Hệ thống cung cấp nhiệt ( nước nóng ) cho bể bơi bốn mùa dùng công nghệ bơm nhiệt và lò hơi

Đồ án tìm hiểu về các phương thức cấp nhiệt và khả năng cấp nhiệt của các nguồn nhiệt khác nhau vận dụng để xây dựng hệ thống cấp nhiệt cho bể bơi bốn mùa tại khách sạn sofia Hà Nội. Với kiến thực được học và đi thực tế đồ án này đủ để cung cấp thông tin cho người đọc

Lời mở đầu

Khí hậu Việt Nam được chia làm hai mùa với sự chênh lệch nhiệt độ rấtlớn, vì vậy các công trình bể bơi chủ yếu chỉ được khai thác trong 06 tháng mùanóng còn lại 06 tháng mùa lạnh thì không được sử dụng Điều này gây lãng phílớn trong quá trình khai thác cũng như đầu tư xây dựng bể bơi cho chủ đầu tư

Để khắc phục mặt hạn chế này, đã có một số Hãng sản xuất thiết bị làmnóng nước cho bể bơi với nhiều dây chuyền công nghệ khác nhau, kinh phí đầu

tư và khai thác vận hành cũng rất khác nhau cho nên bài toán về kinh tế đang làmột vấn đề đáng quan tâm

Qua quá trình tìm hiểu và tiếp xúc với một số công nghệ đang được dùnghiện nay, em xin được phân tích tóm tắt một số điểm chủ yếu để có phương án sosánh, lựa chọn phương án đầu tư hiệu quả, tối ưu nhất cho công trình bể bơi củamình

Dưới đây là bản tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiệt cho bể bơi Do kiếnthức còn hạn chế nên bản đồ án này chắc chắn không tránh khỏi sai sót, rất mongđược sự góp ý của thầy cô và các bạn

Em cũng xin gửi lời cảm ơn đến thầy đã giúp đỡ em hoàn thành đồ án này Anh chị kĩ thuật viên trong khách sạn Sofitel đã tạo điều kiện cho chúng em tớitham quan và tìm hiểu hệ thống bể bơi bốn mùa trong thực tế

Em xin chân thành cảm ơn !

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan bản đồ án này là do em tự tính toán, thiết kế và nghiêncứu dưới sự hướng dẫn

Để hoàn thành bản đồ án này, em chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trongmục tài liệu tham khảo, tới khảo sát và tìm hiểu hệ thống bể bơi bốn mùa ởkhách sạn Sofitel (Số 1 – Đường Thanh Niên – Hoàn Kiếm – Hà Nội) Ngoài rakhông sử dụng bất cứ tài liệu nào khác mà không được ghi

Nếu sai, em xin chịu mọi hình thức kỷ luật theo quy định

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU

CHƯƠNG 1: CÁC LOẠI NGUỒN CẤP NHIỆT VÀ LỰA CHỌN

PHƯƠNG ÁN CẤP NHIỆT CHO BỂ BƠI 1.1 Lò hơi đốt than……… 5

1.2 Lò hơi đốt dầu……… 14

1.3 Lò hơi đốt gas……… 17

1.4 Bơm nhiệt……….21

1.5 Lựa chọn phương án cấp nhiệt cho bể bơi……… 25

CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG, TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀ VẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ NHIỆT NGUYÊN LÝ 2.1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý………26

2.2 Tính cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đồ nhiệt nguyên lý……… 27

2.2.1 Tính nhiệt sơ bộ cho hệ thống………27

2.2.2 Gia nhiệt cho bể khi bể đang ở trạng thái lạnh……… 27

2.2.3 Gia nhiệt cho bể đã hoạt động……… …….28

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN SƠ BỘ CHỌN ĐƯỜNG KÍNH VÀ TỔN

THẤT ÁP SUẤT TUYẾN ỐNG CHÍNH 3.1 Tính toán sơ bộ chọn đường kính tuyến ống chính……… 29

3.2 Tính thủy động (tổn thất áp suất) trên tuyến ống chính ………29

CHƯƠNG 4: CHỌN VẬT LIỆU VÀ TÍNH CHIỀU DẦY TUYẾN ỐNG CHÍNH

4.2 Tính chiều dầy tuyến ống chính……… ………35

CHƯƠNG 5: TÍNH CHỌN VẬT LIỆU BẢO ÔN VÀ TỔN THẤT

NHIỆT TRÊN TUYẾN ỐNG CHÍNH 5.1Tính chọn vật liệu bảo ôn………37

5.2 Tổn thất nhiệt trên tuyến ống chính……… … 39

CHƯƠNG 6: TÍNH BÙ DÃN NỞ NHIỆT TUYẾN ỐNG CHÍNH 6.1 Cơ sở lý thuyết tính bù dãn nở nhiệt……… 41

6.2 Các phương pháp bù dãn nở nhiệt……… 42

6.3 Tính vị trí treo (đỡ) ống……….…….45

6.4 Tính khoảng cách đặt bù dãn nở nhiệt……….… 48

CHƯƠNG 7: TÍNH CHỌN THIẾT BỊ BƠM 7.1 Chọn bơm cho lò hơi……… 50

7.2 Chọn bơm cho hệ thống bơm nhiệt………51

CHƯƠNG 8: XÂY DỰNG SƠ ĐỒ NHIỆT CHI TIẾT CHO HỆ THỐNG TÀI LIỆU THAM KHẢO……….56

PHỤ LỤC 57

CHƯƠNG 1 PHÂN TÍCH CHUNG VỀ CÁC LOẠI NGUỒN CẤP NHIỆT PHỔ BIẾN DÙNG TRONG KHÁCH SẠN VÀ LỰA CHỌN LOẠI NGUỒN CẤP

NHIỆT CHO HỆ THỐNG BỂ BƠI 1.1

Lò hơi đốt than:

Hình 1.1 Nguyên lý cấu tạo của lò hơi

Nguyên lý chung Lò hơi:

Không khí cùng bột than phun vào buồng lửa qua vòi phun (3) và cháy,truyền nhiệt lượng cho các dàn ống bố trí xung quanh buồng đốt (1) Nước trongdàn ống sinh hơi (2) được đốt nóng, sôi và sinh hơi Hỗn hợp hơi nước sinh rađược đưa lên bao hơi (5).Bao hơi dùng để tách hơi ra khỏi nước Khối lượng

Phần nước chưa bốc hơi có trong bao hơi được đưa trở lại dàn ống, qua cácống xuống bố trí ngoài tường lò, có trọng lượng riêng lớn hơn hỗn hợp hơi nước

ở trong các dàn (vì không được hấp thu nhiệt) tạo nên độ chênh trọng lượng cộtnước Do đó môi chất chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong một chu trình kín.Hơi ra khỏi bao hơi được chuyển tới bộ phận quá nhiệt để tạo thành hơi quánhiệt, cónhiệt độ cao Khói thoát khỏi bộ phận quá nhiệt, nhiệt độ còn cao, do đó

bố trí bộ phận hâm nước và bộ phận sấy không khí để tận dụng nhiệt thừa củakhói

1.1.1 Lò đốt than thủ công

Hình 1.2 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt than thủ công

Trống (bao hơi) 1 chứa nước hơi và cũng là bề mặt truyền nhiệt; van hơi chính 2

để điều chỉnh lượng hơi cung cấp Van cấp nước 3 để cấp nước vào nồi hơi; ghi

lò 4 cố định, đỡ nhiên liệu cháy, đồng thời có khe hở để không khí cấp vào đốtcháy nhiên liệu và thải tro, xỉ ; cửa gió 7 và cửa cấp nhiên liệu 8; ống khói 9

1.1.2 Lò hơi đốt than phun

Lò hơi đốt phun gồm các bộ phận: trống 1, van hơi chính 2, đường nướccấp 3, vòi phun 4, buồng lửa 5, phễu tro lạnh 6 dùng làm nguội các hạt tro xỉ khithải ra ngoài trường hợp thải xỉ khô, giếng xỉ 7, bơm nước cấp 8, ống khói 9, bộsấy không khí 10, quạt gió 11, bộ hâm nước 13, dàn ống nước xuống 14, dàn ốngnước lên 15, dãy phestôn 17, bộ quá nhiệt 18

Hình 1.3 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt than phun

1.1.3 Lò hơi đốt than ghi xích

Thuộc loại lò hơi công suất nhỏ hoặc trung bình Cấu tạo gồm: trống 1, vanhơi chính 2, đường cấp nước 3, ghi lò dạng xích 4, buồng lửa 5, hộp tro xỉ 6, hộpgió 7 cấp gió cấp 1 qua ghi cho lớp nhiên liệu trên ghi, phễu than 8, ống khói 9,

bộ sấy không khí 10, quạt 11, quạt khói 12, bộ hâm nước 13, dàn ống nướcxuống 14, ống góp dưới 15, dàn ống nước lên 16, dãy phestôn 17 và bộ quá nhiệt18

Hình 1.4 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt than ghi xích

1.1.4 Lò hơi đốt than ghi tĩnh

Tương tự như lò hơi đốt than ghi xích.Khác ở chỗ ghi cố định, nhiên liệucho thủ công hoặc chuyển động bằng di động kiểu hất vào.

Hình 1.5 Ghi cố định, nhiên liệu đưa vào thủ công và kiểu hất vào

1.1.5 Lò hơi đốt than tầng sôi

Hình 1.6 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt than tầng sôi

Lò hơi tầng sôi tuần hoàn có cấu tạo bản thể gồm 03 phần chính: Buồng đốt,

+ Buồng đốt: Buồng đốt của lò tầng sôi tuần hoàn (TSTH) có hình dáng

tương tự như lò than phun, tuy vậy do khác nhau về phương pháp đốt nên có một

số điểm khác biệt lớn về chi tiết

Nguyên lý cháy của lò TSTH là đốt than theo kiểu trọng lực Không khínóng sau khi qua bộ sấy không khí 1 cấp sẽ được cấp từ phía dưới lò có áp lực

đủ lớn để duy trì các hạt than có kích thước từ 35 mm cháy lơ lửng trong thểtích buồng đốt.Nhiệt độ trong buồng lửa được duy trì ở nhiệt độ khoảng 850oC,thấp hơn rất nhiều so với lò than phun Hiệu suất của buồng lửa khá cao do thờigian lưu lại của hạt than lớn, than cháy kiệt hơn so với lò than phun Do lò TSTH

có quán tính nhiệt lớn nên có thể dùng nhiên liệu có nhiệt trị thấp (đến  2000kcal/kg)

Ngoài ra, TSTH có sự khác biệt lớn so với lò than phun là trong quá trình cháyđược đốt kèm với đá vôi để khử SO2 sinh ra trong quá trình đốt than Trong quátrình đốt, người ta đưa vào một lượng đá vôi kèm theo than vừa đủ để khử lưuhuỳnh giải phóng trong quá trình đốt cháy than Quá trình cháy và khử lưuhuỳnh xảy ra ở nhiệt độ khoảng 850oC.Các hạt than cháy ở trạng thái lơ lửng(sôi) nhờ không khí áp lực đẩy từ dưới lên trên.Các hạt than tràn ngập thể tíchbuồng đốt Độ đậm đặc (nồng độ) của nó giảm dần theo chiều cao của buồng đốt

+ Phần Cyclon: Cyclon là một bộ phận dùng để thu các hạt than chưa cháy hết

trở lại buồng đốt tạo thành một vòng tuần hoàn Cyclon ở lò TSTH khác với lòtầng sôi thông thường, khói thải sau khi ra khỏi buồng lửa còn lẫn các hạt chưacháy hết sẽ được phân ly qua bộ Cyclon và được đưa trở lại buồng đốt thành 1vòng tuần hoàn để cháy kiệt Phần khói nóng sẽ tiếp tục đưa qua các bộ trao đổinhiệt phần đuôi lò, qua hệ thống lọc bụi và được thải ra ngoài qua ống khói

* Các ưu điểm của lò CFB:

- Lò CFB cho phép đốt được các loại nhiên liệu khó cháy, thành phần nhiênliệu có thể thay đổi trong dải rất rộng, hàm lượng lưu huỳnh trong than cao màvẫn đảm bảo được các Tiêu chuẩn về môi trường.

- Than không cần có độ mịn cao như lò than phun

- Công nghệ đốt phù hợp với cả loại than xấu có nhiệt trị thấp, hàm lượngchất bốc thấp, phù hợp với đặc tính của than antraxit

- Do than cháy ở nhiệt độ không cao (khoảng 850oC) nên lượng NOx tạothành trong buồng lửa ở mức rất thấp so với công nghệ lò than phun truyềnthống Vì vậy, với các tiêu chuẩn môi trường hiện hành, không cần phải lắp đặt

bộ khử NOx đắt tiền trên đường khói thải

- Khử SO2 trực tiếp ngay trong buồng đốt và hiệu quả khử đạt rất cao nhờ

sử dụng đá vôi làm phụ gia trong quá trình đốt, vì vậy cũng không cần phải lắp

bộ khử SO2 đắt tiền trên đường khói thải

- Nhiệt độ trong buồng đốt thấp và được kiểm tra chặt chẽ nên ngăn cảnđược quá trình tạo xỉ và liên kết tro

- Lò có dải điều chỉnh phụ tải rộng từ 50 đến 100% mà không cần phải sửdụng dầu đốt kèm

- Lò tầng sôi tuần hoàn than cháy kiệt hơn nên hàm lượng các bon trong trothấp hơn lò than phun thích hợp hơn cho người sử dụng trong công nghiệp nhất

là vật liệu xây dựng

Trước đây, do lò tầng sôi tuần hoàn là loại mới có công suất còn hạn chế vàgiá thành thường cao hơn so với lò than phun có công suất tương đương nênkhông phổ biến áp dụng Tuy nhiên, với các yêu cầu khắt khe về môi trường hiệnnay và với sự phát triển của công nghệ CFB thì lò tầng sôi tuần hoàn ngày càng

1.1.6 Ưu, nhược điểm của lò hơi đốt than:

+ Giá trị đầu tư ban đầu ít, vật tư thiết bị sản xuất tại Việt Nam

+ Không phải lắp đặt thêm hệ thống điều hoà không khí trong phòng bể bơi

vì tận dụng được hơi nóng từ hệ thống đưa vào làm nóng luôn không khí

• Nhược điểm :

+ Gây ô nhiễm môi trường rất nặng nề cho nên việc xin cấp phép cho hệthống hoạt động rất khó khăn ( trong khi công trình nằm giữa khu dân cư đôngđúc )

+ Cần có khu chứa than, phòng đặt nồi hơi nên tốn diện tích và phức tạp dokích thước của hệ thống rất cồng kềnh

1.1.7 Thông số kỹ thuật của một số loại lò hơiđốt than trong công nghiệp:

Hình 1.7 Lò hơi đốt than thủ công trong công nghiệp

Bảng 1: Một số loại lò hơi của Công ty cổ phần nồi hơi – thiết bị áp

2.1 Lò hơi đốt dầu:

2.1.1 Lò hơi đốt dầu kiểu đứng

Hình 1.8 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt dầu kiểu đứng

Nguyên lý hoạt động: Cấp nước vào phần rỗng của thành lò hơi, tiến hànhđốt nhiên liệu, nước bắt đầu sôi và bốc hơi Khói theo đường ống dẫn đi ra ngoàivào cyclone ướt và được xử lý, hơi nước sinh ra được dẫn ra ngoài đưa đến cácthiết bị sử dụng

Trên thành lò có 2 ống thủy, ống phía dưới để đo mực nước trong lò nhằm

có sự điều chỉnh cũng như cung cấp thêm nước cho lò hơi trong quá trình hoạtđộng, ống trên dùng để đo áp suất lò hơi, nếu áp suất hơi trong lò quá cao thì tavặn van an toàn phía trên lò hơi để xả bớt hơi nhằm giảm áp suất trong lò tránhnguy cơ nổ lò hơi

Hình 1.9 Lò hơi đốt dầu kiểu đứng - CTCP thiết bị áp lực Đông Anh

2.1.2 Lò hơi đốt dầu kiểu nằm:

Hình 1.10 Nguyên lý cấu tạo lò hơi đốt dầu kiểu nằm

Cấu tạo tương tự như lò hơi kiểu đứng, lò hơi kiểu nằm dạng ống nước cấutạo bởi 2 khoang trên và dưới.Khoang trên là khoang hơi.Khoang dưới là khoangnước.Liên kết giữa 2 khoang là các giàn ống Buồng đốt được bố trí bên trongcủa các dàn ống.Nhiên liệu được đốt cháy trong buồng đốt truyền nhiệt bức xạcho dàn ống phía trong sau đó qua khe thoát khói ra phía ngoài và truyền nhiệtđối lưu cho dàn ống phía ngoài và thoát ra ống khói.

So với lò hơi đốt dầu kiểu đứng thì lò hơi đốt dầu kiểu nằm có công suất hơilớn hơn.Thông thường nếu năng suất hơi mà lớn hơn 1 tấn/h thì sẽ sử dụng lò hơikiểu nằm

Hình 1.11 Lò hơi đốt dầu kiểu nằm – CTCP Nồi Hơi Việt Nam

3.1 Lò hơi đốt gas:

Về mặt nguyên lý, lò hơi đốt gas không khác nhiều so với lò hơi đốt dầu.Phần khác biệt quan trọng nhất là bộ phận mỏ đốt do sử dụng nhiên liệu đốt khácnhau.

Hình 1.12 Một số kết cấu mỏ đốt điển hình

Hình a) Mỏ đốt kim loại không và có hỗn hợp trước

Hình b) Mỏ đốt được xây bằng tường

- Mỏ đốt kim loại không hỗn hợp trước: không khí và khí đốt được cấp vàonhưng chúng gặp nhau trước mỏ đốt và cháy trước mỏ đốt

- Mỏ đốt kim loại hỗn hợp trước: không khí và khí đốt được cấp vào và gặpnhau trước khi ra khỏi mỏ đốt Mỏ đốt loại này thì nhiên liệu dễ cháy hơn

và cháy nhanh

Để tăng hiệu suất quá trình cháy thì ta thường lắp thêm thiết bị tạo xoáy:

Hình 1.13 Thiết bị tạo xoáy

a) Cánh dẫn hướng – hướng trục và hướng bán kính

b) Cấp tiếp tuyến vào mỏ đốt

c) Cấp tiếp tuyến vào buồng đốt

 Ưu, nhược điểm của hệ thống lò hơi đốt gas

+ Duy trì nhiệt độ nước bể tại mức 280C tiêu tốn khoảng 30% năng lượng

so với ban đầu

+ Tiêu hao năng lượng khá lớn gây tốn kém trong quá trình khai thác sửdụng, hiệu suất của hệ thống đạt 85%

+ Biện pháp an toàn cho hệ thống cần phải có van an toàn

+ Quá trình lắp đặt rất chính xác, yêu cầu kỹ thuật cao

Hình 1.14 Lò hơi đốt gas – CTCP Nồi Hơi Việt Nam

Bảng 2: Thông số kỹ thuật của một số loại nồi hơi đốt gas

1.4 Bơm nhiệt:

Trong tự nhiên, nước luôn chảy từ cao xuống thấp, nhiệt luôn truyền từ nơi

có nhiệt độ cao sang nơi có nhiệt độ thấp Nhưng chúng ta có thể dung bơm đểbơm nước từ dưới thấp lên cao và dùng bơm nhiệt để di chuyển nhiệt từ mộtnguồn nhiệt thấp (không khí môi trường xung quanh) tới nguồn nhiệt cao hơn(bình chứa nước nóng) Như vậy bơm nhiệt chính là một hệ thống làm tăng nhiệtlượng Hệ thống này làm việc trên nguyên lý của điều hòa nhiệt độ 2 chiều,nhưng hoạt động theo nguyên lý ngược với quy trình làm lạnh

Hệ thống bình nước nóng bơm nhiệt bao gồm 4 thành phần chính: dàn bayhơi, máy nén, bình ngưng tụ, van tiết lưu Với sự luân chuyển nhiệt liên tục theomột vòng tuân hoàn kín: bay hơi (trích xuất nhiệt từ không khí trong môi trườngxung quanh) - nén - ngưng tụ (truyền nhiệt làm nóng nước trong bình bảo ôn) -tiết lưu - bay hơi, nhiệt lượng đã được truyền từ không khí tồn tại trong môitrường xung quanh sang cho nước chứa trong bình bảo ôn và làm nóng nướctheo như sơ đồ mô tả dưới đây:

Hình 1.15 Hệ thống bình nước nóng bơm nhiệt

Khi bơm nhiệt làm việc, năng lượng có sẵn ở môi trường xung quanh là QAđược trích xuất khi không khí được thổi qua dàn bay hơi; khi đó máy nén tiêu

của chất làm lạnh R22/R47; qua hệ thống luân chuyển nhiệt, nhiệt lượng QC tạo

ra sau khi đi qua máy nén được truyền sang nước lạnh nằm sẵn trong bình bảo ôntrong quá trình ngưng tụ Như vậy QC=QA+QB

Trong chu trình nêu trên, chúng ta có thể thấy rằng năng lượng do bơmnhiệt tạo ra tương đương với nhiệt lượng QC đã được truyền vào nước lạnh trongbình ngưng tụ (bình bảo ôn) Theo tính toán của các chuyên gia, nhiệt lượngđược trích suất từ không khí QA bằng 3/4 QC và đây chính là phần năng lượng

hệ thống tiết kiệm được.Hệ thống chỉ tiêu thụ lượng điện năng QB bằng 1/4 tổngkhối lượng năng lượng tạo ra Do vậy khi sử dụng công nghệ bơm nhiệt làmnóng nước phục vụ cho sinh hoạt chúng ta có thể tiết kiện được rất nhiều tiềnđiện (3/4 điện năng)

Hình 1.16 Sơ đồ thiết bị và chu kỳ bơm nhiệt

Nguyên lý hoạt động:

Môi chất lạnh với nhiệt độ thấp và áp suất thấp được máy nén lạnh hút về

từ dàn bay hơi, sau đó nén lên dàn ngưng tụ, môi chất lạnh được ngưng tụ và ở

đó môi chất lạnh có áp suất cao và nhiệt độ cao, môi chất lạnh đó trao đổi nhiệt với nước lạnh tại dàn ngưng tụ và làm cho nhiệt độ môi chất giảm xuống do quá trình thải nhiệt cho nước, nước hấp thụ nhiệt và nhiệt độ của nước tăng lên Sau

đó áp suất môi chất giảm xuống khi qua van tiết lưu, môi chất có nhiệt độ thấp

và áp suất thấp Tiếp theo, môi chất này được dẫn qua dàn bay hơi; tại đây, môi chất nhận nhiệt từ môi trường xung quanh nhờ quạt và sau đó môi chất được máy nén hút về và đưa trở lại dàn ngưng.

Bảng 3: Thông số kỹ thuật của một số thiết bị bơm nhiệt dành cho hồ bơi Chỉ tiêu Thông số kỹ thuật

MGS-2HP-S

3HP-S

MGS- S

MGS-5HP- S

MGS-10HP- S

750x700x1060

1503x700x1060

1370x700x1330

Trọng

lượng

(kg)

1.5 Lựa chọn phương án cấp nhiệt cho bể bơi:

Gia nhiệt nước nóng cho bể bơi đã được ứng dụng phổ biến, đặc biệt đốivới bể bơi thương mại Giúp gia tăng thời gian hoạt động của bể bơi từ 6 thángkhi chưa có công nghệ gia nhiệt nước nóng lên đến 12 tháng

Các phương pháp gia nhiệt được sử dụng trước đây chủ yếu là nồi hơi dầu,nồi hơi ga và nồi hơi điện, phương pháp này đảm bảo khả năng gia nhiệt côngsuất lớn tuy nhiên thường gặp hạn chế với vấn đề xin cấp phép do nguy cơ cháy

nổ có thể xảy ra, vấn đề về không gian lắp đặt cũng cần được chú ý Một thế hệmới sử dụng năng lượng mặt trời để gia nhiệt nước nóng cũng được đưa vào ứngdụng tuy nhiên thiết bị gia nhiệt năng lượng mặt trời chỉ có thể hỗ trợ gia nhiệtnước nóng hiệu quả vơi chứ hoàn toàn không thể đứng độc lập ở công trình

Ngày nay, Các chủ đầu tư chú ý hơn và thường lựa chọn công nghệ bơmnhiệt cho gia nhiệt nước nóng bể bơi Hoạt động trên nguyên lý hấp thụ nhiệt từmôi trường và nhiệt lượng thu được có hiệu suất cao gấp 4 lần so với thiết bị gianhiệt bằng điện cùng loại Bơm nhiệt là thiết bị gia nhiệt gián tiếp cho nguồnnước do vậy khả năng an toàn cho người sử dụng được đảm bảo tuyệt đối

Từ tình hình thực tế ở Việt Nam hiện nay thì việc kết hợp các phương phápgia nhiệt cho bể bơi sẽ đem lại hiệu quả kinh tế cao nhất cũng như hiệu quả sửdụng Do yêu cầu thực tiễn đặt ra là nâng nhiệt bể bơi lên nhanh từ 3 đến 4h vàviệc đảm bảo an toàn cho người sử dụng, em xin được trình bày về phương phápkết hợp lò hơi đốt than với bơm nhiệt

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG, TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT VÀVẬT CHẤT CHO SƠ ĐỒ

NHIỆT NGUYÊN LÝ

1 Xây dựng sơ đồ nhiệt nguyên lý:

Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống

Nguyên lý làm nóng nước bể bơi:

Với yêu cầu thực tiễn đặt ra là làm nước nóng trong 3h ta gia nhiệt chonước lạnh trực tiếp bằng hơi bão hòa của lò hơi Vì làm nóng nước trực tiếp nêntrong quá trình làm nóng nước thì bể bơi phải ở trạng thái chưa được sử dụng đểbảo đảm an toàn

Sau khi nhiệt độ nước đạt yêu cầu để sử dụng nhờ những sensor cảm biếnnhiệt độ thì lò hơi sẽ được ngắt và bơm nhiệt được bật để duy trì nhiệt độ nước

bể bơi do có tổn thất: tỏa nhiệt ra ngoài không khí, tỏa nhiệt qua thành bể,…

+ Lò hơi: Nước được cấp vào lò hơi nhờ bơm nước lấy từ bể nước cấp.Nước được làm nóng và tạo hơi.Hơi được vận chuyển đi để làm nóng nước.+ Bơm nhiệt: Trong quá trình sử dụng nước tràn ra và được dẫn vào bể cânbằng Bơm nước hút nước từ bể cân bằng đi qua hệ thống lọc rồi đi qua bơmnhiệt Tại đây nước được cấp một lượng nhiệt đúng bằng lượng nhiệt thất thoát

và được đưa lên bể.Quá trình diễn ra tuần hoàn và liên tục tới khi bể bơi dừnghoạt động

Hình 2.2: Bể bơi khách sạn Sofitel

2 Tính toán cân bằng nhiệt và vật chất cho sơ đô nhiệt nguyên lý:

2.1 Tính nhiệt sơ bộ cho hệ thống

- Nhiệt độ nước lạnh: t1 = 150C

-Dung tích bể bơi: Vb = 200 m3

- Nhiệt dung riêng của nước: C = 4,2 kJ/kg.K

2.2 Gia nhiệt cho bể khi bể đang ở trạng thái lạnh:

Tính toán nhiệt khi bể đang ở trạng thái lạnh là ta cần tính toán sao cho 150m3nước được nâng từ nhiệt độ t1=150C lên nhiệt độ t2=280C

Lượng nhiệt cần cung cấp cho 150m3nước từ t1=150C lên t2=280C là:

Lượng nhiệt thực tế cần cấp trong một giờ khi gia nhiệt là:

1' tt 1 1,1.10920000 12 012 000

Do yêu cầu đặt ra là phải làm nước nóng lên 280C trong 3h

Vậy mỗi giờ lò phải cung cấp 1 lượng nhiệt là:

0

0

4004000

1947 2164.0,95

Q D

r

  

(kghơi/h)Trong đó:

r=2164kJ/kg: nhiệt ẩn hóa hơi của 1 kg nước tỏa ra ở áp suất p = 3 bar

=0,95: Hiệu suất gia nhiệt

2.3 Gia nhiệt cho bể khi bể đã hoạt động:

Bể bơi cách nguồn nhiệt 30m,chọn chiều dài bể là 20m chiều rộng 4m độ sâutrung bình 2m

Khi bể nước đã đi vào hoạt động thì ta cần bù lại lượng nhiệt tổn thất ra môitrường xung quanh, chủ yếu là do tỏa nhiệt vào không khí(lượng nhiệt tổn thất

do truyền qua vách là rất nhỏ nên bỏ qua)

Lượng nhiệt tỏa ra không khí:

  W/m2.K : hệ số tỏa nhiệt đối lưu tự nhiên từ nước ra không khí

F=100m2: diện tích mặt thoáng của bể

t

 = 28 – 20 = 80C Cho nhiệt độ môi trường là 200C

15.100.8.3600

43200 1000

t

(kJ/h)Lấy COP = 4 ta suy ra được công suất của bơm nhiệt là:

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN SƠ BỘ CHỌN ĐƯỜNG KÍNH TUYẾN ỐNG CHÍNH TÍNH THỦY ĐỘNG (TỔN THẤT ÁP SUẤT) TRÊN TUYẾN ỐNG CHÍNH 3.1 Tính chọn đường kính tuyến ống chính:

Đường hơi cấp cho bể bơi ở áp suất 3 bar, tính cho đoạn ống chính từ ống góp tới bộ gia nhiệt

Nhiệt độ ra khỏi lò hơi là t1=135oC

Bể bơi cách nguồn nhiệt : l = 20 + 10 = 30 m

Khối lượng riêng hơi ra khỏi lò  =1,651 kg/m3

Độ nhám tương đương của ống dẫn hơi : ktd= 0,2 mm

Lượng hơi lớn nhất chuyển động trong ống 1460 kghơi/h = 0.4 kghơi/s

Chọn tốc độ của hơi trong ống dẫn ω= 25m/s

3.2 Tính thủy động (tổn thất áp suất) trên tuyến ống chính:

Bảng 3.1 Lưu lượng hơi theo vận tốc hơi trong ống