Thiết kế hệ thống điều hòa không khí sử dụng VRF giải nhiệt nước kết hợp hệ thống nước nóng trung tâm heat pump cho khách sạn queen ann nha trang

Một số phầnmềm đã sử dụng để tính toán như: Trace 700 để tính toán tải lạnh, Duct Checker đểtính toán thông gió và kích thước đường ống gió, các Auto Lisp của AutoCad, Designtool của Mit

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT NHIỆT

TRẦN THANH TÂN – 13147059

TP.HCM, tháng 07/2017

TÓM TẮT

Trong một tòa nhà lớn, cụ thể là một khách sạn, có rất nhiều loại Điều hòakhông khí được sử dụng, từ loại có công suất nhỏ, loại cục bộ có kích thước nhỏ lắpđặt cho các khu vực điều hòa có ít diện tích cho đến các hệ Điều hòa không khí trungtâm có công suất trung bình và lớn được lắp đặt để cung cấp tải lạnh cho toàn bộ kháchsạn Song song đó, trong một khách sạn, hệ thống nước nóng thì không thể thiếu nhằmcung cấp các nhu cầu về nước nóng như: Nấu ăn, tắm giặt, vệ sinh, Như nếu lắp đặtcác máy nước nóng cục bộ thì lượng điện năng cho điện trở gia nhiệt nước sẽ rất lớn

Do đó, việc lựa hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump sẽ có tiềm năng về lâu dài

Nhằm mục tiêu tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu suất tối ưu cho cả hai hệthống lạnh và hệ thống nước nóng Đồ án này sẽ tiến hành kết hợp một hệ thống lạnhtrung tâm VRF giải nhiệt nước với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giảinhiệt nước cho khách sạn Queen Ann Nha Trang

Đồ án sẽ lấy thông tin dự án trực tiếp từ công ty Mitsubishi Electric Việt Nam.Tham khảo các tiêu chuẩn thiết kế, các hướng dẫn thiết kế từ các sách trong và ngoàinước và dưới sự hướng dẫn trực tiếp từ đội ngũ kĩ sư từ công ty Mitsubishi ElectricViệt Nam

Thiết kế hệ thống Điều hòa không khí, hệ thống thông gió và hệ thống nước nóngtrung tâm Heat Pump Đồng thời, nghiên cứu phương pháp để tận dụng nguồn nhiệt từ

hệ VRF cho hệ thống Heat Pump

Kết quả, hệ thống tháp giải nhiệt cho VRF có thể tiết kiệm được 7% năng lượngtiêu thụ cho động cơ, Heat Pump tận dụng nước giải nhiệt cho các dàn nóng như mộtnguồn nhiệt

LỜI CẢM ƠN

Sau gần bốn năm học tập tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố HồChí Minh, cùng với sự giảng dạy tận tâm của quí thầy cô, chúng tôi có được nhữngkiến thức vô cùng quý giá để làm hành trang vững chắc trong con đường học tập vàlàm việc trong quãng thời gian tiếp theo

Lời đầu tiên, chúng tôi xin chân thành cảm ơn nhà trường, quý thầy cô bộ môn

Công Nghệ Nhiệt - Điện Lạnh, đặc biệt là thầy Lê Minh Nhựt đã tận tình chỉ dạy

chúng tôi trong thời gian qua để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này Chúng tôi xin kínhchúc quý thầy có nhiều sức khỏe, đạt được nhiều thành công trên con đường giáo dục,góp phần nâng cao chất lượng đào tạo của nhà trường cũng như khoa Cơ khí Động lực

Tiếp theo chúng tôi xin chân thành cảm ơn Ban giám đốc Công Ty Mitsubishi Electric Việt Nam và các anh Kĩ sư tại phòng Điều hòa không khí dự án (Anh Nguyễn Bá Nghị và anh Bạch Thanh Tùng) vì đã tạo điều kiện và tận tình chỉ dạy

chúng tôi những kiến thức cần thiết để hoàn thành đồ án này Chúc quý công ty và cácanh ngày càng phát triển bền vững

Trong quá trình làm Đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót, chúng tôi rất mongnhận được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của quý thầy cô cũng như các anh kĩ sưtại phòng Điều hòa không khí dự án, công ty Mitsubishi Electric Việt Nam Xin chânthành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 1

Chương 1 TỔNG QUAN 1

Chương 2 NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT 3

2.1 Khái quát công trình 3

2.1.1 Giới thiệu chung về công trình 4

2.1.2 Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí và nước nóng trung tâm 5

2.2 Thiết kế hệ thống điều hòa không khí 6

2.2.1 Mục tiêu thiết kế 6

2.2.2 Các qui phạm và tiêu chuẩn thiết kế 6

2.3 Phương pháp tính toán tải lạnh 7

2.3.1 Giới thiệu phần mềm Trace 700 7

2.3.2 Phạm vi ứng dụng của phần mềm 7

2.3.3 Ứng dụng phần mềm tính toán tải nhiệt thực tế 8

2.3.4 Kết quả tính toán cho công trình 9

2.4 Lựa chọn thiết bị điều hòa không khí 20

2.4.1 Yêu cầu đối với các thiết bị điều hòa không khí 20

2.4.1.1 Các yêu cầu cụ thể của hệ thống điều hòa không khí đối với công trình 20

2.4.1.2 Sơ lược về hệ thống VRF giải nhiệt nước 20

2.4.1.3 Dàn nóng máy điều hoà không khí trung tâm VRF 21

2.4.1.4 Máy nén 21

2.4.1.5 Remote điều khiển 23

2.4.1.6 Phần mềm điều khiển trung tâm 22

2.4.1.7 Hiệu suất: 24

2.4.1.8 Tiêu chuẩn chất lượng 24

2.4.2 Kết quả lựa chọn thiết bị điều hòa không khí 24

2.4.3 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng cho công trình 29

2.4.3.1 Dàn lạnh 29

2.4.3.2 Dàn nóng giải nhiệt nước 32

2.4.3.3 Hệ thống điều khiển 33

2.5 Thiết kế tháp giải nhiệt 36

2.5.1 Giới thiệu chung 36

2.5.2 Tháp giải nhiệt kín 37

2.5.3 Tính chọn tháp giải nhiệt 39

2.5.4 Tính chọn công suất tháp giải nhiệt 39

2.5.5 Lưu lượng nước giải nhiệt 43

2.5.6 Tính chọn bơm tháp giải nhiệt 45

2.5.6.1 Tính tổn thất áp 45

2.5.6.2 Tính chọn kích thước đường ống 50

2.6 Thiết kế hệ thống thông gió 58

2.6.1 Hệ thống thông gió 58

2.6.1.1 Mục đích thông gió 58

2.6.1.2 Phân loại hệ thống thông gió 58

2.6.2 Một số loại quạt dùng trong hệ thống thông gió 60

2.6.3 Thiết kế hệ thống gió tươi cho khách sạn Queen Ann 61

2.6.3.1 Tính toán lưu lượng gió tươi cần cấp 61

2.6.3.3 Tính toán kích thước đường ống: 69

2.6.3.4 Tính toán lưu lượng gió thải 70

2.7 Thiết kế hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump 72

2.7.1 Tại sao nên sử dụng Heat Pump 72

2.7.2 Nhu cầu nước nóng cho khách sạn 76

2.7.3 Nguyên lý hoạt động 76

2.7.4 Những điểm nổi bật của Heat Pump Mitsubishi Electric 77

2.7.5 Những lợi ích đặc biệt của bơm nhiệt làm nước nóng 77

2.7.6 Phân loại 79

2.7.7 Bơm nhiệt giải nhiệt nước 80

2.7.9 Tính toán nhu cầu nước nóng cho khách sạn Queen Ann 81

2.8 Hệ thống VRF kết hợp hệ thống Heat Pump 90

2.8.1 Mục đích kết hợp 90

2.8.2 Nguyên lý kết hợp 91

Chương 3 TRÌNH BÀY, ĐÁNH GIÁ VÀ BÀN LUẬN VỀ CÁC KẾT QUẢ………93Chương 4 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 102DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 103

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1 Phân bố điện năng tiêu thụ trong một tòa nhà 2

Hình 2.1 Khách sạn Queen Ann Nha Trang 4

Hình 2.2 Giao diện phần mềm Trace 700 8

Hình 2.3 Mặt Bằng phòng ngủ 1 9

Hình 2.4 Single Sheet 10

Hình 2.5 Rooms 11

Hình 2.6 Roofs 12

Hình 2.7 Walls 13

Hình 2.8 Internal Loads 14

Hình 2.9 Airflows 15

Hình 2.10 Partion/Floors 16

Hình 2.11 Tạo hệ thống lạnh trung tâm cho công trình 17

Hình 2.12 Bố trí không gian điều hòa theo dàn nóng 18

Hình 2.13 Giao diện tính toán và xuất kết quả 18

Hình 2.14 Dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất thấp 29

Hình 2.15 Dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất thấp 30

Hình 2.16 Dàn lạnh treo tường 31

Hình 2.17 Dàn nóng giải nhiệt nước 32

Hình 2.18 – 2.19 Remote Controller 35

Hình 2.20 Tháp giải nhiệt loại kín và tháp giải nhiệt loại hở 36

Hình 2.21 Chất lượng nước không đạt yêu cầu trong tháp giải nhiệt hở 37

Hình 2.22 Cấu tạo tháp giải nhiệt loại kín 38

Hình 2.23 Hình ảnh thực tế của tháp giải nhiệt kiểu kín Poongcheon PIC-3267W 45

Hình 2.24 Tổn thất áp do ma sát cho ống nước bằng thép 49

Hình 2.25 Tổn thất áp do ma sát cho ống nước bằng đồng 50

Hình 2.26 Tổn thất áp do ma sát trong ống nước bằng nhựa 50

Hình 2.28 Đồ thị đặc tính của bơm EBARA FS4LA 56

Hình 2.29 Cấu tạo bơm EBARA FS4LA 57

Hình 2.30 Hình ảnh thực tế của bơm EBARA FS4LA 57

Hình 2.34 Quạt thông gió tròn 60

Hình 2.35 Quạt ly tâm 61

Hình 2.36 Đồ thị hệ số chính xác cho ống mềm 66

Hình 2.37 Giao thiện thiết lập thông số của Ductchecker 69

Hình 2.38 Chọn kích thước ống theo lưu lượng 70

Hình 2.39 Thống kê lượng điện tiêu thụ trong một công trình 73

Hình 2.40 Máy nước nóng cục bộ 74

Hình 2.41 So sánh Lò hơi và Heat Pump 75

Hình 2.42 Hệ thống nước nóng năng lượng mặt trời 75

Hình 2.43 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của bơm nhiệt 76

Hình 2.44 Sưởi sàn bằng hệ thống nước nóng 78

Hình 2.45 Hồ bơi nước nóng 78

Hình 2.46 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của Heat Pump giải nhiệt gió 79

Hình 2.47 Mạch Flash Injection 79

Hình 2.48 Bơm nhiệt giải nhiệt nước 80

Hình 2.49 Mạch Flash Injection 81

Hình 2.50 Thông tin dự án 82

Hình 2.51 Các thông số về yêu cầu nước nóng 82

Hình 2.52 Bơm nhiệt CRHV-P600YA-HPB 87

Hình 2.53 Tank chứa nước nóng SAC 5000 89

Hình 2.54 Thông số kích thước bơm 89

Hình 2.55 Sơ đồ nguyên lí hệ thống Heat Pump 90

Hình 2.56 Heat Pump dùng nguồn địa nhiệt làm heat source 91

Hình 2.57 Heat Pump dùng nguồn nhiệt từ các hồ nước nóng làm Heat Source 91

Hình 2.58 Sơ đồ nguyên lí hoạt động của hệ kết hợp VRF và Heat Pump 92

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số tính toán của không khí bên ngoài 7

Bảng 2.2 Thông số tính toán của không khí trong nhà 7

Bảng 2.3 Kết quả tính toán 19

Bảng 2.3 Tải lạnh tính toán công trình Queen Ann 93

Bảng 2.4 Bảng thống kê thiết bị trong công trình 25

Bảng 2.5 Tải lạnh thiết kế cho các khu vực điều hòa của khách sạn 40

Bảng 2.6 Thông số dàn nóng đã chọn 42

Bảng 2.7 Thông số của các dàn nóng 44

Bảng 2.8 Thông số kĩ thuật của tháp giải nhiệt Poongcheon PIC-3267W 95

Bảng 2.9 Hệ số K - Ống có kết nối dạng ren 48

Bảng 2.10 Hệ số K – Ống có kết nối dạng hàn mặt bích 48

Bảng 2.11 Quy đổi chiều các co 90o sang chiều dài đường ống (m) 48

Bảng 2.12 Quy đổi các van, vòi, bộ kết nối sắt và đồng sang co 49

Bảng 2.13 Vận tốc nước cho phép tùy theo công năng hệ thống 50

Bảng 2.14 Kết quả tính toán tổn thất áp trên đường nước hồi từ các dàn nóng VRF 52

Bảng 2.15 Kết quả tính toán tổn thất áp trên đường nước cấp cho VRF 53

Bảng 2.16 Thông số yêu cầu chọn bơm 55

Bảng 2.17 Thông số kỹ thuật của bơm EBARA FS4LA 55

Bảng 2.18 TCVN – Phụ lục F 62

Bảng 2.19 Bảng thông số tính toán lưu lượng gió tươi cần cấp cho các phòng, các khu vực điều hòa 97

Bảng 2.20 Hệ số độ nhẵn bề mặt đường ống 64

Bảng 2.21 Bảng tính toán tổn thất áp trên toàn đường ống cấp gió tươi tầng 2 68

Bảng 2.22 Bảng tính toán tổn thất áp trên đương ống cấp gió tươi tầng 7-26 69

Bảng 2.23 Cột áp của quạt trên đường quạt cấp gió tươi 97

Bảng 2.24 Bảng thông số tình toán lưu lượng gió thải cho các phòng khu vực điều hòa .71

Bảng 2.25 Kết quả tính toán tổn thất áp trên đường gió thải 71

Bảng 2.26 Lưu lượng và cột áp cho quạt hút các tầng của khách sạn 99

Bảng 2.27 So sánh máy nước nóng cục bộ và Heat Pump 73

Bảng 2.28 Bảng so sánh lò hơi và Heat Pump 74

Bảng 2.29 Kết quả tính toán nhu cầu nước nóng cho khách sạn Queen Ann 83

Bảng 2.30 Bảng thông số kĩ thuật của Heat Pump CRHV-P600-HPB 91

Bảng 3.1 Tải lạnh công trình Queen Ann……… 93

Bảng 3.2 Thông số kĩ thuật của tháp giải nhiệt Poongcheon PIC-3267W……… 95

Bảng 3.3 Bảng thông số tính toán lưu lượng gió tươi cần cấp cho các phòng, các khu vực điều hòa……… 97

Bảng 3.4 Cột áp của quạt trên đường quạt cấp gió tươi……….… 98

Bảng 3.5 Lưu lượng và cột áp cho quạt hút thải các tầng của khách sạn……….99

NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Chương 1 TỔNG QUAN

Ngày nay, khi Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa ngày càng phát triển, hàng loạtcác công trình xây dựng mọc lên với tốc độ không tưởng, có rất nhiều ứng dụng hiệnđại được phát minh và phát triển để đáp ứng cho nhu cầu sống của con người Chấtlượng môi trường sống là một trong nhiều yếu tố ngày càng được yêu cầu khắt khehơn để đảm bảo các vấn đề về sức khỏe tinh thần và thể chất

Điều hòa không khí là một khái niệm không còn xa lạ trong cuộc sống hiện đạingày nay, đó là một phần không thể thiếu trong công cuộc hoàn thiện chất lượng sốnghằng ngày do việc đòi hỏi một không gian sống và làm việc chất lượng ngày càngnâng cao Đi cùng với điều đó, việc tiết kiệm năng lượng cũng là một vấn đề được đặtlên hàng đầu

Trong một tòa nhà lớn, cụ thể là một khách sạn, có rất nhiều loại Điều hòakhông khí được sử dụng, từ loại có công suất nhỏ, loại cục bộ có kích thước nhỏ lắpđặt cho các khu vực điều hòa có ít diện tích cho đến các hệ Điều hòa không khí trungtâm có công suất trung bình và lớn được lắp đặt để cung cấp tải lạnh cho toàn bộ kháchsạn Song song đó, trong một khách sạn, hệ thống nước nóng thì không thể thiếu nhằmcung cấp các nhu cầu về nước nóng như: Nấu ăn, tắm giặt, vệ sinh, Nhưng nếu lắpđặt các máy nước nóng cục bộ thì lượng điện năng cho điện trở gia nhiệt nước sẽ rấtlớn Do đó, việc lựa hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump sẽ có tiềm năng về lâudài

Trong một tòa nhà, hệ thống Điều hòa không khí thường tiêu thụ tới 40% trongtổng điện năng tiêu thụ Các dàn nóng khi giải nhiệt cho các dàn lạnh sẽ tỏa nhiệt ramôi trường Đối với các máy lạnh công suất nhỏ thì lượng nhiệt sinh ra là không đáng

kể, nhưng đối với một hệ thống lạnh trung tâm lớn gồm nhiều dàn nóng và hàng trămdàn lạnh thì lượng nhiệt tỏa ra môi trường là vô cùng lớn Nhiều nghiên cứu được thực

hiện để có thể tận dụng triệt để lượng nhiệt sinh ra từ dàn nóng như: [1] Nghiên cứu về

hiệu suất về truyền nhiệt thứ cấp trong bộ trao đổi nhiệt của hệ thống lạnh(HaitaoWang, ShunbaoZhou, ZhongshiWei, RenWang – Energy and Buildings, tập

133, trang 206-216), [2] Nghiên cứu về sự tăng hiệu suất của hệ thống Điều hòa không

khí khi ứng dụng công nghệ hồi nhiệt (Scientia Iranica, Tập 20, mục 2, trang 329-336),

[3] Khảo sát thực nghiệm hệ thống hồi nhiệt cho hệ thống điều hòa không khí tòa nhà

ở các khu vực nóng và ẩm (Energy and Buildings, tập 49, trang 62-68) và còn nhiềucác nghiên cứu khác, nhưng đều mang tính chất lí thuyết chưa có tính thực tiễn cao

Nhằm mục tiêu tiết kiệm năng lượng, cải thiện hiệu suất tối ưu cho cả hai hệthống lạnh và hệ thống nước nóng Đồ án này sẽ tiến hành kết hợp một hệ thống lạnhtrung tâm VRF giải nhiệt nước với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giảinhiệt nước cho khách sạn Queen Ann Nha Trang

Đây là dự án thực tế đầu tiên có sự kết hợp giữa hệ thống VRF - Heat Pump mà

đội ngũ kỹ sư công ty Mitsubishi Electric Việt Nam và TS Lê Minh Nhựt, trường

Đại học Sư Phạm kĩ thuật Hồ Chí Minh đồng hướng dẫn Đồ án thể hiện sự sáng tạo,linh hoạt trong cuộc cách mạng về năng lượng, nâng cao hiệu suất của hệ thống

Hình 1.1 Phân bố điện năng tiêu thụ trong một tòa nhà

(http://www.fantech.com.vn/vn/tin-tuc/cong-nghe-thong-gio-tieu-thu-nang-luong-thap.html)

Chương 2 NGHIÊN CỨU LÍ THUYẾT

Đề tài của đồ án tốt nghiệp này là thiết kế một hệ thống điều hòa không khítrung tâm VRF, hệ thống thông gió và hệ thống nước nóng trung tâm cho khách sạnQueen Ann tại Nha Trang Trong quá trình thiết kế, để có một hệ thống điều hòakhông khí hoàn thiện, đúng yêu cầu kĩ thuật, chúng tôi đã tham khảo một số tiêu chuẩnthiết kế trong và ngoài nước, từ đó lập nên các bảng tính để công việc thiết kế đượcchính xác, nhanh chóng và dễ dàng hơn

Các tài liệu dùng để tham khảo như: Tiêu chuẩn ASHRAE về thiết kế điều hòakhông khí và thông gió, ASHRAE Handbook về tính toán tổn thất áp, tiêu chuẩnTCVN 5687 – 2010 về thông gió, tiêu chuẩn TCVN 4513 – 1988 về cấp thoát nước,tiêu chuẩn CP 13 Singapore và một số tiêu chuẩn khác, Guide book của MitsubishiElectric về tính chọn tháp giải nhiệt

Song song đó, việc sử dụng một số phần mềm có độ tin cậy cao trong quá trìnhthiết kế cũng được cân nhắc nhằm mang lại một kết quả chính xác hơn Một số phầnmềm đã sử dụng để tính toán như: Trace 700 để tính toán tải lạnh, Duct Checker đểtính toán thông gió và kích thước đường ống gió, các Auto Lisp của AutoCad, Designtool của Mitsubishi Electric để lựa chọn thiết bị và tính chọn kích thước đường ốnggas, một số Spreadsheet được xây dựng trên nền tảng tiêu chuẩn ASHRAE để tínhtoán tổn thất áp trên đường ống nước cấp hồi, phần mềm tính toán nước nóng củaMitsubishi Electric Phương pháp nghiên cứu chính ở đây là tham khảo các nguồn tàiliệu tin cậy, tính toán để tìm ra số liệu phù hợp với điều kiện thực tế, lặp đi lặp lại quátrình tính toán nhiều lần để có sai số nhỏ nhất

Đối với hệ VRF và Heat Pump của khách sạn Queen Ann Nha Trang, nguồnnhiệt để giải nhiệt dàn nóng VRF thay vì thải ra ngoài môi trường sẽ được tận dụng lại

để làm nguồn nhiệt cho hệ thống Heat Pump Kết quả là hệ các dàn nóng VRF sẽ tậndụng một phần nhiệt lạnh từ Heat Pump để giải nhiệt, từ đó giảm tải cho tháp giảinhiệt Nội dung đề tài sẽ được triển khai thông qua việc tính toán và thiết kế hệ thốngđiều hòa không khí trung tâm VRF , hệ thống thông gió cho các khu vực điều hòa, hệthống nước nóng trung tâm Heat Pump, sự kết hợp giữa hệ thống VRF và hệ thốngHeat Pump)

2.1 Khái quát công trình

Hình 2.1 Khách sạn Queen Ann Nha Trang

2.1.1 Giới thiệu chung về công trình

Khách sạn Queen Ann được thiết kế và thi cong với tiêu chuẩn 5 sao, tọa lạctrên đường Trần Phú, Lộc Thọ, Tp Nha Trang, Khánh Hòa

Vì thế khách sạn Queen Ann được trang bị các vật dụng được nhập khẩu trựctiếp từ các nhà sản xuất nổi tiếng Châu Âu như thiết bị men sứ DURAVIT, bồn tắmKALDEWEI, van xả, sen tắm HANSGROHE, hệ thống điều hòa không khí trung tâm

và hệ thống nước nóng trung tâm của MITSUBISHI ELECTRIC xuất xứ từ Nhật Tạonên một công trình với độ tiên nghi và chất lượng cao nhất

Các dịch vụ chính :

 284 phòng trang bị hiện đại, ban công hướng biển

 Phòng họp sức chứa 300 khách

 Nhà hàng theo tiêu chuẩn quốc tế

 Hồ bơi

 Spa

 Café & Bar

 Gym

2.1.2 Giới thiệu hệ thống điều hòa không khí và nước nóng trung tâm

Đối với khách sạn cao cấp với tiêu chuẩn 5 sao thì hệ thống điều hòa không khí

và hệ thống nước nóng luôn là một trong những yếu tố đóng vai trò quan trọng quyếtđịnh chất lượng công trình

Với yêu cầu thiết kế một hệ thống điều hòa không khí và nước nóng trung tâmvừa đảm bảo tính tiện nghi vừa thân thiện với môi trường và tiết kiệm điện năng mộtcách tối ưu nhất, hệ thống điều hòa không khí trung tâm VRF giải nhiệt nước kết hợp

sử dụng hệ thống nước nóng trung tâm hot water heat pump là giải pháp hiệu quả nhấtđáp ứng được những yêu cầu trên

Trong một hệ thống lạnh thông thường, khi hoạt động, một dàn nóng sẽ thảinhiệt ra môi trường bên ngoài thông qua bộ trao đổi nhiệt Đối với máy lạnh công suấtnhỏ cho các hộ gia đành hay khu vực điều hòa có không gian nhỏ thì lượng nhiệt tỏa ra

từ dàn nóng là không đáng kể, nhưng đối với một hệ thống lạnh có công suất lớn chomột tòa nhà cao tầng hay khách sạn thì lượng nhiệt tỏa ra môi trường từ các dàn nóng

là rất lớn Do vậy, nếu tận dụng được lượng nhiệt này, ta sẽ có thể tiết kiệm chi phícho năng lượng và thu lợi từ các mục đích kinh tế khác

Dự án khách sạn Queen Ann Nha Trang sẽ kết hợp hệ thống lạnh trung tâmVRF giải nhiệt nước kết hợp với hệ thống nước nóng trung tâm Heat Pump giải nhiệtnước, việc kết hợp hai hệ thống này nhằm mục đích giảm tải cho hệ thống bơm nhiệt,giúp tận dụng tối đa lượng nhiệt sinh ra từ dàn nóng VRF cũng như giảm đi chi phínăng lượng cho Heat Pump khi sản xuất nước nóng

2.2 Thiết kế hệ thống điều hòa không khí

2.2.1 Mục tiêu thiết kế

Là một công trình hiện đại, để đảm bảo duy trì hoạt động của các phòng chứcnăng, khách sạn đòi hỏi phải trang bị một hệ thống điều hòa không khí Những mụctiêu cơ bản mà nhiệm vụ thiết kế đặt ra là:

 Tạo ra môi trường vi khí hậu với các thông số nhiệt độ, độ ẩm, tốc độ gió, độ trongsạch của không khí được kiểm soát và điều chỉnh theo điều kiện tiện nghi của conngười

 Tạo ra các vùng không khí đệm thích hợp ở sảnh, hành lang để tránh sự thay đổinhiệt độ quá lớn cho con người

 Thiết bị lựa chọn cho hệ thống phải bảo đảm tính hiện đại, làm việc tin cậy, vậnhành đơn giản và thuận tiện cho việc bảo dưỡng và sửa chữa

 Hệ thống có khả năng phục vụ độc lập theo yêu cầu sử dụng cho từng khu vực.Công suất của hệ thống được tự động điều chỉnh theo tải nhiệt thực tế của tòa nhàtại từng thời điểm để nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống và giảm chi phívận hành

 Hệ thống được thiết kế tuân theo các tiêu chuẩn và qui phạm về an toàn, về phòngchống cháy, không tạo ra các nguồn nhiệt có nhiệt độ cao, và không sử dụng cácvật liệu dễ gây cháy nổ

2.2.2 Các qui phạm và tiêu chuẩn thiết kế

Hệ thống điều hòa không khí cho công trình được thiết kế dựa trên các quiphạm, tiêu chuẩn kỹ thuật,và các tài liệu sau đây:

 Tiêu chuẩn thiết kế điều hòa không khí, thông gió, sưởi ấm TCVN 5687 - 2010

 Tiêu chuẩn khí hậu vùng xây dựng TCVN 4088-85

 Các qui phạm về Bảo vệ môi trường Việt Nam

 HVAC Systems Duct Design.SMACNA.1981 Edition

 ASHRAE Hanbook Fundamentals 1997

 ASHRAE Hanbook HVAC Systems and Application 1999

 CP 13 (1999) Singapore standard

 Các bản vẽ thiết kế kiến trúc của công trình

Thông số tính toán của không khí bên ngoài:

Bảng 2.1 Thông số tính toán của không khí bên ngoài

Bảng 2.2 Thông số tính toán của không khí trong nhà

Các yêu cầu thiết kế khác

 Theo tiêu chuẩn điều kiện tiện nghi của con người trong môi trường làm việc

 Mật độ người cho phòng làm việc 5m²/người; phòng họp 2m²/người; hội trường1.5m2/người

 Lưu lượng không khí sạch cho mỗi người trong mỗi giờ: Lyc = 20 - 30 m3/h.người

 Ðộ ồn trong các phòng làm việc là: 35 - 50dBA

 Ðộ ồn trong các phòng phục vụ công cộng: 50dBA

 Ðộ ồn trong tại khu vực đặt máy: 65dBA

2.3 Phương pháp tính toán tải lạnh

2.3.1 Giới thiệu phần mềm Trace 700

Trace 700 là một sản phẩm của công ty Trane, đây là một phần mềm chạy trênnền tảng hệ điều hành Window, được sử dụng để xây dựng một mô hình công trình ảo

để từ đó ta có thể tính toán tải nhiệt cho công trình đó cũng như mô phỏng sự hoạtđộng của nó theo giờ hoặc một khoảng thời gian nào đó trong một năm Nó cũng cóthể được sử dụng để tính toán, phân tích các khía cạnh về mặt kinh tế

2.3.2 Phạm vi ứng dụng của phần mềm

 Tính toán tải lạnh cho những công trình Điều hòa Không khí

 Tính toán, phân tích năng lượng tiêu thụ và chi phí tốn kém cho hoạt động củacông trình cũng như tính toán các thông số liên quan đến kinh tế của công trình.Phần mềm được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn ASHRAE

 Bảng thông số kết quả xuất dữ liệu ra nhiều thông số phù hợp với nhu cầu củangười sử dụng để dễ dàng lựa chọn thiết bị cho phù hợp với yêu cầu mỗi người

 Phần tính toán giá thành đưa ra việc liên quan đến mật độ người sử dụng công trìnhtheo thời gian biểu đặc trưng trong ngày

 Có thể dễ dàng tạo ra nhiều phương án khác nhau để so sánh tính kinh tế và kỹthuật của các giải pháp nhờ đó người sử dụng dễ dàng lựa chọn được phương án tối

ưu nhờ vào các kết quả tính toán phân tích có từ phần mềm này

2.3.3 Ứng dụng phần mềm tính toán tải nhiệt thực tế

Hình 2.2 Giao diện phần mềm Trace 700

1 Dữ liệu thời tiết tại thành phố Nha Trang

2 Tạo các Template để quản lí dễ dàng hơn

12345

6

3 Tạo các phòng với các dữ liệu theo điều kiện thực tế

4 Tạo hệ thống điều hòa không khí sử dụng (Hệ VRF)

5 Phân phối các phòng vào hệ thống

6 Tính toán và hiển thị kết quả

Ở đây, ta chọn một ví dụ điển hình trong khách sạn để tính tải nhiệt Phòng được lựa chọn là phòng ngủ có vị trí tại tầng 7

Hình 2.3 Mặt Bằng phòng ngủ 1

Tab Create Room

Dựa vào mặt bằng và thông tin tổng hợp từ bản vẽ ta nhập các thông số thực tế vàotừng sheet của Trace 700:

Hình 2.4 Single Sheet

Sheet Rooms:

 Nhiệt độ, độ ẩm cần cài đặt cho phòng

 Theo điều kiện thiết kế có thể chọn cảm biến CO2 hỗ trợ cho phòng cháy chữacháy

 Cao độ của phòng so với mặt đất, chiều cao tường, khoảng không gian trần giả

 Loại phòng có điều hòa hay không

 Loại vật liệu cho nền (phần mềm cho tự tra theo tiêu chuẩn ASHRAE và đưa ra giátrị phù hợp với vật liệu cho công trình, ta có thể tạo thêm thông qua thư viện)

Hình 2.5 Rooms

Sheet Roofs: ta nhập cụ thể vật liệu sàn, hướng, độ nghiêng của sàn, bổ sung thêm sàn

nếu phòng có gác lửng hoặc một số khu vực đặc trưng

Skylight (cửa lấy sáng) ta cũng có thể cập nhật thông số vật liệu, diện tích, sốlượng của skylight cho phù hợp với cấu trúc công trình

Hình 2.6 Roofs

Sheet Wall :khai báo cụ thể cho phần Single Sheet ta nhập hướng của tường(0o hướngBắc, 90o hướng Đông, 180o hướng Nam, 270o hướng Tây), tường có bao nhiêu kính,loại kính

Bổ sung cửa sổ, cửa ra vào, diện tích của cửa, loại vật liệu cho cửa

Hình 2.7 Walls

Sheet Internal Loads: ta nhập theo dữ liệu ban đầu tuy nhiên ta vẫn có thể thêm hoặc

bớt các một số thiết bị hay người theo yêu cầu của công trình như :

 Số người trong khu vực tính toán

 Công suất nhiệt của đèn

 Các thiết bị tóa nhiệt đặc trưng trong phòng

 Chọn thời gian phân bổ người hay thiết bị trong khu vực tính toán (dựa theo dữtheo của Trace cung cấp)

Hình 2.8 Internal Loads

Sheet Airflows: Ta sẽ chú đến phần ventilations, đó là phần tải thất thoát do lượng gió

cấp vào và thoát ra ngoài, ta nhập thông số tra theo TCVN5687 hoặc chọn theo tiêuchuẩn ASHRAE Mục infitration quan trọng khi ta làm phòng sạch, đó chính là lượngkhông khí thất thoát qua cửa sổ các mép cửa hay trần hoặc các khe hở, tuy nhiên ở đây

là khách sạn nên ta không tính đến Mục Main supply và Auxiliary suplly ta để phầnmềm tính toán

Hình 2.9 Airflows

Sheet Partn/Floors: Ta nhập thông tin của khu vực cần tính toán.

 Partition chính là tường không tiếp xúc với ánh nắng mặt trời, nhưng nó tiếp cựcvới một số không gian điệm, các phòng có điều hòa hoặc phòng có điều kiện đặcbiệt Bên cạnh đó ta tùy chọn được diện tích, loại vật liệu, hệ số truyền nhiệt củaloại vật liệu đó

 Floor là trần của phòng đó do ở công trình này dùng trần giả nên ta bỏ qua

Hình 2.10 Partion/Floors.

Tab Create Systems

Trong phần này phần mềm cho phép ta tạo nhiều loại thiết bị lạnh cho côngtrình như Chiller, các hệ thống cấp đông, cũng như lạnh sâu Do đặc thù của công trìnhlựa chọn hệ thống lạnh VRV (Variable Refrigerant Volume)

Hình 2.11 Tạo hệ thống lạnh trung tâm cho công trình

Tab Assign Rooms to Systems

Ta có thể bố trí cụm dàn lạnh theo từng khu vực điều hòa đễ có thể dễ dàngquản lí và kiểm soát và tiện cho phần tính toán điện năng sau này

Hình 2.12 Bố trí không gian điều hòa theo dàn nóng

Calculate and View Results.

Hình 2.13 Giao diện tính toán và xuất kết quả

Kết quả tính toán phòng ngủ 1

Sau khi phần mềm tính toán ta được kết quả tính toán như bên dưới Phần taquan tâm chính là thông số của mục “COOLING COIL SELECTION” (LỰA CHỌNDÀN LẠNH) Từ đó ta sẽ thống kê được tải lạnh của phòng cần tính toán

Bảng 2.3 Kết quả tính toán.

2.4 Lựa chọn thiết bị điều hòa không khí

2.4.1 Yêu cầu đối với các thiết bị điều hòa không khí

2.4.1.1 Các yêu cầu cụ thể của hệ thống điều hòa không khí đối với công trình

 Hệ thống sử dụng thiết bị mang tính chất hiện đại, tiên tiến nhất với công nghệ cao;thỏa mãn tối đa nhu cầu và mang lại tiện nghi cho người sử dụng

 Hệ thống đơn giản, không đòi hỏi nhiều thiết bị phụ trợ, thiết bị dự phòng nhưngmang tính hiệu quả cao

 Dễ sử dụng, dễ điều khiển, hoạt động độc lập ở từng khu vực tùy theo yêu cầu sửdụng

 Mang lại hiệu quả và lợi ích kinh tế cho chủ đầu tư : tiết kiệm được chi phí lắp đặt,chi phí vận hành, chi phí bảo dưỡng cùng những khoản đầu tư khác …

 Có thể quản lý, giám sát được sự hoạt động của toàn bộ hệ thống cũng như có thểnhanh chóng chẩn đoán được các sự cố xảy ra ở khu vực nào để từ đó có biện pháp

2.4.1.2 Sơ lược về hệ thống VRF giải nhiệt nước

VRF là viết tắt của từ tiếng Anh “Variable Refrigerant Flow”, nghĩa là hệ thốngÐHKK có lưu lượng môi chất có thể thay đổi được thông qua điều chỉnh tần số dòngđiện

Module dàn nóng của hệ thống này gồm 1 máy nén, trong đó máy nén được điềukhiển biến tần (inverter) theo nguyên lý : khi thay đổi tần số điện vào động cơ máy nénthì tốc độ quay của động cơ thay đổi, do đó thay đổi tác nhân lạnh qua máy nén

Ưu điểm của hệ thống

 Ðây là hệ thống lạnh sử dụng môi chất lạnh là gas, dùng nhiệt ẩn để làm lạnh, giảinhiệt nước, gồm nhiều dàn nóng được lắp ghép nối tiếp đến khi đáp ứng được tổngtải lạnh cho cả tòa nhà, mỗi dàn nóng sẽ được kết nối với nhiều dàn lạnh với vànhiều thang công suất khác nhau dễ dàng cho việc lực chọn thiết bị phù hợp với

yêu cầu kiến trúc đảm bảo tính thẩm mỹ cũng như rất linh động trong việc bố trí,phân chia lại ở các khu vực sau này.

 Môi chất làm lạnh của hệ thống được lựa chọn theo cấp tiêu chuẩn Châu âu(R410A)

 Với kỹ thuật máy nén điều khiển bằng biến tần, dễ dàng điều chỉnh tải lạnh theoyêu cầu sử dụng, nghĩa là tải lạnh thực sự được sử dụng sẽ nhỏ hơn nhiều so vớitổng tải thiết kế ban đầu, dẫn tới điện năng tiêu thụ của cả hệ thống cũng giảm điđáng kể ; nói cách khác chúng ta chỉ phải chi trả cho những gì mà chúng ta sử dụng

và việc tiêu thụ điện cũng sẽ được giám sát một cách chính xác nhờ vào nhữngchức năng ưu việt của hệ thống điều khiển

 Hệ thống mang tính chất nổi trội là sự kết hợp những đặc tính ưu việt của cả lạnhcục bộ và trung tâm, thể hiện ở chỗ tuy mỗi dàn nóng được kết hợp của với nhiềudàn lạnh, nhựng việc tắt hay mở dàn lạnh này không ảnh hưởng đến các dàn lạnhkhác và nói rộng ra việc ngưng hay hoạt động dàn nóng này cũng không làm ảnhhưởng đến các dàn nóng khác trong cùng hệ thống

2.4.1.3 Dàn nóng máy điều hoà không khí trung tâm VRF

 Dàn nóng phải là loại mô đun cho phép kết nối từ 1~3 mô đun với nhau

 Công suất mỗi cụm phải đạt tối thiểu từ 8 HP (22.4kW) đến tối đa 36 HP (101 kW)

 Mỗi mô đun phải được trang bị bộ điều khiển “PWM Modulation control”

 Dàn nóng phải là dòng đặc chủng chống ăn mòn muối biển (được phủ lớp bảo vệtại nhà máy chứ không dùng hóa chất phủ trên công trường)

 Việc kết nối các mô đun với nhau không cần đường ống cân bằng dầu

Sử dụng máy nén biến tần nên hiệu suất cao hơn, trọng lượng và kích thước máy nénnhỏ hơn và phù hợp với chế độ hoạt động ở tốc độ thấp Hệ thống phải có chứcnăng tự động cân bằng dầu máy nén cho phép vận hành ổn định, gia tăng tuổi thọ

máy nén.

 Máy nén phải được điều khiển ở chế độ khởi động mềm và hoạt động luân phiên

để thời gian hoạt động của các máy nén là gần bằng nhau, sự mài mòn của các chitiết trong máy nén cũng gần như nhau vì vậy gia tăng độ bền các máy nén

 Khi 1 trong các máy nén ở dàn nóng mô đun gặp sự cố, các máy nén còn lại có khảnăng hoạt động ở chế độ khẩn cấp(đối với tổ hợp có từ 2 dàn nóng mô đun trởlên) cho đến khi dàn nóng đó được sửa chữa

 Máy nén phải được đặt trên máng trượt, với lò xo và đệm cao su chống rung nhằmtăng cường tính ổn định, vận hành êm cũng như tháo lắp bảo trì dễ dàng

 Các dàn lạnh phải có khả năng vận hành độc lập thông qua hệ thống các thiết bịphụ: van tiết lưu, cảm biến nhiệt độ của mỗi dàn lạnh cho phép tự động điều chỉnhcông suất máy nén tiết kiệm điện năng tối đa

 Khả năng kết nối của hệ thống đảm bảo có thể mở rộng trong tương lai, tỉ lệ côngsuất kết nối của dàn lạnh/dàn nóng phải từ 50-130%

2.4.1.5 Remote điều khiển

Các thiết bị điều khiển (remote control) của các dàn lạnh là loại điều khiển nốidây hoặc không dây được nhập khẩu chính hãng, đồng bộ cùng hãng sản xuất máylạnh Remote được gắn trên tường tại các không gian cần điều hoà, dung để điềukhiển tại chỗ một cách độc lập theo từng không gian riêng Các bộ remote điều khiểnnày có thể được kết nối với bộ điều khiển trung tâm để có thể điều khiển chúng từ xa

2.4.1.6 Phần mềm điều khiển trung tâm

 Quản lí được tất cả các thiết bị trong hệ điều hòa không khí bao gồm: đặt tên, ralệnh Start/Stop, khả năng lưu lại lịnh sử vận hành của hệ thống

 Có khả năng tính toán được điện năng tiêu thụ cho từng phòng hoặc từng khu vực

 Có hệ cáp truyền bảo đảm ổn định họat động tin cậy trong toàn tòa nhà

động, thời gian ngừng, nhiệt độ từng phòng, từng khu vực ở từng thời điểm Cóthể lập lịch cho mỗi ngày, hàng tuần, hàng tháng hoặc cả năm.

 Điều khiển đóng mở, vận hành từ xa cho thiết bị, điều chỉnh nhiệt độ phòng, tốc

độ quạt,…như những bộ điều khiển cục bộ

 Người quản lý có thể cấp phép hoặc ngưng cấp phép sử dụng, điều khiển tại mỗitầng, mỗi khu vực

 Kiểm soát và ghi lại mức tiêu hao năng lượng điện do thiết bị ĐHKK sử dụng chotừng phòng hay từng khu vực

 Hiển thị chính xác vị trí lỗi ngay khi sự cố xảy ra

 Hiển thị tình trạng hoạt động của từng thiết bị, người quản lý có thể xem xét vàphòng ngừa trước khi sự cố xảy ra

 Điều khiển Tắt/Mở, lặp lịch hoạt động, giám sát trạng thái hoạt động của các thiết

bị ngoại vi như: đèn, quạt, bơm nước…

Các hoạt động chính:

Chức năng giám sát.

 Hiển thị trạng thái hoạt động/nghỉ của hệ thống

 Chế độ hoạt động, cài đặt, tốc độ quạt

 Báo lỗi: báo sự cố, lỗi hệ thống truyền tín hiệu

 Có chức năng thông báo lỗi qua email

Điều khiển hoạt động (hoạt động riêng lẻ/hoạt động nhóm)

2.4.1.8 Tiêu chuẩn chất lượng

Để đảm bảo tính đồng bộ của hệ thống, toàn bộ các thiết bị dàn lạnh, dàn nóng,

bộ chia gas phải được sản xuất đồng bộ cùng hãng

Hệ thống phải tuân theo những tiêu chuẩn cao nhất như:

-Tiêu chuẩn quản lý chất lượng quốc tế ISO9001

-Tiêu chuẩn quản lý môi trường ISO14001

2.4.2 Kết quả lựa chọn thiết bị điều hòa không khí

Dựa vào bảng tính tải cho từng khu vực ta chọn thiết bị dàn lạnh cho khu vực (phòng)

đó Ta chọn công suất lạnh lớn hơn hoặc bằng tải lạnh tính được Thêm vào đó tínhthẩm mỹ được chú trọng hàng đầu cho công trình nên phần lớn ta chọn dàn lạnh dầutrần nối ống gió Sau khi chọn dàn lạnh với công suất thỏa với tải nhiệt của khu vực tatiến hành chọn dàn nóng Công suất dàn nóng sẽ bằng tổng công suất lạnh cần giảinhiệt

Bảng 2.4 Bảng thống kê thiết bị trong công trình

P.Máy Chủ

Cục bộtreo tường

P700YSLM

P900YSLM

PQHY-101

Kho vải

lạnh

Giấu trầnnối ống gió

P20VBM

PQHY-P900YSL

101

Khu hội

nghị

Giấu trầnnối ống gió

P850YSLM

PQHY-96

Giấu trầnnối ống gió

P700YSLM

P550YSLM

P50VMA1

P.Massage

nối ống gió P40VMS1

P.Khách

11

Giấu trầnnối ống gió

2.4.3 Giới thiệu một số thiết bị sử dụng cho công trình

2.4.3.1 Dàn lạnh

Hình 2.14 Dàn lạnh âm trần nối ống gió áp suất thấp