thiết kế, lắp đặt hệ thống điều hòa không khí cho nhà làm việc của tổng công ty viễn thông quân đội

Khi hoạt động gây ồn bên ngoài làm ảnh hưởng đến các hộ xung quanh 1.4.2 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn 1 Máy điều hoà tách .a Máy điều hoà tách không ống gió Cụm dàn nóng của máy điều hoà

MỞ ĐẦU

Điều hòa không khí là một trong những lĩnh vực quan trọng trong đời sống cũng như trong các ngành công nghiệp khác Kinh tế và xã hội càng phát triển thì nhu cầu về điều kiện sinh hoạt và làm việc của con người ngày càng cao

Trong những năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển với tỉ lệ tăng trưởng đáng kể, bước đầu thực hiện có hiệu quả công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước cùng với sự phát triển đó thì nhu cầu về thiết bị lạnh cũng tăng theo nhanh chóng Việt nam là một thị trường đầy tiềm năng của rất nhiều hãng sản xuất, kinh doanh máy và thiết bị dùng cho hệ thống điều hòa không khí

Điều hòa không khí có vai trò quan trọng đối với sức khỏe con người

và sản xuất Hệ thống điều hoà không khí tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn, đặc biệt với nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối cao Đối với các ngành kinh tế sản xuất, ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hoà không khí với các ngành khác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kỹ thuật quang học Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, để đảm bảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hoá chất độc hại khác

Đối với sinh viên ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt - lạnh, ngoài việc nắm vững các kiến thức cơ bản, các phương pháp tính toán thiết kế thì việc tìm hiểu các công việc liên quan đến lắp đặt, vận hành, sửa chữa… là rất cần thiết

Dưới sự hướng dẫn của TS Trần Danh Giang – Trường đại học Nha Trang, em thực hiện đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế, lắp đặt hệ thống điều hòa không khí cho nhà làm việc của Tổng công ty viễn thông quân đội Viettel”

Đề tài gồm những nội dung chính sau:

Chương 1: Tổng quan về điều hòa không khí

Chương 2: Tính toán cân bằng nhiệt ẩm

Chương 3: Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí và bố trí các thiết bị chính của hệ thống

Chương 4: Tính toán thiết kế hệ thống vận chuyển và phân phối không khí

Chương 5: Các biện pháp thi công, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa

Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình thực hiện đề tài song không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô cùng bạn đọc

Em xin chân thành cảm ơn

Hà Nội tháng 10 năm 2007 Sinh viên thực hiện

Phạm Hồng Thịnh

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

1.1 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí

Ngay từ thời cổ đại con người đã biết dùng lửa sưởi ấm vào mùa đông

và dùng quạt hay tìm vào các hang đá mát mẻ vào mùa hè

Năm 1845 bác sĩ người Mỹ là John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khí đầu tiên để điều hòa không khí(ĐHKK) cho bệnh viện tư của ông

Năm 1850 nhà thiên văn học Piuzzi Smith người Scotland lần đầu tiên đưa ra dự án ĐHKK bằng máy lạnh nén khí

Năm 1894, Cty Linde đã xây dựng một hệ thống ĐHKK bằng máy lạnh ammoniac dùng làm lạnh và khử ẩm không khí mùa hè

Đầu những năm của thế kỷ 18 thì con người đã có những tiến bộ lớn trong lĩnh vực này.đúng vào thời điểm này thì xuất hiện một nhân vật quan trọng đã đưa nghành ĐHKK của Mỹ cũng như của thế giới đến một bước phát triển vượt bậc, đó chính là Willis H Carrier Chính ông là người đưa ra định nghĩa ĐHKK là kết hợp sưởi ấm, làm lạnh, gia ẩm, hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạng thái không khí không đổi phục vụ mọi yêu cầu tiện nghi hoặc công nghệ

Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt nghĩa tính chất nhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được các trạng thái không khí yêu cầu ông là người đi đầu trong việc xây dựng cơ sở lý thuyết cũng như phát minh, thiết kế, chế tạo ra các thiết bị và hệ thống ĐHKK

Môi chất lạnh được sử dụng trong hệ thống rất quan trọng và được lựa chon cẩn thận: ammoniac, dioxit sunfua độc, CO2 có áp suất ngưng quá cao…Đến năm 1930 hãng Du Pont de Nemours và Co(Mỹ) đã sản xuất ra môi chất lạnh Freon Từ đó ĐHKK mới có những tiến bộ nhảy vọt, và cho đến nay thi

ĐHKK đã thực sự trở thành không thể thiếu trong cuộc sống của con người cũng như các nghành nghề kinh tế khác của xã hội

Đối với Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới nóng ẩm Bởi vậy điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng đối với đời sống con người và sản xuất Cùng với sự phát triển của kinh tế cả nước trong những năm gần đây thì nhu cầu về kỹ thuật lạnh nói chung và điều hoà không khí nói riêng đang gia tăng mạnh mẽ Có thể thấy rằng hầu như trong tất cả các nhà cao ốc, văn phòng, bệnh viện, khách sạn, nhiều phân xưởng sản xuất đã được trang bị hệ thống điều hoà không khí nhằm tạo môi trường dễ chịu và tiện nghi cho con người Đối với nước ta nhu cầu về điều hoà không khí là rất lớn, các thiết bị được nhập từ nhiều nước khác nhau ngày một nhiều và hiện đại

1.2 Vai trò của điều hòa không khí đối với con người

Sức khoẻ con người là một trong những yếu tố quan trọng quyết định đến năng suất lao động Một trong những nội dung nâng cao sức khoẻ con người là tạo ra cho con người điều kiện vi khí hậu thích hợp Bởi vì nhiệt độ bên trong cơ thể con người luôn giữ ở khoảng 370C (đối với người bình thường) Do đó để duy trì ổn định nhiệt độ của phần bên trong cơ thể, con người luôn thải ra một lượng nhiệt ra môi trường xung quanh Quá trình thải nhiệt này thông qua 3 hình thức cơ bản: đối lưu, bức xạ và bay hơi Để quá trình thải nhiệt đó diễn ra thì phải tạo ra một không gian có nhiệt độ và độ ẩm phù hợp với cơ thể con người Hệ thống điều hoà không khí để tạo ra môi trường tiện nghi, đảm bảo chất lượng cuộc sống cao hơn

Nước ta thuộc vùng khí hậu nhiệt đới nóng ẩm gió mùa, nhiệt độ trung bình năm và độ ẩm tương đối cao Với nhiệt độ và độ ẩm cao cộng vào đó là bức xạ mặt trời qua cửa kính, nhất là những toà nhà có kiến trúc hiện đại có diện tích kính lớn, thiết bị chiếu sáng, thiết bị điện - điện tử làm cho nhiệt

độ không khí trong phòng tăng cao, vượt xa giới hạn tiện nghi nhiệt đối với

con người Để đảm bảo cho con người có một môi trường sống thoả mái thì chỉ có điều hoà không khí mới giải quyết được vấn đề nêu trên.

Kinh tế nước ta hiện nay đã có bước phát triển đáng kể, đời sống của nhân dân ngày càng được cải thiện, cho nên điều hoà không khí dân dụng đang phát triển mạnh mẽ Do đó mà điều hoà không khí không còn xa lạ với người dân thành thị

Trong ngành y tế, nhiều bệnh viện đã trang bị hệ thống điều hoà không khí trong các phòng điều trị bệnh nhân để tạo ra môi trường vi khí hậu tối ưu giúp người bệnh nhanh chóng phục hồi sức khoẻ Điều hoà không khí tạo ra các phòng vi khí hậu nhân tạo với độ trong sạch tuyệt đối của không khí và nhiệt độ, độ ẩm được khống chế ở mức tối ưu để tiến hành các quá trình y học quan trọng

1.3 Vai trò của điều hòa không khí đối với sản xuất

Trong công nghiệp ngành điều hoà không khí đã có bước tiến nhanh chóng Ngày nay người ta không thể tách rời kỹ thuật điều hoà không khí với các ngành khác như cơ khí chính xác, kỹ thuật điện tử và vi điện tử, kỹ thuật phim ảnh, máy tính điện tử, kỹ thuật quang học Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm, để đảm bảo máy móc, thiết bị làm việc bình thường cần có những yêu cầu nghiêm ngặt về các điều kiện và thông số của không khí như thành phần độ ẩm, nhiệt độ, độ chứa bụi và các loại hoá chất độc hại khác Ví dụ như trong ngành công nghiệp kỹ thuật điện thì để sản xuất được dụng cụ điện cần khống chế nhiệt độ trong khoảng từ 200C đến 220C, độ ẩm từ 50 đến 60%

Trong ngành cơ khí, chế tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học, độ trong sạch và ổn định của nhiệt độ và độ ẩm là điều kiện quyết định cho chất lượng, độ chính xác của sản phẩm Nếu các linh kiện, chi tiết của máy đo, kính quang học được chế tạo trong điều kiện nhiệt độ và độ ẩm không ổn định làm cho độ co dãn khác nhau về kích thước của chi tiết sẽ làm giảm độ chính

xác của máy móc Bụi thâm nhập vào bên trong máy sẽ làm tăng độ mài mòn giữa các chi tiết dụng cụ chóng hư hỏng, chất lượng giảm sút rõ rệt.

Trong công nghiệp sợi và dệt, điều hoà không khí có ý nghĩa quan trọng Khi độ ẩm không khí cao, độ dính kết, ma sát giữa các sợi bông sẽ lớn

và quá trình kéo sợi sẽ khó khăn, ngược lại độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sợi dễ

bị đứt, năng suất kéo sợi sẽ bị giảm

Trong công nghiệp chế biến thực phẩm, nhiều quá trình công nghệ đòi hỏi có môi trường không khí thích hợp Nếu độ ẩm quá thấp sẽ làm cho sản phẩm khô hanh, giảm khối lượng và chất lượng sản phẩm Ngược lại độ ẩm quá cao cộng với nhiệt độ cao thì đó là môi trường tốt cho vi sinh vật phát triển làm giảm chất lượng sản phẩm hoặc phân huỷ sản phẩm Bên cạnh đó lượng nhiệt và hơi ẩm toả ra bên trong phân xưởng tương đối lớn, thường xảy

ra hiện tượng đọng sương trên bề mặt kết cấu bao che hoặc bề mặt thiết bị, máy móc gây mất vệ sinh tạo điều kiện cho vi khuẩn, vi sinh vật phát triển Tất cả các vấn đề bất lợi đó đều có thể giải quyết bằng điều hoà không khí

Trong công nghiệp chế biến và sản xuất chè, quá trình vo chè, ủ lên men có tác dụng làm cho chất dinh dưỡng trong lá chè tiếp xúc với không khí

và oxy hoá kết hợp với các quá trình biến đổi sinh hoá khác tạo ra các axit amin, giữ màu sắc và hương vị thơm ngon của chè Các quá trình này đòi hỏi phải được tiến hành ở điều kiện mát mẻ và độ ẩm thích hợp

Các thông số của môi trường không khí trong các nhà máy sản xuất phim, giấy ảnh cũng cần được duy trì ở mức nhất định và chặt chẽ bằng hệ thống điều hoà không khí Bụi rất dễ bám vào bề mặt phim, giấy ảnh làm giảm chất lượng sản phẩm Nhiệt độ cao trong phân xưởng làm nóng chảy lớp thuốc ảnh phủ trên bề mặt phim Ngược laị độ ẩm cao làm cho sản phẩm dính bết vào nhau

Điều hoà không khí còn tác động mạnh mẽ đến sự phát triển của bơm nhiệt, một loại máy lạnh dùng để sưởi ấm vào mùa đông Bơm nhiệt thực ra là một máy lạnh với khác biệt là ở mục đích sử dụng Gọi là máy lạnh khi người

ta sử dụng hiệu ứng lạnh ở thiết bị bay hơi còn gọi là bơm nhiệt khi sử dụng nguồn nhiệt lấy từ thiết bị ngưng tụ

Ở các nước tiên tiến, các chuồng trại chăn nuôi của công nghiệp sản xuất thịt sữa được điều hoà không khí để có thể đạt được tốc độ tăng trọng cao nhất, vì gia súc và gia cầm cần có khoảng nhiệt độ, độ ẩm thích hợp để tăng trọng và phát triển Ngoài khoảng nhiệt độ và độ ẩm đó, quá trình phát triển và tăng trọng giảm xuống và nếu vượt qua giới hạn nhất định chúng có thể bị sút cân hoặc bệnh tật

Còn rất nhiều quá trình công nghệ khác cần đến hệ thống điều hoà không khí để đảm bảo duy trì các thông số nhiệt độ, độ ẩm của không khí thích hợp đem lại hiệu quả sản xuất cao

1.4 Các hệ thống điều hòa không khí dùng trong thực tế hiện nay

1.4.1 Máy điều hòa cục bộ

Máy điều hoà cục bộ gồm có hai loại chính là máy điều hoà cửa sổ và máy điều hoà loại tách năng suất đến 7 kW (24.000 Btu/h) Đây là loại máy nhỏ, 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 cao, giá thành rẻ thích hợp với các căn hộ nhỏ

Nhược điểm cơ bản của hệ thống là rất khó lắp đặt cho các văn phòng lớn, hội trường, phân xưởng, các toà nhà cao tầng như khách sạn, văn phòng

vì khi đó việc bố trí cụm dàn nóng khó khăn và làm mất cảnh quan của toà nhà

1) Máy điều hoà cửa sổ

Máy điều hoà cửa sổ là loại máy điều hoà không khí nhỏ nhất về năng suất lạnh và kích thước cũng như khối lượng Toàn bộ các thiết bị như máy nén, dàn ngưng, dàn bay hơi, quạt dàn lạnh, quạt dàn ngưng, các thiết bị điều khiển đều được lắp đặt trong một vỏ gọn nhẹ

Ưu nhược điểm của hệ thống điều hoà cục bộ:

- Chỉ cần cắm điện là máy chạy không cần công nhân lắp đặt có tay nghề cao

- Có sưởi mùa đông bằng bơm nhiệt

- Có khả năng lấy gió tươi qua cửa lấy gió tươi

- Nhiệt độ phòng được điều chỉnh bằng thermostat với độ dao động tương đối lớn, độ ẩm tự biến đổi theo nên không khống chế được độ ẩm, điều chỉnh theo chế độ on-off

- Khả năng làm sạch không khí kém

- Độ ồn cao

- Khó bố trí hơn so với loại 2 cục Phải đục một khoảng tường tương đối rộng bằng máy Không lắp đặt được cho phòng không có tường trực tiếp ngoài trời

- Thích hợp cho các phòng nhỏ, căn hộ gia đình Khó sử dụng cho các toà nhà cao tầng vì làm mất mỹ quan phá vỡ kiến trúc

2) Máy điều hoà loại tách

Máy điều hoà loại tách bao gồm có hai cụm: cụm trong nhà và cụm ngoài trời Cụm trong nhà gồm dàn lạnh, bộ điều khiển, quạt ly tâm hướng trục cán Cụm ngoài trời gồm lốc, dàn nóng, quạt hướng trục Hai đường nối với nhau bằng các ống gas

Máy điều hoà hai và nhiều cụm có ưu nhược điểm trong đó việc giảm tiếng ồn trong nhà, rất phù hợp với yêu cầu tiện nghi nên được sử dụng rộng rãi trong gia đình.

Ưu điểm của máy điều hoà loại tách là dễ lắp dặt, dễ bố trí dàn lạnh và dàn nóng, ít phụ thuộc hơn vào kết cấu nhà, tiết kiệm diện tích lắp đặt, đảm bảo thẩm mỹ cao

Nhược điểm chủ yếu là không lấy được gió tươi nên cần có quạt gió tươi, đường ống gas dài hơn, dây điện tốn nhiều hơn, giá thành đắt hơn Khi hoạt động gây ồn bên ngoài làm ảnh hưởng đến các hộ xung quanh

1.4.2 Hệ thống điều hòa tổ hợp gọn

)1 Máy điều hoà tách

.a Máy điều hoà tách không ống gió

Cụm dàn nóng của máy điều hoà tách có kiểu quạt hướng trục thổi nên trên với 3 mặt dàn lạnh, cụm dàn lạnh cũng đa dạng hơn rất nhiều so với loại tách của hệ thống cục bộ, ngoài loại treo tường còn có loại treo trần, giấu trần,

kê sàn, giấu tường

Ưu nhược điểm của loại máy này giống như máy cục bộ hai cụm, nhược điểm chính của máy này là không có khả năng lấy gió tươi nên cần có quạt thông gió đặc biệt cho các không gian nhiều người, khi gió lọt qua cửa không đủ cung cấp oxy cho phòng

.b Máy điều hoà tách có ống gió

Máy điều hoà tách có ống gió thường gọi là máy điều hoà thương nghiệp kiểu tách, năng suất lạnh từ 12.000 Btu/h đến 240.000 Btu/h Dàn lạnh được bố trí quạt ly tâm cột áp cao nên có thể lắp thêm ống gió để phân phối đều gió trong phòng rộng hoặc đưa gió đi xa phân phối cho nhiều phòng khác nhau

c Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa

Đa số các máy điều hòa tách đều có máy nén bố trí chung với cụm dàn nóng Nhưng trong một số trường hợp máy nén lại nằm trong cụm dàn lạnh, người ta gọi đó là máy nén có dàn ngưng đặt xa

Máy điều hoà dàn ngưng đặt xa cũng có ưu nhược điểm của máy điều hoà tách, nhưng do máy nén bố trí ở cụm dàn lạnh nên độ ồn trong nhà cao Chính vì điều đó mà máy điều hoà dàn ngưng đặt xa không thích hợp cho điều hoà tiện nghi, chỉ nên dùng loại máy này cho điều hòa công nghệ hoặc thương nghiệp, những nơi chấp nhận được độ ồn của máy

2) Máy điều hòa nguyên cụm

a Máy điều hòa lắp mái

Máy điều hòa lắp mái (Rooftop Air Conditioner) là loại máy điều hòa nguyên cụm có năng suất trung bình và lớn, chủ yếu dùng trong thương nghiệp và công nghiệp Cụm dàn nóng và dàn lạnh được gắn liền với nhau thành một khối duy nhất Quạt dàn lạnh là loại quạt ly tâm có cột áp cao Máy được bố trí ống phân phối gió lạnh và ống hồi gió Ngoài khả năng lắp trên mái của phòng điều hoà còn khả năng lắp mái ở ban công hoặc trên mái hiên

Các loại máy điều hoà lắp mái loại đời mới có nhiều ưu điểm hơn như máy nén xoắn ốc nhẹ hơn 10% và gọn hơn 30% so với máy pittông, làm cho kích thước máy gọn nhẹ hơn nhiều Ưu điểm khác của máy nén xoắn ốc là đỡ rung và ồn nhiều hơn so với máy nén pittông

b Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước

Do bình ngưng của máy giải nhiệt nước rất gọn nhẹ, không chiếm diện tích và không gian lắp đặt lớn như giải nhiệt gió nên thường được bố trí cùng máy nén và dàn bay hơi thành một tổ hợp hoàn chỉnh Toàn bộ máy và thiết bị lạnh như máy nén, bình ngưng, dàn lạnh và các thiết bị khác được bố trí gọn vào trong một vỏ dạng tủ Do bình ngưng làm mát bằng nước nên máy thường

đi kèm với tháp giải nhiệt và bơm nước Tủ có cửa gió cấp để lắp đường ống phân phối và có cửa gió hồi cũng như cửa gió tươi, các phin lọc trên các đường ống gió.

Máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nước có ưu điểm cơ bản là:

- Được sản xuất hàng loạt và lắp ráp hoàn chỉnh tại nhà máy nên có độ tin cậy cao, tuổi thọ và độ tự động 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 kinh tế trong điều kiện thay đổi

- Lắp đặt nhanh chóng, không cần thợ chuyên ngành lạnh, vận hành, bảo dưỡng, vận chuyển dễ dàng

- Bố trí dễ dàng trong các phân xưởng sản xuất và các nhà hàng, siêu thị chấp nhận được độ ồn cao

1.4.3 Hệ thống điều hòa trung tâm nước

1) Khái niệm chung

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

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

từ 120C xuống 70C

- Hệ thống ống dẫn nước lạnh

- Hệ thống nước giải nhiệt

- Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ẩm mùa đông thường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở cung cấp

- Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóng FCU ( Fan Coil Unit) hoặc AHU (Air Hanling Unit)

- Hệ thống gió tươi, gió hồi, vận chuyển và phân phối không khí

- Hệ thống tiêu âm và giảm âm.

- Hệ thống lọc bụi, thanh trùng và triệt khuẩn cho không khí

- Hệ thống tự động điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi và phân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh và điều khiển cũng như báo hiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống

Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm cơ bản sau:

- Có vòng tuần hoàn an toàn là nước nên không sợ ngộ độc hoặc tai nạn do

rò rỉ môi chất lạnh ra ngoài

- Có thể khống chế nhiệt ẩm trong không gian điều hoà theo từng phòng riêng rẽ, ổn định và duy trì các điều kiện vi khí hậu tốt nhất

- Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao

và mọi kiến trúc mà không làm mất cảnh quan

- So với ống gió thì ống nước nhỏ hơn, do đó tiết kiệm được nguyên vật liệu xây dựng

- Có khả năng xử lý độ sạch không khí cao đáp ứng mọi yêu cầu vệ độ sạch bụi bẩn, tạp chất và mùi

- Ít phải bảo dưỡng, sửa chữa

- Năng suất lạnh hầu như không bị hạn chế So với hệ thống điều hoà VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nên dễ kiểm soát

Nhược điểm:

- Vì dùng nước làm chất tải lạnh nên về mặt nhiệt động, tổn thất exergy lớn hơn

- Cần phải bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU

- Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay hứng nước ngưng khá phức tạp

- Lắp đặt vận hành khó khăn, đòi hỏi công nhân vận hành lành nghề

- Cần định kỳ sửa chữa, bảo dưỡng định kỳ máy lạnh và các dàn FCU và AHU.

2) Máy làm lạnh nước (Water chiller)

a Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm bao gồm có máy nén, bình ngưng giải nhiệt nước, bình bay hơi

và các thiết bị phụ khác Tất cả mọi công việc lắp ráp, thử bền, nạp gas đều được tiến hành tại nhà máy chế tạo nên chất lượng rất cao, chỉ cần nối với hệ thống nước giải nhiệt và hệ thống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước thường được sử dụng với bơm và tháp giải nhiệt nước để tiết kiệm nước giải nhiệt

b Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ở dàn ngưng tụ làm mát bằng gió Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giải nhiệt gió kém nên diện tích trao đổi nhiệt của dàn lớn hơn, cồng kềnh hơn nên làm cho năng suất lạnh của một tổ hợp máy nhỏ hơn so với máy làm lạnh nước giải nhiệt nước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió có ưu điểm là không cần nước làm mát nên giảm được hệ thống nước làm mát như bơm, tháp giải nhiệt, đường ống nước Máy thường đặt trên mái nên cũng đỡ tốn diện tích sử dụng, tuy nhiên vì trao đổi nhiệt ở dàn ngưng kém nên nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến công nén cao hơn và điện năng tiêu thụ lớn hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm lạnh nước giải nhiệt bằng nước

1.4.4 Máy điều hòa VRV

Do các hệ thống ống gió CAV (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) sử dụng ống gió điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm của phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều không gian và diện tích lắp đặt, tốn nhiều vật liệu làm đường ống nên hãng Daikin của Nhật Bản đã đưa ra giải pháp VRV (Variable Refrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môi chất Thực chất là phát triển máy điều hoà tách về năng suất lạnh cũng như số dàn lạnh trực tiếp đặt trong các phòng, tăng chiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa các cụm dàn nóng và dàn lạnh để có thể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng như văn phòng, khách sạn Vì đối với những toà nhà cao tầng từ trước đến nay chỉ có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh và ống gió đảm nhận, nhưng so với hệ thống ống gió thì hệ thống dẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều

Máy điều hoà VRV chủ yếu dùng cho điều hoà tiện nghi và có các đặc điểm sau:

+ Tổ ngưng tụ có hai máy nén trong đó một máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on-off, còn một máy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên

số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm nhiều bậc điều chỉnh, đảm bảo tiết kiệm năng lương rất hiệu quả

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

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

+ VRV giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng

có thể đặt cao hơn dàn lạnh đến 50m và các dàn lạnh có thể cách nhau cao tới 15m Đường ống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng tới cụm dàn lạnh xa nhất

tới 150m tạo điều kiện cho việc bố trí máy dễ dàng trong các toà nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn mà trước đây chỉ có hệ thống trung tâm nước đảm nhiệm.

+ Do đường ống dẫn gas dài, năng suất lạnh giảm nên Dai kin đã dùng máy biến tần điều chỉnh năng suất lạnh, làm cho hệ thống lạnh không những được cải thiện mà còn vượt nhiều hệ thống máy thông dụng

+ Độ tin cậy cao do các chi tiết được lắp ráp, chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chất lượng cao

+ 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 toà nhà còn đường ống dẫn môi chất lạnh có kích thước nhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió

+ Hệ VRV có 9 kiểu dàn lạnh khác nhau với tối đa 6 cấp năng suất lạnh rất đa dạng và phong phú, đáp ứng nhu cầu thẩm mỹ đa dạng của khách hàng

+ 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

 Những lợi thế của hệ thống VRV so với hệ thống trung tâm nước:

+ Hệ thống thông thường điều hoà không khí cho toàn bộ toà nhà, trái lại hệ thống VRV chỉ làm lạnh riêng lẻ cho từng phòng Do đó rất lý tưởng cho việc bố trí đối với từng loại cao ốc điển hình Hơn thế nữa, có thể điều khiển chính xác theo từng mức độ phù hợp với điều kiện của mỗi phòng Điều khiển riêng biệt tạo ra tính kinh tế và hiệu quả hơn cho hệ thống

+ Tiết kiệm năng lượng kết hợp sử dụng HRV để thông gió, cải thiện đáng kể hiệu quả năng lượng

+ Tiết kiệm không gian lắp đặt: hiệu quả sử dụng không gian được nâng cao do máy nhỏ gọn, chiều dài ống lớn và có khả năng đáp ứng một hệ thống không khí cỡ lớn chỉ với tuyến ống đơn.

+ Linh hoạt trong thiết kế:

- Đường ống cho phép linh hoạt hơn khi thiết kế hệ thống

- Công nghệ máy nén mới loại bỏ việc cần tính toán đường ống, rút ngắn thời gian thiết kế

- Dễ dàng thay đổi cách bố trí do công suất dàn lạnh có thể đạt đến 130% công suất dàn nóng

+ Độ tin cậy tối đa:

- Chức năng tự chuẩn đoán giúp kiểm tra và phát hiện các sự cố nhanh chóng và chính xác

- Chức năng tự khởi động lại đảm bảo hệ thống hoạt động lại có chế

độ cài đặt đã định trước ngay cả khi làm gián đoạn hoạt động của hệ thống

Chương 2 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

2.1 Giới thiệu công trình

“Nhà làm việc của tổng công ty viễn thông quân đội Viettel”, là một tòa nhà lớn có kiến trúc hiện đại, tọa lạc trên mặt bằng rộng khoảng hơn 1700

m2 ,với 17 tầng bao gồm 1 tầng hầm và 1 tầng mái, cao hơn 50m nằm tại Số 1 Giang Văn Minh Hai mặt chính của tòa nhà đối diện với 2 con đường lớn của thành phố Hà Nội là đường Giang Văn Minh và đường Kim Mã Tòa nhà được xây dựng với mục đích làm văn phòng làm việc

Công trình cũng góp phần làm cho cảnh quan của thủ đô thêm hiện đại hơn, to đẹp và đàng hoàng hơn, góp phần nâng cao văn hoá, văn minh, lịch sự

Tầng hầm của tòa nhà có diện tích khoảng 900m2 dùng làm nơi đặt phòng bảo vệ, bể nước và trạm bơm nước sinh hoạt, làm gara để ôtô, xe máy,

có sảnh thang bộ đi lên tầng 1

Tầng 1 của tòa nhà là một không gian lớn bao gồm phòng giao dịch có diện tích 110m2, một sảnh chính có diện tích 345m2 dùng làm nơi đợi của nhân viên và tiếp khách hàng Không gian sảnh có một phần không gian thông tầng

Tầng 2 có không gian sảnh diện tích là 180m2 một phần thông với tầng

1, có khu vệ sinh, thang máy cũng như cầu thang bộ Một phòng họp diện tích 110m2, phòng giới thiệu sản phẩm rộng 82m2, trung tâm dịch vụ 120m2, một hiên nghỉ và 1 khu phục vụ mỗi phòng 25 m2

Tầng 3÷5 là các tầng có đặt các trung tâm nghiên cứu và ứng dụng công nghệ của hệ thống thông tin liên lạc, mỗi phòng có diện tích 500m2, ngoài ra mỗi tầng còn có một phòng kỹ thuật điều hòa là nơi làm việc của bộ phận vận hành và giám sát hệ thống ĐHKK Còn có không gian hành lang thang máy và cầu thang bộ

Tầng 6÷15 của tòa nhà có cấu trúc giống nhau, bao gồm một phòng rộng 370 m2 dùng làm văn phòng làm việc Đồng thời còn có 3 hiên nghỉ, mỗi hiên nghỉ có diện tích 25m2 dùng làm nơi nghỉ ngơi cho nhân viên Có hành lang cầu thang bộ và thang máy, khu vệ sinh

Tầng 16 là tầng mái Ở tầng mái chỉ là tường bao có thể dùng làm nơi đặt một số thiết bị của hệ thống ĐHKK

Các tầng từ tầng 3 đến tầng 15 của tòa nhà không có tường ngăn cách giữa các phòng của từng tầng mà chỉ ngăn cách bởi các tấm lửng bằng thạch cao có chiều cao từ 1,5m đến 2m

Hệ thống điều hoà không khí cần phục vụ cho toàn bộ diện tích từ tầng

1 đến tầng 15 trừ các phòng kho và vệ sinh Các khu vệ sinh có đường thông gió thải Các cầu thang cần bố trí hệ thống quạt áp dương để thoát nạn khi có hoả hoạn

2.2 Chọn các thông số thiết kế

2.2.1 Chọn các thông số thiết kế trong nhà

1) Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi

Đối với văn phòng làm việc và các phòng nghỉ ngơi thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người Yêu cầu tiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992.[3.tr11]

Mùa hè:

- Nhiệt độ không khí trong nhà: tT = 250C ± 20C

- Độ ẩm tương đối trong nhà: ϕT = 65% ± 5%

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

- Entanpi: IT = 58 kJ/kg

- Độ chứa hơi: dT = 13 g/kg không khí ẩm

Đối với các hành lang, sảnh, để tránh sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các vùng gây ra sốc nhiệt đối với con người, vì vậy ta dùng không gian của các hành lang, sảnh này làm không gian đệm, tại các vùng này ta chọn các thông số nhiệt độ và độ ẩm như sau:

- Nhiệt độ không gian đệm: tHL = 300C

- Độ ẩm không gian đệm: ϕHL = 65%

Dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại:

- Entanpi: IHL = 74 kJ/kg

- Độ chứa hơi: dHL = 17 g/kg không khí ẩm

Kết quả xác định các thông số thiết kế trong nhà tại bảng 1.2

Bảng 1.2 Các thông số thiết kế trong nhà

Không gian

Thông sốNhiệt độ

0C

Độ ẩm

%

EntanpikJ/kg

Độ chứa hơig/kg

2) Gió tươi và hệ số thay đổi không khí

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992, lượng gió tươi cho một người một giờ đối với phần lớn các công trình là 20 m3/h Tuy nhiên lượng gió tươi không được thấp hơn 10% lượng gió tuần hoàn Như vậy việc chọn gió tươi phải đáp ứng được 2 điều kiện sau:

- Đạt tối thiểu 20 m3/h.người

- Đạt tối thiểu 10% lưu lượng gió tuần hoàn (Phương pháp Carrier không yêu cầu điều kiện này)

Trong đó lưu lượng gió tuần hoàn bằng thể tích phòng nhân với hệ số thay đổi không khí

Hệ số thay đổi không khí:

- Phòng làm việc, văn phòng: 3 ÷ 8 m3/h/(m3/phòng)

3) Độ ồn cho phép

Độ ồn được coi là một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường nên

nó cần được khống chế, đặc biệt đối với một số công trình đặc biệt như phòng studio, phòng ghi âm Độ ồn cho phép của bộ xây dựng đã ban bố tiêu chuẩn

về tiếng ồn TCVN 175 – 90 quy định về mức ồn cho phép, theo bảng 1.5[3] đối với phòng làm việc là 45 ÷ 50 dB

4) Tốc độ không khí

Tốc độ không khí xung quanh có ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và thoát mồ hôi giữa cơ thể với môi trường xung quanh Khi tốc độ lớn, cường độ trao đổi nhiệt, ẩm tăng lên Vì vậy đứng trước gió cảm thấy mát và thường da khô hơn nơi yên tĩnh trong cùng điều kiện về độ ẩm và nhiệt độ

Khi nhiệt độ không khí thấp, tốc độ quá lớn thì cơ thể mất nhiệt gây cảm giác lạnh Tốc độ gió thích hợp tuỳ thuộc vào yếu tố: nhiệt độ gió, cường

độ lao động, độ ẩm, trạng thái sức khoẻ Thông thường tốc độ gió tiện nghi được lấy trong khoảng 0,07 ÷ 0,21 m/s

2.2.2 Chọn các thông số tính toán ngoài nhà

Theo mức độ quan trọng của công trình, điều hoà không khí được chia làm 3 cấp như sau:

Điều hoà không khí cấp 1: Là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy cao nhất, duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà trong giới hạn cho phép không phụ thuộc vào biến động khí hậu cực đại ngoài trời của cả mùa hè và mùa đông đã ghi nhận được trong nhiều năm

Điều hoà không khí cấp 2: Là điều hoà không khí có độ tin cậy trung bình, 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 hoà không khí cấp 3: Là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy thấp, duy trì được các thông số vi khí hậu trong nhà với phạm vi sai lệch không quá

400h trong 1 năm khi có biến động khí hậu cực đại ngoài trời của mùa hè và

mùa đông

Điều hoà không khí cấp 1 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 hoà tiện nghi đặc biệt quan trọng trong các công trình điều hoà công nghệ

Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh viện quốc tế thì nên chọn điều hoà không khí cấp 2

Trên thực tế, đối với hầu hết các công trình như điều hoà không khí khách sạn, văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường, thư viện chỉ cần điều hoà cấp 3 Điều hoà cấp 3 tuy độ tin cậy không cao nhưng đầu tư không cao nên thường được sử dụng cho các công trình trên

Qua việc giới thiệu và phân tích các đặc điểm của công trình “Tòa nhà làm việc của Tổng công ty viễn thông quân đội Viettel” cho thấy:

Đây là một công trình công cộng sử dụng làm văn phòng làm việc nên đòi hỏi chế độ nhiệt ẩm không khắt khe, đồng thời căn cứ yêu cầu của chủ đầu tư nên phương án cuối cùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3.

Thông số ngoài nhà chọn cho điều hoà cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992 biểu diễn trên đồ thị I - d của không khí ẩm Điều kiện khí hậu lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85.Bảng 1.6[3]

Kết quả xác định các thông số thiết kế ngoài nhà tại bảng 1.3

Bảng 1.3 Các thông số thiết kế ngoài nhà

Nhiệt độ

0C

Độ ẩm

%Cấp 3 ttbmax ϕN = ϕ13-15 ttbmin ϕN = ϕ13-15

Trong đó:

ttbmax: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất;

ttbmin: nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất;

ϕ13-15: độ ẩm lúc 13 ÷ 15h của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất ghi nhận theo TCVN 4088 – 1985

Theo bảng 1.7 [3] xác định được thông số tính toán ngoài trời cho khu vực Hà Nội như sau:

Mùa hè: - Nhiệt độ: t = 32,80C

- Độ ẩm : ϕN = 66%

Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I-d ta xác định được các thông số còn lại và được tổng kết trong bảng 1.4:

Bảng 1.4 Các thông số thiết kế ngoài nhà cho ĐHKK cấp 3 tại Hà Nội dùng

cho công trình

Mùa

Thông sốNhiệt độ

0C

Độ ẩm

%

EntanpikJ/kg

Độ chứa hơig/kg

2.3 Phương pháp tính toán thiết kế

Nguyên lý cơ bản của điều hoà không khí là cấp không khí có trạng thái thích hợp sau khi đã được xử lí nhiệt ẩm vào phòng để khử nhiệt thừa và

ẩm thừa trong phòng và bằng cách đó giữ cho nhiệt độ, độ ẩm của không khí bên trong phòng ổn định ở mức đã chọn

Vậy nhiệt thừa, 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 cùng với lượng nhiệt ẩm thâm nhập vào phòng hoặc phát sinh ra bên trong phòng từ các nguồn nhiệt ẩm khác nhau như bức xạ mặt trời, thắp sáng, cơ thể con người…

Có nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năng suất lạnh yêu cầu Tuy nhiên có hai phương pháp phổ biến được áp dụng tính toán là phương pháp truyền thống và phương pháp Carrier Ở đây phương pháp Carrier được lựa chọn để tính cân bằng nhiệt ẩm Tính năng suất lạnh Q0

mùa hè và năng suất sưởi mùa đông bằng cách tính riêng tổng nhiệt thừa Qhf

và nhiệt ẩn thừa Qât của mọi nguồn nhiệt toả và thẩm thấu tác động vào phòng điều hoà

Giới thiệu sơ đồ đơn giản tính các nguồn nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa theo Carrier được minh họa trên hình 2.1:

Hình 2.1 Sơ đồ tính toán nhiệt theo phương pháp Carrier

Do tòa nhà có các tầng từ 3 đến 15 không có tường ngăn cách giữa các phòng với nhau mà chỉ ngăn cách bằng các tấm lửng bằng thạch cao cao

từ 1,5 m đến 2 m nên các tầng này khi tính nhiệt tải thì ta có thể tính cho cả diện tích sử dụng của tầng mà vẫn đủ nhiệt tải của từng phòng

2.4 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa

2.4.1 Nhiệt xâm nhập qua cửa kính do bức xạ mặt trời Q 11

Do các phòng đều có cửa sổ lắp kính nên chịu bức xạ của mặt trời khá lớn Đa số các cửa kính đều thẳng đứng theo kiến trúc của toà nhà Mặt trời

Nhiệt toả

Q3

Do người

Q4

Do gió tươi

QN

Giólọt

Q5

Nguồn khác

Q4h

Người ẩn

Q4â

Gió tươi hiện

QhN

Gió tươi ẩn

QâN

Gió lọt hiện

Q5h

Gió lọt ẩn

Q5â

Khác

Q6

mọc hướng Đông và lặn hướng Tây Bức xạ mặt trời tác động vào một mặt tường thẳng đứng, nghiêng hoặc ngang là liên tục thay đổi Cửa sổ quay hướng Đông là nhận nhiệt bức xạ là lớn nhất vào lúc 8÷9 giờ sáng và kết thúc vào 12h trưa Cửa sổ quay hướng Tây nhận bức xạ cực đại lúc 4÷5 giờ chiều

Vì vậy mức độ bức xạ phụ thuộc rất lớn vào thời gian, cường độ và 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

Q11 = nt Q11’, W (2.1)Trong đó :

Q11’ = F.RT.k , W (2.2)

nt : Hệ số tác dụng tức thời;

Q11’ : Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng, W;

F : Diện tích bề mặt cửa sổ có khung kim loại, m2;

RT : Bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng (W/m2) Giá trị của

RT phụ thuộc vào vĩ độ, tháng, hướng của kính, cửa sổ, giờ trong ngày

H = 13 + 20 = 33 mNhư vậy tính toán chung cho các cửa sổ ở các tầng với hệ số εc là:

0007 , 1 023 , 0 1000

εđs : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương của môi trường không khí trong vùng lắp đặt so với nhiệt độ đọng sương của không khí trên mặt nước biển là 200C, do có nhiệt độ đọng sương lớn nên εđs

giảm và được tính theo công thức:

εđs = 1 - 0 , 13

10

20 5 ,

27 −

= 0,9

εmm : Hệ số ảnh hưởng của mây mù, khi trời không mây εmm = 1, khi trời có mây chọn εmm = 0,85

εkh : Hệ số ảnh hưởng của khung kim loại εkh = 1,1

εm : Hệ số kính phụ thuộc vào màu sắc, kiểu loại kính khác kính cơ bản Kính được sử dụng là kính màu xám, dày 6mm nên εm = 0,73

εr : Hệ số mặt trời kể đến ảnh hưởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong Do tất cả các phòng đều được trang bị rèm che (Màn che loại Metalon 310/2) có εr = 0,58 Đối với kính khác kính cơ bản và có rèm (màn) bên trong εr = 1, RT trong công thức (2.2) được thay bằng nhiệt bức xạ vào phòng khác kính cơ bản RK được công thức:

αk , τk , αm , τm , ρm : Lần lượt là hệ số hấp thụ, xuyên qua, phản xạ của kính và màn che.

Cửa kính trong được sử dụng đều là cửa kính màu và dày 6 mm (khác kính cơ bản), khung nhôm, bên trong có rèm che màu trung bình

Tra bảng 4.3[3] Đặc tính bức xạ và hệ số của các loại kính εm, ta được :

αk = 0,51 τk = 0,44 ρk = 0,05 εm = 0,73

τm = 0,23 ρm = 0,48 αm = 0,29 εr = 0,58

Hà Nội nằm ở bán cầu Bắc, vĩ độ 20 tra bảng 4.2[3] ta được:

RT = RTmax = 520 W/m2 vào lúc 8h sáng và 16h chiều

Gd

Q = 0,65.43,88.273.0,42 = 3270 W

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.2.

2.4.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do chênh lệch nhiệt

độ ∆t Q 21

Dưới tác dụng của bức xạ mặt trời, mái dần dần nóng lên do hấp thụ nhiệt Một phần nhiệt hấp thụ toả ngay vào không khí ngoài trời bằng đối lưu

và bức xạ Một phần truyền qua kết cấu mái vào trong phòng điều hoà và toả vào lớp không khí trong phòng cũng bằng đối lưu và dẫn nhiệt.

Kết cấu xây dựng của trần mái bằng công trình lắp đặt ĐHKK thể hiện trên hình 2.2

Hình 2.2 Kết cấu trần mái bằng

1 – Lớp Bitum 2 – Lớp cách nhiệt

3 – Lớp vữa dầy 25mm 4 – Lớp bê tông dầy 100mm

5 – Không khí 6–Trần giả thạch cao 12mm.

Lượng nhiệt này được xác định theo công thức :

Q21 = k.F.∆ttđ , W (2.4)Trong đó :

k : hệ số truyền nhiệt qua mái Tra bảng 4.9[3] được k = 1,77;

F : Diện tích trần nhà chịu bức xạ mặt trời, m2;

∆ttđ : Hiệu nhiệt độ tương đương, K;

= 25,4 K

tN : Nhiệt độ không khí ngoài trời, tN = 32,80C;

2 3 4 6 5

tT : Nhiệt độ trong không gian điều hoà, tT =250C;

εS : Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời Tra bảng 4.10[3] bề mặt kết cấu bao che có εS = 0,61;

αN : hệ số toả nhiệt phía ngoài không khí, αN = 20 W/m2K ;

RN = 591 W/m2

Ví dụ tính cho văn phòng tầng 15:

QVp

21=1,77.370.25,4 = 16634,5 W

Kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua mái Q 21 được tổng kết ở bảng 2.3.

2.4.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22

Nhiệt truyền qua vách Q22 cũng 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 bằng không

Nhiệt truyền qua vách được tính theo biểu thức sau :

Q22 = ΣQ2i = ki.Fi.∆t = Q22t + Q22e + Q22k , W

Trong đó :

Q2i : Nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào, cửa sổ … , W;

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

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

a Nhiệt truyền qua tường Q 22t

Q22t = ∑k.F ∆t, W

Hệ số truyền nhiệt của tường xác định theo biểu thức :

k = +∑ +

T i

i

δ α

1 1

1

, W/m2K

αN = 20 W/m2K: Hệ số toả nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời;

αN = 10 W/m2K: Hệ số toả nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc với không gian đệm (Hành lang,sảnh);

αT = 10 W/m2K : Hệ số toả nhiệt phía trong nhà;

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

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

- Khối lượng riêng của xi măng : ρ1 = 1800 kg/m3

Lớp gạch là gạch rỗng xây với vữa nhẹ:

- Khối lượng riêng của gạch : ρ2 = 1350 kg/m3.

 Đối với tường tiếp xúc với không khí ngoài trời (tường bao):

δ α

1 2 1

1

1

1 2

10

1 93 , 0

02 , 0 2 58 , 0

2 , 0 20 1

1

+ +

δ α

1 2 1

1

1

1 2

10

1 93 , 0

02 , 0 2 58 , 0

2 , 0 10 1

1

+ +

+

k2 = 1,7 W/m2K

Ví dụ tính toán cho phòng họp tầng 2:

Q 2 22

H

tb = k1.F1.∆t1 = 1,86.29.7,8 = 423,45 W

Q 2 22

b Nhiệt truyền qua kính cửa sổ Q 22k

Nhiệt truyền qua kính cửa sổ Q22k được xác định như sau :

Tra bảng 4.13[3] với kính 2 lớp cho mùa hè ta được: kk = 3,35 W/m2K

Ví dụ tính toán cho trung tâm dịch vụ tầng 2:

c Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 22c

Nhiệt truyền qua cửa ra vào Q22c được xác định như sau :

kc : Hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2K

Ta có các cửa ra vào các không gian điều hoà là cửa kính khung kim loại có chiều dày 10mm

Tra bảng 4.12[3]ta được: kc= 5,89 W/m2K

Ví dụ tính toán cho sảnh chính tầng 1:

Q 1 22

S

c =5,89.4,8.(32,8 - 25) = 220,52 W

Kết quả tính toán nhiệt hiện truyền qua vách Q 22 được tổng kết ở bảng 2.4.

2.4.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23

Nhiệt hiện truyền qua nền chỉ tính cho các phòng tầng 1 vì tầng 1 có sàn đặt trên tầng hầm, còn các tầng khác có sàn của tầng trên là trần của tầng dưới

có điều hoà nên Q23 = 0

Nhiệt truyền qua nền được xác định theo công thức sau:

Q23 = kN.FN.∆t ,W

Trong đó :

FN : Diện tích nền của phòng, m2;

∆t : Độ chênh nhiệt độ giữa nền và trong phòng, ∆t = 0,5(tN – tT), K;

kN : Hệ số truyền nhiệt qua nền Nền bê tông dầy 100mm có lớp vữa ở trên dày 25 mm, có lát gạch dày 3 mm Ta chọn được hệ số truyền nhiệt k theo bảng 4.15[3], ta được :k = 3,07 W/m2K

Ví dụ tính toán cho sảnh chính tầng 1:

Q 1 23

S

= 3,07.345.0,5(32,8-30)=1482,81 W

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.5

2.4.5 Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng Q 31

Nhiệt hiện toả ra do đèn chiếu sáng cũng gồm hai thành phần bức xạ và đối lưu Phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ nên nhiệt tác động lên phụ tải lạnh cũng nhỏ hơn trị số tính toán được

nt : Hệ số tác dụng đồng thời của đèn chiếu sáng

Với số giờ hoạt động của đèn là 8h/ngày và gs = 600 kg/m2 Tra bảng 4.8[3] ta được: nt = 0,87

nđ : Hệ số tác dụng đồng thời, đối với nhà công sở ta có: nđ = 0,7 ÷ 0,85

ta chọn nđ = 0,8

Vậy Q31 = 0,87.0,8.1,25.qđ.F, W

Ví dụ tính toán cho sảnh chính tầng 1:

Q 1 31

S

= 0,87.0,8.1,25.12.345=3601,8W

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.6.

2.4.6 Nhiệt hiện toả ra do máy móc Q 32

Nhiệt toả ra do máy móc thiết bị, dụng cụ dùng điện như ti vi, rađio, máy tính, máy sấy tóc, bàn là… trong phòng Do đó Q32 được xác định theo công thức như sau :

Q32 = nsd ∑N i , W

Ni: Công suất điện ghi trên dụng cụ, W;

nsd: Hệ số thời gian sử dụng

Hầu hết tất cả các phòng đều sử dụng máy tính với thời gian sử dụng từ

6 ÷ 8 h/ngày, một số phòng khác có thêm máy photocopy và máy in Tuy nhiên, máy in và máy phôtô có thời gian sử dụng rất ít nên ta có thể bỏ qua Các phòng nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tầng 3÷5 có cộng thêm nhiệt từ một số máy móc khác

Tính ví dụ cho sảnh chính tầng1:

Sảnh chính tầng 1 có 5 máy vi tính có công suất là 600 W/máy nên:

Q 1 32

S

=0,5.5.600=1500 W

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.7

2.4.7 Nhiệt hiện và ẩn do người toả Q 4

a Nhiệt hiện do người toả Q 4h

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

Q4h = nđ.n.qh , W

Trong đó :

nđ – Hệ số tác dụng không đồng thời;

Đối với nhà cao tầng công sở nđ = 0,75 ÷ 0,9 Chọn nđ = 0,9

n – Số người ở trong phòng điều hoà;

qh – Nhiệt hiện toả ra từ 1 người, W/người

Theo bảng 4.18[3] nhiệt toả từ cơ thể con người lấy trung bình cho hoạt động văn phòng, với nhiệt độ điều hoà 250C là qh = 65W/người

b Nhiệt ẩn do người toả ra Q 4â

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

Q4â = n.qâ , W

Trong đó :

n – Số người trong phòng điều hoà;

qâ – Nhiệt ẩn toả ra từ 1 người, W/người

Theo bảng 4.18[3] nhiệt toả từ cơ thể con người lấy trung bình cho hoạt động văn phòng, với nhiệt độ điều hoà 250C là qâ = 72W/người

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.8

2.4.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q hN và Q Ân

Không gian điều hoà cần thiết phải đưa gió tươi để đảm bảo ôxy cần thiết

và nồng độ CO2 không vượt quá mức cho phép cho người ở trong phòng Do gió tươi có trạng thái ngoài có entanpy IN, nhiệt độ tN và ẩm dung dN lớn hơn không khí trong nhà Do vậy khi đưa gió tươi vào phòng, gió tươi sẽ toả ra một lượng nhiệt nhiệt hiện QhN và nhiệt ẩn QâN

QhN = 1,2.n.l.(tN – tT) , W

QâN = 3,0.n.l.(dN - dT) , W

Trong đó :

n – Số người trong phòng điều hoà ;

l – Lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây, l/s Lấy theo định hướng của Carrier đối với không gian điều hoà là công sở, văn phòng là l = 7,5 l/s hoặc 27 m3/h;

tN , tT : Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hoà, 0C;

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

Kết quả tính toán cho các phòng còn lại được tổng kết ở bảng 2.9

2.4.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q 5h và Q 5â

Không gian điều hoà được làm kín để chủ động kiểm soát lượng gió tươi cấp cho phòng nhằm tiết kiệm năng lượng nhưng vẫn có hiện tượng rò lọt không khí qua khe cửa sổ, cửa ra vào và khi mở cửa do người ra vào 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 ẩn do gió lọt được xác định như sau :

Q5h = 0,39.ξ.V.(tN – tT) , W.

Q5â = 0,84.ξ.V.(dN – dT) ,W

Trong đó :

V - Thể tích phòng , m3;

tN , tT : Nhiệt độ ngoài và trong phòng điều hoà , 0C;

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

ξ - Hệ số kinh nghiệm Các phòng có thể tích < 500m3 tra theo bảng 4.20[3] ta có ξ = 0,7

- Lượng nhiệt không khí hấp thụ khi đi qua quạt

- Nhiệt tổn thất qua ống gió

Tuy nhiên, các tổn thất nhiệt trong các trường hợp trên được coi là không đáng kể

2.5 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí

2.5.1 Thành lập sơ đồ điều hoà không khí

Sơ đồ điều hoà không khí được thiết lập dựa trên kết quả tính toán cân bằng nhiệt ẩm, đồng thời thoả mãn các yêu cầu về tiện nghi của con người và

yêu cầu công nghệ, phù hợp với điều kiện khí hậu Việc thành lập sơ đồ điều hoà phải căn cứ trên các kết quả tính toán như nhiệt hiện, nhiệt thừa của phòng Nhiệm vụ của việc lập sơ đồ điều hoà không khí là xác lập quá trình

xử lý không khí trên ẩm đồ t–d, lựa chọn các thiết bị và tiến hành kiểm tra các điều kiện như nhiệt độ đọng sương, điều kiện vệ sinh, lưu lượng không khí qua dàn lạnh…

Trong điều kiện cụ thể mà ta có thể chọn các sơ đồ: sơ đồ thẳng, sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp, sơ đồ tuần hoàn không khí 2 cấp Chọn và thành lập sơ đồ điều hoà không khí là một bài toán kĩ thuật, kinh tế Mỗi sơ đồ đều

có ưu điểm đặc trưng, tuy nhiên dựa vào đặc điểm của công trình và tầm quan trọng của hệ thống điều hoà mà ta quyết định lựa chọn hợp lý

Sơ đồ thẳng là sơ đồ mà không khí ngoài trời sau khi qua xử lí nhiệt ẩm được cấp vào phòng điều hoà và được thải thẳng ra ngoài Sơ đồ này thường được sử dụng trong không gian điều hoà có phát sinh chất độc, các phân xưởng độc hại, các cơ sở y tế…

Sơ đồ tuần hoàn 1 cấp được sử dụng rộng rãi nhất vì hệ thống tương đối đơn giản, đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp lại có tính kinh tế cao Sơ đồ này được sử dụng cả trong lĩnh vực điều hoà tiện nghi

và điều hoà công nghệ như hội trường, rạp hát, nhà ăn, tiền sảnh, phòng họp…

Sơ đồ tuần hoàn 2 cấp thường được sử dụng trong điều hoà tiện nghi khi nhiệt độ thổi vào quá thấp, không đảm bảo tiêu chuẩn vệ sinh Ngoài ra nó còn được sử dụng rộng rãi trong các phân xưởng sản xuất như các nhà máy dệt, thuốc lá… So với sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp thì chi phí đầu tư lớn hơn nhiều

Qua phân tích đặc điểm của công trình “Nhà làm việc của tổng công ty viễn thông quân đội Viettel ” ta nhận thấy đây là công trình điều hoà không

đòi hỏi nghiêm ngặt về chế độ nhiệt ẩm Do đó chỉ cần sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp là đủ đáp ứng các yêu cầu đặt ra.

2.5.2 Sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp

Sơ đồ điều hoà không khí 1 cấp minh họa trên hình 2.4

Nguyên lý:

1 – Cửa lấy gió tươi 4 – Quạt gió cấp 7 – Lọc bụi

2 – Buồng hoà trộn 5 – Miệng thổi 8– Không gian điều hoà

3 – Thiết bị xử lý ẩm 6 – Miệng hồi 9 – Cửa gió hồi

Hình 2.4 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp.

Nguyên lý làm việc của hệ thống như sau:

Không khí ngoài trời có trạng thái N (tN, ϕN) qua cửa lấy gió đi vào buồng hoà trộn 2 Ở đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời

và không khí tuần hoàn có trạng thái T (tT, ϕT) Không khí sau khi hoà trộn có trạng thái H (tH, ϕH) được xử lí trong thiết bị cho đến trạng thái O ≡ V và được quạt thổi không khí vào trong phòng Không khí ở trong phòng có trạng thái T được quạt hút qua thiết bị lọc bụi, một phần không khí được tái tuần hoàn trở lại, phần còn lại được thải ra ngoài

Biểu diễn quá trình trên ẩm đồ t – d thể hiện trên hình 2.5

3

6 7

1

2

5 4

9

H

8

I2

Hình 2.5 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp biểu diễn trên ẩm đồ.

2.5.3 Các quá trình cơ bản trên ẩm đồ

1) Các quá trình kỹ thuật cơ bản trong điều hoà không khí:

Từ khi Willis.H.Carrier phát minh ra máy điều hòa không khí năm 1902,

kể từ đó đã có nhiều tiến bộ vượt bậc trong công nghệ, nhưng tất cả các hệ thống vẫn hoạt động dựa trên nguyên cơ bản là: không khí nóng (lạnh) trong phòng được hút vào máy điều hòa không khí, được lọc tách ẩm và làm lạnh (nóng) sau đó được thổi trở lại phòng Lượng nhiệt hấp thụ từ không khí qua dàn trao đổi nhiệt được thải ra môi trường bên ngoài

Các nguyên tắc điều hòa không khí dựa

trên quá trình của không khí ẩm:

a Quá trình sưởi nóng không

H - Không khí sau khi hoà trộn ;

O V – Điểm thổi vào

t

N

T H

O

O V