MỤC LỤCLỜI CẢM ƠN2CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ81.1. Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí81.1.1. Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí81.1.2. Sự phát triển kỹ thuật điều hòa không khí ở Việt Nam81.2. Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí9CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN THÔNG SỐ BAN ĐẦU112.1. Giới thiệu công trình112.1.1. Kiến trúc112.1.2. Đặc điểm kết cấu122.2. Chọn thông số ban đầu122.2.1. Thông số ngoài nhà122.2.2. Thông số trong nhà13CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM153.1. Lựa chọn phương pháp tính toán153.2. Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa153.2.1. Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11153.2.2. Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ Q21183.2.3. Nhiệt hiện truyền qua vách Q22193.2.4. Nhiệt hiện truyền qua nền Q23223.2.5 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31223.2.6 Nhiệt hiện do máy móc tỏa Q32233.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4243.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QaN253.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5a263.3 Xác định phụ tải lạnh263.4. Kiểm tra đọng sương trên vách28CHƯƠNG 4 THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ294.1. Sơ đồ tuần hoàn một cấp294.2. Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) εhf324.3. Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor) εht334.4. Hệ số đi vòng εBF (Bypass Factor)344.5. Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) εhef344.6. Nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh354.7. Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh36CHƯƠNG 5 TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ385.1. Phân tích lựa chọn hệ thống385.1.1. Hệ thống điều hòa không khí VRF (Variable Refrigerant Flow)385.1.2. Hệ thống điều hòa trung tâm nước415.2. Lựa chọn hệ thống điều hòa44CHƯƠNG 6 CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ466.1. Giới thiệu về công nghệ tích trữ lạnh466.2. Phân loại hệ thống tích trữ lạnh476.3. Các phương pháp và công nghệ trữ lạnh516.3.1. Phương pháp trữ lạnh516.3.2. Công nghệ tích trữ lạnh546.4. Chọn sơ đồ tích trữ lạnh ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí64CHƯƠNG 7 TÍNH CHỌN MÁY CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ657.1. Phân tích chọn bồn trữ lạnh667.2. Chọn bồn trữ lạnh727.3. Chọn máy chiller757.4. Chọn tháp giải nhiệt777.5. Chọn AHU và FCU787.6. Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt cho hỗn hợp Ethylene Glycol – nước (EGW) và nước80CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ828.1. Tính chọn cửa gió828.2. Tính toán thiết kế đường ống gió838.2.1. Tính toán đường ống gió cấp838.2.2. Tính toán đường ống gió hồi858.2.3. Tính toán cấp gió tươi858.3. Chọn quạt gió tươi85CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC879.1 Tính toán đường ống nước cấp và hồi879.2. Tính toán đường ống nước giải nhiệt889.3. Tính toán đường ống hệ thống bồn trữ lạnh899.4. Tổn thất áp suất919.4.1. Tổn thất áp suất đối với đường ống nước lạnh919.4.2. Tổn thất áp suất đối với đường ống nước giải nhiệt939.4.3. Tổn thất áp suất của đường ống EGW949.5. Tính chọn bơm979.5.1. Tính chọn bơm nước lạnh979.5.2. Tính chọn bơm nước giải nhiệt989.5.3. Tính chọn bơm Ethylene glycol999.6. Tính chọn đường ống nước ngưng1019.7. Tính chọn bình dãn nở104
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
-ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Lê Viết Hiến… Khóa: 57…….Ngành: Kỹ thuật nhiệt
Khoa/ Viện: Viện KH&CN Nhiệt – Lạnh
1 Đề tài đồ án:
Thiết kế hệ thống điều hòa không khí trung tâm Water Chiller cho Nhà máy sản xuất bao bì màng nhôm - APP
Số liệu ban đầu: Bản vẽ kiến trúc và các thông tin liên quan.
2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
- Tổng quan và giới thiệu công trình;
- Tính toán nhiệt ẩm thừa cho công trình;
- Tính chọn máy điều hòa không khí;
- Tính toán hệ thống cung cấp không khí;
- Tính toán hệ thống ống nước, nước ngưng;
- Tính toán hệ thống các đường ống kỹ thuật khác.
3 Các bản vẽ và đồ thị (trích từ đồ án, phóng to):
- Sơ đồ nguyên lý;
- Mặt bằng điều hòa không khí.
4 Ngày giao đề tài đồ án: 05/09/2016.
5 Ngày sinh viên phải hoàn thành đồ án: 04/01/2017.
TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 2
(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)
Ngày bảo vệ: …
Điểm HD:… Điểm duyệt:…
Điểm BV:… Điểm chung:…
Ngày … tháng … năm 2017 Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ đồ
Trang 2LỜI CẢM ƠN
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bản đồ án này do tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứudưới sự hướng dẫn của thầy giáo Th.S Hồ Hữu Phùng
Để hoàn thành đồ án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tàiliệu tham khảo, ngoài ra không sử dụng bất kỳ tài liệu nào khác mà không đượcghi
Nếu sai, tôi xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định
Hà Nội, ngày 02 tháng 01 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Lê Viết Hiến
Trang 4MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 8
1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí 8
1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí 8
1.1.2 Sự phát triển kỹ thuật điều hòa không khí ở Việt Nam 8
1.2 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí 9
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH VÀ CHỌN THÔNG SỐ BAN ĐẦU 11
2.1 Giới thiệu công trình 11
2.1.1 Kiến trúc 11
2.1.2 Đặc điểm kết cấu 12
2.2 Chọn thông số ban đầu 12
2.2.1 Thông số ngoài nhà 12
2.2.2 Thông số trong nhà 13
CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 15
3.1 Lựa chọn phương pháp tính toán 15
3.2 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa 15
3.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q11 15
3.2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ Q21 18
3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q22 19
3.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q23 22
3.2.5 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q31 22
3.2.6 Nhiệt hiện do máy móc tỏa Q32 23
3.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q4 24
3.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào QhN và QaN 25
Trang 53.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q5h và Q5a 26
3.3 Xác định phụ tải lạnh 26
3.4 Kiểm tra đọng sương trên vách 28
CHƯƠNG 4 THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 29
4.1 Sơ đồ tuần hoàn một cấp 29
4.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) ε hf 32
4.3 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (Grand Sensible Heat Factor) ε ht 33
4.4 Hệ số đi vòng ε BF (Bypass Factor) 34
4.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) ε hef 34 4.6 Nhiệt độ đọng sương của dàn lạnh 35
4.7 Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh 36
CHƯƠNG 5 TÍNH CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 38
5.1 Phân tích lựa chọn hệ thống 38
5.1.1 Hệ thống điều hòa không khí VRF (Variable Refrigerant Flow) 38
5.1.2 Hệ thống điều hòa trung tâm nước 41
5.2 Lựa chọn hệ thống điều hòa 44
CHƯƠNG 6 CÔNG NGHỆ TÍCH TRỮ LẠNH TRONG HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 46
6.1 Giới thiệu về công nghệ tích trữ lạnh 46
6.2 Phân loại hệ thống tích trữ lạnh 47
6.3 Các phương pháp và công nghệ trữ lạnh 51
6.3.1 Phương pháp trữ lạnh 51
6.3.2 Công nghệ tích trữ lạnh 54 6.4 Chọn sơ đồ tích trữ lạnh ứng dụng cho hệ thống điều hòa không khí .64
Trang 6CHƯƠNG 7 TÍNH CHỌN MÁY CHO HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG
KHÍ 65
7.1 Phân tích chọn bồn trữ lạnh 66
7.2 Chọn bồn trữ lạnh 72
7.3 Chọn máy chiller 75
7.4 Chọn tháp giải nhiệt 77
7.5 Chọn AHU và FCU 78
7.6 Tính chọn thiết bị trao đổi nhiệt cho hỗn hợp Ethylene Glycol – nước (EGW) và nước 80
CHƯƠNG 8 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐƯỜNG ỐNG GIÓ .82 8.1 Tính chọn cửa gió 82
8.2 Tính toán thiết kế đường ống gió 83
8.2.1 Tính toán đường ống gió cấp 83
8.2.2 Tính toán đường ống gió hồi 85
8.2.3 Tính toán cấp gió tươi 85
8.3 Chọn quạt gió tươi 85
CHƯƠNG 9 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐƯỜNG ỐNG NƯỚC 87
9.1 Tính toán đường ống nước cấp và hồi 87
9.2 Tính toán đường ống nước giải nhiệt 88
9.3 Tính toán đường ống hệ thống bồn trữ lạnh 89
9.4 Tổn thất áp suất 91
9.4.1 Tổn thất áp suất đối với đường ống nước lạnh 91
9.4.2 Tổn thất áp suất đối với đường ống nước giải nhiệt 93
9.4.3 Tổn thất áp suất của đường ống EGW 94
9.5 Tính chọn bơm 97
9.5.1 Tính chọn bơm nước lạnh 97
9.5.2 Tính chọn bơm nước giải nhiệt 98
Trang 79.5.3 Tính chọn bơm Ethylene glycol 99
9.6 Tính chọn đường ống nước ngưng 101 9.7 Tính chọn bình dãn nở 104
Trang 8CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1 Sự hình thành và phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí
1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí
Vào năm 218 đến 222, hoàng đế Varius Avitus ở thành Rome đã cho ngườiđắp ngọn núi tuyết ở vườn thượng uyển để hướng những ngọn gió mát thổi vàocung điện
Vào năm 1845, bác sĩ Jonh Gorrie người Mỹ đã chế tạo máy nén khí đầutiên để điều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Chính điều đó ông trở nênnổi tiếng trên thế giới và đi vào lịch sử của điều hòa không khí
Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và cắtnghĩa tính chất nhiệt động của không khí ẩm và phương pháp xử lí để đạt đượccác trạng thái không khí theo yêu cầu Kỹ thuật điều hòa không khí bắt đầuchuyển mình và có những bước nhảy vọt đáng kể, đặc biệt vào năm 1921 khitiễn sĩ Willis H Carrier phát minh ra máy lạnh ly tâm Điều hòa không khí thực
sự lớn mạnh và tham gia vào nhiều lĩnh vực khác nhau như:
+ Điều hòa không khí cho các nhà máy công nghiệp
+ Điều hòa không khí cho các trại điều dưỡng, bệnh viện
+ Điều hòa không khí cho các cao ốc, nhà hát lớn
+ Điều hòa không khí cho các sinh hoạt khác nhau của con người…
+ Đến năm 1932, toàn bộ các hệ thống điều hòa không khí đã chuyển sang
sử dụng môi chất R12
1.1.2 Sự phát triển kỹ thuật điều hòa không khí ở Việt Nam
Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong khoảng 10 năm nay, ởcác thành phố lớn phát triển lên hàng loạt các cao ốc, nhà hàng, khách sạn, cácrạp chiều phim, các biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người ở thànhphố tăng cao, các hệ thống điều hòa không khí trung tâm hầu như chiếm lĩnh tất
Trang 9cả các cao ốc văn phòng, khách sạn, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu bong, hộitrường, các phòng học đạt tiêu chuẩn quốc tế, các trung tâm mua sắm, hệ thốngsiêu thị… Khi cuộc sống của người dân đang ngày càng được cải thiện đáng kểthì nhu cầu về máy điều hoà không khí càng trở nên cấp thiết nhất là trong điềukiện khí hậu ngày càng nóng lên trên toàn thế giới.
Trong điều kiện hiện nay khi ngành công nghiệp Dược Phẩm nước nhàđang có những bước phát triển mạnh về cả số lượng và chất lượng thì ngành điềuhoà không khí lại càng có chỗ đứng hơn nữa Khi mà từ ngày 18/11/2004 Bộ Y
Tế ban hành quyết định về việc triển khai áp dụng nguyên tắc sản xuất thuốc đạtchuẩn GMP-WHO mới được phép sản xuất thuốc chữa bệnh thì khi này một loạtcác nhà máy Dược phải thay đổi công nghệ mới với các điều kiện khắt khe hơn
về môi trường sản xuất, do đó ngành điều hoà không khí cho nhà máy Dược hẳn
có chỗ đứng vững chắc
Sự chiếm lĩnh của ngành Điều hòa không khí minh chứng một hiện tại rõràng vị trí quan trọng của ngành điều hòa không khí trong sinh hoạt và mọi hoạtđộng, cho thấy ngành lạnh ở Việt Nam đang ngày càng phát triển mạnh mẽ phục
vụ cho nhiều mục đích sử dụng
1.2 Mục đích – ý nghĩa của điều hòa không khí
Nước ta có khí hậu tương đối phức tạp, ở miền Bắc từ đèo Hải Vân trở ra có
2 mùa rõ rệt, mùa hè nóng ẩm, mùa đông lại giá rét có khi còn có Tuyết ở một sốnơi Ở miền Trung và miền Nam lại nóng ẩm quanh năm Chính vì vậy luôn làmcho con người mất cảm giác thoải mái khi làm việc và nghỉ ngơi kèm theo đó là
sự mệt mỏi, dễ mắc các bệnh về đường hô hấp ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏecủa con người
Kỹ thuật điều hòa không khí có thể giải quyết tốt được vấn đề trên Điềuhòa không khí là ngành kỹ thuật có khả năng tạo ra trong không gian điều hòamột môi trường không khí trong sạch, có nhiệt độ, độ ẩm, vận tốc gió nằm trongphạm vi ổn định phù hợp với sự thích nghi của cơ thể con người trong từng điềukiện sinh hoạt làm việc cụ thể khác nhau Nó tạo ra cảm giác thỏa mái sảng
Trang 10khoái cho con người, không nóng bức về mùa hè, không lạnh giá về mùa đông,cung cấp đủ dưỡng khí trong lành, bảo vệ sức khỏe, phát huy năng suất lao độngcủa con người Hiện nay trong các công trình xây dựng như: Các công sở, kháchsạn, nhà hàng, siêu thị, nhà hát, các trung tâm vui chơi giải trí, nhà ở… đều đượctrang bị hệ thống điều hòa không khí.
Ngoài mục đích tạo điều kiện tiện nghi cho cơ thể con người, điều hòakhông khí còn nhằm phục vụ cho nhiều quá trình công nghệ khác
Cùng với quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước, các ngành nghềngày càng được phát triển và mở rộng và kéo theo đó là sự phát triển của kỹthuật điều hòa không khí Một số ngành sản xuất có công nghệ đặc biệt nó đòihỏi phải có một chế độ nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí phù hợp Điềunày chỉ có kỹ thuật điều hòa không khí mới có khả năng đáp ứng được Ngành
cơ khí chính xác c tạo dụng cụ đo lường, dụng cụ quang học… thì yêu cầu vềnhiệt độ độ ẩm, độ sạch của không khí …Còn rất nhiều qui trình công nghệ đòihỏi phải áp dụng kỹ thuật điều hòa không khí mới có thể sản xuất hiệu quả được
Trang 11CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH 2.1 Giới thiệu công trình
Hình 2.1: Phối cảnh 3D nhà máy sản xuất bao bì màng nhôm - APP 2.1.1 Kiến trúc
Nhà máy sản xuất bao bì màng nhôm – APP tọa lạc tại khu công nghiệpPhố Nối A – Văn Lâm – Hưng Yên là nhà máy được xây dựng với quy mô hiệnđại, công nghệ cao, đạt được tính thẩm mỹ cao, có kiến trúc phù hợp với cảnhquan xung quanh
Công trình có kết cấu khung bê tông cốt thép, bao che là tường xây gạch kếthợp trụ bê tông cốt thép, mái dầm thép được lợp tôn cách nhiệt PU, nền bê tôngcốt thép được sơn epoxy 2 lớp
Công trình gồm 2 khu nhà A và B với nhiều phòng chức năng được tổnghợp dưới bảng sau:
Khu nhà Tầng Cao độ Phòng, Phân xưởng Diện tích (m 2 )
Trang 12B 1 + 200 Kho nguyên liệu 1464
- Tường bao xây bằng gạch lỗ cộng vữa trát dầy 220 mm
- Tường ngăn xây bằng gạch lỗ cộng vữa trát dầy 110 mm
- Mái tôn cách nhiệt PU
2.2 Chọn thông số ban đầu
Việc chọn thông số ban đầu để thiết kế hệ thống điều hòa không khí thựchiện dựa theo tiêu chuẩn chuẩn quốc gia TCVN 5687 : 2010 về thông gió – điềuhòa không khí – tiêu chuẩn thiết kế
2.2.1 Thông số ngoài nhà
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 : 2010, thông số tính toán củakhông khí ngoài nhà dùng cho thiết kế hệ thống điều hòa không khí được chiathành 3 cấp: I, II và III
- Cấp I với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà
là m = 35 h/năm – dùng cho hệ thống điều hòa không khí trong các công trình cócông dụng đặc biệt quan trọng như Lăng chủ tịch Hồ Chí Minh,…
- Cấp II với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà
là m = 150 h/năm đến 200 h/năm – dùng cho các hệ thống điều hòa không khíđảm bảo điều kiện tiện nghi nhiệt và các điều kiện công nghệ trong các côngtrình có công dụng thông thường như công sở, cửa hàng, nhà văn hóa – nghệthuật, nhà công nghiệp;
Trang 13- Cấp III với số giờ cho phép không đảm bảo chế độ nhiệt ẩm bên trong nhà
là m = 350 h/năm đến 400 h/năm – dùng cho các hệ thống điều hòa không khítrong các công trình công nghiệp không đòi hỏi cao về chế độ nhiệt ẩm và khithông số tính toán trong nhà không thể đảm bảo được bằng thông gió tự nhiênhay cơ khí thông thường không có xử lý nhiệt ẩm
Với điều kiện công trình thực tế, hệ thống điều hòa không khí cấp III là phùhợp nhất với công trình Thông số tính toán ngoài nhà với số giờ cho phép khôngđảm bảo m = 350 h/năm là:
tN = 35,4 oC
φN = 56,6 %
2.2.2 Thông số trong nhà
Theo TCVN 5687 : 2010, ta lựa chọn thông số nhiệt ẩm trong nhà để thiết
kế đối với nhà máy in Thông số nhiệt ẩm cụ thể đối với từng phòng, từng khuvực được cho dưới bảng đây
Bảng 2.1: Thông số nhiệt ẩm trong nhà Phòng Nhiệt độ t T ( o C) Độ ẩm φ T (%)
Trang 14CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN CÂN BẰNG NHIỆT ẨM 3.1 Lựa chọn phương pháp tính toán
Có nhiều phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm khác nhau để xác định năngsuất lạnh yêu cầu trong đó 2 phương pháp cơ bản là phương truyền thống vàphương pháp Carrier Sự khác nhau của 2 phương pháp là cách xác định năngsuất lạnh Q0 Ở đây ta chọn phương pháp Carrier để tính cân bằng nhiệt ẩm.Các bước chủ yếu của phương pháp tính cân bằng nhiệt ẩm cho công trình
là tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa
3.2 Tính nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩn thừa
Công thức tính nhiệt hiện thừa [1]:
ΣQQht = Q11 + Q21 + Q22 + Q23 + Q31 + Q32 + Q4h + QhN + Q5h (3.2)
Trong đó:
Q11 – Nhiệt hiện bức xạ qua kính;
Q21 – Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ và do chênh lệch nhiệt độ;
Q22 – Nhiệt hiện qua vách;
Q23 – Nhiệt hiện truyền qua nền;
Q31 – Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng;
Q32 – Nhiệt hiện tỏa do máy móc;
Q4 – Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa;
QhN và QâN – Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào;
Q5h và Q5â – Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt
3.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11
Nhiệt bức xạ qua kính được tính toán theo công thức:
Trang 15Q'11 = F.RT.c.ds.mm.kh.m.r, W (3.5)Trong đó:
nt – hệ số tác dụng tức thời;
Q'11 – lượng nhiệt bức xạ tức thời qua kính vào phòng;
F – diện tích bề mặt kính cửa sổ có khung thép, m2, nếu là khung gỗlấy bằng 0,85F;
RT – nhiệt bức xạ mặt trời qua cửa kính vào trong phòng, W/m2;
c – hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mặt biển, tính theo côngthức:
s ds
mm – hệ số ảnh hưởng của mây mù;
kh – hệ số ảnh hưởng của khung;
m – hệ số kính;
r – hệ số mặt trời
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo, nhà A
Phân xưởng in Flexo có cửa kính hướng Đông
+ Diện tích cửa sổ kể cả khung:
Hướng Đông có 8 cửa sổ kính kích thước 900x1800 mm nên:
Trang 16FD = 8.0,9.1,8 = 12,96 m2
Hướng Bắc có 4 cửa sổ kính kích thước 900x1800 mm nên:
FB = 4.0,9.1,8 = 6,48 m2
+ Tính nhiệt bức xạ qua cửa kính vào trong phòng
Do điều hòa hoạt động 24/24h nên theo bảng 4.2 [1] ta có:
Hướng Đông RDT max= 505 W/m2 vào lúc 8h tháng 6
Hướng Bắc RBT max = 129 W/m2 vào lúc 7 và 17h tháng 6
+ Tính hệ số ảnh hưởng của độ cao so với mực nước biển:
Hưng Yên cao hơn mực nước biển 4 m, phòng ở tầng 1 nên coi như cao hơnmực nước biển 6m, ta có:
s ds
Khi xét bức xạ lớn nhất có nghĩa là trời không có mây nên mm = 1
+ Hệ số ảnh hưởng của khung:
Với khung kim loại kh = 1,17
Trang 17' D 11
Q 12,96 505 1, 0001.0,935.1.1,17.1.1716 W0
' B 11
Q 6,48.129.1,0001.0,935.1.1,17.1.1 915 W
Hệ thống điều hòa hoạt động 24/24 h, gs = 700 kg/m2, tìm được nt lớn nhấtlà:
D t
B t
Các phòng khác tính tương tự cho kết quả trong bảng 3.1
Bảng 3.1: Nhiệt hiện bức xạ qua kính Khu vực Hướn g (W/m Rt 2 ) (m F 2 ) ε nt (W) Qi (W) Q11
Trang 18Phòng ăn nhỏ Tây 505 2,16 1,0941 0,44 525
631
Ghi chú: ε = εc.εds.εmm.εkh.εm.εr
Bảng 3.1 chỉ thể hiện kết quả ở hướng có có cửa kính
3.2.2 Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ Q 21
Công thức tính nhiệt truyền qua mái bằng bức xạ Q21
Mái của nhà máy là mái tôn chống nóng Tra trên Internet vật liệu mái tôn,
có lớp cách nhiệt PU dày 50 mm, ta được hệ số truyền nhiệt của mái là:
k = 0,367 W/m2KHiệu nhiệt độ tương đương ∆ttđ được tính theo công thức:
s N t® N T
N
.R
(3.11)Trong đó:
tN – nhiệt độ không khí ngoài nhà;
tT – nhiệt độ không khí trong nhà;
εs – hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của bề mặt mái;
N
R R
0,88 với RT - bức xạ mặt trời qua kính theo phương nằmngang;
N – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài nhà
Trang 19Suy ra: với tT = 25 oC thì
o t®
0,8.789
0,88.20Kết quả tính toán các phòng được thể hiện trên bảng 3.2
Bảng 3.2: Nhiệt hiện truyền qua mái bằng bức xạ Khu
K (W/
m 2 K)
F (m 2 )
∆t (K)
Q21 (W)
3.2.3 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 22
Nhiệt truyền qua vách Q22 gồm 2 thành phần:
Do chênh lệch nhiệt độ giữa ngoài trời và trong nhà t tN tT
Với tường tiếp xúc hành lang thì t 0,7.(tN t )T
Trang 20 Do bức xạ vào tường, tuy nhiên phần nhiệt này được coi bằng không khitính toán
Nhiệt truyền qua vách được tính bằng công thức:
Trong đó:
Q2i – nhiệt truyền qua tường, cửa ra vào (gỗ, nhôm), cửa sổ (kính);
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
Hệ số truyền nhiệt qua tường xác định bằng biểu thức:
αN = 20 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài tường khi tiếp xúc trựctiếp với không khí bên ngoài, αN = 10 W/m2.K khi tường tiếp xúc gián tiếpvới không khí bên ngoài;
αT = 10 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà;
Ri – nhiệt trở dẫn nhiệt lớp thứ i của cấu trúc tường, m2K/W;
δi – độ dày vật liệu lớp thứ i của cấu trúc tường, m;
λi – hệ số dẫn nhiệt lớp vật liệu thứ i của cấu trúc tường, W/mKTường của nhà máy có 2 loại là tường dày 220 mm và 110 mm Cấu trúctường gồm 3 lớp: 2 lớp vữa chát và 1 lớp gạch rỗng
Tường dày 220 mm có:
o Lớp gạch rỗng có δg = 0,2 m, λg = 0,58 W/mK;
o Lớp vữa chát có δv = 0,01 m, λv = 0,93 W/mK
Tường dày 110 mm có:
Trang 21o Lớp gạch rỗng có δg = 0,1 m, λg = 0,58 W/mK;
o Lớp vữa chát có δv = 0,005 m, λv = 0,93 W/mK
Vậy, hệ số truyền nhiệt qua tường như sau:
Tường ngăn bằng gạch 220 mm tiếp xúc trực tiếp không khí ngoài trời:
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo:
Tường 220mm, tiếp xúc trực tiếp:
Q k F t 1, 94.161, 48.8, 4 2631, 48 WTường 220mm, tiếp xúc gián tiếp:
∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K;
k – hệ số truyền nhiệt qua cửa, W/m2K
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo:
22c
Q k.F t 6,8.11,5.5,88 6,8.8,64.8, 4 953,33 W
Trang 22c) Nhiệt truyền qua kính cửa sổ
Trong đó:
F – diện tích cửa sổ, m2;
∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà, K;
k – hệ số truyền nhiệt qua kính, W/m2K
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo:
22k
Q k.F t 5,89.8,64.8, 4 5,89.4,32.5,88 577,1 WLượng nhiệt truyền qua vách vào văn phòng cơ điện là:
Q Q Q Q 2631, 48 1763,88 953,33 577,1 5925,79 WKết quả tính nhiệt hiện truyền qua vách được thể hiện ở bảng 3.4
Bảng 3.4: Nhiệt hiện truyền qua vách
(W)
Q22k (W)
Q22t (W)
Q22 (W)
Trang 243.2.4 Nhiệt hiện truyền qua nền Q 23
Nhiệt truyền qua nền được tính theo biểu thức:
Trong đó:
F – diện tích sàn, m2;
∆t = (tN – tT) – hiệu nhiệt độ bên trong và bên ngoài, K;
k – hệ số truyền nhiệt qua sàn hoặc nền, W/m2K
Theo bảng 4.15 [1], do nền của công trình đặt ngay trên mặt đất nên ta có:
k = 2,15 W/m2K Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo
Q23 = k.F.∆t = 2,15.924.8,4 = 16687,44 W
Kết quả tính nhiệt hiện truyền qua nền được thể hiện ở bảng 3.5:
Bảng 3.5: Nhiệt hiện truyền qua nền Khu vực (m F 2 ) K (W/ m 2 K) (K) ∆t (W) Q 23
Trang 25Khu chế bản 264 0 8,4 0
3.2.5 Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Q 31
Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng được tính theo công thức:
Kết quả tính nhiệt các phòng còn lại được thể hiện ở bảng 3.6
Bảng 3.6: Nhiệt hiện tỏa do đèn chiếu sáng Khu vực (m F 2 )
q đ (W/m 2 sàn
Q (W) n t n đ
Q 31 (W)
Trang 26Phân xưởng in ống đồng 1188 12 14256 1 1 14256
3.2.6 Nhiệt hiện do máy móc tỏa Q 32
Nhiệt tỏa do máy móc dùng động cơ điện trong nhà máy in với động cơđiện và máy móc đều nằm trong phòng điều hòa với công suất định mức N, W vàhiệu suất động cơ η đầy tải thì nhiệt tỏa ra thì toàn bộ năng lượng cung cấp chođộng cơ đều biến thành điện nên:
Số lượng thiết bị
Tổng công suất , W Hệ số Q32 , W
298901,1 0
360439,5 6
Trang 27Khu chế bản 10000 2 20000 0,73 27397,26
3.2.7 Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa Q 4
a) Nhiệt hiện do người tỏa ra Q 4h
Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng chủ yếu bằng đối lưu và bức xạ, đượcxác định theo biểu thức:
Trong đó:
nđ = 1 – hệ số tác động không đồng thời, theo trang 174 [1];
nt = 1 – hệ số tác động tức thời, theo bảng 4.8 [1];
n – số người trong phòng điều hòa;
qa – nhiệt ẩn do một người tỏa ra, W/người, xác định theo bảng 4.18 [1]Theo bảng 4.18 [1] ta có bảng:
Bảng 3.8: Nhiệt hiện do một người tỏa ra tương ứng từng khu vực
Trang 28Kho nguyên liệu 138 Phòng ăn lớn 84
b) Nhiệt ẩn do người tỏa Q 4a
Nhiệt ẩn do người tỏa được xác định theo biểu thức:
Trong đó:
n – số người trong phòng điều hòa;
qa – nhiệt ẩn do một người tỏa ra, W/người, xác định theo bảng 4.18 [1]Theo bảng 4.18 [1] ta có bảng:
Bảng 3.9: Nhiệt ẩn do một người tỏa ra tương ứng từng khu vực
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo
Q4 = Q4h + Q4a = 1.1.10.138 + 10.292 = 4300 W
Kết quả tính nhiệt hiện tỏa do người tỏa ra được thể hiện ở bảng 3.10
Bảng 3.10: Nhiệt hiện và ẩn do người tỏa ra
(W/người)
Q4h (W)
qa (W/người)
Q4a (W)
Trang 293.2.8 Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Q hN và Q aN
Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào được xác định theo biểu thứcsau:
Trong đó:
tN, tT – nhiệt độ của không khi ngoài trời và trong nhà, oC;
dN, dT – dung ẩm của không khi ngoài trời và trong nhà, g/kg;
n – số người trong phòng điều hòa;
l – lưu lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây, l/s
Trang 30Đối với lưu lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây, theoTCVN 5687 : 2010:
l = 9,7 l/s = 35 m3/h đối với khu sản xuất;
l = 8,3 l/s = 30 m3/h đối với khu phòng ăn;
l = 8,3 l/s = 30 m3/h đối với khu văn phòng
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo
QhN = 1,2.n.l.(tN – tT) = 1,2.10.9,7.(35,4 - 27) = 977,76 W
QaN = 1,2.n.l.(dN – dT) = 1,2.10.9,7.(20 – 13,4) = 768,24 WKết quả tính nhiệt các phòng còn lại được thể hiện ở bảng 3.11
Bảng 3.11: Nhiệt hiện và ẩn do gió tươi mang vào Khu vực n (l/s) l ( o ∆t C) (W) QhN (g/kg) ∆d (W) QaN
3.2.9 Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Q 5h và Q 5a
Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt được xác định như sau:
Trang 31Q5h = 0,39.ξ.V.(tN – tT) , W (3.23)
Trong đó:
tN, tT – nhiệt độ của không khi ngoài trời và trong nhà, oC;
dN, dT – dung ẩm của không khi ngoài trời và trong nhà, g/kg;
V – thể tích phòng, m3;
ξ – hệ số kinh nghiệm, xác định theo bảng 4.20 [1]
Tính ví dụ cho phân xưởng in Flexo
Q5h = 0,39.ξ.V.(tN – tT) = 0,39.0,35.3537,6.8,4 = 4056,21 W
Q5a = 0,84.ξ.V.(dN – dT) = 0,84.0,35.3537,6.6,6 = 6864,36 WKết quả tính nhiệt hiện tỏa do gió lọt được thể hiện ở bảng 3.12
Bảng 3.12: Nhiệt hiện và ẩn do gió lọt Khu vực V (m 3 ) ξ ( o ∆t C) Q5h (W) (g/kg) ∆d Q5a (W)
Trang 323.3 Xác định phụ tải lạnh
Tổng nhiệt thừa của các khu vực được thể hiệ trên bảng 3.13
Trang 33PX in ống đồng 1015,2 19297,2 5423,0 21455,3 14256,0 298901,1 9890,0 4015,8 24571,3 398824,8
Trang 35ra trường hợp đọng sương mặt ngoài của bao che Theo [1] để không xảy ra đọngtrên vách thì hệ số truyền nhiệt k của vách nhỏ hơn kmax, với kmax được xác địnhtheo công thức:
αN = 20 W/m2K – hệ số tỏa nhiệt phía ngoài nhà;
tN, tT – nhiệt độ của không khi ngoài trời và trong nhà, oC;
s N
t – nhiệt độ đọng sương phía ngoài nhà
Thay số vào công thức ta có:
Trang 36Hệ thống tuần hoàn không khí một cấp là một hệ thống tương đối đơn giản,đảm bảo được các yêu cầu vệ sinh, vận hành không phức tạp, lại có tính kinh tếcao Do đó ta chọn sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp để sử dụng trong hệ thốngđiều hòa không khí cho công trình.
4.1 Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp
Hình 4.1 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp
1 – cửa chớp (van) lấy gió tươi (gió trời) 2 – phin lọc không khí
10 – quạt gió xả và hồi
11 – ống giớ hồi và van điều chỉnh lưu lượng gió hồi
12 – ống gió xả và van điều chỉnh lưu lượng gió thải
13 – buồng hòa trộn
Trang 37quá trình hòa trộn với gió hồi có trạng thái T, lưu lượng GT Sau khi hòa trộn,hỗn hợp có trạng thái không khí H và lưu lượng GN + GT được đưa qua các thiết
bị xử lý không khí như phin lọc (2), dàn làm lạnh (3), calorife (4), dàn phun ẩm
để tăng ẩm (5) để đạt được trạng thái không khí O sau đó được quạt đưa vàophòng điều hòa qua các miệng thổi phân phối (7) Trạng thái không khí thổi vào
là V Trong phòng điều hòa không khí sẽ tự biến đổi trạng thái từ V đến T donhận nhiệt hiện thừa và nhiệt ẩm thừa trong không gian điều hòa Sau đó khôngkhí ở trạng thái T được quạt (10) hút qua các miệng hút, thải một phần ra ngoàitheo đường xả và đưa một phần về phòng hòa trộn theo đường hồi
Biểu diễn quá trình trên ẩm đồ t – d
Hình 4.2 Sơ đồ tuần hoàn một cấp biểu diễn trên ẩm đồ
Khi tính toán trên đồ thị I-d, các điểm N, T, H được xác định dễ dàng nhờcác đại lượng tính được Điểm O được xác định bằng điểm cắt của φ = 95% vàtia quá trình εt = Q/W
Trang 38- Hệ số nhiệt hiện gồm 3 loại: hệ số nhiệt hiện phòng, hệ số nhiệt hiệntổng và hệ số nhiệt hiện hiệu dụng;
- Hệ số đi vòng;
- Điểm đọng sương thiết bị
Sử dụng ẩm đồ với các đại lượng trên đạt độ chính xác cao hơn Vì điểm Otuỳ theo kiểu dàn lạnh hay dàn phun, số hàng ống, diện tích bề mặt trao đổi nhiệtlớn hay nhỏ mà có thể đạt φ = 90÷100% chứ không lấy định hướng 95% nhưphương pháp truyền thống
4.2 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (Room Sensible Heat Factor) ε hf
Hệ số nhiệt hiện phòng được ký hiệu là εhf là tỷ số giữa thành phần nhiệthiện trên tổng nhiệt hiện và ẩn của phòng chưa tính tới thành phần nhiệt hiện vànhiệt ẩn do gió tươi QhN và gió lọt QaN đem vào không gian điều hòa
Hệ số nhiệt hiện phòng biểu diễn tia quá trình tự biến đổi không khí trongbuồng lạnh V – T
Hệ số nhiệt hiện phòng được tính theo biểu thức:
hf hf
Qaf – tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), W
Bảng 4.1 Bảng tổng kết hệ số nhiệt hiện của các khu vực
Trang 396 Kho nguyên liệu 105733,33 16539,73 0,86
Qa – thành phần nhiệt ẩn, kể cả phần nhiệt ẩn do giớ tươi đem vào
QaN có trạng thái ngoài trời N;
Qt – tổng nhiệt thừa dung để tính năng suất lạnh Qo = Qt , W
Bảng 4.2: Hệ số nhiệt hiện tổng của các khu vực
Trang 4011 Điều hành sản xuất 6833,30 2368,41 0,74
4.4 Hệ số đi vòng ε BF (Bypass Factor)
Hệ số đi vòng là tỉ số giữa lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng khôngtrao đổi nhiệt ẩm với dàn với tổng lượng không khí thổi qua dang, ký hiệu là εBF:
G – tổng lưu lượng không khí qua dàn, kg/s
Hệ số đi vòng phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó quan trọng nhất là bềmặt trao đổi nhiệt của dàn, cách sắp xếp bố trí bề mặt trao đổi nhiệt ẩm, số hàngống, tốc độ không khí Trong bảng 4.22 [1] với dàn lạnh dùng trong phân xưởngsản xuất ta có εBF = 0,2
4.5 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (Effective Sensible Heat Factor) ε hef
Là tủ số giữa nhiệt hiện hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng củaphòng: