Công trình có quy mô gồm 21 tầng nổi và 1 tầng hầm; tầng 12 là không gian dịch vụ thương mại, tầng 320 là căn hộ chung cư, tầng hầm được sử dụng làm không gian để xe.Phạm vi thiết kế điều hòa thông gió là không gian dịch vụ thương mại tầng 1 và tầng 2. Khu vực khách sạn thiết kế điều hòa cục bộ, việc này đã thể hiện trong phần chi tiết cấp điện căn hộ nên không thể hiện trong hồ sơ điều hòa. Phần hồ sơ thiết kế tăng áp, hút khói được tách riêng và ghép cùng bộ hồ sơ phòng cháy chữa cháy.Giải pháp thiết kế điều hòa là sử dụng hệ thống điều hòa VRV biến tần ga 410A mới nhất cho khu vực dịch vụ thương mại diện tích lớn, riêng các phòng sinh hoạt cộng đồng, các phòng thương mại có diện tích nhỏ sử dụng điều hòa cục bộ loại âm trần nối ống gió.Toàn bộ các không gian cần điều hoà cùng với các sảnh, hành lang các tầng đều lắp trần giả với chiều cao thông thuỷ đủ để lắp đặt các thiết bị (các dàn lạnh) cùng hệ thống đường ống, hệ thống cáp điện của hệ thống điều hoà không khí – thông gió.
Trang 1PHẦN IV - ĐIỀU HÒA THÔNG GIÓ
I CƠ SỞ THIẾT KẾ
1.Tổng quát
- Công trình có quy mô gồm 21 tầng nổi và 1 tầng hầm; tầng 1-2 là không gian dịch
vụ thương mại, tầng 3-20 là căn hộ chung cư, tầng hầm được sử dụng làm không gian để xe
- Phạm vi thiết kế điều hòa thông gió là không gian dịch vụ thương mại tầng 1 và tầng 2 Khu vực khách sạn thiết kế điều hòa cục bộ, việc này đã thể hiện trong phần chi tiết cấp điện căn hộ nên không thể hiện trong hồ sơ điều hòa Phần hồ sơ thiết kế tăng áp, hút khói được tách riêng và ghép cùng bộ hồ sơ phòng cháy chữa cháy
- Giải pháp thiết kế điều hòa là sử dụng hệ thống điều hòa VRV biến tần ga 410A mới nhất cho khu vực dịch vụ thương mại diện tích lớn, riêng các phòng sinh hoạt cộng đồng, các phòng thương mại có diện tích nhỏ sử dụng điều hòa cục bộ loại âm trần nối ống gió
- Toàn bộ các không gian cần điều hoà cùng với các sảnh, hành lang các tầng đều lắp trần giả với chiều cao thông thuỷ đủ để lắp đặt các thiết bị (các dàn lạnh) cùng hệ thống đường ống, hệ thống cáp điện của hệ thống điều hoà không khí – thông gió
2 Vai trò của điều hoà không khí đối với đời sống của con người
- Ngày nay kỹ thuật điều hoà không khí liên tục phát triển để đáp ứng yêu cầu cuộc sống của con người trong sinh hoạt cũng như trong sản xuất
- Các thông số cơ bản của môi trường có ảnh hưởng đến quá trình trao đổi nhiệt giữa môi trường và con người là:
+ Nhiệt độ của không khí
+ Độ ẩm tương đối của không khí
+ Tốc độ chuyển động của dòng không khí
+ Nồng độ các chất độc hại trong môi trường không khí
2.1 Sự ảnh hưởng của nhiệt độ
- Nhiệt độ bên trong cơ thể của con người luôn ổn định ở 37oC Trong suốt quá trình vận động và làm việc con người luôn thải một lượng nhiệt lượng nhất định vào môi trường không khí xung quanh Lượng nhiệt này truyền vào không khí bằng đối lưu, bức xạ Do vậy khi nhiệt độ không khí của môi trường xung quanh thay đổi sẽ ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt từ cơ thể con người vào môi trường Khi nhiệt
Trang 2độ môi trường quá cao hoặc quá thấp sẽ gây ra cảm giác khó chịu cho con người và ảnh hưởng đến sinh hoạt, lao động của con người
- Điều hoà không khí có thể khắc phục được điều này, đối với từng trường hợp cụ thể hệ thống điều hoà không khí là phương tiện có thể tạo ra môi trường có nhiệt độ từ: 240C dến 260C là môi trường tiện nghi, thoải mái cho các hoạt động của con người
2.2 Sự ảnh hưởng của độ ẩm tương đối
- Độ ẩm tương đối của không khí là yếu tố quyết định tới mức độ bay hơi, thoát ẩm
từ cơ thể con người ra môi trường (dưới hình thức đổ mồ hôi)
- Nếu độ ẩm tương đối của môi trường không khí xung quanh giảm xuống lượng
ẩm thoát ra từ cơ thể con người dễ dàng bay hơi vào không khí, điều này có nghĩa là
cơ thể thải nhiệt ra môi trường không khí xung quanh nhiều hơn Trái lại nếu độ ẩm tương đối lớn quá sẽ hạn chế quá trình thoát ẩm của cơ thể, mồ hôi toát ra, bay hơi kém bám lại trên da gây cảm giác khó chịu Thông thường khi nhiệt độ ở vào khoảng: 24oC dến 260C, để con người có cảm giác thoải mái dễ chịu thì độ ẩm tương đối của không khí vào khoảng 60% đến 65%
2.3 Tốc độ lưu chuyển của không khí
- Tuỳ thuộc vào tốc độ chuyển động của dòng khí mà lưu lượng ẩm thoát ra từ cơ thể con người là nhiều hay ít Khi tốc độ chuyển động của dòng không khí tăng lên thì lớp không khí bão hoà xung quanh bề mặt của cơ thể dễ bị kéo đi nhường chỗ cho cho lớp không khí khác chưa bão hoà làm tăng khả năng thoát ẩm từ cơ thể ra môi trường không khí xung quanh
- Tốc độ chuyển động của dòng không khí không chỉ ảnh hưởng tới sự thoát ẩm của
cơ thể mà còn ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt bằng đối lưu Khi tốc độ của dòng không khí lớn quá mức sẽ gây ra mất nhiệt cục bộ làm cho cơ thể chóng mệt mỏi Tuỳ thuộc vào nhiệt độ đặt trong phòng mà ta chọn tốc độ gió sao cho phù hợp
2.4 Sự ảnh hưởng của nồng độ các chất độc hại trong không khí
- Không gian điều hoà không khí là một không gian tương đối kín, trong đó con người có thể sống hay lao động sản xuất
- Ngoài sự ô nhiễm do các yếu tố khách quan như bụi bặm, các chất độc hại có sẵn trong không khí con người và các hoạt động của mình cũng là một trong những nguyên nhân chủ yếu gây ra sự ô nhiễm không khí trong không gian cần điều hoà Những nguyên nhân gây ô nhiễm do con người tạo ra: Do hô hấp, do hút thuốc lá,
Trang 3do những loại mùi khác nhau toả ra từ cơ thể con người phát sinh trong quá trình sinh hoạt, sản suất Đây cũng chính là nguyên nhân, nguồn gốc làm giảm lượng O2, gia tăng lượng CO2 gây ra cho con người một cảm giác ngột ngạt, khó chịu
3 Sự cần thiết phải đầu tư hệ thống điều hòa không khí và thông gió:
Để đảm bảo cho khu vực văn phòng dịch vụ có được không gian làm việc, sinh hoạt trong lành, thông thoáng, tạo cảm giác thoải mái cho con người bên trong công trình, cần thiết phải trang bị một hệ thống điều hòa không khí và thông gió Hệ thống điều hòa không khí này nhằm đảm bảo:
- Đảm bảo các thông số về nhiệt độ, độ ẩm, độ sạch của không khí tại công trình theo tiêu chuẩn kỹ thuật và sự thoải mái của con người;
- Đảm bảo chất lượng không khí trong công trình theo tiêu chuẩn Việt Nam;
- Tổ chức thông thoáng hút thải không khí bẩn từ các khu WC
II CƠ SỞ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ
1 Các yêu cầu phải đáp ứng
- Hệ thống điều hoà không khí đảm bảo các yêu cầu về nhiệt ẩm, tiêu chuẩn và quy phạm, đảm bảo mỹ quan kiến trúc hiện có của công trình, đặc biệt là không phá vỡ cảnh quan kiến trúc của công trình;
- Theo các yêu cầu của công trình
- Dễ dàng điều khiển độc lập cho từng khu vực riêng biệt, độ tin cậy cao, chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp;
- Bố trí gọn nhẹ thành hệ thống, thuận tiện và dễ khai thác sử dụng, đảm bảo mỹ quan, và có dự phòng phát triển;
- Có định hướng và giải pháp tổng thể khả thi về kỹ thuật làm cơ sở cho việc thiết
kế chi tiết;
- Cần tính toán giữa chi phí đầu tư và chi phí vận hành sao cho đưa ra được giải pháp hiệu quả nhất
Thiết kế hệ thống điều hoà không khí dựa trên các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo sau đây:
Tiêu chuẩn Việt nam:
- TCVN 4088: 1985
Số liệu khí hậu dùng trong thiết kế xây dựng Tiêu chuẩn thiết kế.
Trang 4- TCVN 5687: 2010
Thông gió, điều tiết không khí, sưởi ấm Tiêu chuẩn thiết kế
- TCXDVN 175:2005
Mức ồn tối đa cho phép trong công trình công cộng – Tiêu chuẩn thiết kế.
- TCXDVN 306:2004
Nhà ở và công trình công cộng – Các thông số vi khí hậu trong phòng;
- TCXD 25: 1991.
Đặt đường dẫn điện trong nhà ở và công trình công cộng Tiêu chuẩn thiết kế.
Các tiêu chuẩn và tài liệu tham khảo của nước ngoài:
- Tiêu chuẩn của Viện kỹ thuật lạnh và điều hoà không khí Mỹ (ARI) (Air-conditioning and Refrigeration Institute)
- Tuyển tập sổ tay của Hiệp hội các kỹ sư lạnh, điều hoà không khí và sưởi ấm Mỹ (ASHRAE handbooks):
(American Society of Heating Refrigerating and Air-conditioning Engineers)
+ Phần căn bản
+ Phần ứng dụng
+ Phần hệ thống và thiết bị
+ Phần kỹ thuật làm lạnh
- Tiêu chuẩn của Hiệp hội quốc gia các nhà thầu hệ thống điều hoà không khí và kim loại tấm Mỹ (SMACNA) áp dụng để thiết kế, chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm hệ thống đường ống gió (Sheet Metal and Air-conditioning Contractor National Association).
- Tiêu chuẩn Anh BS5588-1985: Phòng cháy chữa cháy cho công trình (áp dụng để thiết
kế, lắp đặt, thử nghiệm hệ thống thông gió phòng cháy tăng áp cầu thang bộ).
- Theo ý kiến của chủ đầu tư.
2 Các thông số tính toán trong công trình
Các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ không khí trong phòng theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN 5687-2010 (Phụ lục A)
Trang 5lao động
Nhiệt độ
t, C
Độ ẩm tương đối
,%
Vận tốc gió v,m/s
Nhiệt độ
t, C
độ ẩm tương đối
,%
Vận tốc gió v,m/s
Lao động
nhẹ
Từ 23 đến 26
Từ 70 đến 60
Từ 0.8 đến 1.0
Từ 21 đến 23
Từ 70 đến 60
Từ 0.4 đến 0.5 Các thông số tính toán bên ngoài nhà lấy cho khu vực Nha Trang theo TCVN-5687-2010:
- Mùa hè
m
(h/năm) Kbđ
I, kj/kg/kcal/kg
t,
C
,
%
tu
C
Pkq mbar (mmHg)
(754,3)
- Mùa đông
m
I, kj/kg/kcal/kg
t,
C
,
%
tu
C
Pkq mbar (mmHg)
(754,2)
- Trên cơ sở nhu cầu trang bị điều hoà của chủ đầu tư, hệ thống điều hoà này được thiết kế với chức năng điều chỉnh độ lạnh không khí trong phòng và thay đổi độ ẩm tương ứng Việc đạt được thông số độ ẩm chỉ dựa trên cơ sở tác động của các dàn lạnh trao đổi nhiệt trong phòng;
- Lượng không khí ngoài trời tối thiểu cấp vào nhà qua hệ thống thông gió, điều tiết không khí là 20 đến 30m3/h theo tiêu chuẩn thiết kế TCVN5687-2010 (Phụ lục A)
- Sau khi phân tích và xem xét tính hiệu quả, yêu cầu kỹ thuật và tính hiệu quả về mặt kinh tế phương án thiết kế trong công trình ta lựa chọn việc thông gió như sau: Đối với các khu vực có trang bị hệ thống điều hoà chọn hệ thống thông gió cưỡng bức - sử dụng quạt trục nối ống gió, đối với những khu vực như khu WC chỉ trang bị
hệ thống kiểu hút thải
Không khí trong các phòng, các khu vực được trang bị điều hoà (làm lạnh) sẽ được thải ra ngoài bằng sự di chuyển tự nhiên qua khe hở, lối ra vào, cửa chính Trong các
Trang 6phòng chỉ trang bị thông gió, không khí sẽ được bổ xung bằng sự di chuyển tự nhiên
từ bên ngoài vào qua khe hở, lối ra vào, cửa sổ
III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HOÀ KHÔNG KHÍ
1.Tính toán nhiệt, ẩm
Dựa trên cơ sở các thông số tính toán bên trong, bên ngoài công trình và các yếu tố như kết cấu bao che, số lượng người trong không gian cần điều hòa, vị trí địa lý của công trình chúng tôi tính toán được công suất lạnh cho từng phòng, từng tầng và cả công trình
2 Tính toán nhiệt thừa
Phương trình cân bằng nhiệt tổng quát :
Qt = Qtoả + Qtt
Qt - Nhiệt thừa trong phòng, W
Qtt - Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ,W
Qtoả - Nhiệt toả ra trong phòng, W
Qtoả = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 + Q6 + Q7+ Q8
Q1 - Nhiệt toả từ máy móc, W
Q2 - Nhiệt toả từ các đèn chiếu sáng, W
Q3 - Nhiệt tỏa 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
Qtt = Q9+ Q10 + Q11+ Qbs
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
Nhiệt toả từ máy móc
Trang 7Theo công thức:
Q1 = Nđc Kft Kđt (1/ - 1 + KT )
Nđc - Công suất động cơ lắp đặt của máy, W
Kft - Hệ số phụ tải, bằng tỷ số giữa công suất thực (hiệu dụng) của máy trên công suất động cơ lắp đặt, Kft = Nlv/ Nđc
Kđt - Hệ số đồng thời, Kđt =Nii / Ni trong đó Ni, là công suất động cơ thứ i làm việc trong thời gian i và là tổng thời gian hoạt động của hệ thống điều hòa không khí trong ngày
- Hiệu suất làm việc thực tế của động cơ điện, 1 = đc Kh/c trong đó đc - hiệu suất động cơ cho trong catalog và Kh/c - Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào hệ số phụ tải
Kt - Hệ số thải nhiệt, thường lấy Kt = 1
Nhiệt toả từ đèn chiếu sáng
Q2 = Ncs, W
Ncs - tổng công suất của tất cả các đèn chiếu sáng, W
Nhiệt tỏa từ người
Nhiệt tỏa từ người thay đổi theo điều kiện vi khí hậu, cường độ lao động và thể trạng cũng như giới tính Nhiệt độ không khí xung quanh càng thấp, nhiệt tỏa càng nhiều Người càng to, béo vạm vỡ, nhiệt tỏa càng nhiều và nhiệt tỏa của nam giới lớn hơn của nữ
Nhiệt tỏa từ người được tính theo biểu thức sau :
Q3 = n q, W
q - nhiệt tỏa từ một người, W/ người
n - số người
Nhiệt tỏa từ bán thành phẩm Q4
Do các phòng trong toà nhà đều là các phòng làm việc, không tham gia vào quá trình sản xuất, nên nhiệt toả từ bán thành phẩm Q4 = 0
Nhiệt tỏa từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5
Do các phòng trong toà nhà đều là các phòng làm việc không có các thiết bị trao đổi nhiệt, nên nhiệt toả từ thiết bị trao đổi nhiệt Q5 = 0
Trang 8Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính Q6
Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua cửa kính phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau nh-ư:
- Trực xạ hoặc tán xạ bầu trời, sương mù, bụi khói và mây
- Cường độ bức xạ mặt trời tại địa phương
- Thời gian quan sát để tính toán (góc làm bởi trực xạ và mặt kính)
- Kiểu cửa sổ, vật liệu làm cửa sổ, trạng thái đóng hoặc mở
- Vật liệu làm kính và các lớp phủ chống nắng
- Diện tích kính, độ dày kính và các tính chất của kính
- Ô văng che nắng
Bức xạ nhiệt qua cửa kính được tính như sau :
Q6 = Is Fk 1 2 3 4 , W
Is - Cường độ bức xạ mặt trời lên mặt đứng phụ thuộc vào hướng địa lí, W/m2
Fk - Diện tích cửa kính chịu bức xạ tại thời điểm tính toán, m2
1 - Hệ số trong xuốt của kính Với kính một lớp, 1 = 0.9
2 - Hệ số bám bẩn Với kính một lớp đặt đứng, 2 = 0.8
3 - Hệ số khúc xạ Với kính một lớp khung kim loại, 3 = 0.75
4 - Hệ số tán xạ do che chắn Với kính có rèm che trong, 4 = 0.6
Nhiệt tỏa do bức xạ mặt trời qua bao che (chủ yếu là qua mái)
Lượng nhiệt tổn thất nhiệt qua kết cấu được tính theo công thức sau:
QKcbc = K F (tTtt – tNtt) [Kcal/h].Kcal/h]
Trong đó:
- QKcbc: Lượng nhiệt tổn thất qua kết cấu: [Kcal/h].Kcal/h]
- K: Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che: [Kcal/h].Kcal/m2h0C]
- tTtt: Nhiệt độ tính toán của không khí bên trong : [Kcal/h].0C]
- tNtt: Nhiệt độ tính toán của không khí bên ngoài: [Kcal/h].0C]
- : Hệ số kể đến vị trí của kết cấu bao che đối với không khí ngoài trời
Kết quả tính toán tổn thất nhiệt qua kết cấu được thống kê trong
k - Hệ số truyền nhiệt được xác định theo công thức sau :
,W/ m2K
N i
i T
k
1 1
1
Trang 9aT, aN - là hệ số toả nhiệt bên trong và bên ngoài của vách, W/m2K
aT = 10 W/mK nếu là vách trơn
aT = 8 W/mK nếu là vách có trang âm
aN = 20 W/mK nếu vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời
aN = 10 W/mK nếu vách tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài trời
i - là chiều dầy của lớp vật liệu thứ i (m) có hệ số dẫn nhiệt i (W/mK)
ti - Độ chênh nhiệt độ trong nhà và ngoài trời
ti = tN - tT nếu vách tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời,
ti = 0.7.(tN - tT) nếu vách tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài trời qua một không gian đệm,
ti = 0.4.(tN - tT) nếu vách tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài trời qua hai không gian đệm trở lên
ti = 0 nếu vách tiếp xúc trực tiếp với không gian có điều hòa không khí
Kết cấu của các loại vật liệu như sau:
Vữa trát: 1 = 15, 1 = 0.75
Gạch xây: 2 = 220-440, 2 = 0.7
Vữa trát: 3 = 15, 3 = 0.75
Gạch lát: 1=20, 1=0.75 Vữa trát: 2 = 15, 2 = 0.75
Bê tông cốt thép: 3=120 - 150, 3 = 1.33 + Cửa
Gỗ: =30-50, = 0.154 Kính: =6-20, = 0.65
Nhiệt tỏa do rò lọt không khí qua cửa
Khi có chênh lệch nhiệt độ và áp suất giữa trong nhà và ngoài trời thì xuất hiện một dòng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc qua khe cửa Mùa hè, không khí lạnh đi ra ở phía dưới, không khí nóng ẩm đi vào phòng ở phía trên Mùa đông ngược lại, không khí lạnh vào phòng ở phía dưới và ra ở phía trên Sự rò lọt này luôn mang theo tổn
Trang 10thất nhiệt mùa đông và lạnh vào mùa hè
Nhiệt tỏa do rò lọt không khí qua cửa được tính theo công thức sau :
Q8 = G8 ( IN – IT ), W Trong đó:
G8 - Lượng không khí rò lọt qua cửa mở hoặc khe cửa, kg/s
Bình thường khó xác định được lượng không khí rò lọt, ta có thể tính G8 theo công thức kinh nghiệm sau:
G8 =(1.5 2) V./3600 , kg/s V: Thể tích của phòng
- Khối lượng riêng của không khí, lấy = 1.2 kg/m3
IN, IT - Entanpy không khí ngoài nhà và trong nhà, J/kg
Nhiệt thẩm thấu qua vách
Nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che do chênh lệch nhiệt độ bên ngoài và bên trong nhà được tính theo công thức sau :
Q9 = ki Fi ti, W
Fi - diện tích bề mặt kết cấu bao che thứ i, m2
ti - hiệu nhiệt độ trong nhà và ngoài nhà của kết cấu bao che thứ i
ki - Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu
- Hệ số truyền nhiệt qua kết cấu bao che là mái, W/m2K ( k = 1.6 W/m2K)
- Kết cấu kính cửa sổ và kính ra vào được làm cùng một loại và có cùng độ dày là 5
mm một lớp hệ số truyền nhiệt là k = 6.12 W/m2K
- Kết cấu tường bao bằng gạch xây 200mm có vữa trát hệ số truyền nhiệt là k = 1.48 W/m2K
- Kết cấu tường bao bằng gạch xây 300mm có vữa trát hệ số truyền nhiệt là k = 1.25 W/m2K
- Vách ngăn bằng gỗ dầy 50mm có hệ số truyền nhiệt là k = 2.62 W/m2K
Độ chênh nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài nhà khi vách tiếp xúc trực tiếp với không khí là :
ti = tN - tT = 32.8 – 25 = 7.8 K
Độ chênh nhiệt độ giữa trong nhà và ngoài nhà khi vách tiếp xúc gián tiếp với không