Chuong 2 tinh toan thong gio

Ventilation Trường Đại học Bách Khoa Tp HCM 1 Chương 2 Chương 2 Tính toán thông gió 2 Nội dung 2 1 Sự cân bằng nhiệt của phòng 2 2 Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong và bên ngoài nhà 2 3 Tính[.]

Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM 1

Chương 2

Chương 2: Tính toán thông gió 2

Nội dung

2.1 Sự cân bằng nhiệt của phòng

2.2 Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong và

bên ngoài nhà 2.3 Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại xâm nhập

vào phòng và tiêu hao của phòng

2.4 Cân bằng lưu lượng không khí, nhiệt, ẩm, chất

độc trong phòng 2.5 Xác định năng suất yêu cầu của hệ thống thông

gió chung

2.1 Sự cân bằng nhiệt của phòng 3

Nội dung

2.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt

2.1.2 Phương trình cân bằng ẩm

2.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt 4

Cân bằng nhiệt của phòng

 Nhiệt trong phòng thông gió từ 2 nguồn:

 Nhiệt tỏa ra từ các nguồn nhiệt bên trong (nhiệt toả):

2.1.1 Phương trình cân bằng nhiệt 5

Cân bằng ẩm của phòng

 Ẩm trong phòng thông gió từ 2 nguồn:

 Ẩm tỏa ra từ các nguồn trong phòng: ΣWtỏa

 Ẩm thẩm thấu qua kết cấu bao che: ΣWtt

 Tổng hai thành phần trên gọi là ẩm thừa:

WT = ΣWtỏa + ΣWtt

2.2 Nhiệt độ tính toán của không khí 6

Nhiệt độ tính toán của không khí

2.2.1 Bên trong nhà

2.2.2 Bên ngoài nhà

2.2 Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong nhà 7

 Nhiệt độ tính toán (tT) và độ ẩm tính toán (φT) đượcchọn theo điều kiện tiện nghi hoặc điều kiện côngnghệ

 Theo điều kiện tiện nghi, chọn theo TCVN 5687 –1992

 Có thể tham khảo thêm miền tiện nghi để xác địnhthông số tính toán

 Theo yêu cầu công nghệ: tùy theo tính chất nhà máy.

 Chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời khôngđược vượt quá 10oC khi không có phòng đệm

Thông số Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm (%)

2.2 Nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài nhà 8

 Thông số tính toán không khí ngoài trời (tN, φN) đượcchọn theo TCVN 5687 – 1992 và TCVN 4088 – 1997

 Độ ẩm ngoài trời tính toán lấy ở thời điểm 13 – 15 htrong ngày tương ứng với tháng tính toán

 Ngoài ra, (tN, φN) có thể được tính theo hệ số đảm bảo

 Nhiệt độ và độ ẩm tính toán cho Tp HCM như sau:

Thông số Cấp điều hòa Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm (%)

2.2 Nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài nhà 9

Phân loại hệ thống điều hòa không khí theo mức độ tin cậy:

 Hệ thống cấp I: đảm bảo cả năm

 Hệ thống cấp II: sai lệch 200 h/năm

thông gió)

2.3 Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại 10

Tính toán lượng nhiệt/ẩm/chất độc hại trong phòng

2.3.2 Tính toán nhiệt thừa

2.3.3 Tính toán ẩm thừa

2.3.4 Tính toán phát sinh chất độc hại

Nội dung

 Xác định các nguồn nhiệt tỏa

 Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che

2.3.2 Tính toán nhiệt thừa

Nội dung

 Nhiệt do máy móc tỏa ra Q1

 Nhiệt tỏa ra từ chiếu sáng Q2

 Nhiệt do người tỏa ra Q3

 Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt Q4

 Nhiệt do bán thành phẩm đưa vào Q5

 Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng Q6

 Nhiệt do lọt không khí qua cửa Q7

Xác định các nguồn nhiệt tỏa

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 13

Nhiệt do máy móc tỏa ra Q 1 , kW

 Nhiệt do máy móc (không động cơ) tỏa ra cũng chính

là công suất của máy q1 = N

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 14

Nhiệt tỏa ra từ chiếu sáng Q 2 , kW

 Đèn dây tóc: lượng nhiệt tỏa ra bằng công suất đèn

Q21 = Ns

phận chỉnh lưu cũng đóng góp thêm 25% nhiệt tỏa

ra so với bóng đèn.

Q22 = 1,25.Nhq

 Ngoài ra, người ta còn tính theo công suất chiếu sáng trên diện tích sàn (khi chưa biết số lượng bóng đèn), thường khoảng 10 W/m2 sàn.

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 15

 Nhiệt do người tỏa ra Q 3 , kW

động, nhiệt độ, độ ẩm không khí và tốc độ gió.

 Nhiệt tỏa ra từ mỗi người gồm 2 phần, nhiệt hiện và nhiệt ẩn

 q : nhiệt toàn phần tỏa ra từ mỗi người, W (tra bảng)

 Tỏa nhiệt từ động vật nuôi trong phòng:

Q’3 = 1,86 10-3 G33/4

Với G3 : tổng khối lượng vật nuôi, kg

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 16

Nhiệt do bán thành phẩm đưa vào Q 4 , kW

 Khi bán thành phẩm đi vào trong phòng, có thể xảy raquá trình tỏa nhiệt (thu nhiệt) và tỏa ẩm (thu ẩm)

 Nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của bán thành phẩm

Q4 = L4.Cp.(t1 – t2) + W4.ro

 Trong đó:

 L4 : khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s.

 Cp : nhiệt dung riêng của bán thành phẩm, kJ/kg.oC.

 t1, t2 : nhiệt độ bán thành phẩm vào và ra phòng, oC.

 W4 : lượng ẩm tỏa ra của bán thành phẩm, kg/s.

 ro : nhiệt ẩn hóa hơi của nước, ro = 2500 kJ/kg.

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 17

Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt Q 5 , kW

 Khi bề mặt ống trao đổi nhiệt lớn hơn nhiệt độ khôngkhí sẽ có một phần nhiệt tỏa ra và đi vào không khí

 Nhiệt lượng tỏa ra:

 Δt = tw – tT

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 18

Nhiệt tỏa ra từ bề mặt trao đổi nhiệt (tt)

 Fw : diện tích bề mặt vỏ, m2

 kw : hệ số truyền nhiệt từ môi chất đến không khítrong phòng, nếu có bảo ôn kw = 2,5.10-3 kW/m2.oK

 ε : độ đen bề mặt vỏ thiết bị, thường ε = 0,8

 tw : nhiệt độ bề mặt vỏ, bảo ôn tốt tw = 45 ÷ 60

oC

 tf : nhiệt độ trung bình của môi chất, oC

 tT : nhiệt độ tính toán không khí trong phòng, oC

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 19

Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng Q 6 , kW

 Bức xạ mặt trời có thể truyền trực tiếp vào phòng quacửa kính hoặc cửa mở (Q61) và truyền qua kết cấu baoche (Q62)

 Fk : diện tích kính, m2 (tham khảo tính)

 εc, εds, εmm, εkh, εk, εm: các hệ số (tham khảo và tra bảng)

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 20

Nhiệt do bức xạ của mặt trời vào phòng (tt)

 Bức xạ mặt trời qua bao che (chủ yếu là qua mái):

Xác định các nguồn nhiệt tỏa 21

Nhiệt do lọt không khí qua cửa Q 7 , kW

 Khi có chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa bên trong vàbên ngoài nhà và có khe hở thì sẽ có không khí lọt

Nội dung

 Công thức tổng quát

 Hệ số truyền nhiệt qua tường và mái (hoặc trần)

 Truyền nhiệt qua nền

 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình tính toán

 Kiểm tra sự đọng sương của vách

 Bổ sung tổn thất nhiệt vào tính toán

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che

 Tính nhiệt truyền qua bao che khi có nắng (khác nhau

về mùa hè và mùa đông), thường áp dụng với hệ thống

sử dụng một số giờ trong ngày

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 24

 Hệ số truyền nhiệt qua tường và mái (hoặc trần)

 Trong đó:

 αN : hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt của vách tới không khí ngoài trời, W/m 2 K.

• Vách tiếp xúc trực tiếp không khí: αN = 20 W/m2.K.

• Vách tiếp xúc gián tiếp không khí: αN = 10 W/m2.K.

 αT : hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt của vách tới không khí ngoài trời bên trong nhà, W/m2.K.

1

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 25

 Truyền nhiệt qua nền

 Nhiệt truyền qua nền được tính theo phương pháp dải nền, nền được chia làm 4 dải và mỗi dải rộng 2m, dải thứ 4 là phần còn lại của nền.

 Hệ số truyền nhiệt mỗi dải:

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 26

Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình tính toán

 Khi tính bức xạ mặt trời vào nguồn nhiệt tỏa:

 Vách tiếp xúc trực tiếp : Δti = tN – tT

 Có một không gian đệm : Δti = 0,7.(tN – tT)

 Có trên 2 không gian đệm : Δti = 0,4.(tN – tT)

 Nếu vách tiếp xúc với không gian có ĐHKK: Δti = 0

 Khi tính bức xạ mặt trời vào thành phần nhiệt tổn thấtqua bao che, người ta thay Δti bằng ttg – tT

Qtq = 10-3.k.F.(ttg – tT)

ttg = tN + εs.Is/αN

 Chú ý: Qtq tính trên là giá trị trung bình

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 27

Kiểm tra sự đọng sương của vách

 Các tác hại của đọng sương trên vách, trần, … (?)

 Khi nhiệt độ vách tw nhỏ hơn nhiệt độ điểm sương củakhông khí thì sẽ xảy ra sự đọng sương trên vách

 Các trường hợp đọng sương (?)

 Phương trình dòng nhiệt qua vách:

 Khi nhiệt độ vách giảm thì hệ số truyền nhiệt k tăng,khi tw = ts, k = kmax

T N

N w N

N

N T

T w T

T

T w T

T

N w N

N N

T

t t

t t

k

t t

t t

k

t t t

t t

t k q

) (

) (









Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 28

Kiểm tra sự đọng sương của vách (tt)

 Để tránh đọng sương, vách phải được cách nhiệt saocho hệ số truyền nhiệt k < kmax

 Nếu cửa kính, có thể lắp thêm 1 lớp kính

T N

N s N N

N T

T s T T

t t

t t

k

t t

t t

Xác định nhiệt truyền qua kết cấu bao che 29

Bổ sung tổn thất nhiệt vào tính toán Q tq

 Khi tính toán tổn thất nhiệt Qtq, ta xét trong điều kiện tốc độ gió trung bình và không tính nhiệt bức

xạ mặt trời qua tường.

 Khi nhà cao hơn 4m thì tốc độ gió đáng kể và cần

bổ sung thêm tổn thất nhiệt.

 H > 4m : cộng thêm 1 ÷ 2 %/m chiều cao

 Tường ở hướng Đông và hướng Tây không được chenắng, cộng thêm 5 ÷ 10 % tổn thất tùy theo mức độdày mỏng của tường

 Chú ý rằng chỉ bổ sung thêm tổn thất nhiệt khi tínhnhiệt bức xạ mặt trời vào thành phần nhiệt tỏa

Nội dung

 Lượng ẩm do người tỏa ra W1

 Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W2

 Lượng ẩm do không khí lọt mang vào W3

W4

2.3.3 Tính toán ẩm thừa

Lượng ẩm do người tỏa ra W 1 , kg/s

 Lượng ẩm tỏa ra do người:

Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm W 2 , kg/s

 Khi đưa sản phẩm ướt vào phòng sẽ có một lượng nướcbay hơi đoạn nhiệt vào không khí

 Nếu đưa sản phẩm khô vào phòng ẩm, sẽ xảy ra quátrình hút ẩm

 Lượng ẩm tỏa ra không khí (tính theo thủy phần):

W2 = L2.(y1 – y2)/100

 Trong đó:

 G2 : lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s.

 y1 : thủy phần bán thành phẩm khi đưa vào, %.

 y2 : thủy phần bán thành phẩm khi đưa ra, %.

2.3.3 Tính toán ẩm thừa

 Lượng ẩm do không khí lọt mang vào W 3 , kg/s

W3 = G7.(dN – dT)

G7 = 1,2.ξ.Vf/3600

(tham khảo các thông số của phần tính nhiệt thừa)

 Lượng ẩm do bay hơi nước đoạn nhiệt từ sàn ẩm W 4 , kg/s

W4 = 0,006.Fs.(tT – tư)

 Trong đó:

 Fs : diện tích sàn bị ướt, m 2

 tT : nhiệt độ không khí trong phòng, o C.

 tư : nhiệt độ ướt không khí trong phòng, o C.

 Lượng ẩm do bay hơi nước nóng mang vào W 5 , kg/s

 Là lượng hơi nước bị hở từ đường ống hoặc quá trình công nghệ:

W5 = Gh

2.3.3 Tính toán ẩm thừa

 Lượng ẩm do không khí lọt mang vào W 3 , kg/s

W3 = G7.(dN – dT)

G7 = 1,2.ξ.Vf/3600

(tham khảo các thông số của phần tính nhiệt thừa)

 Lượng ẩm do bay hơi nước đoạn nhiệt từ sàn ẩm W 4 , kg/s

W4 = 0,006.Fs.(tT – tư)

 Trong đó:

 Fs : diện tích sàn bị ướt, m 2

 tT : nhiệt độ không khí trong phòng, o C.

 tư : nhiệt độ ướt không khí trong phòng, o C.

 Lượng ẩm do bay hơi nước nóng mang vào W 5 , kg/s

 Là lượng hơi nước bị hở từ đường ống hoặc quá trình công nghệ:

W5 = Gh

2.3.3 Tính toán ẩm thừa

Nội dung

 Bốc hơi của những chất dung môi và sơn.

 Sản phẩm cháy trong quá trình đốt nhiên liệu.

 Lượng khói thải từ động cơ khi khởi động.

 Xác định lượng khí rò qua các khe hở của thiết bị, dụng cụ và đường ống.

 Bốc hơi nước từ bề mặt thoáng của thùng chứa.

 Xác định lượng hơi và khí tỏa ra trong phòng bằng phương pháp phân tích hóa học.

2.3.4 Tính toán phát sinh chất độc hại

Đối với vật liệu được sơn;

Trong phân xưởng sơn lớn:

Trong đó:

 A : lượng tiêu thụ sơn, g/m2 bề mặt vật liệu

 m : hàm lượng chất bay hơi, %

 F : diện tích bề mặt bốc hơi, m2

 τ : thời gian bốc hơi, h



100

.m F

A

g 

100

.A m n

a

g 

Bốc hơi của những chất dung môi và sơn

 a : năng suất sơn của công nhân

• Cọ cầm tay : a = 12 m 2 /h

• Máy phun sơn: a = 50 m2/h.

 n : số công nhân trong phân xưởng

 Bảng giá trị của A và m cho 1 lớp sơn

Chất sơn và phương pháp sơn A, g/m2 m, %

Sơn không màu (chổi sơn) 200 92 Sơn màu và men tráng (máy phun) 180 75 Chất phủ nitơ (chổi sơn) 100 ÷ 180 35 ÷ 10 Keo nitơ (chổi sơn) 160 80 ÷ 5 Sơn bằng cách phun 60 ÷ 90 35

Bốc hơi của những chất dung môi và sơn (tt)

Thành phần SPC

 Thành phần nhiên liệu (%): C, H, N, O, S, A và W

 Hệ số cháy không hoàn toàn: η

 Tính theo lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy, ở điều kiện tiêu chuẩn, đơn vị:

Thể tích SPC VSPC [8,865.C + 32.H + 0,8.N + 0,676.S

+ 1,24.W – 2,63.(O – S)].10-2Thể tích CO2 VCO2 1,853.10-2.(1 – η).C

Thể tích CO VCO 1,865.10-2.η.C Thể tích SO2 VSO2 0,682.10-2.S Thể tích hơi nước VH2O 0,111.H + 0,0124.W

Sản phẩm cháy trong quá trình đốt nhiên liệu

Lượng khí sinh ra (G, kg)

G = N.β.Gs.Gnl.τ

Trong đó:

 N : công suất ô tô, HP

 β = 0,1 : hệ số tải trọng động cơ với vận tốc banđầu

 Gnl : lượng tiêu thụ xăng, Gnl = 0,5 kg/(h.HP)

 Gs : lượng SPC khi đốt 1 kg xăng, Gs = 15,9 kg/kg

 τ : thời gian nổ máy, h

Lượng khói thải từ động cơ khi khởi động

Lượng chất độc hại rò rĩ theo N.N.Repin (G, kg/h):

 Trong đó:

 K : hệ số dự trữ, K = 1 ÷ 2

 C : hệ số phụ thuộc áp suất, P ≤ 41 at, C = 0,16

 V : thể tích bên trong của thiết bị, m3

 M : khối lượng mol của chất khí, kg/kmol

 T : nhiệt độ tuyệt đối của khí trong thiết bị, oK

T

M V

C K

Xác định lượng khí rò qua các khe hở

 p2 : áp suất riêng phần hơi nước trong không khí, kPa.

 p1 : áp suất riêng của hơi nước bão hòa ứng với nhiệt

độ bề mặt thoáng, kPa

 F : diện tích mặt thoáng, m2

Bốc hơi nước từ bề mặt thoáng của thùng chứa

Bảng Thông số đối lưu

không khí xung quanh có t = 20oC và φ = 70%.

Thông số a 0,022 0,028 0,033 0,037 0,041 0,046 0,051 0,06

Nhiệt độ nước, o C 20 25 30 35 40 45 50 55 60

Nhiệt độ bề mặt, o C Nhiệt độ nước, o C 65 70 75 80 85 90 95 100 Nhiệt độ bề mặt, o C

Bốc hơi nước từ bề mặt thoáng của thùng chứa

 GV : lưu lượng không khí trao đổi, m3/h

 τ : thời gian tiến hành đo đạc, h

 C1, C2 : nồng độ đầu và cuối đo chất độc hại đo được trong phòng, g/m3

 CR, CV: nồng độ chất độc hại trong không khí thổi vào và hút ra, g/m3

G C

2.4 Cân bằng nhiệt, ẩm, chất độc hại trong phòng 44

Cân bằng lưu lượng không khí, nhiệt, ẩm, chất độc trong phòng thông gió

cần thiết, người ta đưa vào một lượng không khí G.

 Phương trình cân bằng nhiệt:

2.4 Cân bằng nhiệt, ẩm, chất độc hại trong phòng 45

Cân bằng trong phòng thông gió

2.5 Tính toán lưu lượng thông gió 46

Tính toán lưu lượng thông gió

2.5.1 Tổng quan

2.5.2 Thông gió để khử các yếu tố độc hại

2.5.3 Thông gió theo yêu cầu kỹ thuật vệ sinh

2.5.4 Bội số trao đổi không khí

Khi tính toán thông gió chung cần phải :

 Biết lượng thông gió của hệ thống hút cục bộ;

 Biết sự trao đổi không khí của phòng đang xét với phòng kế cận và qua khe hở trên tường.

 Xác định lưu lượng không khí để khử các chất độc hại tỏa ra trong phòng.

2.5.1 Tổng quan

2.5.2 Thông gió để khử các yếu tố độc hại 48

Năng suất của hệ thống thông gió

 Năng suất gió cần thiết để thải nhiệt:

Xác định năng suất của HTTG theo yêu cầu KTVS

 Lưu lượng thơng giĩ sẽ được xác định dựa trên số người trong phịng và tiêu chuẩn cấp khí lấy từ bảng sau

Thể tích phòng chia bình quân đầu

người, m 3 Lượng không khí mới cần cung

cấp trên 1 đầu người, m 3 /h

Trong phòng sản xuất không có cửa sổ

Trong các hệ thống điều hòa không

Tính toán trao đổi không khí theo bội số tiêu chuẩn

 Lưu lượng không khí tính toán để khử CO2 và nhiệt

có thể xác định theo công thức sau:

GV = K.V

 Trong đó:

 GV : lưu lượng thông gió, m3/h

 K : bội số trao đổi không khí tiêu chuẩn củaphòng tính cho 1 giờ, 1/h (tra bảng)

 V : thể tích của phòng, m3

2.5.4 Bội số trao đổi không khí