Công trình và Hệ thống điều hòa không khí

Công trình là một trung tâm thương mai dùng để buôn bán các loại hàng hóa, công trình này khá lớn về mặt diện tích cũng như quy mô xây dựng, công trình gôm 2 tầng với diện tích mặt hàng là 21600x28800 mm. Công trình đòi hỏi phải có một hệ thống điều hòa không khí để tạo điều kiện thuân lợi cho bảo quản sản phẩm, yêu cầu của công trình là đối với mùa hè, mùa đông phải có nhiệt độ 25+ 2 độ C.

chơng I tổng quan về công trình và vai trò của

hệ thống điều hoà không khí

I.1 giới thiệu chung về công trình

Là một trung tâm thơng mại dùng để buôn bán các loạihàng hoá, công trình này khá lớn về mặt diện tích cũng nhquy mô xây dựng Công trình gồm hai tầng với diện tíchmặt hàng là 21600 x 28800 m m Công trình đòi hỏi phải

có một hệ thống điều hoà không khí để tạo điều kiệnthuận lợi cho khách hàng, nhân viên phục vụ và tạo ra mộtmôi trờng sạch sẽ thuận lợi cho bảo quản sản phẩm Yêu cầucủa công trình là đối với mùa hè, mùa đông phải có nhiệt độ( 25 ± 2 )0C và độ ẩm là ϕ = 65%:

Trung tâm thơng mại này đợc đặt tại thành phố Hải

D-ơng với kiến trúc đẹp nó đã góp phần làm cho cảnh quancủa thành phố Hải Dơng thêm hiện đại và to đẹp Góp phầnnâng cao văn hoá, văn minh lịch sự của thành phố.Với kiếntrúc hớng tây là xây tờng gạch để tránh ánh nắng mặt trời

và các hớng còn lại đợc thiết kế bằng kính với độ dày 15 m

m , là một kiến trúc khá đẹp và hiện đại

Tầng 1 và tầng 2 của trung tâm có diện tích và kiếntrúc giống nhau Phía trên của tầng 2 một phần đợc làm máitôn chống nóng và phần còn lại dùng để máy móc và cácthiết bị cho hệ thống điều hoà không khí cho cả toà nhà

Hệ thống điều hoà không khí cần phải phục vụ toàn bộdiện tích tầng 1 và tầng 2 thoả mản các yêu cầu về khí hậu

nhng không làm ảnh hởng đến kết cấu xây dợng và trangtrí, hàng hoá trong toà nhà, củng nh cảnh quan bên ngoài

I.2 vai trò của điều hoà không khí đối với con ngời

Điều kiện khí hậu có có ảnh hởng nhiều đến sức khoẻ

và năng suất lao động của con ngời lao đông trong quátrình sản xuất, Nh ta đã biết không khí bao gồm nhữngthành phần chính là Nitơ và ôxy, ngoài ra trong không khícòn chứa các loại khí nh cácbon nic, ácgon, các loại khí khác

và hơi nớc, thành phần các chất này ít và luôn luôn thay

đổi

Khi lợng ôxy trong không khí giảm xuống chỉ còn 12%thì con ngời sẽ cảm thấy khó chịu (khó thở), bộ máy hô hấpphải làm việc căng, thở nhiều và sâu, ở tình trạng đó conngời chỉ có thể chịu đợc không quá nửa giờ Do đó đểtránh ảnh hởng xấu trên thì vùng làm việc cần đợc thôngthoáng, nhiệt độ thích hợp Có nghĩa là phải tác động làmcho điều kiện khí hậu nơi làm việc thuận lợi (trang bị hệthống điều hoà không khí và thông gió lọc bụi tốt ), bảo

đảm cho không khí luôn đợc trong sạch, không bị ô nhiễmbởi hơi, bụi độc hại

Không khí còn là môi trờng thờng xuyên thay đổi nhiệt

do cơ thể con ngời, máy móc thiết bị toả ra và bức xạ mặttrời truyền tới Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõrệt nhất đối với con ngời Cũng nh mọi động vật máu nóngkhác, con ngời có thân nhiệt không đổi (370C) và luôn luôn

trao đổi nhiệt với môi trờng sung quanh dới hai hình thức:truyền nhiệt và toả ẩm.

Truyền nhiệt bằng đối lu và bức xạ từ bề mặt da (nhiệt

độ khoảng 360C) hoặc chỉ bằng dẩn nhiệt qua lớp quần áo

đợc diễn ra khi có chênh lệch nhiệt độ giữa môi trờng và bềmặt da Khi nhiệt độ môi trờng nhỏ hơn 36C, có thể thảynhiệt bằng truyền nhiệt, nếu mất nhiệt lợng quá mức thì cơthể sẽ có cảm giác lạnh và ngợc lại khi nhiệt độ không khí lớnhơn 36OC thì cơ thể thải nhiệt vào môi trờng bằng hìnhthức toả ẩm ( thở, bay hơi mồ hôi ) Cơ thể đổ mồ hôinhiều hay ít cũng phụ thuộc vào nhiệt độ môi trờng, ngoài

ra còn phụ thuộc vào độ ẩm tơng đối của không khí và tốc

độ chuyển động của không khí quanh cơ thể

Mỗi ngành kỹ thuật, công nghệ yêu cầu một chế độ vịkhí hậu riêng biệt, do đó ảnh hởng của môi trờng không khí

là không giống nhau Nhìn chung các quá trình sản xuất ờng kèm theo sự thải nhiệt, thải khí CO2 hơi nớc, có khi cả bụicác chất hoá học độc hại, làm cho môi trờng không khí sảnxuất luôn biến động Sự biến độ đó đều ảnh hởng ítnhiều đến sản xuất nhng ở mỗi lĩnh vực là khác nhau

th-Một số ngành sản xuất đòi hỏi nhiệt độ không khí quáthấp nh: sản xuất bánh kẹo cao cấp (sản xuất kẹo socola cầnnhiệt độ 7+80C, kẹo cao su 200C), chế biến thuỷ hải sản.Trong khi đó thì ngành sản xuất sợi dệt cần duy trì ở nhiệt

độ ở (20+ 300C, độ ẩm 45+65%), ngành sản xuất và chếbiến dợc phẩm lại yêu cầu một chê độ nghiêm ngặt hơn nhiệt

độ 23+280C, độ ẩm 45+60% đặc biệt là môi trờng khôngkhí phải sạch không có nhiều bụi bẩn và không nhiễm các

chất độc hại Với các ngành sản xuất thực phẩm thịt, sửa nhiệt độ yêu cầu vừa phải (20+280C) nếu nhiệt độ cao quá

rể bị ôi, thiu sản phẩm khi chế biến Tóm lại nhiệt độ và độ

ẩm là hai yếu tố quan trọng tác động trực tiếp đến chất lợngsản phẩm khi chế biến, sản xuất, Nhng độ trong sạch củakhông khí cũng là yếu tố quan trọng không kém, không chophép có bụi bẩn bám trên bề mặt và độ vô trùng là tuyệt

đối

ở đây xin đề cập đến điều hoà không khí chonhững siêu thị, đây là một trong những trung tâm dịch vụ,loại hình kinh doanh phục vụ cho nhu cầu tiêu thụ sản phẩm,

từ loai cần đợc bảo quản hơn cho khách hàng và tạo nên mộtmôi trờng dể chịu thoải mái cho khách hàng khi đến siêuthị Nên yêu cầu về điều hoà về không khí là không thểthiếu, việc tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí

đối với siêu thị đòi hỏi một kiến thức tổng hợp và độ chínhxác trong việc lựa chọn máy móc tơng đối cao, nếu không sẽ

ảnh hởng đến kinh tế (doanh thu) của siêu thị

Một siêu thị có một kiến trúc, mặt bằng khác nhau, nênviệc thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho mỗi côngtrình không thể giống nhau Với nhu cầu mức sống càng cao

và với tốc độ phát triển kinh tế nh hiện nay, loại hình kinhdoanh kiểu này rất đáng đợc đầu t phát triển, do vậy cầntránh tình trạng thi công theo kinh nghiệm không có tínhtoán cụ thể chính xác về điều hoà không khí, cũng từ đónói lên tầm quan trọng của việc tính toán thiết kế hệ thống

điều hoà không khí

Ch¬ng II kh¸i lîc ®iÒu hoµ kh«ng khÝ vµ lùa chän ®iÒu hoµ

kh«ng khÝ cho c«ng tr×nh

II.1 khái lợc hệ thống điều hoà không khí

Hệ thống điều hoà không khí là tập hợp các máy móc,thiết bị, dụng cụ để tiến hành các quá trình xử lý khôngkhí nh sởi ấm, làm lạnh, khử ẩm, gia ẩm điều chỉnh vàkhống chế các thông số vi khí hậu trong nhà nh nhiệt độ,

độ ẩm, độ sạch, khí tơi và sự tuần hoàn không khí trongnhà đáp ứng nhu cầu tiện nghi hoặc công nghệ

Việc phân loại hệ thống điều hoà không khí là rấtphức tạp vì chúng đa dạng và phong phú đáp ứng nhiều ứngdụng cụ thể của hầu hết các ngành kinh tế, tuy nhiên theotài liệu [2] có thể phân loại các hệ thống điều hoà khôngkhí nh sau:

- Theo mục đích ứng dụng có thể phân ra điều hoàtiện nghi và công nghệ

-Theo tính chất quan trọng có thể phân ra điều hoàcấp 1, cấp 2, cấp 3

- Theo tính tập trung phân ra hệ thống điều hoàkhông khí cục bộ, hệ thống điều hoà tổ hợp gọn và trungtâm nớc

- Theo cách làm lạnh không khí phân ra hệ thống trựctiếp ( lạm lạnh không khí bằng dàn bay hơi), gián tiếp (giántiếp qua nớc lạnh bằng FCU hoặc AHU) Loại gián tiếp có thểphân ra loại khô và loại ớt loại khô là loại có dàn ống xoắntrao đổi nhiệt có cánh, nớc lạnh đi trong ống còn không khí

đi ngoài ống Loại ớt còn gọi dàn phun là loại buồng đềukhông có dàn phun trực tiếp nớc lạnh và không khí cần làmlạnh Loại khô đợc gọi là hệ thống kín, loại ớt gọi là hệ thốnghở

- Theo cách phân phối không khí có thể phân ra hệthống cục bộ hoặc trung tâp xử lý gió Kiểu cục bộ xử lýkhông khí có tính cụ bộ cho từng không gian điều hoà riêng

lẻ còn kiểu trung tâm là không khí đợc xử lý tại một trungtâm và phân phối không khí tới không gian điều hoà bằngống gió

- Theo năng suất lạnh có thể phân gia loại nhỏ (tới 2 tấnlạnh Mỹ hay 24.000 Btu/h hoặc 7 kW), loại trung tâm từ 3

đến 100 tấn và loại lớn từ 100 tấn lạnh Mỹ trở lên

- Theo chúc năng có loại một chiều hoặc hai chiều Máy

điều hoà một chiều là loại máy chỉ một chức năng làm lạnh.Máy điều hoà hai chiều là loại có khả năng làm lạnh vào màu

hè và sởi ấm vào mùa đông

- Căn cứ kết cấu máy chia ra máy điều hoà một cụm,hai cụm và nhiều cụm Loại máy một cụm còn đợc gọi là máy

điều hoà nguyên cụm nh máy điều hoà cửa sổ, máy điềuhoà lắp trên mái, máy điều hoà nguyên cụm giải nhiệt nớc.Máy hai và nhiều cụm còn gọi là máy điều hoà tách Các loạimáy này có tên chung là máy điều hoà tổ hợp gọn (theo các

đơn nguyên) –(unitary packaged air canditioner) hay gọi tắt

là máy điều hoà gọn

- Theo cách bố trí làm lạnh chia ra loại cửa sổ, treo tờng,treo trần, giấu trần (âm trần), hộp tờng, kiểu tủ hành lang

- Theo cách làm mát thiết bị ngng tụ có loại giàn ngnggiải nhiệt gío (làm mát bằng không khí kiểu giàn quạt) hoặcgiải nhiệt nớc (làm mát bằng nớc) hoặc loại kết hợp gió nớc.Làm mát bằng nớc có thể dùng nguồn nớc thành phố, nớc giếngkhoan và sử dụng nớc tuần hoàn qua tháp giải nhiệt (Cooling

Tower) Làm mát bằng nớc kết hợp với gió là loại dàn ngng tớihoặc tháp ngng

-Theo chu trình lạnh chia ra máy lạnh nén hơi, hấp thụ,êjectơ hoặc nén khí

- Theo môi chất lạnh chia ra máy lạnh dùng amôniac, frêônR22, R134A, R404A, B hoặc R123

- Theo kiểu máy nén chia ra máy nén pittông, trục vít,rôto, xoắn ốc hoặc turbin Theo kết cấu máy nén chia ramáy nén kín, hở hoặc nửa kín

- Theo cách bố trí ống nớc lạnh của hệ thống trung tâmnớc phân ra hệ thống hai ống nớc, hệ thống ba ống và hệthống bốn ống nớc

- Theo hệ thống phân phối gió chia ra loại một ống gió,hai ống gió hoặc không ống gió

- Theo cách điều chỉnh lu lợng gió phân ra hệ thống lulợng gió áp cao và ống gió áp thấp

- Theo cách điều chỉnh lu lợng gió phân ra hệ thống lulợng gió không thay đổi (CAV – Constant Air Voluume) hệthống lu lợng gió thay đổi (VAV – Variable Air Voluume)

- Theo điều chỉnh lu lợng môi chất phân ra hệ thống lulợng môi chất không đổi và lu lợng môi chất thay đổi (VRV –Variable Refrigerant Voluume) VRV là hệ thống lạnh đặcbiệt của hãng DAIKIN sử dụng máy biến tần điều chỉnh năngsuất lạnh

Với cách phân loại nh trên ta có thể định nghĩa một sốthuật ngữ nh sau:

1 Máy điều hoà không khí cục bộ (individual room airconditioning system) là các loại máy điều hoà nhỏ năng suất

lạnh đến 24.00 Btu/h (có khi đến 48.00 But/h) có dàn bayhơi làm lạnh không khí trực tiếp và dàn ngng tụ giải nhiệtgió kiểu một cụm hoặc tách (hai hoặc nhiều cụm), mộtchiều hoặc hai chiều nóng lạnh.

2 Hệ thống điều hoà không khí tổ hợp gọn (Unitarypackeged air conditioning system) là các loại máy hoặc hệthống điều hoà không khí cỡ trung bình bố trí gọn thànhcác tổ hợp thiết bị có năng suất lạnh từ 3 đến 220 tấn lạnh

Mỹ, dàn bay hơi làm lạnh không khí trực tiếp, thiết bị ngng

tụ giải nhiệt gió hoặc nớc, một chiều hoặc hai chiều, dùngcho điều hoà tiện nghi hoặc công nghệ, kiểu một cụm(máy điều hoà đặt trên mái), máy điều hoà nguyên cụmgiải nhiệt nớc ) hoặc kiểu tách hai hoặc nhiều cụm

3 Hệ thống điều hoà không khí trung tâm nớc(hydraulic central air conditioning system) là các loại hệ thống

điều hoà không khí gián tiếp sử dụng làm lạnh nớc (WaterChiller) và các dàn làm lạnh không khí bằng nớc lạnh FCU (FanCoil Unit) hoặc AHU (Air Handling Unit) khô hoặc ớt dàn ốngxoắn hoặc dàn phun, đôi khi còn gọi hệ kín và hệ hở),thiết bị ngng tụ giải nhiệt nớc Hệ thống ống dẫn nớc lạnh cóthể là loại hai ống, hệ hồi ngợc, hệ ba ống hoặc hệ bốn ống

4 Hệ thống hai ống nớc (two pipe system ) là hệ thốngống nớc cấp cho các dàn FCU, AHU với một ống cấp chung vàmột ống hồi chung cho cả nớc nóng và nớc lạnh các FCU vàAHU

5 Hệ thống hồi ngợc (reverse return system) là hệ thống

2 ống nhng có thêm ống hồi ngợc để cân bằng áp suất tựnhiên giữa các FCU và AHU

6 Hệ thống 3 ống (Three pipe system) hệ thống nớcnóng và lạnh cho các FCU và AHU với hai ống cấp riêng rẽ chonớc nóng và nớc lạnh nhng chỉ có một ống hồi chung.

7 Hệ thống 4 ống (Four pipe system) hệ thống ống nớcnóng và lạnh cấp cho các FCU và AHU với hai ống cấp và haiống hồi riêng cho nớc nóng và nớc lạnh

8 Hệ thống ống gió (non ducted air conditioningsystem) các hệ thống hoặc máy điều hoà không khí có quạtdàn bay hơi với cột áp nhỏ không đợc phép lắp thêm ống gió

9 Hệ thống có ống gió (ducted air conditioning system)

là các hệ thống hoặc máy điều hoà không khí có quạt dànbay hơi với cột áp lớn đợc phép lắp thêm ống gió phân phối

10 Hệ thống một ống gió (single ducted system) là hệthống điều hoà không khí trong đó gió đợc xử lý và đa

đến phòng điều hoà bằng một ống gió duy nhất

11 Hệ thống hai ống gió (dual ducted system) là hệthống điều hoà không khí trong đó gió đợc xử lý ở trạmtrung tâm thành hai dòng riêng biệt với hai giá trị nhiệt độ

và độ ẩm khác nhau rồi đợc cấp vào phòng điều hoà qua hai

hệ thống ống độc lập Để đạt đợc các thông số nhiệt độ và

độ ẩm yêu cầu riêng rẽ của từng buồng điều hoà chúng đợchoà trộn theo một tỷ lệ nhất định Hệ thống này do cồngkềnh phức tạp nên rất ít đợc sử dụng trong thực tế

12 Máy điều hoà cửa sổ (window – type room airconditionir) thiết bị trọn bộ lắp trong một vỏ dùng để điềuhoà không khí cho một phòng, năng suất lạnh đến 7 kW, mộtchiều hoặc hai chiều thờng đợc bố trí qua cửa sổ hoặc qua

vách, còn gọi là máy điều hoà một cụm hoặc máy điều hoàphòng

13 Máy điều hoà đặt trên mái (roof – top commercialair conditioner) máy điều hoà nguyên cụm thiết kế để lắptrên mái bằng mái hiên hoặc ban công, thờng có ống phânphối gió và ống hồi, hay dùng cho thơng nghiệp, năng suấtlạnh tới 100kW, một chiều hoặc hai chiều nóng lạnh

14 Máy điều hoà giải nhiệt gió (air – cooled airconditioner) máy điều hoà có dàn ngng làm mát bằng khôngkhí

15 Máy điều hoà giải nhiệt nớc (water – cooled airconditioner) máy điều hoà có dàn ngng làm mát bằng nớc

16 Máy điều hoà gọn (unitary packaged air conditioner)máy điều hoà đợc chế tạo theo các tổ hợp gọn hoặc các

đơn nguyên kiểu một cụm hoặc nhiều cụm

17 Máy điều hoà nguyên cụm (self – contained packedair conditioner) máy điều hoà mà tất cả các thiết bị đợc lắpgọn thành một tổ hợp duy nhất nh máy điều hoà cửa sổhoặc máy điều hoà lắp trên mái, máy điều hoà nguyên cụmgiải nhiệt nớc

18 Máy điều hoà tách (split air conditioner ) máy điềuhoà hai cụm và máy điều hoà nhiều cụm

19 Máy điều hoà hai cụm (split air conditioner) máy

điều hoà gồm hai cụm dàn nóng và dàn lạnh Cụm dàn nóngbao gồm máy nén dàn ngng quạt, cụm dàn lạnh bao gồm dànlạnh và quạt

20 Máy điều hoà hai chiều (heat pump air conditioner,all year air conditioner) máy điều hoà có khả năng làm lạnh

về mùa hè và sởi ấm về mùa đông bằng chu trình lạnh vàbơm nhiệt.

21 Máy điều hoà nhiều cụm (multi – system split airconditioner) máy điều hoà có một cụm dàn nóng và nhiềucụm dàn lạnh

22 Máy điều hoà không ống gió (non ducted airconditioner, free – blow air conditioner) máy điều hoà gọnhoặc nhiều cụm mà dàn bay hơi không lắp thêm ống gió

23 Máy điều hoà có ống gió (ducted air conditioner)máy điều hoà gọn kiểu nguyên cụm hoặc nhiều cụm, năngsuất lạnh lớn, dàn bay hơi có quạt li tâm áp suất cao, đợcghép lắp thêm ống gió để phân phối gió đi xa

24 Máy điều hoà tủ tờng (slim packaged hoặc freeblow packaged air conditioner) máy điều hoà tách, cụm dànlạnh có dạng một tủ tờng năng suất lạnh đến 14kW (48000Btu/h)

25 Máy điều hoà VRV (VRV air conditioner) máy điềuhoà gồm một cụm dàn nóng và nhiều cụm dàn lạnh (8 hoặclớn nhất là 16) của hãng DAIKIN với các đặc điểm chiều dài

đờng ống lên tới 150m, độ cao giữa dàn nóng và lạnh lên tới50m và độ cao giữa các dàn lạnh tới 15m, điều chỉnh năngsuất lạnh máy biến tần với 21 nấc điều chỉnh

26 Máy điều hoà thơng nghiệp (commercical airconditioner)máy điều hoà dùng trong thơng nghiệp, loại gọnmột hoặc nhiều cụm giải nhiệt gió hoặc nhiều nớc, mộtchiều hoặc hai chiều, năng suất lạnh trung bình, thích hợpcho các cửa hàng siêu thị

II.2 lựa chọn hệ thống cho công trình

Từ các phân tích trên đây, trớc khi thiết kế cần xâydựng một số yêu cầu chung cho toàn bộ hệ thống để từ đó

đa ra phơng án thiết kế tổng thể có khả năng đáp ứng tối

đa các yêu cầu đề ra Từ nhận thức trên, hệ thống điều hoàkhông khí sẽ đợc thiết kế theo những quan điểm hay địnhhớng thiết kế chủ đạo sau:

1 Đảm bảo cung cấp khí tơi đúng yêu cầu

2 Đảm bảo các chế độ nhiệt ẩm cho các không gian

5 Do sự cần thiết của hệ thống điều hoà không khínên hệ thống điều hoà không khí đợc thiết kế phải có độtin cậy cao, đảm bảo hoạt động liên tục

6 Để giảm chi phí vân hành, tiết kiệm năng lợng, hệthống điều hoà không khí phải có khả năng điều chỉnhcông suất lạnh theo phụ tải nhiệt thực tế của toà nhà

7 Nh đã nêu, toà nhà siêu thị là một công trình có kiếntrúc và nội thất đẹp, lịch sự, vì vậy hệ thống điều hoàkhông khí cần đợc thiết kế đảm bảo không ảnh hởng tới nộithất và phá vỡ cảnh quan kiến trúc của công trình

Qua các phân tích trên đây, theo bản vẽ thiết kế toànhà, theo yêu cầu của chủ đầu t và mục đích sử dụng củatoà nhà Toà nhà gồm 2 tầng, độ cao của toà nhà là nhỏ hơn50m, trần nhà đợc đổ bê tông có chiều cao 4,3m trong đó

có 600 mm là trần giả Trên cơ sở đó ta thấy hệ thống điềuhoà không khí kiểu trung tâm giải nhiệt bằng không khí làhợp lý.

II.3 chọn các thông số thiết kế.

Qua phân tích đặc điểm của công trình siêu thị, đãcho thấy toà nhà không có những phòng đòi hởi nghiêmngặt về chế độ nhiệt ẩm Hơn nữa, trong điều kiện kinh

tế nớc ta hiện nay, việc đầu t lắp đặt một hệ thống điềuhoà không khí cho một công trình công cộng lớn nh một siêuthị, khách sạn… là một khản đầu t không nhỏ Vì vậy, trongthực tế khi tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khícho những toà nhà này ngời ta thờng chọn thông số trạng tháikhông khí đối với hệ thống điều hoà không khí cấp 3 Hệthống này duy trì thông số trạng thái không khí trong nhàtrong phạm vi sai lệch cho phép tới 400 giờ trong một năm

II.3.1 Thông số trạng thái không khí tính toán trong nhà.

Thông thờng chọn thông số trạng thái không khí tính toántrong nhà là:

II.3.2 Thông số trạng thái không KHí tính toán ngoài trời

Thông số trạng thái không khí tính toán ngoài trời đối với

hệ thống điều hòa không khí cấp 3 đợc xác định theo tiêu

chuẩn TCVN 5687 – 92 và TCVN 4088 – 89 đợc xác định nhsau:

Về mùa hè :

Nhiệt độ tính toán ngoài trời là nhiệt độ cực đại trungbình tháng nóng nhất, độ ẩm tính toán ngoài trời là độ ẩmtơng đối lúc 13 ữ15 giờ tháng nóng nhất

chơng III tính toán cân bằng nhiệt – ẩm

Có rất nhiều phơng pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khácnhau để xác định năng suất lạnh yêu cầu khác nhau Có thểtính toán theo một số phơng pháp tính cân bằng nhiệt ẩmnh:

Tính theo phơng pháp truyền thống

Tính theo phơng pháp Carrier

ở đây em tiến hành tính theo phơng pháp truyềnthống:

III.1 tính toán nhiệt thừa.

Lợng nhiệt thừa đợc xác định bằng tổng lợng nhiệt tỏa,nhiệt bức xạ và nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che, baogồm :

QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 (W)

Q1 – Nhiệt tỏa do ngời (W)

Q2 – Nhiệt tỏa từ các thiết bị (W)

Q3 – Nhiệt tỏa từ các đèn chiếu sáng (W)

Q4 – Nhiệt do các bức xạ mặt trời (W)

Q5 – Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che (W)

Q6 – Các nguồn nhiệt khác( Từ bán thành phẩm các thiết

bị trao

đổi nhiệt ).(W)

III.1.1 Nhiệt tỏa do ngời.

Theo công thức (3.13 ) tài liệu cơ sở kỹ thuật điều tiếtkhông khí [1]

Q1 = n ì q (W)

n – Số ngời có mặt trong phòng.

q – Nhiệt tỏa toàn phần tỏa ra từ mỗi ngời (W)

Lợng nhiệt tỏa ra tù mỗi ngời phụ thuộc vào điều kiệnlàm việc và nhiệt độ, độ ẩm của môi trờng sung quanh Đốivới công trình là một trung tâm thơng mại thì chúng ta tínhtoán điều kiện làm việc của nhân viên và khách hàng là lao

III.1.2 Nhiệt tỏa tù các thiết bị:

Theo công thức ( 3.11 ) tài liệu [1]

kt – Hệ số tải nhiệt, lấy kt = 1

Tại các tầng chỉ có máy tính tiền và máy nghe nhạc, các

số liệu do chủ đầu t cung cấp:

III.1.3 Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng.

Theo công thức (3.12 ) tài liệu [1]

Q3 = NS ( W )

NS – Tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng (W).Công suất suất chiếu sáng định mức tính trên mỗi mét vuông sàn là:

III.1.4 Nhiệt độ bức xạ mặt trời.

Nhiệt độ bức xạ mặt trời là tổng lợng đo nhiệt do mặt trời bức xạ qua kính (QK) qua kết cấu bao che, chủ yếu là quamái (Qbc) vào phòng

ở đây ta tính nhiệt bức xạ vào phòng nh một nguồn nhiệt tỏa

Theo công thức (3.16 ) Tài liệu [1]

τ1 – HÖ sè trong suèt cña kÝnh.Víi kÝnh mét líp τ1 = 0,9.

Tra c¸c th«ng sè theo b¶ng 3.3.Tµi liÖu [2]

§èi víi híng Nam th×:

§èi víi híng B¾c th×:

IS = 122 (W m2)

Q1

KB = 122 ( 28,7 3,7 ) 0,378 = 4914,12 (W)

Cßn l¹i híng T©y kh«ng cã bøc x¹ qua kÝnh:

⇒QK = Q1

KN + Q1

K§ + Q1

KB = 17189,35 + 4914,12 + 0 = 22103,47 (W)

III.1.4.2 Nhiệt bức xạ mặt trời qua mái vào phòng

εs - Hệ số bức xạ mặt trời của bề mặt bao che

ở đây ta chỉ tính cho tầng 2 mái kết cấu gồm có ( 7,2 21,6 m ) là mái bằng và ( 21,6 21,6 m )là mái tôn

a> Hệ số truyền nhiệt qua mái bằng.

Từ bản vẽ thiết kế, ta xác định đợc kết cấu mái nh hình

0,93 1,0 1,55

0,93 0,0259 0,35

Với kết cấu mái nh trên, theo tài liệu [1] ta chọn

ε = 0,65 đồng thời tính đợc hệ số truyền nhiệt K theo công thức:

k = +∑ +

n I

I

δ α

1 1

01,00259,0

6,093,0

05,055,1

1,01

05,093,0

01,0201

1

+++

+++

Qmb = 0,055 0,043 ( 7,2 21,6 ) 0,65 928 = 221,85 (W).

I

δ α

1 1

4 3

3 2

2 1

1

λ

δ λ

δ λ

δ λ

δ λ

δ λ

δ

i i

δ1 = 50 (m m) = 0,05 m ChiÒu dÇy líp chèng lãt b»ng b«ng thñy tinh

.

λ1 = 0,16 (W m .K) HÖ sè dÉn nhiÖt cña líp tÊm lãt b»ng b«ng thñy tinh.

δ2 = 1,5 (m) ChiÒu dµy cña líp kh«ng khÝ tÜnh

λ2 = 0,0259 (W m .K) HÖ sè dÉn nhiÖt cña líp kh«ng khÝ tÜnh

δ3 = 100 (m m) = 0,1 (m) BÒ dµy cña líp trÇn bª t«ng cèt thÐp

λ3 = 1,55 (W m .K) HÖ sè dÉn nhiÖt cña líp trÇn bª t«ng cètthÐp

δ4 = 0,6 (m) ChiÒu dµy cña líp kh«ng khÝ tÜnh

λ4 = 0,0259 (W m .K ) HÖ sè dÉn nhiÖt cña líp kh«ng khÝ tÜnh

δ5 = 100 (m m) = 0,01 (m) HÖ sè dÉn nhiÖt cña líp gç lµm trÇn gi¶

,8135,0

01,00259,0

6,055

,1

1,00259,0

5,116

,0

05,

1 + +

δα

1 1

015 , 0 45 , 0

22 , 0 77 , 0

015 , 0 20

I

δ α

1 1

1

(W m2.K)

V¸ch tiÕp xóc trùc tiÕp víi kh«ng khÝ : λN = 20 (W m2.K)

HÖ sè táa nhiÖt phÝa trong nhµ : αT = 10 (W m2.K)

2

§é dµy vËt liÖu : δi = 0,015 (m)

HÖ sè dÉn nhiÖt : λi = 0,16 (W m .K )

24,020

116,0

015,0101

1

=++

Theo tµi liÖu [1] hÖ sè truyÒn nhiÖt ki vµ diÖn tÝch cña nÒn nh sau:

HÖ sè truyÒn nhiÖt ki cña mçi d·i nªn cã trÞ sè nh sau:

D·i 1 Cã hÖ sè truyÒn nhiÖt :k i = 0,5 (W m2.K).

D·i 2 Cã hÖ sè truyÒn nhiÖt : k2 = 0,2 (W m2.K)

D·i 3 Cã hÖ sè truyÒn nhiÖt : k3 = 0,1 (W m2.K)

D·i 4 Cã hÖ sè truyÒn nhiÖt : k4 = 0,07 (W m2.K)

⇒QH

5 = Q1

5 + Q2

5 = 3973,76 (W)

Đối với mùa đông:

⇒QĐ

5 = - 6182,6 (W)

III.1.6 Lợng nhiệt tỏa từ các nguồn nhiệt khác:

Ta chỉ tính đến lợng nhiệt do không khí lọt từ ngoài mang vào xác định theo công thức:

6 = 42018,95 (W)

TÇng 2:

6 = (90,4 57,78)

3600

2,1.7,3.622.7,1

W2 - Lợng ẩm thừa do bay hơi từ bán thành phẩm (kg h ).

W3 - Lợng ẩm thừa do bay hơi đoạn nhiệt từ sân ẩm (

h

W4 - Lợng ẩm thừa do hơi nớc nóng mang vào (kg h )

W5 - Lợng ẩm thừa do không khí lọt từ ngoài mang vào (

h

kg )

Do hầu nh không có bán thành phẩm nào mang ẩm đáng

kể, không có các thiết bị sinh hơi, các nhà vệ sinh có sân

ẩm có miệng hút riêng nên các thành phần W1, W2, W3, W4 có thể bỏ qua Nh vậy lợng ẩm thừa chỉ còn lại hai thành phần chính là: W1 và W5

III.2.1 Lợng ẩm do ngời tỏa ra.

Theo công thức (3.44) tài liệu [1]

W1 = 103 n gn (kg h ).

n – Số ngời có trong không khí điều hòa g ng.h

gn – ẩm tỏa do mỗi ngời trong một đơn vị thời gian

G1 – Lợng không khí lọt qua cửa trong một đơn vị thời gian (kg h ).

Theo phần tính toán nhiệt thừa ta có :

ρ- Khối lợng riêng của không khí.ρ= 1,2

Đối với mùa hè:

⇒W5 = 44,60 2 = 89,20 (kg ) h

Đối với mùa đông:

Tầng 1

W5 = 1,2 1,7 622 3,7 ( 0,0064 – 0,013 ) = -

30,98 (kg ) h

Tầng 2

W5 = 1,2 1,7 622 3,7 ( 0,0064 – 0,013 ) = - 30,98 (kg ) h

III.2.3 Kiểm tra điều kiện đọng sơng.

Hiện tợng đọng sơng xảy ra khi nhiệt độ vách nhỏ hơn nhiệt độ đọng sơng của không khí Hiện tợng này không những gây mất mỹ quan của công trình nói chung mà còn

có thể ảnh hởng nghiêm trọng tới tuổi thọ của các kết cấu xây dựng Vì vậy để tránh sảy ra hiện tợng này cần kiểm tra xem các kết cấu bao che có đảm bảo không bị đọng s-

ơng hay không và biện pháp khắc phục

Từ các hệ thức phơng trình mật độ dòng nhiệt qua váchtheo tài liệu [1] ta có:

Q = k (tT – tN ) = αN ( tN - tN

W ) = αT ( tT - tT

W )

k =

T N

N u N N

t t

T u T T

t t

Ta kiểm tra đọng sơng phía vách có nhiệt độ cao

Đối với mùa hè:

k max =

T N

N S N

N

t t

t t

T S T

T

t t

t t

⇒ tN

S = 26,50C ; tN = 27,80C Mùa đông: tN = 13,80C ; ϕ N = 66%

N u N N

t t

8,272,3220

N S N N

t t

5,262,3220

điều kiện K < Kmax

Vậy không xảy ra hiện tợng đọng sơng ở phía vách có nhiệt độ cao

III.3 tính toán hệ số góc tia quá trình.

Hệ số góc tia qua trình tự thay đổi trạng thái không khí do nhận nhiệt thừa, ẩm thừa εT đợc tính theo công thức:

QT – Tổng nhiệt thừa trong không gian điều hòa.KJ Kg

WT – Tổng lợng ẩm thừa của không gian điều hòa (kg h ).Mùa hè:

εT =

T H T H

W

18,4

11000

36006

5 4 3 2

1 + + +H + + ⋅ ⋅

T

W

Q Q Q Q Q Q

K. Cal Kg

⇒εT =

18,4

11000

36002

,135

6,15118

W

Q

=

18,4

11000

36006

5 4 3 2

1 + + +D + + ⋅ ⋅

T

W

Q Q Q Q Q Q

K. Cal Kg

⇒εT =

18,4

11000

360097

,15

1,14765

CHƯƠNG IV thiết lập sơ đồ điều hòa không khí lựa chọn và

bố trí các thiết bị chính của hệ thống.

IV.1 lập sơ đồ điều hòa không khí:

Lập sơ đồ điều hòa không khí là xác lập quá trình xử

lý không khí trên đồ thị I – d sau khi tính toán đựơc nhiệt thừa, ẩm thừa, hệ số góc tia qúa trình tự thay đổi trạng tháikhông khí trong phòng để đảm bảo các thông số nhiệt ẩm trong và ngoài nhà đã chọn, từ đó tiến hành tính toán năng suất cần thiết của các thiết bị xử lý không khí tạo cơ sở cho việc lựa chọn và bố trí thiết bị Việc thành lập sơ đồ điều hòa không khí ở đây chỉ tiến hành cho mùa hè và mùa đông, các thời gian khác trong năm

có nhu cầu cần sử dụng thấp hơn nên nếu thiết bị đợc chọn hoạt động thích hợp mùa hè thì cũng đảm bảo các điều kiện tiện nghi cho các thời gian còn lại

Trong từng điều kiện cụ thể mà ta có thể chon một

trong các sơ đồ : thẳng tuần hoàn không khí một cấp, tuần hoàn không khí hai cấp, cóphun ẩm bổ sung

Sơ đồ thẳng đợc sử dụng khi trong không gian điều hòa có nguồn phát sinh các chất độc, của việc lắp đặt đ-ờng ốnggió hồi không bù lại đợc chi phí đầu t lắp đặt

chúng

Sơ đồ có tuần hoàn không khí có một cấp là sơ đồ ờng đợc ứng dủngộng rãi hơn cả do nó tiết kiệm đợc năng l-ợng rất lớn so với sơ đồ thẳng và chi phí đầu t ban đầu đôi

th-khi không lớn hơn so với sơ đồ tuần hoànkhông khí một cấp tiêu tốn năng lợng nhiều hơn song lại đơn giản hởntong việc lắp đặt vận hành và có chi phí đầu t ban đầu nhỏ hơn Chính vì vậy, trong thực tế ngời ta thờng sử dụng sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp Sơ đồ tuần hoàn không khí hai cấp thờng chỉ đợc sử dụng trong xởng sản xuất lớn nh nhàmáy dệt, nhà máy sản xuất dợc phẩm

Đối với công trình là một trung tâm thơng mại không

đòi hỏi nghiêm nghặt các tiêu chuẩn về không khí trong phòng, không phát sinh các đặc tố, do đó lợng không khí tơicần bổ sung chỉ chiếm 10% lợng không khí cấp Cũng từ lý

do đó ta thấy rằng việc sử dụng hệ thống tuần hoàn không khí một cấp sẽ giảm đợc đáng kể chi phí vận hành

Sơ đồ nguyên lý của hệ thống đợc trình bày nh sau:

1 Van điều chỉnh gió tơi

2 Buồng hòa trộn

10 11

8 9

1

3 thiết bị sử lý không khí.

4 Quạt gió

5 Không gian cần điều hòa

6 Miệng thổi gió

7 Miệng hút gió hồi

8 Đờng ống gió hồi

9 Thiết bị lọc bụi

10 Quạt gió

11 Van điều chỉnh gió thải

Nguyên lý làm việc của hệ thống nh sau:

Không khí ngoài trời có trạng thái N đi qua cửa lấy gió

t-ơi (1) có lọc bụi với lu lợng LN lu lợng LT tại buồng hòa trộn(2) Sau khi hòa trộn lhông khí ( có trạng thái C ) đợc đaqua thiết bị xử lý nhiệt ẩm (3) để đạt đựoc trạng thái O

và đợc quạt gió (4) cáp vào không gian điều hòa (5) quacác miệng thổi (6) Trạng thái không khí điểm thổi là V.Tại không gian điều hòa, sau khi nhận nhiệt thừa, ẩmthừa, không khí tự biến đổi tới trạng thái T theo tia quátrình VT có hệ số góc là εT Khi trạng thái T không khí đợchút qua các miệng hút (7) nhờ quạt gió hồi (10) Sau khi điqua lọc bụi (9) một phần không khí đợc đa vào buồng hòatrộn (2) một phần đợc thải ra ngoài theo cửa thải (11), cửa(11) và (1) thờng đợc đồng chỉnh để đảm bảo cân bằng

áp suất trong phòng.thiết bị sơ đồ điều hòa không khí

Về mùa hè:

Các điểm T, N biểu diển trạng thái không khí trong nhà

và ngoài trời

Điểm C biểu diển không khí sau khi hòa trộn Điểm C có thể xác định đợc trên đòng nối NT nếu biết tỷ lệ hòa trộn

LN : LT

Điểm V biểu diển trạng thái không khí điểm thổi vào

Bỏ qua tổn thất nhiệt ở quạt và đờng ống thì có thể coi V ≡0

Nối C với 0, doạn CO biểu diễn quá trình làm lạnh, làm khô không khí

LN = 1,2 max( 10% L,30.n )/3600 (kg s ).

Lợng khôngkhí tuần hoàn là:

Theo (5.11 c ) tài liệu [1]