W)

Tổng nhiệt toả ra

(W)

Tầng

2

Phòng chuyên đề