truyền nhiệt và các thiết bị trao đổi nhiệt

Chương 7 THÔNG GIÓ 7 1 THÔNG GIÓ 7 1 1 Khái niệm, mục đích và phân loai các hệ thống thông gió a Khái niệm Trong quá trình sản xuất và sinh hoạt của con người, trong không gian thường sinh ra các chất độc hại, nhiệt và ẩm làm cho các thông số khí hậu thay đổi; mặt khác nồng độ ôxi giảm, sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lâu dài về sức khoẻ Vì vậy cần thiết phải thải không khí đã bị ô nhiễm bởi các chất độc hại, nhiệt và ẩm ra bên ngoài, đồng thời thay thế vào đó là không khí đã được xử lý, không có c.

ra các chất độc hại, nhiệt và ẩm làm cho các thông số khí hậu thay đổi; mặt khác nồng độôxi giảm, sinh ra mệt mỏi và ảnh hưởng lâu dài về sức khoẻ.

Vì vậy cần thiết phải thải không khí đã bị ô nhiễm bởi các chất độc hại, nhiệt và

ẩm ra bên ngoài, đồng thời thay thế vào đó là không khí đã được xử lý, không có các chất

độc hại, có nhiệt độ phù hợp và lượng oxi đảm bảo Quá trình như vậy gọi là thông gió.

Quá trình thông gió thực chất là quá trình thay đổi không khí trong phòng đã bị ô nhiễmbằng không khí mới bên ngoài trời đã qua xử lý

b Mục đích của thông gióThông gió có nhiều mục đích khác nhau tùy thuộc vào từng công trình và phạm vinhất định, bao gồm:

- Thải các chất độc hại trong phòng ra bên ngoài (Mức độ ảnh hưởng đã được liệt

kê trong chương 1, với không gian sinh hoạt bình thường chất độc hại phổ biến nhất làcacbonic)

- Thải nhiệt thừa và ẩm thừa ra bên ngoài

- Cung cấp lượng ôxi cần thiết cho sinh hoạt của con người

- Trong một số trường hợp đặc biệt mục đích thông gió là để khắc phục các sự cốnhư lan tỏa chất độc hại hoặc phòng chống hỏa hoạn

c Phân loại

 Theo hướng chuyển động của gió: chia ra các loại sau

- Thông gió kiểu thổi: lấy không khí bên ngoài thổi phòng, đồng thời tạo áp lực

dương để không khí trong phòng thải ra bên ngoài qua các khe hở hoặc cửa thải gió

Quạt cấp gió

Phòng

C ử a thả i gió

Hình 7.1: Cấp giĩ kiểu thổi

Ưu điểm: cĩ thể cấp giĩ đến các vị trí cần thiết, nơi tập trung nhiều người, hoặcnhiều nhiệt thừa, ẩm thừa, tốc độ giĩ luân chuyển trong phịng thường lớn

Nhược điểm: áp suất trong phịng là dương nên giĩ tràn ra bên ngồi theo mọihướng, nên cĩ thể tràn vào các khu vực khơng mong muốn Mặt khác trong trường hợp

cĩ các nguồn phát sinh chất độc hại thì khi thổi cĩ thể phát tán các chất độc tại các nguồnphát sinh tràn ra cả phịng

- Thơng giĩ kiểu hút: hút xả khơng khí bị ơ nhiễm trong phịng và thải ra bên

ngồi, đồng thời tạo áp lực âm để khơng khí bên ngồi tràn vào phịng theo các khe hởhoặc cửa lấy giĩ

Ưu điểm: cĩ thể hút trực tiếp khơng khí ơ nhiễm tại nơi phát sinh, khơng cho pháttán ra trong phịng, lưu lượng thơng giĩ nhờ vậy khơng yêu cầu nhỏ, nhưng hiệu quả cao

Nhược điểm: giĩ tuần hồn trong phịng rất thấp, đơi khi cĩ cảm giác giĩ đứng yênkhơng chuyển động, mặt khác khơng khí tràn vào phịng tự do theo nhiều hướng khácnhau, do đĩ khơng thể kiểm sốt được chất lượng giĩ

C ử a lấy gió

Phòng Quạt hú t

nhưng loại trừ các nhược điểm của hai kiểu thơng giĩ đĩ Tuy nhiên phương pháp kết hợp

cĩ nhược điểm là chi phí đầu tư cao hơn

Quạt hú t gió

Quạt cấp gió Phòng

Hình 7.3: Cấp giĩ kết hợp

- Thơng giĩ kết hợp kiểu hồi nhiệt: nguyên lý giống thơng giĩ kết hợp, nhưng chỉ

sử dụng trong các hệ thống điều hịa khơng khí Do khơng khí thải ra bên ngồi mangtheo một nàng suất lạnh đáng kể Để tiết kiệm, khơng khí trước khi thải ra ngồi đượcđưa đến thiết bị trao đổi nhiệt để trao đổi nhiệt với khơng khí tươi cung cấp vào phịng.Nhờ vậy nhiệt độ khí tươi cung cấp vào phịng giảm đáng kể Ngược lại về mùa đơngnhiệt độ khí tươi cung cấp được nâng cao so với bình thường

Phòng

Thiết bị hồi nhiệt

Gió thả i

Gió tươi

Gió hồi

Hình 7.4: Cấp giĩ kết hợp kiểu hồi nhiệt

 Theo động lực tạo ra thơng giĩ

- Thơng giĩ tự nhiên: hiện tượng trao đổi khơng khí trong nhà và ngồi trời nhờ

chênh lệch cột áp Thường cột áp được tạo ra do chênh lệch nhiệt độ và độ ẩm giữa bênngồi và bên trong phịng

- Thơng giĩ cưỡng bức: quá trình thơng giĩ thực hiện bằng quạt Thơng giĩ cưỡng

bức cĩ cường độ mạnh và cĩ thể xác lập theo những chiều hướng mà người sử dụngmong muốn

 Theo phương pháp tổ chức trao đổi khơng khí

- Thơng giĩ tổng thể: thơng giĩ tổng thể cho tồn bộ phịng hay cơng trình, thường

phương pháp này thay thế tồn bộ khơng khí trong phịng bằng khơng khí bên ngồi mộtcách đều đặn

- Thông gió cục bộ: chỉ thực hiện thông gió một cách chọn lọc, tại những vị trí

nhất định trong phòng hoặc công trình, những nơi trực tiếp phát sinh ra những chất độchại Ví dụ như khu vực hàn, sơn các thiết bị, khu vực vệ sinh, nhà bếp…

 Theo mục đích

- Thông gió bình thường: nhằm loại bỏ các chất độc hại, thải nhiệt thừa, ẩm thừa

và cung cấp ôxi cần thiết cho sinh hoạt của con người

- Thông gió sự cố: nhiều công trình có trang bị hệ thống thông gió nhằm khắc

phục các sự cố xảy ra như:

+ Đề phòng các tai nạn tràn hóa chất: trong một số nhà máy, xí nghiệp, trung tâm

dữ liệu có trang bị các hệ thống thông gió sự cố Khi xảy ra các sự cố hệ thống thông gióhoạt động và thải khí độc đến những nơi định sẵn hoặc ra bên ngoài

+ Bảo vệ người khi xảy ra hỏa hoạn: đối với công trình cao tầng bắt buộc trang bị

hệ thống thông gió phòng ngừa hỏa hoạn lắp đặt trên các cầu thang thoát hiểm Khi xảy

ra hỏa hoạn, hệ thống thông gió hoạt động và tạo áp lực dương trên toàn bộ cầu thangthoát hiểm để lửa và khói không thâm nhập khu vực này giúp con người thoát hiểm dễdàng

7.1.2 Xác định lưu lượng thông gió

Lưu lượng gió được tính toán phụ thuộc vào mục đích thông gió Mục đích đó cóthể là khử các chất độc hại, thải nhiệt thừa, ẩm thừa phát sinh trong phòng, khử bụi…

a Lưu lượng thông gió khử khí độc

Trong sinh hoạt các chất độc hại có thể phát sinh ở những khu vực đặc biệt nhưnhà bếp, khu vực vệ sinh… Các chất độc hại thường phát sinh nhiều nhất là ở trong cácnhà máy, công xưởng sản xuất bởi các nguyên nhân sau:

- Phát sinh do các phản ứng hóa học trong quá trình sản xuất, quá trình cháy nhiênliệu

- Phát sinh do quá trình vi sinh hóa

- Bốc hơi từ bề mặt thoáng của các bồn, bể chứa hóa chất

- Bốc hơi từ bề mặt vật có sơn phủ các hóa chất độc hại

- Rò rỉ từ thiết bị và đường ống

 Xác định lưu lượng thông gió

Lưu lượng thông gió được xác định theo công thức sau đây:

G - lượng chất độc hại tỏa ra phòng, g/h

yc - nồng độ cho phép của chất độc hại (bảng 1.7), g/m3

yo - nồng độ chất độc hại trong không khí thổi vào, g/m3

Nồng độ chất độc thổi vào phòng rất nhỏ có thể bỏ qua nên:

Trong công thức trên, lượng chất độc hại phát sinh trong phòng rất khó xác địnhbằng lý thuyết Người ta đã xây dựng nhiều công thức tính toán khác nhau Tuy nhiêntrong thực tế sẽ có nhiều sai sót

- Đối với các chất độc hại phát sinh ra do phản ứng hóa học hoặc phản ứng vi sinhhóa ta có thể xác định theo lý thuyết nhưng thực tế có sai sót đáng kể do phụ thuộc vàonồng độ các chất tham gia và các điều kiện cụ thể của phản ứng, loại nguyên liệu sửdụng

- Đối với các nguồn gây độc khác cũng phụ thuộc tình trạng bề mặt, tốc độ gió,nhiệt độ phòng, diện tích bề mặt thoáng, khe hở rò rỉ…

Vì vậy cách tốt nhất để xác định lượng chất độc phát sinh là bằng thực nghiệm.Trong nhiều trường hợp cần khảo sát tại chỗ nồng độ các chất độc trong không khí và sựhao hụt theo thời gian của các chất để xác định lượng chất độc phát sinh

b Lưu lượng thông gió khử khí cacbonic

Khí cabonic phát sinh trong phòng chủ yếu là do hoạt động sống của cơ thể conngười thải ra Ngoài ra khí cacbonic có thể sinh ra do các phản ứng đặc biệt khác Trongphần này chỉ tính đến lượng cacbonic phát sinh do con người thải ra

Lưu lượng không khí thông gió cần thiết để thải khí cacbonic do con người tỏa ra tínhtrong 1 giờ được xác định:

VCO2 - lượng cacbinic do con người thải ra, m3/h.người (bảng 1.9)

 - nồng độ cacbonic cho phép, % thể tích Thường chọn  = 0,15%

a - nồng độ cacbonic trong không khí môi trường xung quanh, % thể tích Thườngchọn a = 0,03%

v - lưu lượng không khí cần cấp, m3/hngười

Lượng cacbonic do một người thải ra phụ thuộc vào cường độ lao động, nên lưulượng thông gió thải cacbonic cũng phụ thuộc vào cường độ lao động

c Lưu lượng thông gió thải ẩm thừa

Ẩm thừa phát sinh trong phòng do nhiều nguyên nhân, đã được giới thiệu trongchương 2, đó chính là lượng ẩm thừa Căn cứ vào lượng ẩm thừa có thể xác định lưulượng thông gió thải ẩm thừa:

Wt - lượng hơi nước tỏa ra phòng, kg/h

dmax - dung ẩm cực đại cho phép của không khí trong phòng, kg/kg

do - dung ẩm của không khí thổi vào phòng, kg/kg

KK - khối lượng riêng của không khí, kg/m3

d Lưu lượng thông gió khử nhiệt thừa

Nhiệt thừa tính toán thông gió có khác với nhiệt thừa tính toán điều hòa không khí

do chế độ nhiệt điều hòa và thông gió có khác nhau Đối với chế độ điều hòa nhiệt độtrong phòng khá thấp, nhưng đối với thông gió, do gió cấp không qua xử lý lạnh nên yêucầu về nhiệt độ phòng trong trường hợp này phải cao hơn Hiện nay vẫn chưa có các sốliệu tiêu chuẩn về chế độ nhiệt thông gió Vì vậy một cách gần đúng chấp nhận lấy nhiệtthừa QT tính toán theo chế độ điều hòa để tính thông gió và do đó lưu lượng thông giótính được sẽ cao hơn yêu cầu, có thể coi đó là hệ số dự trữ

Lưu lượng gió thải nhiệt:

QT - lượng nhiệt thừa trong phòng, kcal/h

Ir, Iv - entanpi của không khí vào và ra khỏi phòng, kcal/kg

Trong trường hợp không khí trong phòng chỉ tỏa nhiệt mà không tỏa hơi ẩm có thể

áp dụng công thức:

tr, tv - nhiệt độ của không khí thổi vào và hút ra phòng, oC

Nhiệt dung riêng của không khí Ck = 0,24 kcal/kgK

Khi tính toán cần lưu ý:

- Nhiệt độ không khí trong phòng lấy theo yêu cầu vệ sinh và công nghệ của quátrình sản xuất

- Nhiệt độ không khí vào phải thỏa mãn điều kiện vệ sinh tv > tT - a Giá trị a tùythuộc vị trí lắp đặt miệng thổi nêu ở chương 4.

- Nhiệt độ không khí ra có thể lấy bằng nhiệt độ không khí trong phòng Nếumiệng hút đặt cao thì tính theo công thức:

H - khoảng cách từ mặt sàn đến miệng hút, m

Z - chiều cao vùng làm việc, m

 - gradien nhiệt độ theo chiều cao

1,5oC/m

+ Đối với rạp hát, rạp chiếu bóng :  = 0,2  0,3oC/m

e Lưu lượng thông gió khử bụi

Lưu lượng không khí thông gió nhằm mục đích thải bụi phát ra trong phòng đượcxác định:

Gb - lượng bụi thải ra phòng, g/h

Sc - nồng độ bụi cho phép trong không khí, g/m3

So - nồng độ bụi trong không khí thổi vào, g/m3

7.1.3 Bội số tuần hoàn

Một trong những cách xác định lưu lượng thông gió là xác định theo bội số tuầnhoàn Phương pháp này thường sử dụng cho hệ thống thông gió tổng thể Bội số tuầnhoàn là số lần thay đổi không khí trong phòng trong một đơn vị thời gian

K - bội số tuần hoàn, lần/giờ (bảng 7.1)

L - lưu lượng không khí cấp vào phòng, m3/h

Vo - thể tích gian máy, m3

Bội số tuần hoàn cho trong các tài liệu Việc xác định lưu lượng gió theo bội sốtuần hoàn khá thuận lợi trên thực tế.

Bảng 7.1: Bội số tuần hoàn K (lần/giờ) và lưu lượng gió thông gió, m 3 /h

T

Nhiệt độ phòng

t T , o C

Bội số tuần hoàn hay lưu lượng gió tuần hoàn Hút ra Thổi vào

13 Phòng cho trẻ sơ sinh 22 2 1,5

* Ghi chú: các số liệu trong dấu () có đơn vị là m3/hngười

7.2 THÔNG GIÓ TỰ NHIÊN

Thông gió tự nhiên là hiện tượng trao đổi không khí trong nhà và ngoài trời dochênh lệch mật độ không khí Thông gió tự nhiên được thực hiện nhờ gió, nhiệt thừa hoặctổng hợp cả hai

Thông gió tự nhiên bao gồm:

- Thông gió do thẩm lọt vào

- Thông gió do khí áp - nhiệt áp và áp suất gió

- Thông gió nhờ hệ thống kênh dẫn

7.2.1 Thông gió tự nhiên dưới tác dụng của nhiệt thừa

Khi nhiệt độ trong phòng lớn hơn nhiệt độ bên ngoài trời thì giữa chúng có sựchênh lệch áp suất và do đó có sự trao đổi không khí bên ngoài với bên trong

Các phần tử không khí trong phòng có nhiệt độ cao, khối lượng riêng nhẹ nên bốclên cao, tạo ra vùng chân không phía dưới phòng và không khí bên ngoài sẽ tràn vào thếchổ Ở phía trên các phần tử không khí bị dồn ép, có áp suất lớn hơn không khí bênngoài và thoát ra ngoài theo các cửa gió phía trên Như vậy ở một độ cao nhất định nào

đó áp suất trong phòng bằng áp suất bên ngoài, vị trí đó gọi là vùng trung hòa

- Cột áp tạo nên sự chuyển động đối lưu không khí:

h = h1 + h2 là khoảng cách giữa các cửa cấp gió và cửa thải, m

T - khối lượng riêng trung bình của không khí trong phòng, kg/m3

- Cột áp tạo ra sự chuyển động của không khí vào phòng:

Hình 7.5: Nguyên lý thông gió do nhiệt áp

Hình 7.5 biểu thị sự phân bố chênh lệch cột áp trong nhà và ngoài trời

F1, F2: diện tích cửa vào và cửa thải, m2

1, 2: hệ số lưu lượng của cửa vào và cửa thải

7.2.2 Thông gió tự nhiên dưới tác dụng áp suất gió

Khi một luồng gió đi qua một kết cấu bao che tạo ra độ chênh cột áp hai phía củakết cấu:

- Ở phía trước ngọn gió: khi gặp kết cấu bao che tốc độ dòng không khí giảm độtngột nên áp suất tĩnh cao, có tác dụng đẩy không khí vào gian máy

- Ngược lại phía sau công trình có dòng không khí xoáy quẩn nên áp suất giảmxuống tạo nên vùng chân không, có tác dụng hút không khí ra khỏi gian máy

Hình 7.6: Phân bố áp suất dưới tác dụng của gió

Cột áp (hay độ chân không) do gió tạo ra tại một vị trí so với áp suất khí quyểnđược xác định:

Kkđ - hệ số khí động

g - tốc độ giĩ, m/s

N - khối lượng riêng của khơng khí bên ngồi trời, kg/m3

Hệ số Kkđ được xác định bằng thực nghiệm, người ta tạo ra những luồng giĩ thổivào các mơ hình các cơng trình đĩ rồi đo áp suất phân bố trên các điểm cần xét trên mơhình rồi dựa vào lý thuyết tương tự suy ra áp suất trên cơng trình thực Nhận thấy:

Phía mặt đĩn giĩ cột áp do giĩ tạo ra dương và ngược lại phía khuất giĩ cĩ cột áp

âm Vì vậy hệ số khí động phía đĩn giĩ cĩ giá trị dương và phía khuất giĩ cĩ giá trị âm

Hệ số khí động thực tế phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như hướng giĩ thổi so vớimặt đĩn giĩ và khoảng cách giữa các nhà lân cận

Trong trường hợp chung, hệ số Kkđ được lấy:

- Phía đầu giĩ: Kmax = 0,8 thường lấy k = 0,5  0,6

- Phía khuất giĩ: Kmin = - 0,75 thường lấy k = - 0,3

Hệ số Kkđ khơng phụ thuộc vào tốc độ mà phụ thuộc vào gĩc thổi của giĩ so vớinhà, hình dạng nhà và vị trí tương đối giữa các nhà với nhau

Nhiệm vụ của bài tốn tính thơng giĩ là xác định lưu lượng thơng giĩ của cơngtrình dưới tác dụng của giĩ Các trường hợp cĩ thể xảy ra:

a Trường hợp cĩ hai cửa

Giả sử phân xưởng cĩ hai cửa chênh lệch độ cao giữa tâm của chúng là H Coi khối lượng riêng khơng khí bên ngồi và bên trong khơng đổi (Hình 7.7)

-Không có nhiệt thừa

Hệ số khí động ở cửa (1) là K1 và ở cửa (2) là K2 Chọn mặt phẳng x-x qua tâmcửa (1) làm chuẩn, áp suất do gió tạo ra bên ngoài cửa (1) là:

(7-24)Gọi px là áp suất bên trong nhà trên mặt phẳng x-x Như vậy hiệu áp suất ở cửa (1)là:

(7-33)(7-34)Nếu cửa gió vào và ra tương tự nhau tức 1 = 2 =  thì:

(7-35)(7-36)

Từ công thức trên ta có thể suy ra như sau:

- Nếu cửa 1 đóng F1 = 0: px = p2

- Nếu cửa 2 đóng F2 = 0: px = p1

- Nếu F1 = F2 thì :

Như vậy, khi thay đổi diện tích các cửa thì áp suất bên trong phòng tại tiết diện x-xthay đổi trong khoảng từ p1 đến p2

b Trường hợp có nhiều cửa

Xét trường hợp thường gặp khi phân xưởng có bốn cửa Giả sử đã biết được tốc độgió tại các cửa, hệ số khí động của chúng, xác định được áp suất dư do gió tạo ra ở cáccửa:

Thay giá trị tốc độ vào ta có:

(7-42)Giả sử tất cả các cửa giống nhau về cấu trúc, tức các hệ số  giống nhau, rút gọnphương trình ta có:

(7-43)Giải phương trình (7-43) ta tìm được áp suất dư trong phòng px, thay vào (7-42)xác định được lưu lượng gió trao đổi trong trường hợp này

7.2.3 Thông gió tự nhiên theo kênh dẫn gió

Việc thông gió do nhiệt áp có nhược điểm là khi kết cấu công trình xây dựngkhông kín thì có rất nhiều cửa gió vào và ra Kết quả chênh lệch độ cao giữa các cửa hút

và thải nhỏ nên lưu lượng không khí trao đổi sẽ giảm

Mặt khác nhiều công trình phức tạp có nhiều tầng, muốn thải gió lên trên nhờthông gió tự nhiên không dễ dàng thực hiện được Vì thế người ta sử dụng các kênhdẫn gió để đưa gió lên cao và hút những nơi cần thiết trong công trình

Các kênh gió thường được bố trí kín bên trong các kết cấu xây dựng Ở phía đỉnhcủa kênh gió thường có các nón để chắn mưa, nắng Để tránh hiện tượng quẩn gió cácống thông gió cần nhô lên cao hẳn so với mái nhà 0,5m

Cột áp do kênh gió tạo nên phụ thuộc mùa và có giá trị lớn về mùa đông:

Về phía bên trong ta sử dụng các miệng hút có tính chất trang trí kết hợp Với hệthống này không cần phải thực hiện thổi gió vào phòng mà nhờ thông gió thẩm lọt để bùlại lượng gió thoát ra

Việc tính độ cao kênh gió được thực hiện như sau:

- Căn cứ vào lưu lượng thông gió yêu cầu và tiết diện kênh gió, xác định tốc độgió:

7.3 THÔNG GIÓ CƯỠNG BỨC

So với thông gió tự nhiên thông gió cưỡng bức có phạm vi hoạt động lớn hơn,hiệu quả cao hơn, có thể dễ dàng điều chỉnh và thay đổi lưu lượng thông gió cho phù hợp

Vì vậy thông gió cưỡng bức thường hay được sử dụng trong điều hòa không khí Thônggió cưỡng bức, chia ra làm nhiều loại theo mục đích sử dụng:

- Cấp khí tươi cho không gian điều hòa

- Hút thải các chất độc hại tại những khu vực đặc biệt

- Thông gió sự cố

Dưới đây là các trường hợp thường hay sử dụng nhất trong các hệ thống điều hòakhông khí hiện nay

7.3.1 Cấp gió tươi cho các hệ thống điều hòa không khí

Lượng gió tươi cung cấp cho các hệ thống điều hòa không khí phải đảm bảo đầy

đủ cho số người trong phòng sử dụng Lượng khí tươi cung cấp cũng cần đảm bảo yêucầu là không nhỏ hơn 10% tổng lưu lượng gió cung cấp cho phòng

Việc cấp gió tươi cho không gian điều hòa thường được thực hiện theo hai biệnpháp:

- Cấp gió tươi trực tiếp vào phòng

- Cấp gió tươi thông qua hệ thống điều hòa

a Cấp gió tươi trực tiếp vào phòng

Đây là một phương pháp đơn giản và thường được sử dụng Gió tươi được quạthút từ bên ngoài qua các bộ lọc và đưa vào phòng Việc cấp gió có thể trực tiếp vàophòng từ các quạt gắn tường, theo hệ thống kênh dẫn gió đối với quạt treo trần (Hình 7.9)hay đưa trực tiếp gió tươi vào dàn lạnh qua hộp hòa trộn (Hình 7.10)

Ưu điểm: có thể cấp vào những khu vực cần thiết theo chủ ý người thiết kế

Nhược điểm: do nhiệt độ gió tươi khác nhiệt độ không khí trong phòng nên nếu bốtrí không đều có thể làm cho trường nhiệt độ không khí trong phòng không đều

FAF - quạt cấp gió tươi FAG - miệng thổi gió tươi

VCD - bộ chỉnh lưu lượng gió FAL w IS - miệng hút gió tươi kèm lưới chắn côn trùng

Hình 7.9: Sơ đồ cấp gió tươi trực tiếp từ quạt

RAG - miệng gió hồi SAG - miệng gió cấp FCU - dàn lạnh

VCD - bộ chỉnh lưu lượng gió FAL w IS - miệng cấp gió tươi kèm lưới chắn côn trùng

Hình 7.10: Sơ đồ cấp gió tươi trực tiếp từ quạt vào hộp hòa trộn của dàn lạnh

b Cấp gió tươi đã được xử lý sơ bộ vào phòng

Để hạn chế các nhược điểm trên, mùa hè ta làm lạnh sơ bộ gió tươi trước khi thổivào phòng, ngược lại mùa đông sẽ gia nhiệt sơ bộ Biện pháp tốt nhất là thực hiện hồinhiệt với khí thải ra ngoài

Gió tươi được lấy từ bên ngoài vào các dàn lạnh PAU (Primery air handling unit)qua bộ lọc không khí và lưới chắn côn trùng, được làm lạnh sơ bộ và được thổi theo cáckênh gió đến các miệng thổi hay đưa trực tiếp vào dàn lạnh qua hộp hòa trộn (Hình 7.10)

FCU - dàn lạnh VCD - bộ chỉnh lưu lượng gió

PAU - xử lý sơ bộ không khí FAG w VCD - miệng cấp gió tươi kèm VCDFAL w G3 & IS - miệng cấp gió tươi kèm phin lọc và lưới chắn côn trùng

Hình 7.11: Sơ đồ cấp gió tươi qua xử lý sơ bộ

Việc hỏa trộn giữa khí tươi và khí hồi tại hộp hòa trộn được thực hiện theo nhiều cách:

 Lấy khoảng không gian phía trên trần giả làm hộp hòa trộn (hình 7.12)

Hình 7.12: Sơ đồ cấp gió tươi trực tiếp, không gian trên trần giả làm hộp hòa trộn

Gió được hồi qua các miệng hồi gắn trên trần giả, hòa trộn với gió tươi cấp trựctiếp từ cửa lấy gió Phương pháp này đơn giản, dễ thực hiện nhưng có nhược điểm:

- Khi hệ thống hoạt động không khí nằm ở khoảng không gian trên trần cũng đượclàm lạnh (hoặc gia nhiệt) nên thể tích không gian làm lạnh tăng

- Chất lượng gió nhiều lúc không đảm bảo, nhất là các công trình lớn có sự thôngnhau giữa khoang trần của nhiều khu vực, ảnh hưởng của bụi, ẩm mốc đến chất lượnggió

- Xác định tỷ lệ hòa trộn gió thực tế khó chính xác, phụ thuộc rất nhiều yếu tố,nhất là vị trí miệng hút, miệng cấp gió tươi và đầu hút của dàn lạnh Thường các cửa lấygió tươi chỉ được điều chỉnh một lần, trong quá trình sử dụng hầu như không có điềuchỉnh Mặt khác để hút được gió tươi, khoang hút phải kín và đầu hút của các dàn lạnhphải bố trí gần các cửa lấy gió tươi

 Sử dụng hộp hòa trộn và có hệ thống kênh hồi gió

Phần không gian trên trần giả không được làm lạnh (hoặc gia nhiệt) do đó đảm bảochất lượng gió và nâng cao hiệu quả hoạt động (Hình 7.10)

 Cấp gió tươi kiểu tập trung

Phương pháp cấp gió tươi kiểu tập trung thường sử dụng trong các hệ thống lớn.Trong hệ thống này, quạt cấp gió tươi đến các buồng hòa trộn của các dàn lạnh Đây làphương pháp hiệu quả đồng thời chủ động cấp gió một cách tích cực theo tỷ lệ thích hợp

nhất cho từng khu vực và công trình, thông qua các van điều chỉnh lưu lượng gió điềukhiển bằng tay hay mô tơ.

CD CD

CD CD

CD CD

CD CD

CD CD

CG CG

CG CG

CG CG

CG CG CG

CG

CG CG

CG CG

CG CG

CG CG

CG CG

CD CD

CD CD CD CD

CD CD CD

CD

FCU FCU

FCU FCU

FCU

FCU FCU FCU

FCU FCU

VCD VCD

VCD VCD VCD

VCD FAN

Hình 7.13: Sơ đồ cấp gió tươi nhờ quạt

7.3.2 Thông gió các khu vực phát sinh chất độc hại

a Hút thông gió khu vệ sinh

Trong các nhà cao tầng, công sở, cơ quan… khu vực vệ sinh luôn luôn đi hỏi phảithực hiện thông gió thường xuyên

Nhà cao tầng thường dụng các hệ thống đường ống hút xuyên tầng đi trong cáchộp kỹ thuật để hút không khí trong các phòng vệ sinh và thải lên phía trên mái nhà(Hình 7.14)

TẦ NG 1 TẦ NG 2 TẦ NG 3 TẦ NG MÁ I

Hình 7.14: Thơng giĩ khu vực vệ sinh cho nhà cao tầng

Đối với khu vực vệ sinh cơng cộng gồm nhiều phịng vệ sinh, cĩ thể sử dụng hệthống ống hút giĩ và miệng hút Giĩ thải tốt nhất nên đưa vào hộp kỹ thuật và dẫn lêntrên cao, trong một số trường hợp cĩ thể thải ra ngồi trời ở những vị trí cho phép (Hình7.15)

EAG EAG EAG

EAG EAG

EAG EAG EAG

EAG EAF

Khu nhà bếp nơi phát sinh nhiều chất độc hại, khí cacbonic và nhiệt thừa rất lớn.Đối với các nhà bếp của các khách sạn do mỗi lần hoạt động thường có rất nhiều bếp hoạtđộng một lúc nên nhiệt lượng, khí cacbonic và các chất độc sinh ra rất nhiều, đòi hỏi hệthống thông gió có năng suất lớn (Hình 7.16)

Hình 7.16: Thông gió nhà bếp

7.3.3 Thông gió sự cố cầu thang thoát hiểm

Khi xảy ra sự cố hỏa hoạn hệ thống thông gió cầu thang sẽ hoạt động và duy trì áp suấtdương ở cầu thang để cho lửa không lan sang khu vực cầu thang thoát hiểm, đồng thời hạnhiệt khu vực này để mọi người có thể thoát hiểm theo đường cầu thang

Hệ thống có trang bị van giảm áp vô cấp điều khiển bằng mô tơ (M) Bộ cảm biến

áp suất cầu thang (P) điều khiển sự đóng mở của van (M), khi áp suất cầu thang nhỏ thìvan (M) mở rộng hơn và ngược lại

Lưu lượng gió cấp cho không gian tạo áp cầu thang Q theo tiêu chuẩn BS205588:

Hình 7.17: Thông gió thoát hiểm cầu thang

Chương 6

HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG TRONG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

Trong kỹ thuật điều hòa không khí có sử dụng các loại đường ống nước như sau:

- Đường ống nước giải nhiệt cho các thiết bị ngưng tụ

- Đường ống nước lạnh để làm lạnh không khí

- Đường ống nước nóng và hơi bão hòa để sưởi ấm không khí mùa đông

- Đường ống nước ngưng

Mục đích của việc tính toán ống dẫn nước là xác định kích thước hợp lý củađường ống, xác định tổng tổn thất trở lực và chọn bơm Để làm được điều đó cần phảibiết trước lưu lượng nước tuần hoàn, được xác định từ các phương trình trao đổi nhiệt

Schedule 10 đến Schedule 160 Bảng 6.2 các loại ống ký hiệu ST là ống có độ dày tiêuchuẩn, các ống XS là loại ống có chiều dày rất lớn.

Bảng 6.2: Đặc tính của đường ống thép

Đường kính trong, mm

Đường kính ngoài, mm

Áp suất làm việc, at

9,2457,6712,5210,7415,79813,86820,9318,4626,6424,335,0532,4640,9838,152,549,2562,715977,92773,66102,2697,18154,05146,33205

13,71613,71617,14517,14521,33621,33626,6726,6728,8328,8342,16442,16448,2648,2660,32560,32573,02573,02588,988,9114,3114,3168,275168,275219,07

13611458155315481645164216401639375934543049498537

40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS

40 ST80XS40ST80XS40ST80XS40ST80XS30

219,07219,07273,05273,05273,05323,85323,85323,85323,85355,6355,6355,6355,6

45783443623241537634414876

40ST80XS3040ST80XS30ST40XS80

30 ST40XS80Đường ống đồng được chia ra các loại K, L, M và DWV Loại K có bề dày lớnnhất, loại DWV là mỏng nhất Thực tế hay sử dụng loại L Bảng 10.3 trình bày các đặctính kỹ thuật của một số loại ống đồng khác nhau

Bảng 6.3: Đặc tính của đường ống đồng

Đường kính danh nghĩa

Loại Đường kính trong, mm Đường kính ngoài, mm

DWVDWVDWVDWVDWVDWVDWVK

32,8939,1451,8477,089101,828126,517151,358192,6

34,92541,27553,97579,375104,775130,185155,57206,375

196,215197,74200,83240244,475246,4287,4293,75295,07

206,375206,375206,375257,175257,175257,175307,975307,975307,975

6.1.2 Sự giãn nở vì nhiệt của các loại đường ống

Trong quá trình làm việc nhiệt độ của nước luôn thay đổi trong một khoảng tươngđối rộng, nên cần lưu ý tới sự giãn nở vì nhiệt của đường ống để có các biện pháp ngănngừa thích hợp

Bảng 6.4 là mức độ giãn nở của đường ống đồng và ống thép, so với ở trạng thái 0oC.Mức độ giãn nở hầu như tỷ lệ thuận với khoảng thay đổi nhiệt độ Để bù giãn nở trong kỹthuật điều hòa người ta sử dụng các đoạn ống chữ U, chữ Z và chữ L

Bảng 6.4: Mức độ giãn nở đường ống

Khoảng nhiệt độ Mức độ giãn nở, mm/m

Ống đồng Ống thép

010203040506070

00,1680,3360,5040,6720,8401,0801,187

00,1110,2230,3360,4590,5720,6840,805

Ngoăi phương phâp sử dụng câc đoạn ống níu trín, trong thực tế để bù giên nở ta

sử dụng câc roăn giên nở, dùng ống mềm cao su nếu nhiệt độ cho phĩp

Hình 6.1: Giâ đỡ đường ống nước Bảng 6.5: Khẩu độ hợp lý của giâ đỡ ống thĩp

Đường kính danh nghĩa của ống , mm Khẩu độ m

19,05  31,7538,1  63,576,2  88,9101,6  152,4203,2  304,8355,6  609,6

2,4383,0483,6574,2674,8776,096

Bảng 10.6: Khẩu độ hợp lý của giâ đỡ ống đồng

Đường kính danh nghĩa của ống, mm

Khẩu độ, m

Sàn bê tông Vít nở

Gố i lò xo Thanh đỡ Thanh ren

Đường ố ng Gố i gỗ

Sắ t U

22,225  28,57534,925  53,97566,675  130,175155,575  206,375

2,4383,0483,6574,267

6.2 TÍNH TOÁN ĐƯỜNG ỐNG DẪN NƯỚC VÀ CHỌN BƠM

6.2.1 Lưu lượng nước yêu cầu

Lưu lượng nước yêu cầu được xác định tuỳ thuộc trường hợp cụ thể

- Nếu nước sử dụng để giải nhiệt bình ngưng máy điều hòa:

Cp - nhiệt dung riêng của nước, Cp  4186 J/kgK

Dọc theo tuyến ống lưu lượng thay đổi vì vậy cần phải thay đổi tiết diện đườngống một cách tương ứng

6.2.2 Chọn tốc độ nước trên đường ống

Tốc độ của nước chuyển động trên đường ống phụ thuộc 2 yếu tố:

- Độ ồn do nước gây ra: khi tốc độ cao độ ồn lớn, khi tốc độ nhỏ kích thước đườngống lớn nên chi phí tăng

- Hiện tượng ăn mòn: trong nước có lẫn cặn bẩn như cát và các vật khác, khi tốc

độ cao khả năng ăm mòn rất lớn

Bảng 6.7: Tốc độ nước trên đường ống

Trường hợp Tốc độ của nước

- Đầu đẩy của bơm

- Đầu hút của bơm

- Đường xả

- Ống góp, Header

- Đường hướng lên

- Các trường hợp thông thường (FCU/AHU)

- Nước thành phố

2,4  3,61,2  2,11,2  2,11,2  4,50,9  3,0 1,5  30,9  2,1

6.2.3 Xác định đường kính ống dẫn

Trên cơ sở lưu lượng và tốc độ trên từng đoạn ống tiến hành xác định đường kínhtrong của ống:

(6-4)

V = G/ - lưu lượng thể tích nước chuyển động qua đoạn ống đang tính, m3/s

G - lưu lượng khối lượng nước chuyển động qua ống, kg/s

 - khối lượng riêng của nước, kg/m3

 - tốc độ nước chuyển động trên ống, được lựa chọn theo bảng 6.7, m/s

6.2.4 Xác định tổn thất áp suất

Có hai cách xác định tổn thất áp lực trên đường ống:

- Phương pháp xác định theo công thức

(6-10)

F1, F2 - lần lượt là tiết diện đầu vào và đầu ra của ống

Trường hợp đường ống thu hẹp đột ngột thì hệ số trở lực ma sát tra theo bảng 6.9.Lưu ý tốc độ dùng để tính tổn thất trong trường hợp này là ở đoạn ống có đường kínhnhỏ

Bảng 6.9: Hệ số ma sát đoạn ống đột mở

Tỉ số F 2 /F 1 Hệ số 0,1

0,20,30,40,50,60,70,80,91,0

0,370,350,320,270,220,170,100,060,020

 Xác định trở lực cục bộ bằng độ dài tương đương

Để xác định trở lực cục bộ ngoài cách xác định nhờ hệ số trở lực cục bộ , ta còn

có cách qui đổi ra tổn thất ma sát tương đương và ứng với nó là chiều dài tương đương

Bảng 6.10, 6.11, 6.12 cho chiều dài tương đương của một số thiết bị đường ốngnước

Bảng 6.10: Chiều dài tương đương của các loại van (mét đường ống)

Van cửa

Van 1 chiều lật

Lọc Y mặt bích

Lọc Y ren

Van 1 chiều nâng

1,8292,1342,743

1,8292,1342,743

0,1830,2130,274

1,5241,8292,4383,048

-

0,9141,2191,524

-Van 1 chiềudạng cầu giống vancầu

3,6574,5725,4867,3158,83910,66812,49614,32517,67821,33625,91032,00039,62447,24054,86460,96071,62880,772

0,3050,4570,5480,7010,8530,9751,2191,3721,8292,134

2,743

3,6573,6924,5725,1825,7916,7057,620

4,2674,8776,0967,6209,14410,66812,19215,24018,28824,38430,48036,57641,14845,72050,29260,96073,152

-8,2298,53412,80014,63018,28823,38033,52845,72057,19276,200 -

-2,7433,0484,2676,09612,192 -

Van 1 chiềudạng gócgiống vangóc

Bảng 6.11: Chiều dài tương đương của tê, cút

Cút

180o

chuẩn

TêĐường

nhánh

Đường chính

 khôngđổi

 giảm25%

 giảm50%3/8

0,7010,7620,975

0,2130,2440,274

0,3350,3960,487

0,7010,7620,975

0,8230,9141,220

0,2740,3050,427

0,3660,4270,579

0,4270,4870,609

0,3960,5180,6400,7920,9751,2201,4321,5851,9812,4083,0483,9624,8775,4866,0967,0107,9259,144

0,6400,9141,0361,3711,5851,9512,2252,5913,3533,962 -

1,2501,7071,9202,5003,0483,6574,5725,1826,4007,62010,06012,80015,24016,76018,89721,33624,69028,650

1,5242,1332,4383,0483,6574,5725,4866,4007,6209,14412,19015,24018,28820,72623,77425,91030,48035,050

0,5180,7010,7921,0061,2491,5241,7982,0422,5003,0503,6924,8775,7917,0107,9258,83910,05812,192

0,7010,9451,1281,4321,7072,1332,4382,7433,6574,2675,4867,0107,9259,14410,67012,19213,41115,240

0,7921,0061,2191,5241,8292,2862,7433,0483,6924,8776,0967,6209,114410,36311,58212,80015,24018,288

Bảng 6.12: Chiều dài tương đương của một số trường hợp đặc biệt

Đường kính Đột mở, d/D Đột thu, d/D Đường ống nối vào thùng

0,2440,3350,4570,6090,9141,0971,4631,8592,4382,8043,3534,5726,7057,629,75312,50

0,0920,1220,1520,2130,3050,3660,4880,6090,7920,9141,1581,5241,8292,5913,3533,9624,8775,486

0,2130,2740,3660,4870,7010,8841,221,5241,9812,3472,7433,6574,572 -

0,1520,2130,3050,3660,5480,670,9141,1581,4931,8292,0722,7433,3534,5726,0967,62

0,0910,1220,1520,2130,3050,3660,4880,6090,7920,9141,1581,5241,8292,5913,3533,9624,8775,486

0,4570,5480,8531,1271,6152,0122,7433,6574,2675,1816,0968,2310,05814,32518,28822,2526,2129,26

0,2440,3050,4270,5480,7921,0061,3411,7072,1942,593,0484,2675,7917,3158,83911,2813,71615,24

0,4570,5480,8531,1271,6152,0122,7433,6574,2675,1816,0968,2310,05814,32518,28822,2526,2129,26

-6,096

-6,096

35,0543,2849,68

17,67821,33625,298

35,0543,2849,68Các trường hợp đường ống nối vào thùng:

(1) Nước chuyển động từ ống vào thùng và đường ống nối bằng mặt với cạnh thùng.(2) Nước chuyển động từ thùng ra đường ống và đường ống nối bằng mặt với cạnh thùng.(3) Nước chuyển động từ ống vào thùng và đường ống nối nhô lên khỏi cạnh thùng.(4) Nước chuyển động từ thùng ra đường ống và đường ống nối nhô lên khỏi cạnh thùng

b Xác định tổn thất áp suất theo đồ thị

Ngoài cách xác định theo công thức, trên thực tế ta hay sử dụng phương pháp đồthị Các đồ thị thường xây dựng tổn thất áp suất cho 1m chiều dài đường ống Khi biết 2trong ba thông số: lưu lượng nước tuần hoàn (l/s), đường kính ống (mm) và tốc độchuyển động (m/s) Thường ta biết trước lưu lượng và chọn tốc độ sẽ xác định được kíchthước ống và tổn thất áp suất cho 1m ống

Hình 6.3 biểu diễn đồ thị xác định tổn thất áp suất (Pa/m) trong các ống dẫn đồngloai K, L, M

Hình 6.4 trình bày đồ thị xác định tổn thất áp suất trong các ống dẫn plastic Khixây dựng đồ thị người ta lấy nhiệt độ nước là 20oC

Ví dụ 1: Xác định tổn thất áp suất trên một tuyến ống thép 100mm trước đầu đẩybơm, biết chiều dài tổng là 50m, 01 van cửa và có 6 cút 90o

- Chiều dài tương đương của 6 cút 90o

- Tổng tổn thất trên toàn tuyến

p = 69,652 x 800 = 55.722 Pa = 0,557 bar

Hình 6.2: Tổn thất áp suất (Pa/m) trên ống dẫn thép đen Schedul 40

Hình 6.3: Tổn thất áp suất (Pa/m) trong ống dẫn nước bằng đồng