thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho tòa nhà vnpt – 50 lê thánh tôn, nha trang

Một số hệ thống điều hòa không khí đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay: Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ cá

LỜI NÓI ĐẦU

Công nghệ kỹ thuật nhiệt – lạnh là một ngành không thể thiếu đối với hầu hết các ngành kinh tế và đời sống Từ lĩnh vực sản xuất công nghiệp nặng, công nghiệp nhẹ, du lịch…đến hàng hóa tiêu dùng đều có sự đóng góp của nó Trong đó điển hình là kỹ thuật điều hòa không khí

Đối với nước ta, điều hòa không khí là lĩnh vực còn mới tuy nhiên với những lợi ích mà nó đem lại thì hiện nay nó đã trở thành một lĩnh vực phát triển rất mạnh trong cả nước Với khí hậu nhiệt đới nóng ẩm quanh năm như nước ta luôn tạo cho con người có cảm giác khó chịu khi làm việc cũng như nghỉ ngơi đặc biệt là vào mùa hè và mùa đông Ngoài ra một số ngành có công nghệ đặc biệt nó yêu cầu đòi hỏi có một chế độ không khí nghiêm ngặt Với yêu cầu đó thì chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể đáp ứng được Chính bởi nhu cầu cấp thiết đó trong đợt thực hiện đề tài tốt nghiệp này em đã quyết định chọn đề tài:

“Thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho: Tòa nhà VNPT – 50 Lê Thánh Tôn, Nha Trang”

Trong thời gian thực hiện đề tài tôi đã được sự giúp đỡ rất nhiều của Nhà trường, các Thầy cô song chắc hẳn không thể tránh khỏi những thiếu sót Vậy tôi rất mong sự đóng góp chỉ bảo của Thầy cô cùng các bạn

Tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Nhà trường, Ban chủ nhiệm khoa Chế biến cùng các thầy cô giáo trong bộ môn Công nghệ kỹ thuật nhiệt - lạnh Trường đại học Nha trang, đặc biệt là Thầy Trần Đại Tiến đã tận tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian vừa qua Nhân đây tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn

bè những người đã tạo điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đồ án này

Nha trang, ngày 25 tháng 05 năm 2012

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Khắc Khôi

MỤC LỤC

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ 1

1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí: 1

1.2 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí: 1

1.3 Một số hệ thống điều hòa không khí được sử dụng phổ biến hiện nay: 2

1.3.1 Hệ thống điều hòa cục bộ: 3

1.3.1.1 Máy điều hòa cửa sổ: 3

1.3.1.2 Máy điều hòa tách: 5

1.3.2 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn: 5

1.3.2.2 Máy điều hòa VRV: 6

1.3.2.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước: 8

Chương 2 CÔNG TRÌNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ 10

2.1 Giới thiệu về công trình lắp đặt hệ thống đièu hòa không khí: 10

2.2 Chọn các thông số thiết kế: 10

2.2.1 Chọn thông số thiết kế trong nhà: 10

2.2.2 Chọn thông số thiết kế ngoài nhà 12

Chương 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 15

3.1 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa: 16

3.1.1 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do bức xạ mặt trời, Q11: 16

3.1.2 Nhiệt hiện truyền qua mái do bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ, Q21: 20

3.1.3 Nhiệt hiện truyền qua vách, Q22: 20

3.1.3.1 Nhiệt truyền tường, Q22t: 21

Nhiệt truyền qua tường được xác định theo biểu thức: 21

3.1.3.2 Nhiệt truyền qua kính, Q22k: 22

Nhiệt truyền qua kính cửa sổ được xác định theo biểu thức: 22

3.1.3.3 Nhiệt truyền qua cửa ra vào, Q22c: 23

Nhiệt truyền qua cửa ra vào được xác định theo biểu thức: 23

3.1.4 Nhiệt hiện truyền qua nền, Q23: 23

3.1.5 Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng, Q31: 24

3.1.6 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc, Q32: 25

3.1.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra, Q4: 25

3.1.7.1 Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng, Q4h: 25

3.1.7.2 Nhiệt ẩn do người tỏa ra, Q4â: 26

3.1.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào, QhN và QâN: 27

3.1.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào, Q5h và Q5â: 27

3.1.10 Các nguồn nhiệt khác, Q6: 28

3.1.11 Xác định phụ tải lạnh: 29

3.2 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí: 29

3.2.1 Thành lập sơ đồ điều hòa không khí: 29

3.2.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp: 32

3.2.3 Tính toán sơ đồ điều hòa không khí: 33

3.2.3.1 Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF (εh): 34

3.2.3.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf): 34

3.2.3.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht): 35

3.2.3.4 Hệ số đi vòng bypass (εBF): 36

3.2.3.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (εhef): 36

3.2.3.6 Nhiệt độ đọng sương của thiết bị: 37

3.2.3.7 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh: 38

3.2.3.8 Xác định lưu lượng không khí qua dàn lạnh: 39

Chương 4 LỰA CHỌN HỆ THỐNG 41

ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ 41

Chương 5 TÍNH CHỌN MÁY MÓC THIẾT BỊ 41

CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ 41

5.1 Chọn máy móc chính của hệ thống: 42

5.1.1 Chọn cụm dàn lạnh: 42

5.1.2 Chọn cụm dàn nóng: 47

5.2 Hệ thống đường ống Gas: 49

5.3 Hệ thống đường nước ngưng 51

5.4 Hệ thống vận chuyển và phân phối gió: 52

5.4.1 Tính hệ thống đường cung cấp gió tươi: 53

5.4.2 Tính tổn thất áp suất trên đường ống và chọn quạt cấp gió tươi: 57

5.4.3 Thiết kế hệ thống đường hút gió thải: 61

5.4.4 Tính thông gió cho nhà vệ sinh: 67

5.4.5 Tính toán tăng áp cầu thang: 73

5.5 Hệ thống cung cấp điện: 74

5.6 Sơ đồ hệ thống: 76

5.7 Lắp đặt - vận hành - bảo dưỡng - sửa chữa hệ thống: 76

5.7.1 Thi công lắp đặt: 76

5.7.1.1 Lắp đặt hệ thống điện: 76

5.7.1.2 Lắp đặt dàn nóng, dàn lạnh: 77

5.7.1.3 Lắp đặt hệ thống đường ống dẫn không khí: 79

5.7.1.4 Lắp đặt hệ thống đường ống thải nước ngưng: 81

5.7.2 Công tác vận hành: 82

5.7.2.1 Vận hành máy nén: 82

5.7.2.2 Vận hành các thiết bị tự động: 83

5.7.3 Công tác bảo dưỡng và sửa chữa: 83

6.1 Đặc điểm của Hệ thống thiết kế được: 83

6.2 Tính Sơ bộ về giá thành: 84

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ

1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí:

Để cân bằng, điều chỉnh không khí trong môi trường sống, từ xa xưa con người đã biết sử dụng các biện pháp để tác động vào nó như: đốt lửa sưởi ấm mùa đông, dùng quạt gió để làm mát, hay tìm các hang động mát mẻ, ấm cúng để ở…Tuy nhiên vẫn chưa hề

có khái niệm và hiểu biết về thông gió và điều hòa không khí Mãi đến năm 1845, một Bác sĩ người Mỹ tên John Gorrie đã chế tạo ra máy nén khí đầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Chính sự kiện này đã làm ông nổi tiếng và đi vào lịch sử của ngành kỹ thuật điều hòa không khí Từ đó khái niệm về điều hòa không khí được hình thành và ngày càng nhiều công trình nghiên cứu, tìm hiểu về điều hòa không khí và ứng dụng của nó trong đời sống Bởi vậy ngành kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện và phát triển mạnh mẽ cho đến ngày nay nó đã trở thành một bộ phận không thể thiếu đối với cuộc sống con người Sự có mặt của điều hòa không khí và chất lượng của nó đã trở thành một tiêu chí để đánh giá mức độ hiện đại và chất lượng của một công trình cũng như của cuộc sống ngày nay

1.2 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí:

Nước ta có khí hậu tương đối phức tạp, ở miền Bắc từ đèo Hải Vân trở ra có 2 mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm, mùa đông lại giá rét có khi còn có Tuyết ở một số nơi Ở miền Trung và miền Nam lại nóng ẩm quanh năm Chính vì vậy luôn làm cho con người mất cảm giác thỏa mái khi làm việc và nghỉ ngơi kèm theo đó là sự mệt mỏi, dễ mắc các bệnh về đường hô hấp ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe của con người Kỹ thuật điều hòa không khí có thể giải quyết tốt được vấn đề trên Điều hòa không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra trong không gian điều hòa một môi trường không khí trong sạch,

có nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió nằm trong phạm vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của

cơ thể con người trong từng điều kiện sinh hoạt làm việc cụ thể khác nhau Nó tạo ra cảm giác thỏa mái sảng khoái cho con người, không nóng bức về mùa hè, không lạnh giá về mùa đông, cung cấp đủ dưỡng khí trong lành, bảo vệ sức khỏe, phát huy năng suất lao động của con người Hiện nay trong các công trình xây dựng như: Các công sở, khách

sạn, nhà hàng, siêu thị, nhà hát, các trung tâm vui chơi giải trí, nhà ở… đều được trang bị

hệ thống điều hòa không khí

Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hòa không khí còn nhằm phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác

Cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành nghề ngày càng được phát triển và mở rộng và kéo theo đó là sự phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí Một số ngành sản xuất có công nghệ đặc biệt nó đòi hỏi phải có một chế độ nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí phù hợp Điều này chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có khả năng đáp ứng được Ngành công nghiệp sợi đòi hỏi độ ẩm phải thật thích hợp Ngành cơ khí chính xác chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học… thì yêu cầu về nhiệt độ độ ẩm, độ sạch của không khí Ngành công nghiệp sản xuất thuốc

lá cũng đòi hỏi có một môi truờng sản xuất có nhiệt độ và độ ẩm thích hợp…Còn rất nhiều qui trình công nghệ đòi hỏi phải áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể sản xuất hiệu quả được

Như vậy kỹ thuật điều hòa không khí không chỉ là một công cụ đắc lực phục vụ cho nhu cầu thiết yếu cuộc sống của con người mà nó còn có mặt trong mọi lĩnh vực kinh

tế Nó đóng một phần không nhỏ vào việc nâng cao chất lựong cuộc sống của con người, nâng cao năng suất lao động, chất lượng sản phẩm của các ngành sản xuất công nghiệp Tuy nhiên, vốn đầu tư và chi phí vận hành một hệ thống điều hòa là không nhỏ Và để đảm bảo tính kỹ thuật, tính kinh tế, thì nhiệm vụ đạt ra đối với người kỹ sư thiết kế là phải tính toán chính xác tải nhiệt, chọn được phương án thiết kế hợp lý vừa đảm bảo đáp ứng được tuổi thọ, các thông số yêu cầu, vừa tiết kiệm được vốn đầu tư ban đầu mà lại vận hành đơn giản và tiết kiệm năng lượng

1.3 Một số hệ thống điều hòa không khí đƣợc sử dụng phổ biến hiện nay:

Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật 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 là một tập hợp máy móc, thiết bị, dụng cụ… để tiến hành các quá trình sử lý không khí như là để: làm lạnh, sưởi ấm, tăng ẩm, giảm ẩm, lọc bụi…

Do tính chất phức tạp, đa dạng của không gian điều hòa và cũng để đáp ứng nhu cầu đòi hỏi của các chủ đầu tư hiện nay các Nhà sản xuất đã đưa ra các hệ thống điều hòa không khí với nhiều mẫu mã chủng loại, tính năng ưu việt khác nhau

Có nhiều cách phân loại hệ thống điều hòa không khí nhưng thường phổ biến hơn

là phân loại theo tính tập trung và theo chất tải lạnh Ta chọn cách phân loại theo tính tập trung Theo cách này thì hệ thống điều hòa sẽ được chia làm 3 loại:

Máy hoạt động hoàn toàn tự động, lắp đặt vận hành, bảo trì bảo dưỡng, sửa chữa

dễ dàng, tuổi thọ trung bình, độ tin cậy lớn, giá thành rẻ

1.3.1.1 Máy điều hòa cửa sổ:

Máy điều hòa cửa sổ thường được gắn trên tường giống như cửa sổ Đây là dạng máy điều hòa nhỏ gọn cả về năng suất lạnh về kích thước cũng như khối lượng Tất cả các thiết bị chính của nó như: máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt giải nhiệt, quạt gió lạnh, các thiết bị điều khiển khác… đều lắp trong một vỏ máy gọn nhẹ

 Ƣu điểm:

- Chỉ cần cấp nguồn điện là chạy, không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao, không cần công nhân vận hành máy

- Có chế độ sưởi ẩm vào mùa đông bằng bơm nhiệt

- Có khả năng lấy gió tươi

- Có thể điều chỉnh nhiệt độ phòng bằng thermorstat với giải điều chỉnh lớn

- Giá thành rẻ, vốn đầu tư thấp

 Nhƣợc điểm:

- Độ ẩm tự biến đổi theo từng chế độ điều chỉnh bởi vậy mà không thể khống chế được độ ẩm

- Khả năng làm sạch không khí kém

- Máy hoạt động có độ ồn cao

- Khó bố trí trong phòng, thường phải đục một khoảng tường có kích thước bằng kích thước của máy để đặt máy

Hình 4.1 Cấu tạo máy điều hòa cửa sổ

1.3.1.2 Máy điều hòa tách:

Máy điều hòa tách gồm hai cụm: dàn nóng và dàn lạnh, được bố trí tách rời nhau

và được kết nối với nhau bằng ống đồng dẫn gas và dây điện điều khiển Máy nén thường được đặt bên trong cụm dàn nóng Dàn lạnh có chứa bộ điều khiển

 Ƣu điểm:

- Có thể lắp đặt ở nhiều không gian, vị trí khác nhau

- Có nhiều kiểu dàn lạnh cho phép người sử dụng có thể lựa chọn được dạng phù hợp nhất cho công trình

- Sử dụng tiện lợi cho không gian nhỏ hẹp, đặc biệt đối với các hộ gia đình

- Sử dụng, bảo dưỡng, sửa chữa, lắp đặt đơn giản dễ dàng, giá thành rẻ

 Nhƣợc điểm:

- Chênh lệch độ cao giữa dàn nóng và dàn lạnh bị hạn chế

- Công suất của loại máy này bị hạn chế

- Tính thẩm mỹ của công trình không cao dễ phá vỡ cảnh quan kiến trúc

1.3.2.1 Máy điều hòa nguyên cụm:

 Máy điều hòa lắp mái:

- Máy điều hòa lắp mái là loại máy điều hòa nguyên cụm có năng suất lạnh trung bình và lớn, nó chủ yếu được dùng trong công nghiệp và thương nghiệp

- Đặc điểm của loại máy này là: cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn với nhau thành một khối duy nhất Quạt dàn lạnh là loại quạt li tâm có cột áp cao Trong máy được

bố trí ống phân phối gió tươi và gió hồi Máy có thể lắp đặt ở mái bằng của phòng điều hòa, ở ban công hoặc mái hiên rồi tiến hành bố trí đường ống gió cấp và gió hồi hợp lý là được

 Máy điều hòa nguyên cụm giải nhiệt nước:

- Máy này có bình ngưng giải nhiệt nước nên rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích

và không gian lắp đặt Tất cả các thiết bị được bố trí thành một tổ hợp gọn hoàn chỉnh

 Ưu điểm:

- Được sản suất hàng loạt, lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy, tuổi thọ, tự động hóa cao, giá thành rẻ, máy gọn nhẹ, chỉ cần nối với hệ thống nước làm mát

và hệ thống ống gió nếu cần là có thể hoạt động được

- Vận hành trong điều kiện tải thay đổi

- Có thể bố trí dễ dàng cho các phân xưởng sản xuất, cửa hàng, siêu thị và các không gian có thể chấp nhận độ ồn cao

 Nhược điểm:

- Hoạt động có độ ồn cao

- Công suất bị hạn chế

- Yêu cầu phải cấp nguồn nước làm mát nên phức tạp hơn

1.3.2.2 Máy điều hòa VRV:

Do các hệ thống ống gío CAV và VAV sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ

ẩm phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu để làm ống nên hãng Daikin của Nhật bản đưa ra giải pháp VRV VRV là điều chỉnh năng suất lạnh thông qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Thực chất là phát triển máy điều hòa tách về mặt năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh đặt trực tiếp trong phòng (8 đến 16

dàn), tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng trong các tòa nhà cao tầng kiểu văn phòng và khách sạn

 Ƣu điểm:

- Tổ ngưng tụ gồm 2 máy nén trong đó 1 máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on – off, 1 máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0÷100% gồm 21 bậc điều chỉnh đảm bảo năng lượng tiết kiệm một cách hiệu quả

- Các thông số vi khí hậu được khống chế phù hợp với nhu cầu từng vùng, kết nối trong mạng điều khiển trung tâm BMS

- Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạng đáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau từ nhỏ (7kW) đến hàng ngàn kW cho các tòa nhà cao tầng hàng trăm mét với nhiều phòng đa chức năng

- VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do có cụm dàn nóng có thể đặt cao hơn dàn lạnh tới 50 m các dàn lạnh có thể đặt cách nhau tới 15 m, đường ống dẫn môi chất từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất có thể tới 150 m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng cho các tòa nhà cao tầng, nhà hàng, khách sạn, các công trình lớn…

- Do sử dụng máy biến tần để điều chỉnh năng suất lạnh nên hệ số lạnh không những được cải thiện mà còn vượt nhiều máy thông dụng

- Tòan bộ các chi tiết máy được chế tạo và lắp ráp tại nhà máy nên máy có độ tin cậy cao

Hình 4.3 Sơ đồ hệ thống VRV

- Khả năng bảo dưỡng sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng cũng như sự kết nối để phát hiện hư hỏng tại trung tâm qua internet

- So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trên tầng thượng hoặc bên sườn nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh nhỏ gọn hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gío

- Hệ thống VRV có tới 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh rất đa dạng và phong phú nên dễ dàng thích hợp với các kiểu kiến trúc khác nhau đáp ứng thẩm mỹ đa dạng của khách hàng

- Với hệ thống VRV có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm phòng trong cùng một hệ thống kiểu bơm nhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao

 Nhược điểm:

- Hệ thống VRV thi công lắp đặt đòi hỏi công nhân có trình độ kỹ thuật

- Vốn đầu tư ban đầu cao nên chủ yếu phục vụ cho điều hòa tiện nghi yêu cầu chất lượng cao

- Do sử dụng môi chất lạnh Freon nên khả năng đảm bảo cho con người và môi trường không cao

1.3.2.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước:

Hệ thống điều hòa trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 70C để làm lạnh không khí qua các dàn trao đổi nhiệt AHU và FCU Hệ thống bao gồm:

- Máy làm lạnh nước (Water Chiller) hay máy sản xuất nước lạnh

- 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

- Hệ thống lọc bụi và thanh trùng

- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi gió hồi, điều chỉnh năng suất lạnh…dự báo sự cố và bảo vệ toàn bộ hệ thống

Máy làm lạnh nước cĩ 2 loại: Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước và máy làm lạnh nước giải nhiệt giĩ

 Ƣu điểm:

- Cĩ vịng tuần hồn an tồn là nước nên khơng sợ ngộ độc hoặc tai nạn do rị rỉ mơi chất ra ngồi vì nước khơng độc hại

- Cĩ thể khống chế nhiệt ẩm trong khơng gian điều hịa theo từng phịng riêng rẽ,

ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất

- Thích hợp cho các tịa nhà như khách sạn, văn phịng với mọi chiều cao và mọi kiến trúc mà khơng sợ phá vỡ cảnh quan

- Ống nước nhỏ hơn ống gío rất nhiều nên tiết kiệm được vật liệu xây dựng

- Cĩ khả năng cung cấp khơng khí cĩ độ sạch cao đáp ứng mọi nhu cầu đề ra

- Sử dụng nồi hơi để sưởi ấm vào mùa đơng

- Năng suất gần như khơng bị hạn chế

- Vốn đầu tư ban đầu khơng cao

 Nhƣợc điểm:

- Lắp đặt địi hỏi phải cĩ đội ngũ cơng nhân lành nghề cĩ trình độ cao

- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên tổn thất exergy lớn

- Hệ thống cần phải định kỳ sửa chữa bảo dưỡng

8 9

5 4

1 tháp giải nhiệt; bơm nước; 3 bình ngưng; 4 van

Chương 2 CÔNG TRÌNH LẮP ĐẶT HỆ THỐNG ĐIỀU HÕA KHÔNG KHÍ VÀ CHỌN CÁC THÔNG SỐ THIẾT KẾ

2.1 Giới thiệu về công trình lắp đặt hệ thống đièu hòa không khí:

Công trình “Tòa nhà VNPT” là một tòa nhà lớn với kiến trúc hiện đại bao gồm

14 tầng (kể cả tầng hầm và tầng mái), cao trên 45 m, được xây dựng trên khuôn viên rộng khoảng 2000 m2 Trong đó diện tích xây dựng khoảng 1100 m2 với chiều cao khoảng 3,9m mỗi tầng, tọa lạc tại địa chỉ: 50 Lê Thánh Tôn, Nha Trang Công trình hoàn thành sẽ là một địa điểm trung tâm giao dịch thương mại viễn thông của tỉnh Khánh Hòa

Tòa nhà được xây dựng bằng kết cấu bê tông dầm chịu lực vững chắc, tường bao được xây bởi lớp gạch thẻ dày khoảng 200 mm bên ngoài được chát 2 lớp vữa dày 20

mm và bả matit rồi sơn màu lên Các sàn trần đều được đổ bằng bê tông cốt thép chịu lực, phía dưới trần 800 mm là một lớp trần giả bằng thạch cao Tòa nhà có tất cả 3 cầu thang, bao gồm 1 thang máy và 2 thang bộ chạy suốt từ tầng trệt đến tầng mái Với kiến

trúc như vậy thì tòa nhà “trung tâm kỹ thuật viễn thông tin học bưu điện tỉnh Khánh

Hòa” là một công trình có kiến trúc rất đẹp và hiện đại

2.2 Chọn các thông số thiết kế:

Để thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho công trình ta cần xác định các thông

số tính toán thiết kế Các thông số tính toán thiết kế bao gồm:

- Nhiệt độ, t (0C)

- Độ ẩm tương đối của không khí, φ (%)

- Tốc độ chuyển động của không khí trong phòng, ω (m/s)

- Lượng không khí tươi cần cung cấp, LN (m3/s)

2.2.1 Chọn thông số thiết kế trong nhà:

Do đặc điểm địa lí, khí hậu của TP Nha Trang không có mùa đông cho nên đồ án chỉ tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí để làm lạnh cho mùa hè

 Nhiệt độ, độ ẩm yêu cầu:

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992 (bảng 1.1.[1]), yêu cầu tiện nghi của con người được chọn như sau:

- Nhiệt độ không khí trong nhà, tT = 25oC

- Độ ẩm tương đối không khí trong nhà, φ = 65 %

Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị I - d của không khí ẩm ta tìm được các thông

số còn lại:

- Entanpi của không khí trong nhà, IT = 58 kj/kg

- Độ chứa hơi của không khí trong nhà, dT = 14 g/kg không khí khô

 Gió tươi và hệ số thay đổi không khí:

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992 (bảng 1.4.[1]), lượng gió tươi cần cho 1 người trong 1 giờ phần lớn đối với các công trình là 20 m3 Tuy nhiên lượng gió tươi này không được thấp hơn 10% lượng gió tuần hoàn Tức là việc cấp gió tươi cho công trình phải đáp ứng được 2 điều kiện:

- Đạt tối thiểu 20 m3/h.người

- Đạt tối thiểu 10% lưu lượng gió tuần hoàn (cần chú ý khi tính toán nhiệt bằng phương pháp Carrier thì ta không cần phải tuân theo điều kiện này).Trong đó lưu lượng không khí tuần hoàn bằng thể tích phòng nhân hệ số thay đổi không khí

- Hệ số thay đổi không khí:

Theo bảng 1.4.[1], có giới thiệu một số giá trị định hướng về gió tươi và hệ số thay đổi không khí đối với một số không gian điều hòa Ta có thể chọn như sau:

Bảng 2.1 Gió tươi và hệ số thay đổi không khí

Tên phòng Gió tươi, m3/h.người Hệ số thay đổi không khí,

Theo bảng 1.5.[1],độ ồn cho phép cực đại có thể chọn là 30 † 50 dB

 Tốc độ không khí:

Tốc độ không khí trong không gian điều hòa có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và mức độ ra mồ hôi của cơ thể con người với môi trường xung quanh Khi tốc độ không khí lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh và ngược lại Do vậy cần phải chọn tốc độ gió cho phù hợp

Tốc độ gió phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khỏe, thói quen…Thông thường tốc độ gió tiện nghi được lấy trong khoảng 0,3 † 1,5 m/s

2.2.2 Chọn thông số thiết kế ngoài nhà

về mùa hè và mùa đông

Điều hòa không khí cấp II: Là điều hòa tiện nghi có độ tin cậy trung bình, nó duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá 200h trong một năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông

Điều hòa không khí cấp III: Là điều hòa tiện nghi có mức độ tin cậy thấp hơn cả,

nó duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá 400h trong một năm

Ta thấy cấp điều hòa không khí quy định sai lệch cho phép các thông số trong nhà nhưng thực chất lại liên quan đến việc chọn thông số thiết kế ngoài trời nên ta cần xác định được cấp điều hòa để chọn các thông số thiết kế ngoài nhà

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 mức độ 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

Qua việc phân tích đặc điểm của công trình “Tòa nhà VNPT” và tìm hiểu các cấp

điều hòa không khí cho thấy:

Đây là một trung tâm văn hóa lớn của nhân dân khu vực xung quanh Nó bao gồm

cả các hoạt động dịch vụ thương mại và vui chơi giải trí Do vậy chỉ đòi hỏi đáp ứng được nhu cầu tiện nghi cơ bản của con người nên ta chỉ cần chọn điều hòa cấp III để tính toán thiết kế cho tòa nhà vì nó vừa đáp ứng được yêu cầu đề ra vừa tiết kiệm chi phí đầu

tư và chi phí vận hành cho chủ đầu tư

Vậy ta chọn điều hòa không khí cấp III để tính toán và thiết kế cho công trình

này

 Chọn thông số thiết kế ngoài nhà:

Thông số thiết kế ngoài nhà chọn cho điều hòa cấp 3 căn cứ theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-1992 biểu diễn trên đồ thị không khí ẩm

Điều kiện khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088-85

Hình 2.4 Nhiệt độ được chọn theo các cấp điều hòa

Thông số tính toán ngoài nhà theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-1992- phụ lục 3.[1]

Bảng 2.2 Các thông số thiết kế ngoài nhà theo điều hòa cấp III

Cấp1

ttbmax 0,5(tmax + ttbmax)

Từ các thông số trên, dựa vào đồ thị i-d ta xác định các thông số còn lại:

- Entanpi: I = 102 kj/kg

- Độ chứa hơi: d = 26 g/kg

Vậy thông số thiết kế hệ thống điều hòa không khí trong nhà và ngoài nhà cho công trình là:

Bảng 2.3 Thông số thiết kế trong và ngoài nhà

Khu vực Nhiệt độ, oC Độ ẩm, % Entanpi, kj/kg Độ chứa hơi,

g/kg

Chương 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

Trong không gian điều hòa luôn phát sinh nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa Hệ thống điều hòa không khí có nhiệm vụ cung cấp không khí có trạng thái thích hợp sau khi đã được xử lý nhiệt, ẩm vào không gian điều hòa để khử nhiệt thừa và ẩm thừa đó Bằng cách này có thể giữ cho nhiệt độ và độ ẩm của không khí trong phòng luôn ổn định ở mức đã chọn

Nguồn nhiệt thừa và ẩm thừa là tổng cộng các lượng nhiệt ẩm truyền qua kết cấu bao che của không gian phòng do chênh lệch nhiệt độ, áp suất riêng phần hơi nước trong không khí giữa bên ngoài và bên trong phòng, lượng nhiệt - ẩm thâm nhập vào phòng hoặc phát sinh ra ở bên trong phòng từ các nguồn nhiệt - ẩm khác như bức xạ mặt trời, thắp sáng, máy móc, cơ thể con người…

Có rất nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất

lạnh yêu cầu của hệ thống, tuy nhiên hiện nay phương pháp Carrier đang được sử dụng

rộng dãi nhất bởi tính chi tiết, khoa học và dễ hiểu của nó Chính bởi vậy mà đồ án sử dụng phương pháp này để tính toán

Theo Carrier các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa được tính toán theo sơ đồ dưới đây:

Hình 3.1 Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn theo Carrier

3.1 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa:

Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hoặc ngang là liên tục thay đổi Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc rất lớn vào thời gian và cường độ, hướng bức xạ Do đó ta rất khó xác định chính xác lượng nhiệt bức xạ này

Tuy nhiên ta xác định gần đúng theo kinh nghiệm nhiệt bức xạ qua kính theo công thức :

Bao che

Q2

Người Q4

Gió tươi

QN

Gió lọt Q5

Nguồn khác Q6

c- hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt nước biển

1000

H 0,023

H - độ cao so với mực nước biển

Công trình có 14 tầng cao 50m và nằm cao hơn mực nước biển 5m

Vậy H = 50 + 5= 55 m

c= 1 +

1000

45.0,023 = 1,001

ds- hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh lệch nhiệt độ đọng sương của không khí quan sát so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 200C Xác định theo công thức:

13 , 0 10

(Nhiệt độ đọng sương tháng nóng nhất là ts = 29 (0C)

mm- hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây mm = 1

kh - hệ số ảnh hưởng của khung kim loại kh = 1,17

m - hệ số kính phụ thuộc màu sắc Kính được sử dụng là kính màu xanh, dày 6mm nên m= 0,57

T

R

Nha Trang nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 10 Tra bảng 4.2 [1, tr.131] được RTmax= 502 W/m2

Từ đó :

88,0

50288,0

T N

Tính với phòng 2 tầng 1 của tòa nhà:

G‟‟ = [3,5.3,9.0,2].1300 + 2.(30.0,2).2400 = 32349 (kg)

Theo biểu thức (3.1.1) gs = 644,71

30

32349.5,03166,8

(kg/m2 sàn)

Tra bảng 4.6 [1, tr.134] với gs = 644,71kg/m2 sàn, giả sử hệ thống điều hòa không khí hoạt động 24/24 h một ngày, cửa kính quay hướng Đông Nam được nt lớn nhất nt = 0,67

02 1 11

T

Q = 0,67 2,25 242,61 1,001 0,883 1 1,17 0,57 1 = 209,15 (W)

Các tầng khác tính toán tương tự và cho kết quả ở bảng 1.1

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 khi đó t 0 5 (t N t T), k lấy theo bảng 4.15.[1], 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 khi đó

K = 2,78 (Tra theo bảng 4.15.[1])

F = 20 m2Thay các thông số vào biểu thức (3.2) ta có:

Q21= 2,78 20 4.35 = 241,86 (W)

Kết quả tính toán được cho ở bảng 1.2

3.1.3 Nhiệt hiện truyền qua vách, Q 22:

Nhiệt truyền qua vách Q22 bao gồm 2 thành phần:

- Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà ∆t = tN - tT

- Do bức xạ mặt trời vào tường, tuy nhiên ta coi lượng nhiệt này là không đáng kể Nên nhiệt truyền qua vách chủ yếu là do chênh lệch nhiệt độ giữa bên trong và bên ngoài nhà

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau:

Q22 = ∑Qi = ki.Fi.∆t (3.3) = Q22t + Q22c + Q22k , (W)

Trong đó:

ki: Hệ số truyền nhiệt tương ứng của tường, cửa, kính, W/m2K

Fi: Diện tích tường, cửa, kính tương ứng, m2

i N

11

1

, W/m2K

αN: Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc với không khí ngoài trời, αN=20 W/m2K Khi tường tiếp xúc với không gian đệm (hành lang) αN= 10 W/m2K

αT: Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà, αT = 10 W/m2K (theo [1])

δi: Độ dày lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, m

λi: Hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mK

Theo bảng 2.1, hình 2.1 ta xác định được hệ số truyền nhiệt k của tường bao:

- Với tường bằng gạch:

k

10

1 52 , 0

2 , 0 93 , 0

01 , 0 2 20 1

1

= 1,79 W/m2K

- Với tường tấm bằng gỗ ép:

k

10

116,0

01,0201

Q122t = F.1,798.8,7 = 15,64.F Hoặc Q222t = F.3,8.8,7 = 33,06.F

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.3

3.1.3.2 Nhiệt truyền qua kính, Q 22k:

Nhiệt truyền qua kính cửa sổ được xác định theo biểu thức:

Q22k = ∑kk.Fk.∆t, W (3.3.2) Trong đó:

Fk: Diện tích cửa sổ, m2

∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, ∆t = tN – tT = 33,7 – 25 = 8,7 (0C)

kk: Hệ số truyền nhiệt qua cửa kính, W/m2K

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.4.

3.1.3.3 Nhiệt truyền qua cửa ra vào, Q 22c:

Nhiệt truyền qua cửa ra vào được xác định theo biểu thức:

Q22c = ∑kc.Fc.∆t, W (3.3.3) Trong đó:

Fc: Diện tích cửa, m2

∆t: Hiệu nhiệt độ trong và ngoài cửa:

∆t = tN – tT = 33,7 – 25 = 8,7 (0C)

kc: Hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2K

Toàn bộ cửa ra vào của tòa nhà đều được làm bằng kính trong phẳng dày 6 mm

Tra bảng 4.13.[1]có k = 5,89 (W/m2K)

 Tính ví dụ cho tầng 1 phòng 1 tòa nhà:

- Diện tích cửa ra vào là F = 1,2.2,2 = 2,64 m2

- Hiệu nhiệt độ trong và ngoài cửa, ∆t = 8,7

Vậy ta thay vào biểu thức (3.3.3) tính được nhiệt truyền qua cửa ra vào là:

Q22c = 5,89.2,64.8,7 = 135,28 (W)

Các tầng còn lại tính toán tương tự và cho kết quả trong bảng 1.4

3.1.4 Nhiệt hiện truyền qua nền, Q 23:

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

Q23 = knền.Fnền.∆t, W (3.4) Trong đó:

Fnền: Diện tích nền, m2

∆t: Hiệu nhiệt độ bên ngoài và bên trong phòng

knền: Hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền

Tra bảng 4.15.[1],knền= 2,78 (W/m2K)

Ở đây xảy ra 3 trường hợp:

Sàn ngay trên mặt đất, lấy k của sàn bê tông dày 150 mm, ∆t = tN – tT

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

Sàn giữa 2 phòng điều hòa, Q23 = 0

Như vậy đối với tòa nhà này thì tầng trệt có sàn đặt trên tầng hầm còn lại các tầng khác đều có sàn ở giữa 2 phòng điều hòa nên phần nhiệt này ta chỉ cần tính toán cho tầng trệt

Vậy theo biểu thức (3.4) ta có nhiệt hiện truyền qua nền (sàn) của tầng trệt:

Q23= 2,78.23.4,35= 278,139 (W)

Kết quả tính toán cho ở bảng 1.5

3.1.5 Nhiệt tỏa ra do đèn chiếu sáng, Q 31:

Q31 = nt nđ Q ,W

nt – hệ số tác dụng tức thời của đèn chiếu sáng;

nđ – hệ số tác dụng đồng thời;

Q – tổng nhiệt tỏa do đèn chiếu sáng; W

Đèn hoạt động 8 – 10 h/ngày, gs < 700 kg/m2 sàn Tra bảng 4.8 [1, tr.136] ta có nt = 0,87 Đối với nhà cao tầng, khách sạn nđ = 0,5

Q = 1,25.qđ.F, W

Công suất đèn qđ = 12 W/m2 sàn

F - diện tích sàn, m2

Tính ví dụ cho phòng 2 tầng 1 : F = 23 m2

Q31 = 0,87.0,5.1,25.12.23 = 120,6 W

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.6

3.1.6 Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc, Q 32:

Khi trong phòng được trang bị các máy móc thiết bị dụng cụ điện như: Ti vi, máy tính, radio, máy sấy, bàn là, máy in, máy photo, máy chiếu…Các loại máy móc thiết bị này khi hoạt động sẽ tỏa ra một nguồn nhiệt Nguồn nhiệt này được xác định như sau:

Theo [1, tr.172] thì có 3 trường hợp xảy ra Ở đây ta tính toán đối với trường hợp

“động cơ điện và máy móc đều nằm trong phòng điều hòa”

N

Trong đó:

N: Công suất điện ghi trên dụng cụ điện, W

η: Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[1]

 Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 2 tòa nhà: 1 tivi, 1 máy vi tính, 1 máy in

- Công suất điện ghi trên dụng cụ điện:

N = 1.90 + 1.200+ 1.400 = 690(W)

- Hiệu suất động cơ đầy tải tra bảng 4.16.[1], η = 0,7

Vậy theo biểu thức (3.6), nhiệt hiện tỏa ra do máy móc:

Q32 = 857,14

7,0

690

(W)

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.7.

3.1.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra, Q 4:

3.1.7.1 Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng, Q 4h:

Với tòa nhà này thì từ tầng trệt đến tầng 10 đều sử dụng cho mục đích làm phòng trưng bày và phòng thương mại nên đối với khu vực này có thể chọn định hướng n = 6 (m2/người)

Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ và được xác định theo biểu thức:

Q4h = n.nđ.qh , W (3.7.1)

Trong đó:

n: Số người ở trong phòng điều hòa, tra theo bảng 4.17.[1]

qh: Nhiệt hiện tỏa ra từ 1 người, W/người Theo bảng 4.18.[1] Ta chọn qh = 65 W/người

nđ: Hệ số tác động không đồng thời (đối với các tòa nhà lớn)

Theo [1, tr.174] ta chọn nđ = 0,8

 Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 2 tòa nhà:

Số người ở trong phòng điều hòa:

n = 3,836

23

(người) lấy n = 4 (người)

Theo biểu thức (3.7.1),Nhiệt hiện do người tỏa vào tầng 1 phòng 1:

Q4h = 4.0,8.65 = 33,28 (W)

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.8.

3.1.7.2 Nhiệt ẩn do người tỏa ra, Q 4â:

Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức:

Trong đó:

n: Số người trong phòng điều hòa, (đã xác định ở trên)

qâ: Nhiệt ẩn do 1 người tỏa ra, W/người Theo bảng 4.18.[1]ta chọn qâ = 65

3.1.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào, Q hN và Q âN:

Để đảm bảo nguồn oxi cho con người bên trong phòng điều hòa thì luôn có một lượng gió tươi được cấp vào phòng Khi cấp gió tươi vào phòng thì gió tươi sẽ tỏa ra một lượng nhiệt hiện QhN và một lượng nhiệt ẩn QâN

QGT = QhN + QâN, W (3.8)

QhN = 1,2.n.l.(tN - tT), W (3.8.1)

QâN = 3,0.n.l.(dN – dT), W (3.8.2) Trong đó:

n: Số người trong phòng điều hòa (đã xác định ở trên)

l: Lưu lượng không khí tươi cung cấp cho một người trong 1 giây, l/s

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.9

3.1.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt mang vào, Q 5h và Q 5â:

Thông thường không gian điều hòa phải được làm kín để chủ động kiểm soát lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng tuy nhiên luôn có hiện tượng rò lọt không khí qua các khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa Hiện tượng này càng xảy ra mạnh khi chênh lệch nhiệt độ trong nhà và ngoài trời càng lớn Khí lạnh có xu hướng thoát ra ở phía dưới cửa và khí nóng ngoài trời lọt vào phía trên cửa Nhiệt hiện và nhiệt

ẩn do gió lọt mang vào được xác định như sau:

Q5h = 0,39.ξ.V.(tN - tT), W (3.9.1)

Q5â = 0,84.ξ.V.(dN - dT), W (3.9.2) Trong đó :

V: Thể tích của phòng, m3

tN, tT: Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hòa

dN, dT: Ẩm dung của không khí ngoài và trong nhà, g/kg

ξ: Hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20.[1]

Các tầng của tòa nhà đều có thể tích nhỏ hơn 500 m3 nên ta chọn ξ = 0,7

Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 2 tòa nhà:

- Thể tích của phòng:

V = 23.3,9 = 89,7 (m3)

- Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hòa: tN = 33,70C, tT = 250C

- Ẩm dung của không khí ngoài và trong nhà: dN = 23, dT = 14 g/kg

- Theo biểu thức (3.9.1), nhiệt hiện do gió lọt mang vào:

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.10

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 1.11

3.2 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí:

3.2.1 Thành lập sơ đồ điều hòa không khí:

Sơ đồ điều hòa không khí được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt

ẩm, đồng thời phải thỏa mãn về nhu cầu tiện nghi của con người và yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu của địa phương nơi công trình được xây dựng

Nhiệm vụ của việc thành lập sơ đồ điều hòa không khí là xác lập quá trình xử lý không khí trên đồ thị I-d, lựa chọn các thiết bị của khâu xử lý không khí rồi tiến hành tính năng suất lạnh cần có của thiết bị đó, tiến hành kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương, điều kiện vệ sinh và lưu lượng không khí qua dàn lạnh…

Việc thành lập và tính toán sơ đồ Điều hòa không khí được tiến hành đối với mùa

hè và mùa đông còn các thời gian khác trong năm có nhu cầu về lạnh, sửơi ấm ít hơn nên nếu thiết bị đã được chọn đáp ứng được cho mùa hè và mùa đông thì đương nhiên thỏa mãn cho các thời gian còn lại trong năm

Tùy vào điều kiện cụ thể mà có thể chọn một trong các sơ đồ sau: sơ đồ thẳng, sơ

đồ tuần hoàn không khí 1 cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp hay sơ đồ có phun ẩm bổ sung Mỗi sơ đồ đều có ưu nhựợc điểm riêng chính vì vậy mà cần phải căn cư vào điều

kiện thực tế của công trình mà lựa chọn sơ đồ sao cho hợp lý nhất, vừa đảm bảo tính kỹ thuật vừa đảm bảo tính kinh tế

 Sơ đồ thẳng:

Sơ đồ thẳng là sơ đồ trong đó sử dụng toàn bộ không khí tươi từ bên ngoài Nghĩa là ta lấy toàn bộ không khí từ ngoài vào phòng rồi lại thải toàn bộ không khí đó ra ngoài trời sau khi sử dụng Sơ đồ thẳng được sử dụng khi trong phòng có nguồn phát sinh chất độc hại, các chất có mùi hôi hám như phòng mổ của bệnh viện, phòng thí nghiệm hóa chất độc hại…

 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp:

Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp là sơ đồ trong đó ta không thải toàn bộ lượng không khí đưa từ ngoài vào phòng mà ta chỉ thải một phần, phần còn lại lấy

từ không khí trong phòng tuần hoàn trở lại hỗn hợp với không khí ngoài trời để giảm nhiệt độ không khí từ ngoài trời xuống từ tN đến tH ( nhiệt độ không khí sau khi hòa trộn ) Làm như vậy sẽ tiết kiệm được năng lượng cung cấp cho hệ thống

5 Không gian điều hòa

6 Van tiết lưu

7 Cửa lấy gió tươi

Hình 3-4: Sơ đồ thẳng

 Sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp:

Khi tính toán mà xảy ra hiện tượng không thỏa mãn nhiệt độ thổi vào

( tN – tv 100C ), nghĩa là nhiệt độ thổi vào quá thấp thì một trong những biện pháp xử lý kinh tế là dùng sơ đồ điều hòa không khí tuần hoàn hai cấp

H1, H2: Buồng hòa trộn không khí trước và sau khi làm lạnh

Ln: Lượng gió tươi cấp vào

Quạt gió thải

1 Buồng hòa trộn

2 Phin lọc

3 Dàn trao đổi nhiệt

4 Quạt gió cấp

5 Không gian điều hòa

6 Van tiết lưu

7 Quạt gió tươi

8 Cửa gió thổi

Hình 3-5: Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp

Phòng điều hòa

Lt1, Lt2: Lưu lượng gió tuần hoàn trước và sau dàn lạnh

Không khí LT1 hỗn hợp với không khí ngoài trời LN ở buồng hòa trộn H1 ( trước dàn lạnh ) tạo ra không khí ở trạng thái điểm H Không khí LT2 hỗn hợp với không khí qua dàn lạnh ( LN + LT2 ) ở trạng thái điểm O ( có nhiệt độ quá thấp so với nhiệt độ trong phòng ) trong buồng hòa trộn H2 ( sau dàn lạnh ) để làm giảm nhiệt độ không khí tới nhiệt độ thổi vào tv ( thỏa mãn điều kiện tN – tV 100C )

 Kết luận:

Qua phân tích đặc điểm của công trình: “Tòa nhà VNPT” ta thấy “sơ đồ tuần

hoàn không khí 1 cấp” là phù hợp nhất Nó vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật vừa đảm bảo

tính kinh tế cho công trình Chính vì vậy mà ta chọn sơ đồ này để tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí cho công trình này

3.2.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp:

 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống:

Hình 3.6 Sơ đồ điều hòa không khí 1 cấp

1 Cửa lấy gió tươi 5 Quạt hút gió 9 Miệng hút

2 Miệng gío hồi 6 Kênh dẫn gió 10 Lọc bụi

3 Buồng hòa trộn 7 Miệng thổi 11 Quạt hút gió

4 TB Xử lí không khí 8 Phòng điều hòa 12 Miệng hút gió thải

 Nguyên lý của hệ thống đƣợc biểu diễn trên đồ thị I – d :

Khơng khí bên ngồi trời cĩ trạng thái N (tN, φN) được hút qua cửa lấy giĩ tươi 1

đi vào buồng hịa trộn 3 Tại buồng hịa trộn diễn ra quá trình hịa trộn giữa khơng khí ngồi trời với khơng khí tuần hồn lại từ phịng điều hịa cĩ trạng thái T (tT, φT) Sau khi hịa trộn khơng khí cĩ trạng thái H (tH, φH) sẽ được đưa đến thiết bị xử lý khơng khí 4 để

cĩ trạng thái mới là O ≡ V rồi tiếp đĩ sẽ được quạt 5 hút và thổi vào kênh dẫn giĩ 6, thổi vào phịng 8 qua miệng thổi 7 Khơng khí trong phịng cĩ trạng thái T (tT, φT) một phần

sẽ được quạt 11 hút qua miệng hút giĩ hồi 9 qua thiết bị lọc bụi 10 rồi thổi vào buồng hịa trộn 3 qua miệng cấp giĩ hồi 2, một phần sẽ được thải ra ngồi qua miệng hút giĩ thải 12

3.2.3 Tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí:

Sau khi chọn được sơ đồ điều hịa khơng khí ta tiến hành tính tốn cho sơ đồ điều hịa khơng khí vừa chọn dựa trên ẩm đồ hay chính là đi xác định các điểm nút N, T, H, O

Trước khi đi vào tính tốn sơ đồ điều hịa khơng khí ta cần tìm hiểu các hệ số và phương pháp sử dụng chúng vào việc xây dựng và tính tốn sơ đồ như:

- Hệ số nhiệt hiện, gồm 3 loại: Hệ số nhiệt hiện phịng, hệ số nhiệt hiện tổng và hệ

số nhiệt hiện hiệu dụng

- Hệ số đi vịng

- Điểm đọng sương của thiết bị

Hình 3.7 Sơ đồ tuần hoàn không khí1

O ≡ V: Điểm thổi vào

3.2.3.1 Điểm gốc và hệ số nhiệt hiện SHF (ε h ):

Điểm gốc G xác định trên ẩm đồ là điểm có trạng thái (t=240C,φ=50 %)

Thang chia hệ số nhiệt hiện (ε h ) đặt ở bên phải ẩm đồ.

Hình 3.8 Ẩm đồ điều hòa không khí

Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf) là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng thành phần nhiệt hiện và ẩn của phòng chưa tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào không gian điều hòa

âf hf

hf hf

Q Q

Q

(3.10)

Trong đó:

Qhf: Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi), W

Qâf: Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), W

Hệ số nhiệt hiện phòng biểu diễn tia qua trình tự biến đổi không khí trong buồng lạnh V – T Như vậy so sánh với đồ thị I – d thì εhf hoàn toàn tương tự như tia quá trình trên đồ thị I – d Sau khi xác định được εhf kẻ đường G- εhf rồi từ T kẻ đường song song với đường G- εhf gặp đường φ = 100% thì điểm V sẽ nằm trên đoạn CT với φ ≈ 90 † 100% tùy theo diện tích và hiệu quả trao đổi nhiệt ẩm của dàn lạnh

 Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 2 tòa nhà:

Từ kết quả tính toán tải nhiệt ở mục 3.1 ta có:

- Tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi) là:

Qhf = Qh – (QhN + Q5h) =3036,78 (W)

0.6 G

φ=100%

φ=50%

- Tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi) là:

Qâf = Qâ – (QâN + Q5â) = 260 (W)

Vậy theo công thức (3.10), hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf) là:

âf hf

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 2.1

3.2.3.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (ε ht ):

Hệ số nhiệt hiện phòng GSHF (εht) là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng thành phần nhiệt hiện và ẩn của phòng có tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và gió lọt mang vào không gian điều hòa

t

h â h

h ht

Q

Q Q Q

 Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 1 tòa nhà:

Từ kết quả tính toán tải nhiệt ở mục 3.1 ta có:

- Thành phần nhiệt hiện có kể đến phần nhiệt hiện do gió tươi và do gió lọt đem vào:

h ht

Q

Q Q Q Q

1544,693563,03

3563,03

Các tầng khác tính tương tự và cho kết quả trong bảng 2.1

3.2.3.4 Hệ số đi vòng bypass (ε BF ):

Hệ số đi vòng bypass εBF: là tỷ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn với tổng lượng không khí thổi qua dàn lạnh Hệ số này

có thể chọn theo kinh nghiệm, theo bảng 4.22.[1] ta chọn εBF = 0,05

3.2.3.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (ε hef ):

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (εhef): Là tỷ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt hiện tổng hiệu dụng của phòng:

ef

hef âef

hef

hef

Q Q

Qâef: Nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng ERLH

Qâef = Qâf + εBF QâN

QhN: Nhiệt hiện gió tươi mang vào, W

QâN: Nhiệt ẩn gió tươi mang vào, W

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng dùng để xác định điểm đọng sương S khi kẻ đường song song với G-εhef qua điểm T thì S chính là giao điểm của nó với đường φ = 100%

 Tính ví dụ cho tầng trệt phòng 2 tòa nhà:

- Nhiệt hiện hiệu dụng của phòng ERSH, Qhef:

Qhef = Qhf + εBF QhN

= 3036,78 + 0,05.313,2 = 3052,44 (W)