TÍNH TOÁN PHỤ TẢI VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TẦNG 2, 4, 6 TÒA NHÀ VĂN PHÒNG TRƯƠNG QUỐC DUNG Tác giả TRẦN ĐĂNG KHOA Luận văn được đệ trình để đáp ứng yêu cầ
TỔNG QUAN
Tổng quan về điều hòa không khí và thông gió
2.1.1 Khái niệm về điều hòa không khí và thông gió Điều hòa không khí: là quá trình duy trì ổn định trạng thái không khí (nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió và độ trong sạch của không khí) trong không gian cần điều hòa ở trong vùng qui định nào đó mà nó không thể bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi của điều kiện khí hậu bên ngoài hoặc sự biến đổi của phụ tải bên trong
Thông gió là quá trình thay thế không khí trong một không gian nhất định để cung cấp không khí chất lượng tốt hơn Mục đích của thông gió bao gồm kiểm soát nhiệt độ, bổ sung oxy, và loại bỏ hơi ẩm, nhiệt độ cao, mùi hôi, cũng như khói bụi.
Trong thời cổ đại, người Ai Cập đã phát minh ra một phương pháp làm mát độc đáo bằng cách treo cây lau sậy lên cửa sổ và phun nước lên đó Khi gió thổi vào phòng, hơi ẩm từ nước sẽ giúp làm mát không gian sống.
La Mã cổ đại đã có hệ thống ống nước bao quanh tường nhà cùng với tháp gió để làm mát không khí trong nhà
Vào thế kỷ 17, Cornelis Drebble (1572-1633) đã phát minh ra phương pháp làm mát bằng cách thêm muối vào nước, tạo ra hệ thống "Biến mùa hè thành mùa đông" để trình bày trước vua Anh.
Vào năm 1758, nhà phát minh John Hadley đã khám phá mối liên hệ giữa sự bay hơi của chất lỏng và quá trình làm lạnh không khí.
Vào năm 1820, nhà hoá học Michael Faraday đã nén và hoá lỏng khí amoniac, phát hiện ra khả năng làm lạnh của nó khi bay hơi Đây là nền tảng cho bác sĩ John Gorrie chế tạo máy tạo băng vào năm 1842, phục vụ làm mát cho các toà nhà lớn Đến năm 1851, kỹ sư James Harrison đã phát minh ra cỗ máy làm nước đá đầu tiên và nhận bằng sáng chế cho hệ thống tủ lạnh nén khí ete vào năm 1855.
Cuối thế kỷ 19, hệ thống làm lạnh được phát triển bằng cách sử dụng các đường ống dẫn không khí ẩm quanh toà nhà, giúp bảo quản thực phẩm và làm mát bia cùng một số thức uống khác.
Năm 1911, Carrier đã giới thiệu "công thức làm lạnh với tỷ lệ độ ẩm hợp lý" tại hội kỹ sư cơ khí Hoa Kỳ, phương pháp này vẫn được áp dụng cho đến nay Đến năm 1930, hãng DuPont de Nemours và Co (Mỹ) đã sản xuất ra môi chất lạnh Freon.
Năm 1982, hãng Daikin của Nhật Bản đã phát minh ra máy điều hòa không khí mới, sử dụng công nghệ điều chỉnh năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh môi chất lạnh nén qua máy nén, được gọi là Variable Refrigerant Volume (VRV).
Hiện nay, điều hòa không khí đang phát triển mạnh mẽ với các hệ thống và máy móc hiện đại, đa dạng, tiết kiệm năng lượng, đáp ứng nhu cầu ứng dụng lớn trong hầu hết các ngành.
Kỹ thuật điều hòa không khí và thông gió hiện nay đã trở thành một ngành khoa học độc lập, phát triển mạnh mẽ và hỗ trợ nhiều lĩnh vực khác Ứng dụng của nó không chỉ giúp làm mát và làm ấm, tăng cường sự tiện nghi và thoải mái cho con người, mà còn được sử dụng rộng rãi trong nhiều ngành nghề khác nhau.
Trong ngành công nghiệp, việc bảo quản, làm mát và khử ẩm cho các thiết bị điện tử sinh nhiệt, máy chủ máy tính, cũng như bảo quản các sản phẩm trưng bày và tác phẩm nghệ thuật là rất quan trọng.
Trong nông nghiệp: Bảo quản chất lượng sản phẩm, tạo ra được khí hậu thích hợp thúc đẩy các loại cây trái mùa,…
Trong lĩnh vực y tế, việc tạo ra môi trường sạch sẽ, với nhiệt độ và độ ẩm thích hợp, là rất quan trọng để bảo quản công cụ và thuốc men, đồng thời mang lại sự thoải mái cho bệnh nhân, giúp ổn định sức khỏe và thúc đẩy quá trình hồi phục Điều hòa không khí ngày càng trở nên phổ biến, đặc biệt trong các ngành y tế, văn hóa, thể dục thể thao, giải trí và du lịch Ngành điều hòa không khí và ngành lạnh đã đóng góp quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước.
Hệ thống điều hòa kiểu cục bộ bao gồm hai cụm riêng biệt: cụm trong nhà và cụm ngoài trời Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển và quạt ly tâm, trong khi cụm ngoài trời chứa máy nén, động cơ và quạt hướng trục Hai cụm này được kết nối với nhau qua đường ống gas và ống xả nước ngưng từ dàn bay hơi Hệ thống này thường được sử dụng cho các căn hộ nhỏ, mang lại hiệu quả làm mát tối ưu.
Hệ thống điều hòa kiểu phân tán là loại máy điều hòa có khả năng xử lý không khí tại nhiều vị trí khác nhau Hệ thống này bao gồm nhiều dàn lạnh được bố trí trong không gian cần điều hòa Có hai loại phổ biến của hệ thống điều hòa kiểu phân tán.
Máy điều hòa kiểu làm lạnh bằng nước (Water chiller)
Máy điều hòa kiểu VRV/VRF VRF (Variable refrigerant volume/Variable refrigerant flow)
Hệ thống điều hòa trung tâm Water Chiller: là hệ thống sử dụng nước lạnh để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt
Vòng tuần hoàn là nước nên không sợ tai nạn do rò rỉ môi chất lạnh
Khống chế được nhiệt ẩm trong không gian điều hòa theo từng phòng riêng lẻ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt
Thích hợp với mọi chiều cao, mọi kiểu kiến trúc, có thẩm mỹ bố trí
Khả năng xử lý tạp chất, bụi bẩn trong không khí cao
Năng suất lạnh gần như không bị hạn chế
Phải có phòng máy riêng
Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU (Fan Coil Unit)
Vấn đề cách nhiệt đường ống lạnh và khay nước ngưng phức tạp do đọng ẩm vì độ ẩm ở Việt Nam cao
Tiêu thụ điện năng lớn
NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung
Hệ thống điều hòa không khí và thông gió là lĩnh vực quan trọng, giúp củng cố kiến thức đã học và khám phá những xu hướng công nghệ hiện đại Việc tìm hiểu sâu về hệ thống này không chỉ nâng cao sự tự tin mà còn trang bị cho chúng ta khả năng giải quyết các vấn đề thực tiễn một cách hiệu quả.
Và lựa chọn những hệ thống, phương án thích hợp tùy thuộc vào điều kiện thực tế của không gian sử dụng điều hòa không khí
Khảo sát công trình cung cấp cái nhìn thực tiễn cho việc làm tiểu luận, giúp xác định các điều kiện thiết kế hệ thống điều hòa không khí Từ đó, có thể đưa ra các phương án và giải pháp thiết kế phù hợp, kèm theo hình ảnh minh họa chính xác và thực tế tại công trình.
Tính toán phụ tải là một phần quan trọng trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí Bài tiểu luận này sẽ so sánh hai phương pháp tính toán phụ tải, bao gồm phương pháp Carrier và phần mềm Trace700, nhằm cung cấp cái nhìn tổng thể hơn cho việc tính toán phụ tải trong tương lai.
Lựa chọn thiết bị là bước quan trọng trong thiết kế hệ thống điều hòa không khí, giúp chủ đầu tư nhận thấy lợi ích về vận hành, bảo trì, thẩm mỹ và hiệu quả kinh tế Công nghệ phát triển đa dạng hóa các loại hệ thống và máy điều hòa không khí Tiểu luận này chọn hệ thống VRV và máy Cassette âm trần đa hướng thổi của Daikin, sử dụng phần mềm VRV Xpress để lựa chọn dàn nóng, bộ chia ga và kích thước ống ga cho công trình.
Lập bản vẽ thiết kế hệ thống điều hòa không khí dựa trên bản vẽ kiến trúc và khảo sát thực tế là cần thiết để đảm bảo an toàn, tiện lợi, thẩm mỹ và tiết kiệm chi phí cho công trình Việc này không chỉ giúp định hình thiết kế mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình thi công và giám sát của các bên liên quan.
3.1.1 Lựa chọn cấp điều hòa cho công trình Điều hòa không khí được chia làm 3 cấp độ dựa theo mức độ quan trọng của công trình như sau:
Cấp 1 là cấp độ có độ tin cậy cao nhất, đảm bảo các thông số vi khí hậu trong nhà luôn nằm trong giới hạn cho phép, bất chấp sự biến động của khí hậu bên ngoài.
Cấp 2 có độ tin cậy trung bình, đảm bảo duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà với mức sai lệch tối đa 200 giờ trong một năm, ngay cả khi có biến động khí hậu cực đại bên ngoài.
Cấp 3 có độ tin cậy thấp, với khả năng duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà chỉ trong 400 giờ mỗi năm khi có biến động khí hậu cực đại bên ngoài.
Theo TCVN 5687 – 2010, các công trình văn phòng cần sử dụng điều hòa không khí cấp 2 để đảm bảo các thông số vi khí hậu trong nhà, với mức sai lệch tối đa là 200 giờ trong một năm.
3.1.2 Lựa chọn hệ thống điều hòa cho công trình
Dựa trên quy mô và bản vẽ kiến trúc của công trình, cùng với việc xem xét các ưu nhược điểm của các hệ thống điều hòa, hệ thống điều hòa VRV của hãng Daikin được lựa chọn là phù hợp cho thiết kế của công trình này.
Hình 3.1 Minh họa hệ thống VRV
3.1.3 Lựa chọn sơ đồ làm lạnh
Sơ đồ thẳng: là sơ đồ không sử dụng không khí tái tuần hoàn mà 100 % không khí vào thiết bị xử lý không khí đều là không khí tươi
Ưu điểm: phù hợp với không gian phát sinh nhiều chất độc hại
Nhược điểm: tiêu tốn nhiều năng lượng vì cần phải khử nhiệt ẩm cho toàn bộ lượng không khí đi vào
Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp là hệ thống sử dụng không khí lấy từ không gian điều hòa, kết hợp với không khí tươi, sau đó được xử lý qua thiết bị và thổi vào phòng.
Ưu điểm: do không khí được hòa trộn có nhiệt độ thấp (nhiệt độ phòng) nên tải lạnh được giảm đáng kể so với sơ đồ thẳng
Hệ thống này có nhược điểm là phức tạp hơn so với sơ đồ thẳng, và nhiệt độ không khí sau khi qua thiết bị xử lý có thể thấp hơn nhiệt độ phòng, do đó cần phải bổ sung thiết bị sấy không khí.
Sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp tương tự như sơ đồ tuần hoàn một cấp, nhưng sau khi không khí ra khỏi thiết bị xử lý với nhiệt độ thấp, nó sẽ được hòa trộn với không khí hồi tại buồng hòa trộn 2 Điều này giúp đảm bảo các thông số cần thiết trước khi không khí được thổi vào phòng.
Ưu điểm: có khả năng đảm bảo tốt các yêu cầu điều kiện vệ sinh
Hệ thống trích gió hồi có nhược điểm là làm tăng chi phí đầu tư và vận hành do cung cấp cho hai quá trình hòa trộn trước và sau thiết bị xử lý nhiệt ẩm.
Công trình toàn nhà văn phòng Trương Quốc Dung không phát sinh nhiều chất độc hại và không yêu cầu nhiệt độ không khí chính xác tuyệt đối Vì vậy, để tối ưu hóa hiệu quả và tiết kiệm chi phí đầu tư, lựa chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là hợp lý.
3.1.4 Điều kiện thiết kế ngoài nhà