Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhạc viện Hà Nội

Nước ta là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới. Do đó điều hoà không khí chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống sinh hoạt và cả trong công nghiệp. Mục đích của việc điều hoà không khí là tạo ra môi trường vi khí hậu thích hợp cho điều kiện sinh lý của con người và nâng cao độ tin cậy hoạt động của các trang thiết bị công nghệ. Do đó, với một sinh viên ngành máy và thiết bị nhiệt lạnh thì tìm hiểu và thiết kế một hệ thống điều hòa không khí là rất cần thiết. Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhạc viện Hà Nội” sau khi tìm hiểu và tiến hành làm đồ án em nhận thấy đề tài này đã đem lại cho em những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm cho công việc tương lai sau này. Việc tính toán nhiệt thừa, ẩm thừa được thực hiện theo phương pháp truyền thống. Đồ án của em gồm có 8 chương: Chương 1: Mở đầu. Chương 2: Tổng quan về công trình. Chương 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm. Chương 4: Tính chọn máy và thiết bị. Chương 5: Tính toán thiết kế đường ống nước. Chương 6: Tính toán thiết kế đường ống gió. Chương 7: Tính toán thiết kế thông gió. Chương 8: Thuyết minh lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng,sửa chữa hệ thống.

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ v

LỜI NÓI ĐẦU vi

CHƯƠNG 1 1

MỞ ĐẦU 1

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

1.2 Mục đích, ý nghĩa của điều hòa không khí (ĐHKK) 3

CHƯƠNG 2 5

TỔNG QUAN VỀ CÔNG TRÌNH 5

2.1 Đặc điểm khí hậu 5

2.2 Tổng quan về công trình xây dựng 5

2.3 Điều kiện thiết kế cho công trình 6

2.3.1 Thông số tính toán trong nhà 6

2.3.2 Thông số tính toán ngoài trời 7

CHƯƠNG 3 8

TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 8

3.1 Các bước tính toán nhiệt ẩm 8

3.1.1 Các công thức tính cân bằng nhiệt 8

a Nhiệt tỏa ra từ máy móc Q1 9

b Nhiệt tỏa ra từ đèn chiếu sáng Q2 11

c Nhiệt tỏa ra từ người Q3 11

d Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm Q4 11

f Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 12

g Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua bao che Q7 13

h Nhiệt tỏa dò lọt không khí qua Q8 14

i Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 15

j Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 16

k Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 17

l Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs 17

3.1.2 Tính kiểm tra đọng sương trên vách 18

3.1.3 Tính toán lượng nhiệt ẩm 19

a Lượng ẩm do người tỏa ra 19

b Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm 20

c Lượng ẩm bay hơi từ sàn ẩm 20

d Lượng ẩm do hơi nước nóng tỏa ra 20

e Lượng ẩm do không khí lọt mang vào 21

3.1.4 Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí 30

a Xây dựng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp (mùa hè) 31

b Xác định điểm hòa trộn C 32

c Năng suất lạnh yêu cầu 35

d Năng suất làm khô 35

CHƯƠNG 4 39

TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ 39

4.1 Phân tích chọn hệ thống điều hòa cho công trình 39

4.2 Yêu cầu đối với việc chọn máy và thiết bị 39

4.3 Chọn máy và thiết bị 40

4.3.1 Chọn máy điều hòa không khí 40

4.3.2 Tính chọn AHU,FCU 41

CHƯƠNG 5 47

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC 47

5.1 Ống dẫn nước 47

5.2 Xác định lưu lượng, tốc độ nước đi trong ống cấp và đường kính ống cấp 47

5.2.1 Đường nước lạnh cấp 47

5.2.2 Đường nước lạnh hồi 49

5.3.Tính tổn thất áp suất đường ống nước 49

5.4 Tính chọn bơm nước cho hệ thống 52

5.4.1 Xác định năng suất bơm 52

5.4.2 Xác định công suất động cơ của bơm 52

5.5 Tính chọn bình dãn nở 54

CHƯƠNG 6 56

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CÁC ĐƯỜNG ỐNG GIÓ 56

6.1 Phương pháp tính toán thiết kế đường ống gió 56

6.2 Tính thiết kế đường ống gió bằng phương pháp ma sát đồng đều 57

6.2.1 Chọn và bố trí miệng thổi 57

6.2.2 Tính toán thiết kế đường ống dẫn không khí 60

a Tính toán đường ống gió cấp 60

b Tính toán đường ống gió hồi 64

6 3.Tính tổn thất áp suất trên đường ống gió 64

6.4 Tính kiểm tra quạt 66

CHƯƠNG 7 67

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THÔNG GIÓ 67

7.1 Tính toán, thiết kế đường ống hút và thông gió nhà vệ sinh 67

7.1.1 Tính toán lưu lượng không khí không sạch 67

7.1.2 Tính toán đường ống gió hút vệ sinh 68

7.2 Tính toán thiết kế hệ thống hút gió thải hành lang 69

7.3 Tính toán thiết kế hệ thống cấp gió tươi 71

CHƯƠNG 8 73

THUYẾT MINH LẮP ĐẶT, VẬN HÀNH, BẢO DƯỠNG, SỬA CHỮA HỆ THỐNG 73

8.1 Biện pháp thi công , lắp đặt 73

8.2 Lắp đặt hệ thống đường ống nước 74

8.3 Lắp đặt phần điện điều hòa 75

8.4 Lắp đặt hệ thống đường ống gió kỹ thuật 76

8.5 Lắp đặt AHU, FCU 76

8.6 Lắp đặt bơm, bình dãn nở 77

8.7 Chạy thử hiệu chỉnh hệ thống 77

8.8 Công tác vận hành 78

8.9 Công tác sửa chữa và bảo dưỡng 78

KẾT LUẬN 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý tuần hoàn không khí một cấp 30

Hình 3.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp mùa hè 31

Hình 4.1 Các thông số máy RTAC-300 theo catalogue của TRANE 40

Hình 4.2 thông số của AHU LPCP 40 42

Hình 4.3 Thông số kỹ thuật của FCU HFCC 12 43

Hình 4.4 Thông số công suất lạnh của FCU HFCC 12 44

Hình 5.1 Sơ đồ đường ống nước lạnh cấp từ chiller đến phòng đa năng 50

Hình 5.2 Thông số kỹ thuật của bơm 4LA575 53

Hình 6.1 Thông số kỹ thuật của miệng gió REETECH 58

Hình 6.2 Hệ thống ống gió cấp phòng hòa nhạc 61

Hình 6.3 Hệ thống ống gió cấp phòng căng tin 63

Hình 7.1 Thông số kỹ thuật của quạt APL-1-5D 67

Hình 7.2 Hệ thống hút gió phòng vệ sinh nam tầng hầm 2 68

Hình 7.3 Thông số kỹ thuật của quạt APL-1-5D 70

Hình 7.4 Hệ thống hút gió hành lang tầng hầm 2 70

Hình 7.5 Thông số kỹ thuật của quạt APL-1-2,5D 72

LỜI NÓI ĐẦU

Nước ta là một nước nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới Do đó điều hoàkhông khí chiếm một vị trí quan trọng trong đời sống sinh hoạt và cả trongcông nghiệp Mục đích của việc điều hoà không khí là tạo ra môi trường vikhí hậu thích hợp cho điều kiện sinh lý của con người và nâng cao độ tin cậyhoạt động của các trang thiết bị công nghệ Do đó, với một sinh viên ngànhmáy và thiết bị nhiệt lạnh thì tìm hiểu và thiết kế một hệ thống điều hòakhông khí là rất cần thiết

Với đề tài “Thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho nhạc viện Hà Nội”sau khi tìm hiểu và tiến hành làm đồ án em nhận thấy đề tài này đã đem lạicho em những kiến thức bổ ích và kinh nghiệm cho công việc tương lai saunày Việc tính toán nhiệt thừa, ẩm thừa được thực hiện theo phương pháptruyền thống Đồ án của em gồm có 8 chương:

Chương 1: Mở đầu

Chương 2: Tổng quan về công trình

Chương 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm

Chương 4: Tính chọn máy và thiết bị

Chương 5: Tính toán thiết kế đường ống nước

Chương 6: Tính toán thiết kế đường ống gió

Chương 7: Tính toán thiết kế thông gió

Chương 8: Thuyết minh lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng,sửa chữa hệ thống

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong bộ môn Kỹ Thuật Lạnh

và Điều Hòa Không Khí và đặc biệt là thầy giáo ThS Hoàng Khánh Duy đã

tận tình hướng dẫn em hoàn thành bản đồ án này

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Kim Lượng

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

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

Từ lâu, con người đã biết nhiều phương thức để đối phó với sự khắcnghiệt của thời tiết để bảo vệ cơ thể và đồ ăn thức uống, như đốt lửa sưởi ấmvào mùa đông, vào các hang động mát mẻ để tránh nóng vào mùa hè Cáchđây khoảng 5000 năm, con người đã biết bảo quản lương thực và thực phẩmtrong các hang động và nhiệt độ thấp do các mạch nước ngầm nhiệt độ thấpchảy qua

Các tranh vẽ trên tường trong các kim tự tháp Ai Cập cách đây 2500 ÷

3000 năm đã mô tả cảnh nô lệ quạt các bình gốm xốp cho nước bay hơi làmmát không khí

Cách đây 2000 năm người Ấn Độ và Trung Quốc đã biết trộn muối vàonước đá để tạo ra nhiệt độ thấp hơn Trải dài trong suốt quá trình hình thành

và phát triển điều hòa không khí, trên thế giới đã có những dấu mốc nổi bậtnhư:

Năm 1834, Perkins đã đăng kí bằng phát minh về máy lạnh nén hơichạy bằng ete đầu tiên trên thế giới

Năm 1845, bác sĩ người mỹ John Gorrie đã chế tạo máy lạnh nén khíđầu tiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Chính sự kiện này

đã làm cho ông nổi tiếng thế giới và đi vào lịch sử của kỹ thuật điều hòakhông khí

Năm 1859, Carré phát minh ra máy lạnh hấp thụ NH3/ H2O đầu tiên.Bắt đầu từ những năm 1860 ở Pháp F.Carré đã đưa ra những ý tưởng về điềuhòa không khí cho các phòng ở và đặc biệt cho các nhà hát

Năm 1884, tầu hỏa sử dụng điều hòa không khí đầu tiên khánh thànhchạy trên tuyến đường Baltimore-Ohio

Năm 1894, công ty Line đã xây dựng một hệ thống điều hòa không khíbằng máy lạnh amoniac dùng để làm lạnh và khử ẩm không khí trong mùa hè.Dàn lạnh đặt trên trần nhà, không khí lạnh đối lưu tự nhiên từ trên đi xuốngphía dưới do mật độ lớn hơn, máy lạnh đặt dưới tầng hầm Và đến năm 1895thì Line đã chế tạo được máy hóa lỏng không khí đầu tiên.

Năm 1901, một công trình khống chế nhiệt độ dưới 28oC với độ ẩmthích hợp cho phòng hòa nhạc ở Monte Carlo được khánh thành Không khíđược đưa qua buồng phun nước với nhiệt độ 10oC rồi cấp vào phòng Năm

1904, trạm điện thoại ở Hamburg được duy trì nhiệt độ mùa hè dưới 23oC và

độ ẩm 70% Năm 1910 công ty Borsing xây dựng các hệ thống điều hòakhông khí ở Koeln và Rio de Janeiro Các công trình này chủ yếu mới là cácchế độ nhiệt, chưa đạt được sự hoàn thiện và đáp ứng được các yêu cầu kỹthuật cần thiết Nhưng cũng từ lúc này bắt đầu hình thành hai xu hướng cơbản là điều hòa tiện nghi cho các phòng ở và điều hòa công nghệ phục vụ cácnhu cầu sản xuất

Năm 1911, Carrier đã đặt nền móng đầu tiên cho kỹ thuật điều hòakhông khí Ông là người đã đưa ra định nghĩa điều hòa không khí là sự kếthợp sưởi ấm, hút ẩm, lọc và rửa không khí, tự động duy trì khống chế trạngthái không khí không đổi phục vụ cho mọi yêu cầu tiện nghi và công nghệ.Ông đã lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắt nghĩa tính chấtnhiệt của không khí ẩm và các phương pháp xử lý để đạt được các trạng tháikhông khí yêu cầu Ông là người đi đầu trong việc xây dựng cơ sở lý thuyếtcũng như trong phát minh, sáng chế, thiết kế và chế tạo các thiết bị và hệthống điều hòa không khí

Có thể thấy lịch sử phát triển điều hòa không khí đã bắt đầu từ rất sớm,

và không ngừng tạo ra những bước tiến vượt trội Ngày nay, lĩnh vực điều hòakhông khí, ngoài việc điều hòa tiện nghi cho các phòng có người như nhà ở,nhà hàng, hội trường, khách sạn, văn phòng mà điều hòa công nghệ còn đóngvai trò rất quan trọng trong việc phát triển các nghành kinh tế khác Điều hòacông nghệ bao gồm nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau trong đó có sợi dệt,thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dược liệu, đồ da và hàng loạt các phòng thí nghiệm

khác Như vậy, điều hòa không khí là nhu cầu thiết yếu đối với đời sống conngười, cũng như đối với bất kì nghành công nghiệp nào.

1.2 Mục đích, ý nghĩa của điều hòa không khí (ĐHKK)

Theo mục đích ứng dụng có thể phân chia ra điều hòa tiện nghi vàđiều hòa công nghệ.Theo tính chất của công trình có thể phân chia ra điều hòacấp 1, cấp 2, cấp 3.Theo kết cấu của hệ thống chia ra điều hòa cục bộ, điềuhòa trung tâm gió, điều hòa trung tâm nước Điều hòa tiện nghi là quá trìnhĐHKK đáp ứng tiện nghi nhiệt ẩm của con người trong phạm vi ổn định, phùhợp với cảm giác nhiệt của cơ thể con người, ứng với các trạng thái lao độngkhác nhau, làm cho con người cảm thấy dễ chịu, thoải mái, không nóng bức

về mùa hè và không rét buốt về mùa đông, bảo vệ được sức khỏe của conngười phát huy được năng suất lao động cả chân tay lẫn trí óc Ứng dụng củađiều hòa tiện nghi: dịch vụ khách sạn, các tòa nhà, văn phòng, siêu thị, cáccửa hàng, trung tâm thương mại, rạp hát , rạp chiếu phim, thư viện, bảo tàng,phòng hòa nhạc, hội trường, nhà thi đấu trường học, sân vận động…

Điều hòa công nghệ là ĐHKK phục vụ cho các quá trình công nghệsản xuất, chế biến trong các ngành công nghiệp khác nhau, trong đó các thông

số không khí như: nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, độ sạch bụi, … hoàn toàn phảiphù hợp với yêu cầu công nghệ sản xuất hoặc chế biến đó Ứng dụng của điềuhòa công nghệ: trong nghành cơ khí chính xác, chế tạo dụng cụ đo lường,dụng cụ quang học Độ trong sạch và sự ổn định của nhiệt độ và độ ẩm khôngkhí là điều kiện quyết định cho chất lượng , độ chính xác và độ bền của sảnphẩm Trong công nghiệp sợi và dệt, ĐHKK có ý nghĩa rất quan trọng khi độ

ẩm cao, độ dính kết, ma sát giữa các sơ bông sẽ lớn và quá trình kéo sợi sẽkhó khăn, sợi kéo không đều sợi gây ra lỗi trong sản xuất Trong phân xưởngsản xuất thuốc thì đòi hỏi chế độ nhiệt độ, độ ẩm cực cao và đòi hỏi thông sốrất nghiêm ngặt

Hệ thống ĐHKK cấp 1: duy trì các thông số trong nhà ở mọi phạm vibiến thiên nhiệt ẩm ngoài trời cả về mùa hè (cưc đại) và mùa đông (cực tiểu).ĐHKK cấp 1: áp dụng cho các công trình điều hòa không khí tiện nghi đặcbiệt quan trọng hoặc công trình điều hòa công nghệ yêu cầu nghiêm ngặt:

ĐHKK trong lăng chủ tịch Hồ Chí Minh, điều hòa công nghệ cho phân xưởngsản xuất linh kiện điện tử, cơ khí chính xác, phân xưởng sản xuất hoặc liệuđặc biệt.

ĐHKK cấp 2: duy trì các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phépvới độ sai lệch không quá 200 giờ/năm khi có biến thiên nhiệt ẩm ngoài trờicực đại hoặc cực tiểu Ứng dụng cho các công trình quan hơn như khách sạn 4đến 5 sao, bệnh viện quốc tế

ĐHKK cấp 3: duy trì các thông số trong nhà ở một phạm vi cho phépvới độ sai lệch không quá 400 giờ/năm ĐHKK cho khách sạn, văn phòng,nhà ở, siêu thị, hội trường, rạp hát, rạp chiếu bóng

ĐHKK không chỉ phụ vụ cho đời sống, cho các ngành sản xuất mà đểbảo quản các giá trị về văn hóa, nghệ thuật, lịch sử như: tranh ảnh, tượng sách

cổ … trong các phòng thí nghiệm để bảo quản mẫu phục vụ cho công tácnghiên cứu, lưu trữ vv… thì cần có một môi trường đặc biệt tích hợp và ổnđịnh để kéo dài thời gian dài lưu trữ và bảo quản

Như vậy, ĐHKK có ý nghĩa rất quan trọng trong mọi lĩnh vực kinh tế,

kỹ thuật Ngày nay nó còn được coi như là một tiêu chí để đánh giá chấtlượng cuộc sống của xã hội con người, ngành ĐHKK có tác động mạnh mẽthúc đẩy sự phát triển của hầu hết mọi ngành kinh tế, kỹ thuật

có khoảng 114 ngày mưa

Ðặc điểm khí hậu Hà Nội rõ nét nhất là sự thay đổi và khác biệt của haimùa nóng, lạnh Từ tháng 5 đến tháng 9 là mùa nóng và mưa, nhiệt độ trungbình 29,2ºC Từ tháng 11 đến tháng 3 nǎm sau là mùa đông, thời tiết khô ráo,nhiệt độ trung bình 15,2ºC Giữa hai mùa đó lại có hai thời kỳ chuyển tiếp(tháng 4 và tháng 10)

2.2 Tổng quan về công trình xây dựng

Công trình Nhạc viện Hà Nội được xây dựng tại số 77 đường HàoNam, quận Ba Đình, Hà Nội Chiều cao công trình 20,5m Có 3 tầng nổi.Tầng 2 cao 4,8m, tầng 3 cao 9m, tầng mái cao 13m Có 02 tầng hầm, tầnghầm 2 sâu 5,1 m, tầng hầm 1 sâu 8,1 m Diện tích sàn tầng hầm 2600 m2 Tổng diện diện tích sàn tầng nổi 3230 m2 Tường vây dày 200mm Phòng hoànhạc có 750 chỗ ngồi cho khán giả Sân khấu biểu diễn hoà tấu giao hưởngcho 100 nhạc công và dàn hợp xướng 120 chỗ ngồi

Tầng hầm 1 với diện tích 912 m2 gồm có 1 phòng kỹ thuật, 2 phòng chứcnăng,1 phòng phòng cháy chữa cháy, 1 kho dụng cụ, 1 phòng đa năng, 2xưởng sửa chữa, 1 phòng nghỉ dành cho nam và 1 phòng nghỉ dành cho nữ

Tầng hầm 2 với diện tích 1688 m2 gồm có 4 phòng cho thành viên dàn hợpxướng, 3 phòng nhạc công, 1 phòng tập dàn nhạc, 1 phòng tập dàn hợp xướng

và 1 khu căng tin

Tầng 1,2,3 có diện tích 3230 m2 gồm có 1 phòng hòa nhạc thông suốt từ tầng

1 đến tầng 3 cao 15,8 m diện tích 720 m2 Ngoài ra ở tầng 1 còn có 2 phòngchờ biểu diễn, 2 phòng solist, 1 phòng bè trưởng và 1 phòng nhạc trưởng

Hệ thống điều hòa không khí cần phải phục vụ toàn bộ diện tích từ tầng hầm

1 đến tầng 3, trừ các sảnh, hành lang và các phòng vệ sinh Hệ thống điều hòakhông khí phải đảm bảo tiện nghi nhưng đồng thời cũng phải đảm bảo mỹquan, không làm thay đổi kết cấu kiến trúc của tòa nhà

Hệ thống điều hòa cần đáp ứng các chỉ tiêu cơ bản sau của điều hòa tiện nghi:

 Đảm bảo các thông số nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí theotiêu chuẩn tiện nghi của tiêu chuẩn Việt Nam

 Lượng khí tươi cần đảm bảo tối thiểu là 20m3/h cho một người

 Không khí tuần hoàn trong phòng phải được thông thoáng hợp lý,tránh hiện tượng không khí từ các khu vệ sinh lan vào phòng Tránhhiện tượng không khí ẩm từ ngoài vào gây đọng sương trong phòng

và trên bề mặt thiết bị

 Thiết kế các vùng đệm như sảnh và hành lang để tránh sốc nhiệt dochênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa trong và ngoài phòng

 Bố trí các hệ thống phụ như lấy gió tươi, thải nước ngưng …

2.3 Điều kiện thiết kế cho công trình

2.3.1 Thông số tính toán trong nhà

Thông số tính toán trong nhà của điều hoà tiện nghi cấp 3 ở Hà Nội đượcchọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687-2010

Mùa hè :

- Nhiệt độ không khí tT = 25 ± 1oC

- Độ ẩm không khí φT = 65 ± 5%

2.3.2 Thông số tính toán ngoài trời

Thông số nhiệt độ không khí ngoài trời t N, độ ẩm ngoài trời N với điềuhoà cấp 3 chọn theo TCVN 5687-2010

Tra đồ thị I - d, thông số tính toán được trình bày trong bảng 1.1

Bảng 2.1 Thông số tính toán trong nhà và ngoài trời

CHƯƠNG 3

TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM

3.1 Các bước tính toán nhiệt ẩm

3.1.1 Các công thức tính cân bằng nhiệt

Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát theo phương pháp cân bằng cânbằng nhiệt ẩm truyền thống có dạng :

Qt : Nhiệt thừa trong phòng, W

Qtỏa: Nhiệt tỏa ra trong phòng, W

Qtt : Nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ, W

Qtoả = Q1 +Q2 +Q3 +Q4 +Q5 +Q6 +Q7 +Q8 , W (3.2)

Q1 : Nhiệt toả từ máy móc, W

Q2 : Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng, W

Q3 : Nhiệt toả từ người, W

Q4 :Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm, W

Q5 : Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, W

Q6 : Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính, W

Q7 : Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che, W

Q8 : Nhiệt tỏa do rò lọt không khí qua cửa, W

Qtt = Q9 + Q10 + Q11 + Qbs , W (3.3)

Q9 : Nhiệt thẩm thấu qua vách, W

Q10 : Nhiệt thẩm thấu qua trần mái, W

Q11 : Nhiệt thẩm thấu qua nền, W

Qbs : Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách, W

a Nhiệt tỏa ra từ máy móc Q1

Nđc : Công suất đặt của động cơ, W;

Ktt : Hệ số phụ tải, bằng tỉ số giữa công suất làm việc thực tế với côngsuất đặt của động cơ,

Bảng 3.1 Nhiệt của từng loại máy móc ở phòng hòa nhạc

Bảng 3.2 Nhiệt của từng máy móc phòng nhạc công 1

F — diện tích sàn, m2.

Theo tiêu chuẩn chiếu sáng, lấy là A = 10÷12 W/m2 diện tích tích sàn cho vănphòng, khách sạn, công xưởng [1]

Ta lấy trên mỗi m2 là A = 10 W/m2 Phòng hòa nhạc có diện tích là 720

m2( chiều dài 30m, chiều rộng 24m) Phòng nhạc công 30 m2 (chiều dài 6m,chiều rộng 5m).Theo công thức (3.8)

Theo [1] chọn nhiệt toả ra từ một người đàn ông trưởng thành, với nhiệt

độ trong phòng khoảng t = 25oC, chế độ tĩnh tại là , q = 80 W/người Phònghòa nhạc có 970 người gồm 750 khán giả ,100 nhạc công và dàn hợp xướng

120 người Phòng nhạc công có 4 người

Q3- PHN =970.80=77600W

Q3- PNC =4.80=320 W

d Nhiệt tỏa ra từ bán thành phẩm Q4

Khi các bán thành phẩm này có nhiệt độ khác với nhiệt độ điều hoà thì

sẽ có một lượng nhiệt toả ra hoặc thu vào tuỳ theo nhiệt độ bán thành phẩmcao hơn hoặc thấp hơn nhiệt độ phòng Nhiệt lượng này cũng có 2 thành phầnhiện và ẩn khi có thành phần nước bay hơi hoặc ngưng tụ Theo [1] nhiệt toả

từ bán thành phẩm được xác định như sau:

Q4 = G4.C p.t2  t1W4.r, W (3.10)

G4 :khối lượng bán thành phẩm đưa vào, kg/s;

Cp :nhiệt dung riêng khối lượng của bán thành phẩm, kJ/kgK;

1,t

t

: nhiệt độ vào và ra của bán thành phẩm;

W4 :lượng ẩm toả ra (hoặc ngưng tụ) bán thành phẩm;

r :nhiệt ẩn hoá hơi của nước, r = 2442 kJ/kg (ở 25oC)

Trong công trình này ta coi nhiệt độ tỏa ra từ bán thành phẩm là bằng 0

ttb – tT : hiệu nhiệt độ bề mặt thiết bị và nhiệt độ phòng, K

Trong phòng hòa nhạc không có thiết bị trao đổi nhiệt, vì vậy nhiệt tỏa

ra từ thiết bị trao đổi nhiệt là bằng 0

Phòng hòa nhạc là không gian nằm giữa ngôi nhà, được bao quanh bởisảnh triển lãm và các phòng chức năng khác Phòng nhạc công nằm ở tầnghầm 2 Do vậy trong trường hợp này ta tính

→ Q6= 0 W

g Nhiệt tỏa ra do bức xạ mặt trời qua bao che Q7

Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che được tính toán chủ yếu cho mái

α T = 10 W/m 2 K - hệ số toả nhiệt phía trong nhà ;

α N = 20 W/m 2 K - hệ số toả nhiệt phía ngoài nhà ;

δ i , λ i - bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu xây dựng bao

Is: Cường độ bức xạ mặt trời, tra bảng 3.3[1]

Mái làm bằng tôn cách nhiệt Bên dưới có trần bê tông dày 150mm ,dưới trần bê tông là trần giả bằng thạch cao dày 12 mm, cách trần bê tông 4mtheo bảng 4.9[1], ta có k = 2,67 W/m2K.

F: Diện tích mái của phòng hòa nhạc là F = 720 m2

s

 : Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che Tra bảng4.10[1] Với tôn màu sáng = 0,8.s

- Is: Cường độ bức xạ mặt trời Tra bảng 3.3[1] với mặt nằm ngang theothông số thành phố Hà Nội Is = 928 W/m2K.

Theo công thức (3.13)

→Q7-PHN=0,055.2,67.720.0,8.928=78495,4 W

Diện tích mái của phòng nhạc công là diện tích trần F = 30 m2

Theo bảng 4.9 [1] tra hệ số truyền nhiệt k = 2,67 W/m2K

Đối với mái có một lớp không gian đệm giữa trần giả và trần bê tông, mái

∆t10 = 0,7(tN -tT) = 0,7.7,8 = 5,46 K

Theo công thức (3.21)

→Q7-PNC=2,67.30.5,46=437,3 W

h Nhiệt tỏa dò lọt không khí qua Q8

Khi có chênh nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì xuấthiện một dòng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc qua khe cửa Đối với cácbuồng điều hoà không có quạt thông gió, sự rò lọt này với mức độ nào đó làcần thiết vì nó cung cấp khí cho những người trong phòng Đối với các buồng

có cung cấp gió tươi thì cần phải hạn chế kiểm soát nó đến mức thấp nhất đểtránh tổn thất nhiệt và lạnh Theo [1] nhiệt toả do rò lọt không khí qua cửađược xác định như sau:

8

V L

IN,IT : entanpy không khí ngoài nhà và trong nhà, J/kg ;

 : Khối lượng riêng của không khí, kg/m3;

1, 2.2 30.4,5 0,09 / 3600

→Q8-PHN= 6,24.(85,94-58,10)=173,7216 kW= 173721,6 W

Q8-PNC= 0,09.(85,94-58,10)=2,5056 kW= 2505,6 W

i Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9

Theo [1] nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bênngoài và bên trong nhà được xác định như sau:

ki : Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che thứ i, W/m2K;

Fi : Diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m2;

Vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hoà t i = 0 K.

Không gian đệm của phòng hòa nhạc là sảnh-triển lãm Với ∆t=6 K

→Q9-PHN = 2,67.(2.30.13 2.24.13).6 22492,1 W 

Phòng nhạc công ở tầng hầm 2 có 1 vách hướng Tây tiếp xúc vớikhông gian sảnh-triển lãm, 1 vách hướng Đông tiếp xúc với đất nên ta tínhcho nhiệt thẩm thấu qua nền 2 Vách còn lại tiếp xúc trực tiếp với không gian

có điều hòa

Nhiệt thẩm thấu qua vách hướng Tây

Q9-PNC-V 2,67.(6.4,5).6 432,5 W

Nhiệt thẩm thấu qua nền ở vách hướng Đông

Diện tích các dải nền được xác định

j Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10

Theo [1] nhiệt thẩm thấu qua trần được xác định như sau:

k10 : Hệ số truyền nhiệt của trần, tra theo bảng 3.4 [1] ;

F10 : Diện tích bề mặt trần, m2;

∆t10 : tương tự như tính Q9

Theo bảng 4.9 [1] tra hệ số truyền nhiệt k10 = 2,67 W/m2K

Đối với mái có một lớp không gian đệm giữa trần giả và trần bê tông, mái

∆t10 = 0,7(tN -tT) = 0,7.7,8 = 5,46 K

Theo công thức (2.21)

→Q10-PHC=2,67.30.5,46=437,3 W

k Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11

Theo [1] nhiệt thẩm thấu qua nền được xác định như sau:

 Dải 1: F1 = 4.(a +b) m2 với k1 = 0,47 W/m2K

 Dải 2: F2 = F1 – 48 m2 với k2 = 0,23 W/m2K

 Dải 3: F3 = F1 – 80 m2 với k3 = 0,12 W/m2K

 Dải 4: F4 = (a-12).(b-12) m2 với k4 = 0,07 W/m2K

Với phòng hòa nhạc diện tích các dải nền được xác định

F1=4(6+5)= 44 m2;

F1<48 m2 → không có F2

→ Q11-PNC=(0,47.44) 7,8=161,3 W

l Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách Qbs

Các cách tính toán trên chưa tính đến ảnh hưởng của gió khi công trình

có độ cao lớn hơn 4 m, vì ở trên cao N tăng làm cho k tăng và Q9 tăng Để

bổ sung tổn thất do gió, cứ từ mét thứ 5 lấy tổn thất Q9 tăng thêm 1 đến 2%nhưng toàn bộ không quá 15%

Bổ sung khác cho Q9 là đối với các vách hướng Đông và Tây, trong phầntính nhiệt Q7 mới chỉ tính cho mái (trần) mà chưa tính cho vách đứng thì cầntính bổ sung nhiệt tổn thất do bức xạ mặt trời cho vách đứng hướng Đông vàTây Theo [1] được xác định như sau:

H : Chiều cao toà nhà (không gian điều hoà), m;

FĐ, FT ; Diện tích bề mặt vách hướng Đông và Tây của không gian điềuhoà, m2;

F : Diện tích tổng vách bao của không gian điều hoà, m2

Theo công thức (3.23) diện tích tường 2 hướng đông , tây của phònghòa nhạc và phòng nhạc công nằm hoàn toàn bên trong nhạc viện nên ta có

→ Qbs-PHN = 2%.(13 - 4).22492,1= 4048,6 W

→ Qbs = 2%.(4,5 - 4).452,2 = 4,5 W

3.1.2 Tính kiểm tra đọng sương trên vách

Hiện tượng đọng sương trên vách xảy ra khi nhiệt độ bề mặt vách ( kể

cả tường và kính) bằng hoặc nhỏ hơn nhiệt độ đọng sương của không khí phía

bề mặt vách đó Hiện tượng đọng sương trên vách làm tăng tổn thất nhiệtđồng thời gây mất mỹ quan cho công trình do hiện tượng ẩm ướt, nấm mốc

Hiện tượng đọng sương chỉ xảy ra trên bề mặt vách nóng, nghĩa là vềmùa hè xảy ra ở tường bên ngoài nhà và mùa đông xảy ra ở mặt tường trongnhà

Để tránh đọng sương, hệ số truyền nhiệt thực tế kt của vách phải nhỏ hệ

số truyền nhiệt cực đại kmax Với kmax được tính như sau:

Mùa hè :

2 max N SN , W /

t : Nhiệt độ đọng sương trong nhà (mùa đông)

→Với tN= 32,8 oC , φN = 66% thì nhiệt độ đọng sương bên ngoài về mùa hè là

tSN= 25 oC Theo công thức (3.24) ta tính được kmax=10 W/m2K Hệ số truyềnnhiệt tại các bề mặt tường bao và trần đều thỏa mãn điều kiện tránh đọngsương

3.1.3 Tính toán lượng nhiệt ẩm

Theo [1] ẩm thừa được xác định như sau:

W1 : Lượng ẩm do người toả vào phòng, kg/s;

W2 : Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm, kg/s;

W3 : Lượng ẩm do bay hơi từ sàn ẩm, kg/s;

W4 : Lượng ẩm bay hơi từ thiết bị, kg/s;

W5: Lượng ẩm do không khí lọt mang vào, kg/s

a Lượng ẩm do người tỏa ra

Theo [1] lượng ẩm do người toả ra được xác định như sau:

W1 = n.qn, kg/s (3.27)n: Số người trong phòng điều hoà;

qn : Lượng ẩm mỗi người tỏa ra trong một đơn vị thời gian, kg/s, tra bảng3.5[1]

Theo công thức (3.27) và tra bảng 3.5 [1] ta tính cho phòng hòa nhạc vàphòng nhạc công là :

W1-PHN=970.115=111550 g/h =0,031 kg/s

W1-PNC=4.115=460 g/h =0,0001 kg/s

b Lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm

Theo [1] lượng ẩm bay hơi từ bán thành phẩm được xác định như sau:

c Lượng ẩm bay hơi từ sàn ẩm

Nếu trong các phân xưởng chế biến thịt, cá, rau quả… mà có khônggian điều hoà thì theo [1] lượng ẩm bay hơi từ mặt sàn ướt được tính theocông thức như sau:

Fs : diện tích bề mặt sàn bị ướt, m2;

tT : nhiệt độ không khí trong phòng, oC;

tư : nhiệt độ nhiệt kế ướt tương ứng tT và φT, oC

→ Với công trình này không có một không gian điều hoà nào có lượng

ẩm bay hơi từ sàn nên W3 = 0

d Lượng ẩm do hơi nước nóng tỏa ra

Nếu trong không gian có nồi hơi, nồi nấu, có ấm đun nước, bình pha càphê… thì sẽ có một lượng nhiệt được toả ra

→Ở công trình này không tồn tại lượng nhiệt này W4 = 0

e Lượng ẩm do không khí lọt mang vào

Theo [2] lượng ẩm do không khí lọt mang vào được xác định như sau:

L: lưu lượng không khí lọt,

1 2 ,

1 V

V : thể tích phòng, m3;

ζ : hệ số lọt không khí vào phòng mỗi giờ, tra theo bảng 2.3 [2];

dN, dT ‒ dung ẩm của không khí ngoài và trong nhà, g/kg

Theo công thức (3.31) và kết hợp tra bảng 2.3 [2] ta tính cho phòng hòa nhạc

và phòng nhạc công như sau

Tương tự tính toán ta có kết quả tính nhiệt thừa, ẩm thừa của các xưởng khácđược trình bày trong bảng sau:

Bảng 3.2: Nhiệt thừa cho các phòng ở tầng hầm 2

Bảng 3.4: Nhiệt thừa cho các phòng ở tầng hầm 1

W

Q 2 , W

Q 3 , W

Q 4 , W

Q 5 , W

Q 6 , W

Q 7 , W

Q 8 , W

Q 9 , W

Q 10 , W

Q 11 , W

Q bs , W

Bảng 3.6: Nhiệt thừa cho các phòng ở tầng 1,2,3

W

Q 2 , W

Q 3 , W

Q 4 , W

Q 5

, W

Q 6 , W

Q 7 , W

Q 8 , W

Q 9 , W

Q 10 , W

Q 11 , W

Q bs , W

8 6

9 10

Tổng nhiệt thừa của cả công trình là Qt=726094,1 W = 726,094 kW

Tổng ẩm thừa của cả công trình là Wt=0,0559 kg/s

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

Ta sử dụng sơ đồ điều hòa tuần hoàn không khí một cấp với các ưuđiểm như:

 Hệ thống đơn giản

 Đảm bảo được yêu cầu điều hòa không khí

 Vận hành dễ dàng

 Tính kinh tế cao

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý tuần hoàn không khí một cấp

11- Cửa xả

a Xây dựng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp (mùa hè)

Hình 3.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp mùa hè

Trong đó:

 T: Biểu diễn trạng thái không khí trong nhà, xác định theo (φT, tT);

 N: Biểu diễn trạng thái không khí ngoài trời, xác định theo (φN, tN);

 C: Biểu diễn trạng thái không khí tại điểm hoà trộn;

 V: Biểu diễn không khí thổi vào trong phòng, xác định theo (εT, φV);

 εT: Là tia quá trình được xác định theo công thức:

T T W

V ≡ O

 Tia NC: Quá trình cấp không khí tươi vào buồng hoà trộn;

 Tia TC: Không khí hồi từ không gian điều hoà về buồng hoà trộn;

 Tia CV: Quá trình làm lạnh, làm khô không khí;

 Tia VT: Quá trình thổi không khí vào không gian điều hoà

Dựa vào đồ thị i-d, thông số điểm ngoài trời, thông số điểm trongnhà, và các dữ kiện xác định được thông số các điểm thổi vào V

b Xác định điểm hòa trộn C

Theo [2] Lưu lượng không khí cần thiết để triệt tiêu toàn bộ nhiệt thừa và ẩmthừa được xác định như sau:

V T

t V

T

t

d d

W I

I

Q G

 IT : Entanpy của không khí trong nhà, kJ/kg; (3.34)

 IV : Entanpy của không khí tại điểm thổi vào, kJ/kg;

 GT : Lưu lượng không khí tuần hoàn, kg/s;

 GN : Lưu lượng không khí cần bổ sung, kg/s;

 GC: Lưu lượng không khí điểm hòa trộn, kg/s

GN được xác định từ điều kiện vệ sinh như sau:

Nếu người làm việc lâu dài trong phòng có điều hoà không khí thì cần bổsung cho mỗi người lượng không khí tươi là (30÷40) kg/h (tức là 25÷30

m3/h)

Nếu người làm việc ngắn hạn trong phòng thì có thể bổ sung lượngkhông khí tươi cho mỗi người ít hơn: cần 18 kg/h (hoặc 15 m3/h) Tuy nhiên,trong bất kỳ trường hợp nào thì lượng không khí bổ sung cũng không dưới10% tổng lượng không khí cấp vào phòng

Dựa vào sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp mùa hè như hình 3.2 Ta có:

Điểm N : Không khí ngoài trời

Bội số tuần hoàn:

L B V



(3.36)

VF: thể tích phòng, m3

Thể tích gió tuần hoàn

3 46,96

Theo công thức (2.34) lượng gió tái tuần hoàn

46,96 9, 43 37,53 /

G  G G    kg s.Điểm hòa trộn C:

 Entanpy:

G

G I G

G I

N

T T

c  

 Độ chứa hơi:

G

G d G

G d

N

T T

Bảng 3.9: Kết quả tính toán năng suất lạnh của các phòng tầng hầm 2

m 2

Q t , kW

W t , kg/s

ε t , kJ/kg

G N , kg/s

L,

m 3 /s

Q 0 , kW