Đồ Án Điều Hòa Không Khí

đồ án đầy đủ của môn đồ án điều hòa không khí. hộ thống điều hòa không khí VRV. giới thiệu rất đầy đủ và hướng dẫn chọn máy cho phù hợp với công trìn. đây là toàn những điều cần thiết đã lọc ra.CHƯƠNG 1: Tổng quan về điều hòa không khí.CHƯƠNG 2: Phân tích các hệ thống điều hòa và lựa chọn hệ thống phù hợp.CHƯƠNG 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm cho công trình.CHƯƠNG 4: Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí.CHƯƠNG 5: Lựa chọn máy và thiệt bị của hệ thống điều hòa không khí.CHƯƠNG 6: Tính toán hệ thống vận chuyển và phân phối không khí.

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CNNL

= = = =  = = = =

ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ – VRV VỚI NHÀ

I TẠI ĐÀ NẴNG

GVHD: TRẦN VĂN TUẤNSVTH: PHẠM VĂN CAO ĐOÀN VĂN HÀ TRẦN VĂN PHÚC TRẦN VĂN CHINH TRỊNH ANH TUẤN DƯƠNG VĂN TUẤN

Hà Nội-tháng /2018

Mục Lục

LỜI NÓI ĐẦU 4

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 5

1.1 Cơ sở kĩ thuật điều hòa không khí 5

1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí 5

1.1.2 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí tại Việt Nam 5

1.1.3 Điều hòa không khí và tầm quan trọng của điều hòa không khí 6

1.2 Giới thiệu về công trình 8

1.3 Chọn cấp điều hòa và thông số tính toán 9

1.3.1 Chọn cấp điều hòa 9

1.3.2 Chọn thông số tính toán ngoài nhà 10

1.3.3 Chọn thông số điều hòa trong nhà 10

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA VÀ LỰA CHỌN HỆ THỐNG PHÙ HỢP 11

2.1 Yêu cầu đối với một hệ thống điều hòa không khí 11

2.2 Máy điều hoà cục bộ 11

2.3 Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió 11

2.4 Hệ thống điều hòa trung tâm nước 12

2.5 Hệ thống điều hòa không khí VRV 16

2.6 So sánh và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 17

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CHO CÔNG TRÌNH 20

3.1 Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát 20

3.2 Nhiệt thừa của công trình 21

3.2.1 Nhiệt tỏa từ máy móc Q1 21

3.2.2 Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng Q2 21

3.2.3 Nhiệt tỏa từ người Q3 21

3.2.4 Nhiệt tỏa từ thành phẩm Q4 22

3.2.5 Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt Q5 22

3.2.6 Nhiệt tỏa bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6 22

3.2.7 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q7 23

3.2.8 Nhiệt tỏa do rò lọt không khí Q8 24

3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q9 24

3.2.10 Nhiệt thẩm thấu qua trần Q10 26

3.2.11 Nhiệt thẩm thấu qua nền Q11 26

3.2.12 Tổng nhiệt thừa của công trình 27

3.3 Ẩm thừa của công trình 28

CHƯƠNG 4: THÀNH LẬP VÀ TÍNH TOÁN SƠ ĐỒ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 29

4.1 Lựa chọn sơ đồ điều hòa không khí 29

4.2 Sơ đồ tuần hoàn không khí 1 cấp 29

4.3 Tính thông số các điểm trên sơ đồ điều hòa không khí 30

CHƯƠNG 5: LỰA CHỌN MÁY VÀ THIẾT BỊ CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 32

5.1 – Lựa chọn sơ bộ dàn lạnh của hệ thống điều hòa 32

5.2 Lựa chọn dàn nóng của hệ thống điều hòa 35

CHƯƠNG 6: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG VẬN CHUYỂN VÀ PHÂN PHỐI KHỐNG KHÍ 36

PHỤ LỤC 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển kinh tế của cả nước, ngànhđiều hòa không khí cũng đã có những bước phát triển vượt bậc và ngày càng trở nênquen thuộc trong đời sống và sản xuất

Việt Nam là đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm vì vậy điều hoà khôngkhí và thông gió có ý nghĩa vô cùng to lớn đối với đời sống con người Cùng với sựphát triển như vũ bảo của khoa học kỹ thuật nói chung, kỹ thuật điều tiết không khícũng có những bước tiến đáng kể trong một vài thập kỷ qua Đặc biệt ở việt Nam từkhi có chính sách mở cửa, các thết bị điều hoà không khí đã được nhập từ nhiềunước khác nhau với nhu cầu ngày càng tăng và cũng ngày càng hiện đại hơn

Ngày nay điều hào tiện nghi không thể thiếu trong các toà nhà, khách sạn, vănphòng, nhà hàng, các dịch vụ du lịch, văn hoá, y tế, thể thao mà còn cả trong cáccăn hộ, nhà ở, các phương tiện đi lại như ô tô, tau hoả, tàu thuỷ… Điều hoà côngnghệ trong những năm qua cũng đã hổ trợ đắc lực cho nhiều ngành kinh tế, gópphần để nâng cao chất lượng sản phẩm, đảm bảo quy trình công nghệ như trong cácngành sợi, dệt, chế biến thuốc lá, chè, in ấn, điện tử, vi điện tử, bưu điện, viễnthông, máy tính, quang học, cơ khí chính xác, hoá học

Hiện nay các hệ thống điều hòa không khí rất đa dạng, tuỳ vào các yêu cầu cụthể mà nhà thiết kế có thể lựa chọn hệ thống điều hòa không khí (Chiller; VRV; )

để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật và đảm bảo tính kinh tế về vốn đầu tư và các chi phívận hành

Việc lựa chọn hệ thống điều hòa thích hợp cho công trình là hết sức quan trọng,

nó phải đáp ứng được yêu cầu của công trình; phát huy các ưu điểm, hạn chế cáckhuyết điểm, đảm bảo tối ưu về mặt kinh tế, hoạt động với độ tin cậy cao, vận hành,bảo dưỡng dễ dàng, tuổi thọ cao…

Vì vậy để thuận tiện cho việc lựa chọn và thiết kế điều hòa không khí, em đã tiếnhành xây dựng đồ án thiết kế hệ thống điều hòa không khí gồm những chương sau:

 CHƯƠNG 1: Tổng quan về điều hòa không khí.

 CHƯƠNG 2: Phân tích các hệ thống điều hòa và lựa chọn hệ thống phù hợp.

 CHƯƠNG 3: Tính cân bằng nhiệt ẩm cho công trình.

 CHƯƠNG 4: Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí.

 CHƯƠNG 5: Lựa chọn máy và thiệt bị của hệ thống điều hòa không khí.

 CHƯƠNG 6: Tính toán hệ thống vận chuyển và phân phối không khí.

Hà Nội, ngày tháng năm 2018

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 1.1 Cơ sở kĩ 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 người đắpngọn núi tuyết ở vườn thượng uyển để làm mát những ngọn gió thổi vào cung điện.Vào năm 1845, bác sĩ John Gorrie người Mỹ đã chế tạo máy nén khí đầu tiên đểđiều hòa không khí cho bệnh viện tư của ông Chính điều đó làm ông nổi tiếng và đivào lịch sử của điều hòa không khí

Năm 1850, nhà thiên văn học Puizzi Smith lần đầu tiên đưa ra dự án điều hòakhông khítrong phòng ở bằng máy lạnh nén khí

Năm 1911, Carrier lần đầu tiên xây dựng ẩm đồ của không khí ẩm và định nghĩatính chất nhiệt động của không khí ẩm và phương pháp xử lý để đạt được các trạngthái không khí theo yêu cầu

Kỹ thuật điều hòa không khí bắt đầu chuyển mình và có những bước tiến nhảyvọt đáng kể, đặc biệt là vào năm 1921 khi tiến sĩ Willis H Carrier phát minh ra máylạnh ly tâm Điều hòa không khí thực sự lớn mạnh và tham gia vào nhiều lĩnh vựckhác nhau như:

 Điều hòa không khí cho các nhà máy công nghiệp

 Điều hòa không khí cho các nhà máy chăn nuôi

 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 nơi sinh hoạt khác nhau của con người…

Đến năm 1932, toàn bộ các hệ thống điều hòa không khí đã chuyển sang sử dụngmôi chất freon R12

Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng đượcnâng cao thì điều hòa không khí ngày càng phát triển mạnh mẽ, ngày càng có thiết

bị, hệ thống điều hòa không khí hiện đại, gọn nhẹ, rẻ tiền

1.1.2 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí tại Việt Nam

Đối với Việt Nam, là một đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm Điều hoàkhông khí có ý nghĩa vô cùng to lớn trong việc phát triển kinh tế nước ta Điều hòakhông khí được sử dụng trong hầu hết các ngành kinh tế, đặc biệt là ngành chế biến

và bảo quản thực phẩm, các ngành công nghiệp nhẹ, ngành xây dựng

Ở Việt Nam hiện nay, việc tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí chomột công trình nào đó đều chỉ là tính toán từng bộ phận riêng lẻ rồi lựa chọn cácthiết bị của các nước trên thế giới để lắp ráp thành một cụm máy, ta chưa thể chế

tạo được từng thiết bị cụ thể hoặc có chế tạo được nhưng chất lượng còn kém.

Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước trong những năm gần đây, ở cácthành phố lớn phát triển lên hàng loạt các cao ốc, nhà hàng, khách sạn, các rạp chiếuphim, các biệt thự sang trọng, nhu cầu tiện nghi của con người tăng cao, ngành điềuhòa không khí đã bắt đầu có vị trí quan trọng và có nhiều hứa hẹn trong tương lai.Trong điều kiện hiện nay, khi cuộc sống của người dân ngày càng được cải thiệnđáng kể về mọi mặt thì việc các tòa nhà trọc trời, khách sạn, nhà hàng, siêu thị,trung tâm thương mại… sử dụng hệ thống điều hòa không khí là một điều hợp lý vàcấp thiết nhất là trong điều kiện khí hậu ngày càng nóng lên trên toàn thế giới vìhiệu ứng nhà kính mà Việt Nam của chúng ta cũng đang phải chịu ảnh hưởng lớn từhiện tượng này Việc các hệ thống điều hòa trung tâm hầu như đã chiếm lĩnh tất cảcác cao ốc văn phòng, khách sạn, các trung tâm mua sắm, các siêu thị… đã chứngminh một thực tế rõ ràng vị trí quan trọng của ngành điều hòa không khí trong sinhhoạt và trong mọi hoạt động sản xuất Việc này còn cho ta thấy ngành lạnh nước tađang ngày càng phát triển mạnh mẽ phục vụ cho nhiều mục đích sử dụng

1.1.3 Điều hòa không khí và tầm quan trọng của điều hòa không khí.

Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và yếu tố vật chất nhân tạo quan hệ mậtthiết với nhau, bao quanh con người, có ảnh hưởng tới đời sống, sản xuất, sự tồn tại,phát triển của con người và thiên nhiên (Theo Điều 1, Luật Bảo vệ Môi trường củaViệt Nam) Môi trường theo nghĩa rộng là tất cả các nhân tố tự nhiên và xã hội cầnthiết cho sự sinh sống, sản xuất của con người, như môi trường tài nguyên thiênnhiên, môi trường không khí, môi trường đất, môi trường nước, môi trường ánhsáng Trong đó môi trường không khí có ý nghĩa sống còn để duy trì sự sống trênTrái đất, trong đó có sự sống của con người Môi trường không khí có đặc tính làkhông thể chia cắt, không có biên giới, không ai có thể sở hữu riêng cho mình, môitrường không khí không thể trở thành hàng hoá, do đó nhiều người không biết giátrị vô cùng to lớn của môi trường không khí, chưa quí trọng môi trường không khí

và chưa biết cách tạo ra một môi trường không khí trong sạch không ôi nhiễm.Cũng giống như các loài động vật khác sống trên trái đất, con người có thânnhiệt không đổi (370C) và luôn luôn trao đổi nhiệt với môi trường không khí xungquanh Con người luôn phải chịu sự tác động của các thông số không khí trong môitrường không khí như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất độc hại và tiếng ồn Chúng

có ảnh hưởng rất lớn đến con người theo hai hướng tích cực và tiêu cực Do đó đểhạn chế những tác động tiêu cực và phát huy những tác động tích cực của môitrường xung quanh tác động đến con người, ta cần phải tạo ra một môi trường thoảimái, một không gian tiện nghi cho con người Những điều kiện tiện nghi đó hoàntoàn có thể thực hiện được nhờ kỹ thuật điều hoà không khí

Không những tác động tới con người, môi trường không khí còn tác động tới đờisống sinh hoạt và các quá trình sản xuất của con người… Con người tạo ra sảnphẩm và cũng tiêu thụ sản phẩm đó Do đó con người là một trong những yếu tốquyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm Như vậy, môi trường khôngkhí trong sạch, có chế độ nhiệt ẩm thích hợp cũng chính là yếu tố gián tiếp nâng caonăng suất lao động Mặt khác, mỗi ngành kỹ thuật lại yêu cầu một chế độ vi khí hậuriêng biệt do đó ảnh hưởng của môi trường không khí đối với sản xuất không giốngnhau Hầu hết các quá trình sản xuất thường kèm theo sự thải nhiệt, thải khí CO2 vàhơi nước, có khi cả bụi và các chất độc hại vào môi trường không khí ngay bêntrong nơi làm việc, làm thay đổi nhiệt độ và độ ẩm không khí trong phòng đồng thờigây ra những ảnh hưởng không tốt đến quá trình sản xuất và chất lượng sản phẩm.Chẳng hạn như trong các quá trình sản xuất thực phẩm, chúng ta đều cần duy trìnhiệt độ và độ ẩm theo tiêu chuẩn Độ ẩm thấp quá làm tăng nhanh sự thoát hơinước trên mặt sản phẩm, do đó tăng hao trọng, có khi làm giảm chất lượng sảnphẩm (gây nứt nẻ, vỡ do sản phẩm bị giòn quá khi khô) Nhưng nếu lớn quá cũnglàm môi trường phát sinh nấm mốc Một số ngành sản xuất như bánh kẹo cao cấpđòi hỏi nhiệt độ không khí khá thấp (ví dụ ngành chế biến sôcôla cần nhiệt độ 7 8oC, kẹo cao su là 20oC), nếu nhiệt độ không đạt yêu cầu sẽ làm hư hỏng sản phẩm.

Độ trong sạch của không khí không những tác động đến con người mà còn tác độngtrực tiếp đến chất lượng sản phẩm Bụi bẩn bám trên sản phẩm không chỉ làm giảm

vẻ đẹp mà còn làm hỏng sản phẩm Các ngành sản xuất thực phẩm không chỉ yêucầu không khí trong sạch, không có bụi bẩn mà còn đòi hỏi vô trùng nữa

Còn rất nhiều quá trình sản xuất khác đòi hỏi phải có điều hòa không khí mớitiến hành được hiệu quả như ngành y tế, ngành giao thông vận tải, ngành côngnghiệp in, ngành công nghiệp sợi, ngành cơ khí chính xác Điều này ta có thể tìmhiểu và nhận thấy trong thực tế sản suất nhất là ở thời đại công nghiệp phát triển ởtrình độ cao trong nước cũng như trên thế giới

Con người và sản xuất đều cần có môi trường không khí với các thông số thíchhợp Môi trường không khí tự nhiên không thể đáp ứng được những đòi hỏi đó Vìvậy phải sử dụng các biện pháp tạo ra vi khí hậu nhân tạo bằng điều hòa không khí.Điều hòa không khí (ĐHKK) là quá trình tạo ra và duy trì ổn định trạng tháikhông khí trong nhà theo một chương trình định trước, không phụ thuộc vào trạngthái không khí ngoài trời

Điều hoà không khí không chỉ giữ vai trò rất quan trọng trong đời sống hàngngày mà còn đảm bảo được chất lượng của cuộc sống con người cũng như nâng caohiệu quả lao động và chất lượng của sản phẩm trong công nghiệp sản xuất Đồngthời nó cũng có những ý nghĩa to lớn đối với việc bảo tồn các giá trị văn hóa và lịchsử

1.2 Giới thiệu về công trình

Công trình tòa nhà kí túc xá tại Đà Nẵng Công trình thuộc loại chung cưbình dân gồm có tầng 1 là nhà ăn Tầng hai đến tầng năm dành cho sinh viên thuêhọc bán trú với đầy đủ tiện nghi

● Tầng 2-5: Khu nhà ở cho sinh viên gồm 32 phòng mỗi tầng 8 phòng

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 tincậy không cao nhưng đầu tư không cao nên thường được sử dụng cho các côngtrình trên Với các phân tích trên, dựa trên yêu cầu của chủ đầu tư và đặc điểm củacông trình, phương án cuối cùng được lựa chọn là điều hoà không khí cấp 3

1.3.2 Chọn thông số tính toán ngoài nhà

Theo số liệu về khí hậu Việt Nam của tổng cục thống kê, ta có các thông số tínhtoán ngoài nhà cho địa điểm tại Hà Nội với đhkk cấp 3 như sau: Nhiệt độ: t =35oC; Độ ẩm: φ = 57 %; Entanpy: I = 88,919 kJ/kg Số liệu chọn dựa vào bảng

nhiệt độ và độ ẩm của các địa phương dùng để tính toán các hệ thống đhkk tríchTCVN 4088-85.

1.3.3 Chọn thông số điều hòa trong nhà

Theo tiêu chuẩn về điều kiện tiện nghi, áp dụng cho đối tượng là căn hộ chung

cư cao tầng, ta chọn các thông số điều hòa cho không gian trong nhà như sau: Nhiệtđộ: t = 27,0oC; Độ ẩm: φ = 60,0 %; Entanpy: I = 62,73 kJ/kg

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA VÀ LỰA CHỌN

HỆ THỐNG PHÙ HỢP 2.1 Yêu cầu đối với một hệ thống điều hòa không khí

Hệ thống phải đảm bảo các thông số trong và ngoài nhà, có tính tự động hóa cao

Hệ thống phải đáp ứng được các yêu cầu về mặt kỹ thuật cũng như mỹ thuật và mụcđích sử dụng của công trình Khi thi công láp đặt đường ống thiết bị không quáphức tạp gây cản trở cho các hạng mục khác Giá thành của thiết bị, vật tư phải phùhợp với công trình và nhà đầu tư Khi đưa vào hoạt động phải đảm bảo an toàn, độtin cậy, tuổi thọ và mang lại hiệu quả kinh tế cao cho nhà đầu tư

2.2 Máy điều hoà cục bộ

Hệ thống điều hoà cục bộ gồm máy điều hoà cửa sổ, máy điều hoà tách (hai vànhiều cụm loại nhỏ) năng suất lạnh nhỏ dưới 7kW (24000 BTU/h) Đây là loại máynhỏ hoạt động tự động, lắp đặt, vận hành, bảo dưỡng và sửa chữa dễ dàng, tuổi thọtrung bình, độ tin cậy cao, giá thành rẻ, rất thích hợp đối với các phòng và các căn

hộ nhỏ và tiền điện thanh toán riêng biệt theo từng máy Tuy nhiên hệ thống điềuhoà cục bộ có nhược điểm là khó áp dụng cho các phòng lớn như hội trường, phânxưởng, nhà hàng, cửa hàng, các toà nhà như khách sạn, văn phòng vì khi bố trí ởđây các cụm dàn nóng bố trí phía ngoài nhà sẽ làm mất mỹ quan và phá vỡ kết cấuxây dựng của toà nhà Nhưng với kiến trúc xây dựng, phải đảm bảo không làm ảnhhưởng tới mỹ quan công trình

Do những đặc điểm trên, thiết kế hệ thống điều hòa cho công trình chung cư,không xét tới việc sử dụng những máy điều hòa cục bộ do công suất của máy cục bộnhỏ, chỉ sử dụng cho từng hộ riêng biệt và ảnh hưởng lớn tới mĩ quan công trình

2.3 Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió

Là hệ thống mà không khí được làm lạnh bằng nước lạnh hoặc gas trong cácAHU rồi không khí lạnh được các đường ống dẫn vào phòng

Hệ thống điều hoà tách hai cụm có ống gió chủ yếu gồm:

 Máy lạnh làm lạnh không khí trục tiếp bằng gas

 Hệ thống ống dẫn gas

 Hệ thống nước giải nhiệt

 Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng gas nóngFCU (fan coil unit) hoặc AHU (air handling 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 diệt khuẩn cho không khí

 Bộ xử lý không khí

 Hệ thống tự điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm phòng, điều chỉnh gió tươi, gió hồi vàphân phối không khí, điều chỉnh năng suất lạnh, và điều khiển cũng như báohiệu và bảo vệ toàn bộ hệ thống

 Có thể có buồng phun

 Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió có các ưu điểm sau:

 Đường ống dẫn gas ngắn nên vòng tuần hoàn gas ít bị tắc nghẽn và rò rỉ gas

 Có thể khống chế nhiệt, ẩm trong không gian điều hoà nhờ buồng phun

 Có khả năng xử lý không khí với độ sạch cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả

về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi

 Hệ thống điều hòa tách hai cụm có ống gió có các nhược điểm sau:

 Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh

 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống

 Vấn đề cách nhiệt đường ống gió phức tạo, đặc biệt do đọng sương rớt lêntrần giả vì độ ẩm ở Việt Nam cao

2.4 Hệ thống điều hòa trung tâm nước

Máy lạnh trung tâm(water Chiler)

Hình :Sơ đồ dàn trải của hệ thống điều hòa trung tâm ( water chiler)

1.Máy nén 11.Đồng hồ hạ áp

2 Bình tách dầu 12.Van cấp nước

3.Đồng hồ cao áp 13.Dàn bay hơi và bể chứa

4.Thiết bị ngưng tụ 14.Cảm biến mức nước

5.Đường nước làm vào 15.Van xả

6.Tháp giải nhiệt 16.Bơm tuần hoàn

7.Nước làm mát ra 17.Đường nước đi

8.Van khóa 18.Van rẽ

9.Phin sấy 19.Đường nước về

10.Van dãn nở

Hệ thống điều hoà trung tâm nước là hệ thống sử dụng nước lạnh 7 để làm lạnhkhông khí gián tiếp qua các dàn trao đổi nhiệt FCU và AHU

Hệ thống điều hoà trung tâm nước chủ yếu gồm:

 Máy làm lạnh nước (water chiller) hay máy sản xuất nước lạnh thường từ 12xuống 7

 Hệ thống ống dẫn nước lạnh

 Hệ thống nước giải nhiệt

 Nguồn nhiệt để sưởi ấm dùng để điều chỉnh độ ẩm và sưởi ấm mùa đôngthường do nồi hơi nước nóng hoặc thanh điện trở ở các FCU cung cấp

 Các dàn trao đổi nhiệt để làm lạnh hoặc sưởi ấm không khí bằng nước nóngFCU (fan coil unit) hoặc AHU (air handling 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 diệt khuẩn cho không khí

 Bộ xử lý không khí

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

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước cùng hệ thống bơm thường được bố trí ởdưới tầng hầm hoặc tầng trệt, tháp giải nhiệt đặt trên tầng thượng Trái lại, máy làmlạnh nước giải nhiệt gió thường được đặt trên tầng thượng.

Nước lạnh được làm lạnh trong bình bay hơi xuống 7oC rồi được bơm nước lạnhđưa đến các dàn trao đổi nhiệt FCU hoặc AHU ở đây nước thu nhiệt của không khínóng trong phòng nóng lên đến 12oC và lại được bơm đẩy về bình bay hơi để táilàm lạnh xuống 7oC khép kín vòng tuần hoàn nước lạnh Đối với hệ thống lạnh kín(không có dàn phun) cần phải có thêm bình giãn nở để bù nước trong hệ thống giãn

nở khi thay đổi nhiệt độ Nếu so sánh về diện tích lắp đặt ta thấy hệ thống có máylàm lạnh nước giải nhiệt nước tốn thêm một diện tích lắp đặt ở tầng dưới cùng Nếudùng hệ thống với máy làm lạnh nước giải nhiệt gió hoặc dùng hệ VRV thì có thể sửdụng diện tích đó vào mục đích khác như làm gara ô tô

Bộ phận quan trọng nhất của hệ thống điều hoà trung tâm nước là máy làm lạnhnước

Máy làm lạnh nước giải nhiệt nước là một tổ hợp hoàn chỉnh nguyên cụm Tất cảmọi công tác lắp ráp, thử bền, thử kín, nạp gas được tiến hành tại nhà máy chế tạonên chất lượng rất cao Người sử dụng chỉ cần nối với hệ thống nước giải nhiệt và

hệ thống nước lạnh là máy có thể vận hành được ngay

Để tiết kiệm nước giải nhiệt người ta sử dụng nước tuần hoàn với bơm tháp vàtháp giải nhiệt nước Trong một tổ máy thường có 3 đến 4 máy nén, việc lắp nhiềumáy nén trong một cụm máy có ưu điểm:

 Dễ dàng điều chỉnh năng suất lạnh theo từng bậc

 Trường hợp hỏng một máy vẫn có thể cho các máy khác hoạt động trong khitiến hành sửa chữa máy hỏng

 Các máy có thể khởi động từng chiếc tránh dòng khởi động quá lớn

Máy làm lạnh nước giải nhiệt gió chỉ khác máy làm lạnh nước giải nhiệt nước ởdàn ngưng làm mát bằng không khí Do khả năng trao đổi nhiệt của dàn ngưng giảinhiệt gió kém nên diện tích của dàn lớn, cồng kềnh làm cho năng suất lạnh của một

tổ máy nhỏ hơn so với máy giải nhiệt nước Nhưng nó lại có ưu điểm là không cầnnước làm mát nên giảm được hệ thống làm mát như bơm, đường ống và tháp giảinhiệt Máy đặt trên mái cũng đỡ tốn diện tích sử dụng nhưng vì trao đổi nhiệt ở dànngưng kém, nên dàn ngưng cồng kềnh và nhiệt độ ngưng tụ cao hơn dẫn đến côngnén cao hơn và điện năng tiêu thụ cao hơn cho một đơn vị lạnh so với máy làm mátbằng nước Đây cũng là vấn đề đặt ra đối với người thiết kế khi chọn máy

Hệ thống trung tâm nước có các ưu điểm 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, vì nước hoàn toàn không độc hại

 Có thể khống chế nhiệt độ và độ ẩm trong không gian điều hoà theo từngphòng riêng rẽ, ổn định và duy trì điều kiện vi khí hậu tốt nhất

 Thích hợp cho các toà nhà như khách sạn, văn phòng với mọi chiều cao vàmọi kiến trúc không phá vỡ cảnh quan

 Ống nước so với ống gió nhỏ hơn nhiều do đó tiết kiệm được nguyên vật liệulàm ống

 Có khả năng xử lý không khí với độ sạnh cao, đáp ứng mọi yêu cầu đề ra cả

về độ sạch bụi bẩn, tạp chất, hoá chất và mùi

 Ít phải bảo dưỡng và sửa chữa

 So với hệ thống VRV, vòng tuần hoàn môi chất lạnh đơn giản hơn nhiều nênrất dễ kiểm soát

Hệ thống trung tâm nước có các nhược điểm sau:

 Tốn diện tích lắp đặt, do đường ống gió cồng kềnh

 Tốn nhân lực để thi công lắp đặt hệ thống

 Tiêu thụ điện năng nhiều hơn so với máy VRV rất nhiều

 Cần công nhân vận hành lành nghề

 Cần bố trí hệ thống lấy gió tươi cho các FCU

 Vấn đề cách nhiệt đường ống nước lạnh và cả khay nước ngưng khá phức tạođặc biệt do đọng sương ví độ ẩm ở Việt Nam quá cao

 Cần định kỳ sửa chữa máy lạnh và các FCU

2.5 Hệ thống điều hòa không khí VRV

Do hệ thống ống gió (Constant Air Volume) và VAV (Variable Air Volume) (hệthống ống gió lưu lượng không đổi và hệ thống ống gió lưu lượng thay đổi) sử dụngống gió điều chỉnh nhiệt độ phòng quá cồng kềnh, tốn nhiều thời gian và diện tíchlắp đặt, tốn vật liệu làm đường ống Nên người ta đưa ra giải pháp VRV (VariableRefrigerant Volume) là điều chỉnh năng suất lạnh qua việc điều chỉnh lưu lượng môichất.

Thực chất là phát triển máy điều hoà chia nhỏ năng suất lạnh cũng như số dànlạnh trực tiếp đặt trong các phòng lên đến 8 thậm chí đến 16 cụm dàn lạnh, tăngchiều cao lắp đặt và chiều dài đường ống giữa cụm dàn nóng và cụm dàn lạnh để cóthể ứng dụng cho các toà nhà cao tầng kiểu khách sạn và văn phòng, mà từ trướchầu như chỉ có hệ thống điều hoà trung tâm nước lạnh đảm nhiệm, vì so với ống giódẫn môi chất lạnh nhỏ hơn nhiều Máy điều hoà VRV chủ yếu sử dụng cho điều hoàtiện nghi

Tổ ngưng tụ có hai máy nén điều chỉnh năng suất lạnh theo kiểu on_off còn mộtmáy điều chỉnh bậc theo máy biến tần nên số bậc điều chỉnh từ 0 đến 100% gồm 21bậc, đảm bảo tiết kiệm năng lượng hiệu quả kinh tế cao

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

Các máy VRV có các dãy công suất hợp lý lắp ghép với nhau thành các mạngđáp ứng nhu cầu năng suất lạnh khác nhau nhỏ từ 7kW đến hàng ngàn kW, thíchhợp cho các toà nhà cao tầng hàng trăm mét với hàng ngàn phòng đa chức năng.VRV đã giải quyết tốt vấn đề hồi dầu về máy nén do đó cụm dàn nóng có thể đặtcao hơn dàn lạnh đến 50m và các dàn lạnh có thể đặt cách nhau cao tới 15m, đườngống dẫn môi chất lạnh từ cụm dàn nóng đến cụm dàn lạnh xa nhất tới 100m tạo điềukiện, bố trí máy dễ dàng trong các toà nhà cao tầng, văn phòng, khách sạn mà trướcđây chỉ có hệ thống trung tâm nước đảm nhiệm

Độ tin cậy do các chi tiết lắp ráp được chế tạo toàn bộ tại nhà máy với chấtlượng cao

Khả năng sửa chữa và bảo dưỡng 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 tạitrung tâm qua internet

So với hệ thống trung tâm nước, hệ VRV rất gọn nhẹ vì cụm dàn nóng bố trí trêntầng thượng hoặc bên sườn toà nhà, còn đường ống dẫn môi chất lạnh có kích thướcnhỏ hơn nhiều so với đường ống nước lạnh và đường ống gió

Có thể kết hợp làm lạnh và sưởi ấm trong phòng cùng một hệ thống kiểu bơmnhiệt hoặc thu hồi nhiệt hiệu suất cao

Máy điều hoà VRV có 3 kiểu dàn nóng: một chiều, hai chiều (bơm nhiệt) và thuhồi nhiệt.Máy điều hoà VRV chủ yếu phục vụ cho điều hoà tiện nghi chất lượngcao.

Ưu điểm:

 Tiết kiệm điện năng khi vận hành

 Vận hành đơn giản, tốn ít công lắp đặt

 Thiết bị đơn giản gọn nhẹ

 Có khả năng tự động hóa cao Nhược điểm:

 Giống như máy điều hoà hai cụm, máy VRV có nhược điểm là không lấyđược gió tươi nên người ta đã thiết kế thiết bị hồi nhiệt lấy gió tươi đi kèmrất hiệu quả Thiết bị hồi nhiệt này không những hạ nhiệt độ mà còn hạ được

độ ẩm của gió tươi đưa vào phòng

 Gas vận chuyển trong hệ thống phức tạp dễ gây rò rỉ và tắc nghẽn

2.6 So sánh và lựa chọn hệ thống điều hòa không khí

Trước khi so sánh để lựa chọn giữa các hệ thống điều hòa, ta cần nắm được cácđặc điểm về kiến trúc của các tòa nhà chung cư cần lưu ý khi lựa chọn hệ thốngđiều hòa không khí:

 Yêu cầu về điều hòa của chung cư là điều hòa tiện nghi

 Tòa nhà chung cư được chia làm nhiều hộ, nhiều phòng với các nhu cầu sửdụng điều hòa khác nhau

 Chiều cao của tòa nhà có ảnh hưởng tới khả năng lắp đặt

 Có yêu cầu về thẩm mĩ, cảnh quan, kiến trúc

 Do là nơi sinh hoạt của nhiều người nên yêu cầu mức độ an toàn về cháy nổ,

rò rỉ môi chất, giảm độ ồn,… cao

 Do những ảnh hưởng lớn về cảnh quan và kiến trúc nên những máy điều hòacục bộ và máy điều hòa nguyên cụm không được lựa chọn cho công trìnhnày

 Chúng ta chỉ tiến hành so sánh giữa hệ thống điều hòa VRV và điều hòatrung tâm nước để tìm được hệ thống phù hợp với tòa nhà chung cư này.Bảng 2.1 – So sánh hai hệ thống điều hòa không khí VRV và trung tâm nước

Đặc điểm Hệ thống VRV Hệ thống điều hòa trung

tâm nướcMục

đích ứng

dụng

Điều hòa tiện nghi

Có khả năng lọc bụi và khử mùi,không có khả năng điều chỉnh độ

ẩm Phù hợp với căn hộ chung cư

Điều hòa công nghệ

Xử lý không khí tốt nhất cả

về nhiệt độ, độ ẩm, lục bụi,khử mùi,… tuy nhiên căn hộchung cư tại Việt Nam chưađòi hỏi yêu cầu cao tới mức

Không

gian gian cho phòng máy, phòng AHUChiếm ít không gian hơn Không

của hệ thống trung tâm nước có thểlàm gara, phòng cho thuê

Cần có không gian phòngmáy, phòng AHU Điều nàychiếm một khoản đầu tư rấtlớn do giá bất động sản tạiViệt Nam rất cao

hơn

Phức tạp hơn Cần có côngnhân vận hành Chi phí chovận hành và bảo dưỡng do vậy

cao

Khả năng Dễ dàng do sử dụng máy biến

tần Không có khả năng chomáy chạy

CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT ẨM CHO CÔNG TRÌNH 3.1 Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát

Ta xác định nhiệt thừa và ẩm thừa bằng phương pháp truyền thống:

(3.1)

 Qt : Nhiệt thừa trong phòng, W;

 Qtỏa : Nhiệt toả ra trong phòng, W;

 Qtt : Nhiệt thẩm thấu từ ngoài vào qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt

độ, W

Cụ thể, nhiệt tỏa trong phòng và nhiệt thẩm thấu được xác định như sau:

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

 Q1 : Nhiệt toả từ máy móc;

 Q2 : Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng;

 Q3 : Nhiệt toả từ người;

 Q4 : Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm;

 Q5 : Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt;

 Q6 : Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính;

 Q7 : Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che;

 Q8 : Nhiệt tỏa do rò lọt không khí qua cửa;

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

 Q9 : Nhiệt thẩm thấu qua vách;

 Q10 : Nhiệt thẩm thấu qua trần mái;

 Q11 : Nhiệt thẩm thấu qua nền;

 Qbs : Nhiệt tổn thất bổ sung do gió và hướng vách;

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

Wt = W1 + W2 + W3 + W4 +W5 , kg/s (3.4)

 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 do hơi nước nóng toả vào phòng, kg/s;

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

3.2 Nhiệt thừa của công trình

3.2.1 Nhiệt tỏa từ máy móc Q 1

Công trình của ta là khu nhà ở, do đó không có những máy móc tỏa nhiệt lớntrong không gian điều hòa.ta tính toán phần nhiệt Q1

Trong tầng 1 có 6 quạt trần, 1 tivi, 1 tủ lạnh

Tầng 2 có 1 quạt trần, 1 tivi

Tầng 3 có 1 quạt trần, 1 tivi

Tầng 4 có 1 quạt trần, 1 tivi

Tầng 5 có 1 quạt trần, 1 tivi

-công suất của quạt trần từ 65 – 80W Chọn công suất quạt trần là :75W

- công suất tủ lạnh 97-130W Chọn công suất tủ lạnh là : 120W

- công suất tivi 69W

Trong tòa nhà I có tổng cộng 10 quạt trần, 5 tivi , 1 tủ lạnh

Vậy Q1 = 10.75+5.69+120.1=1215 W

3.2.2 Nhiệt tỏa từ đèn chiếu sáng Q 2

Theo [1] nhiệt toả từ đèn chiếu sáng được xác định như sau:

Xác định tương tự cho các tầng khác ta được bảng phụ lục 1

3.2.3 Nhiệt tỏa từ người Q 3

Theo [1] nhiệt tỏa từ người được xác định như sau:

(3.6)

 q : Nhiệt tỏa từ một người, W/người;

 n : Số người.(vì không biết chính xác được giới tính nên ta tính với sốliệu lớn nhất dành cho đàn ông)

3.2.5 Nhiệt tỏa từ bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt Q 5

Với công trình văn phòng không có các thiết bị trao đổi nhiệt trong không gianđiều hòa (trừ dàn lạnh của máy điều hòa không khí)

Q5 = 0 W

3.2.6 Nhiệt tỏa bức xạ mặt trời qua cửa kính Q 6

Theo [1] nhiệt từ bức xạ mặt trời qua của kính xác định theo công thức:

(3.7)

 Isd: Cường độ bức xạ mặt trời trên mặt đứng, phụ thuộc hướng địa lý,W/m2;

 Fk: Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2;

 τ1: Hệ số trong suốt của cửa kính, với kính 1 lớp chọn τ1 = 0,90;

 τ2: Hệ số bám bẩn, với kính 1 lớp đặt đứng chọn τ2 = 0,80;

 τ3: Hệ số khúc xạ, với kính 1 lớp khung kim loại chọn τ3 = 0,75;

 τ4: Hệ số tán xạ do che nắng, với kính che trong chọn τ4 = 0,70; Ta có:

3.2.7 Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua kết cấu bao che Q 7

Theo [1] nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che được tính theo công thức:

(3.8)

- k: Hệ số dẫn nhiệt, W/m2k;

- F: Diện tích nhận bức xạ của bao che, m2;

- εs: Hệ số hấp thụ bức xạ mặt trời của vật liệu kết cấu bao che, với bề mặttrát vữa màu vàng, trắng εs = 0,42;

- Is: Cường độ bức xạ mặt trời theo mặt nằm ngang, W/m2.Tại đà nẵng cógiá trị :942 w/m2

Xác định hệ số dẫn nhiệt của kết cấu bao che:

K=

 αT = 10 W/m2K – Hệ số tỏa nhiệt phía trong nhà;

 αN = 20 W/m2K – Hệ số tỏa nhiệt phía ngoài nhà;

 δi, λi – Bề dày và hệ số dẫn nhiệt của các lớp vật liệu bao che;

K= = 1,25 W/m2K

Chi tiết nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che cho các phòng tại phụ lục 4

3.2.8 Nhiệt tỏa do rò lọt không khí Q 8

Theo [1] nhiệt tỏa do rò lọt không khí được xác định như sau:

 G8: Lượng không khí rò lọt qua mở cửa hoặc khe cửa, kg/s;

 IN, IT: entanpy không khí ngoài nhà và trong nhà, kJ/kg IN – IT= 62,73= 28,77 kJ/kg =28770 J/kg

hòa khác Kết quả chi tiết xem tại phụ lục 5.

3.2.9 Nhiệt thẩm thấu qua vách Q 9

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

- k: Hệ số truyền nhiệt qua vách, W/m2K;

- F: Diện tích vách, m2;

- tN, tT: Nhiệt độ ngoài và trong nhà, oC;

Xác định hệ số truyền nhiệt k: hệ số truyền nhiệt đã tính ở trên k=1,25 (w/m2k)Hiệu nhiệt độ trong và ngoài nhà với vách tiếp xúc với không khí ngoài trời:

Hướng nam với F = 239,6 m2; (trừ diện tích của ra vào 16,8 m2 và cửa sổ 1,92

m2);Δt = 8,8 K(giáp với ngoài trời)

Q9, đông = k.F.Δt

= 1,25.239,6.8,8

= 2635,4 W