Giáo trình Thiết kế hệ thống điều hòa không khí (Nghề: Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Cao đẳng) nhằm giúp học viên xác định được kết cấu hộ điều hòa không khí; xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian điều hòa không khí; xác định công năng các không gian điều hòa không khí, tiêu chuẩn vệ sinh an toàn, chọn cấp điều hòa và xác định thông số tính toán trong nhà, ngoài trời; tính nhiệt thừa, ẩm thừa, kiểm tra đọng sương;... Mời các bạn cùng tham khảo!
TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
Xác định kết cấu hộ điều hòa không khí
1.1 Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian ĐHKK
1.2 Xác định công năng các không gian ĐHKK
Các thông số ban đầu
2.1 Lựa chọn các thông số vi khí hậu, chọn cấp điều hòa
2.2 Chọn thông số tính toán
Tính nhiệt thừa, ẩm thừa, kiểm tra đọng sương
THIẾT KẾ SƠ BỘ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
2.1 Lựa chọn các thông số vi khí hậu, chọn cấp điều hòa
2.2 Chọn thông số tính toán
3 Tính nhiệt thừa, ẩm thừa, kiểm tra đọng sương
4 Xây dựng sơ đồ ĐHKK
4.1 Xây dựng sơ đồ ĐHKK trên đồ thị
4.2 Xác định công suất lạnh/nhiệt, năng suất gió của hệ thống
2 Chương 2: Thiết sơ bộ hệ thống điều hoà không khí
1 Chọn máy và thiết bị cho hệ thống ĐHKK
1.1 Chọn máy lạnh cho hệ thống ĐHKK
1.2 Chọn thiết bị xử lý không khí, dàn nóng, dàn lạnh
1.3 Chọn bơm, quạt và các thiết bị phụ khác
2 Tính toán xác định kích thước, bố trí thiết bị trên hệ thống nước, không khí
2.1 Tính toán xác định số lƣợng, đặc tính thiết bị xử lý nước và không khí
2.2 Bố trí máy và các thiết bị của hệ thống ĐHKK
3 Tính toán thiết kế hệ thống đường ống nước
4 Tính toán thiết kế đường ống gió
5 Thiết kế sơ đồ hệ thống ĐHKK
6 Thiết kế hệ thống cung cấp điện cho hệ thống ĐHKK
CHƯƠNG I: TÍNH TOÁN XÁC ĐỊNH PHỤ TẢI HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA
Mã chương: MH30 - 01 Giới thiệu:
Việc tính toán, thiết kế lắp đặt sơ bộ hệ thống điều hòa không khí là công việc cần thiết giúp cho chúng ta có thể lựa thể chọn đƣợc hệ thống điều hòa thích hợp, chọn máy và thiết bị của hệ thống đầy đủ, chính xác, đạt hiệu quả kinh tế cao cả về vốn đầu tƣ thiết bị cũng nhƣ giá vận hành, bảo dƣỡng, sửa chữa sau này
- Xác định kết cấu hộ ĐHKK: Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian ĐHKK;
- Xác định công năng các không gian ĐHKK Tiêu chuẩn vệ sinh an toàn, chọn cấp điều hòa và xác định thông số tính toán trong nhà, ngoài trời;
- Tính nhiệt thừa, ẩm thừa, kiểm tra đọng sương;
- Xây dựng sơ đồ ĐHKK, biểu diễn quá trình xử lý không khí trên đồ thị I
- d hoặc t - d, xác định công suất lạnh/nhiệt, năng suất gió của hệ thống
1 Xác định kết cấu hộ điều hòa không khí
1.1 Xác định kích thước, kết cấu ngăn che, mặt bằng không gian ĐHKK a Xác định đặc điểm công trình
- Quy mô công trình, đặc điểm kiến trúc, hướng xây dựng;
- Tầm quan trọng của điều hòa không khí đối với công trình, chọn cấp điều hòa phù hợp
- Đặc điểm về mặt bằng xây dựng công trình với các bản vẽ xây dựng kèm theo
- Cảnh quan và môi trường xung quanh (Như vườn hoa, bể bơi, quảng trường tượng đài, bồn phun nước )
- Đặc điểm về mục đích sử dụng: Điều hòa tiện nghi hoặc công nghệ + Nếu là điều hòa tiện nghi cần phân tích sâu nhƣ nhà ở, khách sạn, văn phòng, triển làm, hội trường, cơ quan, y tế, bệnh viện, nhà hát, rạp chiếu phim, nhà hàng
+ Nếu là điều hòa công nghệ phục vụ công nghệ nhƣ vải sợi, may mặc, da giầy, in ấn, vi tính, viễn thông, bưu điện, chè, thuốc lá
- Đặc điểm về trang thiết bị nội thất
- Đặc điểm về các nguồn phát nhiệt nhƣ chiếu sáng, động cơ, máy tính, máy văn phòng, quạt gió, bức xạ
- Đặc điểm về cấu trúc bao che và tổn thất nhiệt vào nhà
- Đặc điểm về thay đổi tải lạnh, tải nhiệt của công trình nhƣ thay đổi số người trong công trình, sử dụng điều hòa cả ngày lẫn đêm hay theo giờ hành chính, hoặc điều hòa hàng ngày hay chỉ diễn ra khi có hội họp
- Đặc điểm về vận hành và sử dụng thiết bị điều hòa (Cả năm hay theo mùa, vận hành toàn bộ hay theo khu vực )
- Đặc điểm khí hậu vùng xây dựng công trình có thể tra theo bảng
Bảng 1.1 Nhiệt độ, độ ẩm dùng để tính toán hệ thống lạnh của các địa phương trên cả nước b Xác định kích thước, kết cấu
- Kích thước không gian ĐHKK (dài x rộng x cao )
- Kích thước kết cấu ngăn che (Kích thước tường bao che, cửa sổ, cửa đi, tường ngăn ) ( dài x cao ), ( cao x rộng )
- Kích thước mặt bằng không gian ĐHKK (dài x rộng )
1.2 Xác định công năng các không gian ĐHKK
Trong hệ thống điều hòa không khí cần đảm bảo tiện nghi, thỏa mãn yêu cầu vi khí hậu nhưng không được làm ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng và trang trí nội thất bên trong tòa nhà cũng như cảnh quan sân, vườn, bể bơi bên ngoài tòa nhà Hệ thống điều hòa không khí cần đáp ứng các chỉ tiêu cơ bản sau của điều hòa tiện nghi:
- Đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí theo tiêu chuẩn tiện nghi của TCVN nhƣng cần chú ý mở rộng khoảng điều chỉnh nhiệt độ và độ ẩm ở các phòng đặc biệt dành cho khách quốc tế
- Lượng khí tươi cần đảm bảo mức tối thiểu là 20 m 3 /h cho một người
- Không khí tuần hoàn trong nhà phải đƣợc thông thoáng hợp lý và có quạt thải trên tum, tránh hiện tƣợng không khí từ các khu vệ sinh lan truyền vào hành lang và vào phòng Tránh hiện tƣợng không khí ẩm từ ngoài vào gây hiện tƣợng đọng sương trong phòng và trên bề mặt thiết bị
- Thiết kế các vùng đệm nhƣ sảnh và hành lang để tránh sốc nhiệt do chênh nhiệt độ quá lớn giữa trong và ngoài nhà
- Hệ thống điều hòa không khí cần có khả năng điều chỉnh năng suất lạnh và sưởi tự động nhằm tiết kiệm chi phí vận hành Hệ thống lạnh và sưởi trong phòng tự động ngắt hoàn toàn khi khách mang chìa khóa cửa đi ra khỏi phòng
Có thể kết hợp cả với đèn chiếu sáng và bình nóng lạnh
- Bố trí hợp lý các hệ thống phụ như lấy gió tươi, xả gió thải, thải nước ngƣng từ các FCU
- Do tính quan trọng của công trình nên cần thiết kế hệ thống sưởi mùa đông
- Các thiết bị của hệ thống cần có độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, đảm bảo mỹ quan công trình
2 Các thông số ban đầu
2.1 Lựa chọn các thông số vi khí hậu, chọn cấp điều hòa
Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh đối với con người Cơ thể con người có nhiệt độ là tct = 37 o C Trong quá trình vận động cơ thể con người luôn luôn toả ra nhiệt lượng q tỏa Lượng nhiệt do cơ thể toả ra phụ thuộc vào cường độ vận động Để duy trì thân nhiệt cơ thể thường xuyên trao đổi nhiệt với môi trường Sự trao đổi nhiệt đó sẽ biến đổi tương ứng với cường độ vận động Có 2 hình thức trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh
Truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường xung quanh dưới 3 cách: dẫn nhiệt, đối lưu và bức xạ Nói chung nhiệt lượng trao đổi theo hình thức truyền nhiệt phụ thuộc chủ yếu vào độ chênh nhiệt độ giữa cơ thể và môi trường xung quanh Lƣợng nhiệt trao đổi này gọi là nhiệt hiện Ký hiệu q h
Khi nhiệt độ môi trường tmt nhỏ hơn thân nhiệt, cơ thể truyền nhiệt cho môi trường, khi nhiệt độ môi trường lớn hơn thân nhiệt thì cơ thể nhận nhiệt từ môi trường Khi nhiệt độ môi trường bé, ∆t = tct - tmt lớn, qh lớn, cơ thể mất nhiều nhiệt nên có cảm giác lạnh và ngược lại khi nhiệt độ môi trường lớn khả năng thải nhiệt ra môi trường giảm nên có cảm giác nóng Nhiệt hiện q h phụ thuộc vào ∆t = t ct - t mt và tốc độ chuyển động của không khí Khi nhiệt độ môi trường không đổi, tốc độ không khí ổn định thì q h không đổi Nếu cường độ vận động của con người thay đổi thì lượng nhiệt hiện qh không thể cân bằng với lƣợng nhiệt do cơ thể sinh ra Để thải hết nhiệt lƣợng do cơ thể sinh ra, cần có hình thức trao đổi thứ 2, đó là toả ẩm
Ngoài hình thức truyền nhiệt cơ thể còn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh thông qua tỏa ẩm Tỏa ẩm có thể xảy ra trong mọi phạm vi nhiệt độ và khi nhiệt độ môi trường càng cao thì cường độ càng lớn Nhiệt năng của cơ thể được thải ra ngoài cùng với hơi nước dưới dạng nhiệt ẩn, nên lượng nhiệt này đƣợc gọi là nhiệt ẩn - Ký hiệu qa
Ngay cả khi nhiệt độ môi trường lớn hơn 37 o C, cơ thể con người vẫn thải được nhiệt ra môi trường thông qua hình thức tỏa ẩm, đó là thoát mồ hôi Người ta đã tính đƣợc rằng cứ thoát 1 g mồ hôi thì cơ thể thải đƣợc một lƣợng nhiệt xấp xỉ 2500J Nhiệt độ càng cao, độ ẩm môi trường càng bé thì mức độ thoát mồ hôi càng nhiều
Nhiệt ẩn có giá trị càng cao khi hình thức thải nhiệt bằng truyền nhiệt không thuận lợi
Tổng nhiệt lƣợng truyền nhiệt và tỏa ẩm phải đảm bảo luôn luôn bằng lƣợng nhiệt do cơ thể sản sinh ra
Mối quan hệ giữa 2 hình thức phải luôn luôn đảm bảo: q tỏa = q h + qa Đây là một phương trình cân bằng động, giá trị của mỗi một đại lượng trong phương trình có thể thay đổi tuỳ thuộc vào cường độ vận động, nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ chuyển động của không khí môi trường xung quanh vv
Nếu vì một lý do gì đó mất cân bằng thì sẽ gây rối loạn và sinh đau ốm Nhiệt độ thích hợp nhất đối với con người nằm trong khoảng 22 – 27 o C Bảng 1.2 Thông số vi khí hậu tiện nghi ứng với trạng thái lao động Trạng thái lao động
Mùa Hè Mùa Đông t o C , % V, m/s t o C , % v, m/s Nghỉ ngơi 22 - 24 60 - 75 0,1-0,3 24 - 27 60 - 75 0,3-0,5 Lao động nhẹ 22 - 24 60 - 75 0,3-0,5 24 - 27 60 - 75 0,5-0,7 Lao động vừa 20 - 22 60 - 75 0,3-0,5 23 - 26 60 - 75 0,7-1,0 Lao động nặng 18 - 20 60 - 75 0,3-0,5 22 - 25 60 - 75 0,7-1,5
2.1.2 Độ ẩm tương đối Độ ẩm tương đối có ảnh hưởng quyết định tới khả năng thoát mồ hôi vào trong môi trường không khí xung quanh Quá trình này chỉ có thể tiến hành khi φ < 100% Độ ẩm càng thấp thì khả năng thoát mồ hôi càng cao, cơ thể cảm thấy dễ chịu Độ ẩm quá cao, hay quá thấp đều không tốt đối với con người