Tính toán và kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió cho trụ sở ngân hàng nam á

Tổng quan về đề tài: Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu và chủng lo

BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KĨ

Tổng quan về đề tài:

 Sau một thời gian hình thành và phát triển, đến nay kỹ thuật điều hòa không khí ngày càng được hoàn thiện có đầy đủ các chức năng hiện đại với nhiều mẫu và chủng loại khác nhau Tuy nhiên, liệu rằng những phần mềm thiết kế hệ thống điều hòa không khí đó có chênh lệch nhiều so với

lý thuyết hay không? Hay lý thuyết có ăn khớp với thực tế hay không? Hoặc nguyên nhân nào

mà giữa lý thuyết với thực tế có sự chênh lệch như vậy? Đây là vấn đề được đặt ra cho chúng ta.

 Từ những câu hỏi đó, được sự chỉ dẫn của giảng viên hướng dẫn, chúng em được giao nhiệm vụ

“ Tính toán kiểm tra hệ thống điều hòa không khí và thông gió các tầng 3, 5 và 9 của tòa nhà Nam Á”.

I Giới thiệu về công trình tính toán:

II Phân tích lựa chọn hệ thống điều hòa không khí:

III Chọn các thông số tính toán trong nhà và ngoài trời:

•

IV Thành lập và tính toán sơ đồ điều hòa không khí:

V Tính toán hệ thống thông gió cho nhà vệ sinh:

VI Kết luận

CÁC NỘI DUNG CHÍNH:

I Giới thiệu chung về tòa nhà Nam Á:

Hình ảnh thực tế tòa nhà Nam Á

Tọa lạc: 201-203 CÁCH MẠNG THÁNG TÁM, PHƯỜNG 4,QUẬN 3,

TP HCM

• Vị trí dự án: Tòa nhà Nam Á Bank tọa lạc tại một trong những tuyến đường trọng yếu của quận TP HCM lưu thông thuận lợi sang các quận lân cận

Hình ảnh công trình sau khi hoàn thiện và đi

Vị trí công trình Trụ Sở Ngân Hàng Nam Á

Tọa độ của tòa nhà Nam Á trên bản đồ

Vị trí địa lý của Trụ sở Ngân hàng Nam Á Bank TP HCM:

Nằm tại toạ độ: 10 o 46 ’ 33 vĩ Bắc; 106 o 41’06 kinh Đông Nằm ở độ cao 3 m so với mực nước biển.

 Mặt đứng phía trước: hướng đông bắc.

 Mặt đứng phía sau: hướng tây nam.

 Mặt đứng phía bên phải: hướng đông nam.

 Mặt đứng phía bên trái: hướng tây bắc

II Phân tích lựa chọn hệ thống điều hòa không khí:

Tùy theo mức độ quan trọng của công trình có 3 cấp điều hòa:

 Cấp I có độ chính xác cao nhất và tiện nghi nhất

 Cấp II có độ chính xác trung bình

 Cấp III có độ chính xác vừa phải

Ta chọn cấp điều hòa cho công trình là cấp II

Việc chọn hệ thống điều hòa không khí

thích hợp cho công trình là hết sức quan

trọng, nó đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được

đầy đủ những yêu cầu đề ra của công trình về

mặt: Kỹ thuật, mỹ thuật, môi trường vi khí

hậu tốt nhất, sự tiện dụng về mặt vận hành,

bảo dưỡng và sửa chữa, độ an toàn, độ cậy,

tuổi thọ và hiệu quả kinh tế cao

Ở tòa nhà Nam Á, người ta chọn hệ

thống điều hòa trung tâm VRV

Việc chọn hệ thống điều hòa không khí

thích hợp cho công trình là hết sức quan

trọng, nó đảm bảo cho hệ thống đáp ứng được

đầy đủ những yêu cầu đề ra của công trình về

mặt: Kỹ thuật, mỹ thuật, môi trường vi khí

hậu tốt nhất, sự tiện dụng về mặt vận hành,

bảo dưỡng và sửa chữa, độ an toàn, độ cậy,

tuổi thọ và hiệu quả kinh tế cao

Ở tòa nhà Nam Á, người ta chọn hệ

thống điều hòa trung tâm VRV

Hình ảnh về hệ thống VRV

Đặc điểm của máy điều hòa VRV để so sánh với các hệ thống khác.

• Kết nối rất nhiều dàn lạnh trên cùng 1 hệ thống, có thể đến 64 dàn lạnh trên

cùng 1 hệ thống

• Khả năng bảo dưỡng và sửa chữa rất năng động và nhanh chóng nhờ các

thiết bị tự phát hiện hư hỏng chuyên dùng

• Khả năng điều chỉnh công suất lớn dựa trên cơ sở điều chỉnh bằng biến tần

• Hệ VRV có nhiều kiểu dàn lạnh khác nhau rất đa dạng và phong phú nên dễ

dàng thích hợp với các kiểu khác nhau, đáp ứng thẩm mỹ đa dạng của

khách hàng

• Hệ cho phép điều khiển riêng biệt từng cụm máy trong hệ thống, do đó

giảm được chi phí vận hành

• Nhiệt độ phòng với mức điều chỉnh mức độ tinh vi rất cao, nhờ hệ thống

điều chỉnh PID (propotional integal derivative – điều chỉnh dựa trên sự cân

đối của hệ thống), sai lệch nhiệt độ trong phòng nhỏ

Sơ đồ điều khiển VRV

Sơ đồ kết nối dàn lạnh VRV

III Chọn thông số tính toán:

3.1 Chọn thông số tính toán không khí trong nhà của tòa nhà Nam Á:

Ta chọn thông số tính toán cho không gian điều hòa:

Mùa hè: tt = (24  27))0C

T = (50  60)%

Chọn thông số để tính toán là: tt = 250C, T = 60 %.

Chọn thông số tính toán cho hành lang: thl = 280C, T = 60 %.

3.2 Chọn thông số tính toán không khí ngoài nhà:

Mùa hè Nhiệt độ ( o C) Độ ẩm (%)

Ta chọn thông số tính toán không khí trong nhà cho không gian điều hòa theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN

5687 – 1992 [2], phụ lục 1 – TCVN 567)8–1992]

Tính nhiệt cho công trình theo phương pháp Carrier:

Hình: Sơ đồ tính các nguồn nhiệt hiện và nhiệt ẩn chính theo Carrier

3.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q1:

:

Trong đó:

• F: Diện tích kính của cửa sổ, m2

• R K: Cường độ nhiệt bức xạ mặt trời qua kính vào phòng, W

• Q ’

1: Lượng nhiệt bức xạ tức thời qua cửa kính vào phòng, W

• n t: Hệ số tác dụng tức thời qua kính vào phòng

• c : Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ cao công trình so với mặt nước biển,

• đs: Hệ số kể đến ảnh hưởng của độ chênh giữa nhiệt độ đọng sương tsC

• mm: Hệ số kể đến ảnh hưởng mây mù, khi tính toán lấy trường hợp lớn nhất là lúc trời không có mây mù

• kh: Hệ số ảnh hưởng của khung cửa kính

Trong đó:

R N: Bức xạ mặt trời đến ngoài cửa kính

: Hệ số hấp thụ, xuyên qua phản xạ của kính và màn che

Tra bảng 4.3; 4.4 [1] với màn che màu sáng và kính calorex, màu xanh, 6mm Ta

được:

Trong đó:

R N: Bức xạ mặt trời đến ngoài cửa kính

: Hệ số hấp thụ, xuyên qua phản xạ của kính và màn che

Tra bảng 4.3; 4.4 [1] với màn che màu sáng và kính calorex, màu xanh, 6mm Ta

Tòa nhà Nam Á thuộc khu vực Thành phố Hồ Chí Minh và nằm ở 10 o 46 ’ 33 vĩ độ bắc Theo phụ lục 5 trang

465 [1] theo (TCVN 4088-85) tháng nóng nhất tại thành phố hồ chí minh là tháng 4 có là nhiệt độ 37),3o C

Hướng Đông Bắc Tây

• Phía tây nam: F = 33 m2

• Phía đông nam: F = 47,06 m2

'

(W) (W)

T c ds mm kh m r t

Q F R

Q n Q

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Tổn thất do bức xạ qua kính Q 1 (W)

3.2 Nhiệt hiện truyền qua vách Q 2

Q 2 = Q 2t + Q 2c + Q 2k

Tính nhiệt truyền qua tường Q 2t

Nhiệt truyền qua tường tính theo biểu thức sau:

Q 2t = k t F t t

kt: Hệ số truyền nhiệt của tường, W/m2K

Hệ số truyền nhiệt của tường gạch (W/

m 2 K)

Hệ số truyền nhiệt của bê tông (W/m 2 K)

Kết cấu tường tiếp xúc trực tiếp

Kết cấu tường tiếp xúc gián tiếp

F : Diện tích bao quanh, m 2

t = (tN – tT) = 37),3 – 25 = 12,3 0 C: Khi tường tiếp xúc trực tiếp với không khí bên ngoài.

t = (thl – tT) = 28-25 = 3 0 C: Khi tường tiếp xúc gián tiếp với không khí bên ngoài.

Phòng Cho Thuê có tường tiếp xúc trực tiếp với không khí ngoài trời có diện tích tường là 265 m2 và

diện tích tường tiếp xúc gián tiếp với không khí ngoài trời là 180 m2

Vậy: Q 2t = 6793,82 W

2

2

12,3(30,3.1,39 116,5.2, 23 43, 4.1,39 35, 2.2, 23) 5409,8 3.(10,57).1,59 120,1.2,93 20.2, 29 23, 42.2) 1384, 02 5409,8 1384, 02 67)93,82( )

Tính nhiệt truyền qua cửa ra vào Q 2c :

Nhiệt truyền qua cửa ra vào tính bằng biểu thức sau:

Q 2c = k c F c.t; (W)

t = (thl – tT) = 28-25 = 3 0 C

F c: Diện tích cửa ra vào, m2

Cửa ra vào chỉ tính cho ra vào hành lang là cửa gỗ dày 30mm, có k = 2,65 W/m 2 K, có tổng diện tích là 6,6m 2 , theo bảng 4.12[1].

Tính nhiệt truyền qua kính Q2k :

Nhiệt truyền qua kính cửa sổ tính bằng biểu thức sau:

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che Q 2

(W)

3.3 Nhiệt truyền qua trần, sàn nhà và mái nhà Q3:

Q 3 =k N F N.t (W)

Vì tòa nhà có 17) tầng, tầng 9 nằm giữa tầng 8 và tầng 10 đều có hệ thống

điều hòa nên nhiệt truyền qua trần, sàn nhà, mái nhà Q 3 = 0 (W).

3.4 Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng và máy móc Q4:

; (W)

Trong đó :

Q 41: Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng, (W)

Q 42: Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc, (W)

Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q41:

Do chưa biết cụ thể tổng công suất của hệ thống đèn chiếu sáng Phòng Cho Thuê nên có thể lấy theo định hướng là: 12 W/m2 [1, tr.171].

Nhiệt tỏa do chiếu sáng cũng gồm hai thành phần: Bức xạ và đối lưu, phần bức xạ cũng bị kết cấu bao che hấp thụ, nên tác động nhiệt lên tải lạnh cũng nhỏ hơn giá trị tính toán được Vì vậy phải nhân thêm hệ số tác dụng tức thời và hệ số tác dụng đồng thời

Q 41 = n t n đ 1,25.N i ; W

nt : Hệ số tác dụng tức thời, giả sử đèn bật 10 tiếng/1 ngày Tra bảng 4.8[1], với gs =607),5 kg/m3, có nt = 0,885

nđ: Hệ số tác dụng đồng thời

Ta chọn nđ = 0,7) đối với công sở

Nhiệt hiện tỏa ra do đèn chiếu sáng Q41 ở tầng 9 là :

41 1, 25 0,885.0,7).1, 25.12.(657)) 6105, 2t ñ i

Nhiệt hiện tỏa ra do máy móc Q42:

Q 42 = N i ; W

N i: Là công suất ghi trên dụng cụ dùng điện; nt: Hệ số thời gian sử dụngTrong đó N i là công suất thiết bị điện Ta lấy N i định hướng theo yêu cầu thiết kế là 25 W/m 2

Theo bảng 6.2 [4] Ta tính toán cho các phòng như sau:

Phòng Cho Thuê có diện tích là 657) m2:

Vậy tổng nhiệt tỏa ra từ thiết bị điện tầng

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

3.5 Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do người tỏa ra Q5:

 Nhiệt hiện do người tỏa ra:

Nhiệt hiện do người tỏa vào không gian điều hòa chủ yếu bằng hai phương thức là đối lưu

và bức xạ, được xác định bằng biểu thức sau:

Q 5h = n đ n.q h W

Trong đó: n: Số người trong không gian điều hòa

Tra bảng 4-17 [1]: chọn 6 m2/người

q h: Nhiệt hiện tỏa ra từ một người

Tra bảng 4.18 [1]: qh = 65W/người (hoạt động văn phòng)

n đ: Hệ số tác dụng không đồng thời, nđ=0,7)5 (nhà cao tầng công sở)

Nhiệt hiện do người tỏa vào phòng Q5h ở tầng 9 có 110 người là:

 Nhiệt ẩn do con người tỏa ra:

Nhiệt ẩn do người tỏa ra được xác định theo biểu thức sau:

Q5a = n.qa W

Trong đó:

n: Số người trong không gian điều hòa, n tùy thuộc mục đích sử dụng của phòng.

q a: Nhiệt ẩn tỏa ra từ một người, W

Tra bảng 4.18[1] có nhiệt ẩn tỏa ra từ một người qa = 65 W/người (hoạt động văn phòng).

Nhiệt ẩn do người tỏa vào phòng Q5a ở tầng 9 có 110 người là:

𝑄5𝑎=110.65=7150 ¿

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do con người tỏa

ra Q 5 (W)

Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi mang vào Qhn và Qan:

Trong điều hòa không khí, không gian điều hòa luôn luôn phải cung cấp một lượng gió tươi để đảm bảo đủ ôxy cần thiết cho hoạt động hô hấp của con người ở trong phòng Khi đưa gió tươi vào phòng nó sẽ tỏa ra một lượng nhiệt, bao gồm nhiệt ẩn QâN và nhiệt hiện QhN, chúng được tính bằng các biểu thức sau:

N, tT: Nhiệt độ của trạng thái không khí ở ngoài

và trong không gian điều hòa, 0C

n: Số người trong không gian điều hòa

l: Lượng không khí tươi cần cho một người trong một giây

Tra bảng 4-19[1] ta có: l = 5,6 l/s.người =

20 m 3 /h.người.

Bảng : Các thông số tính toán bên trong và bên ngoài của tòa nhà

Nhiệt hiện do gió tươi mang vào Q hN ở tầng 9 có 110 người là:

Nhiệt ẩn do gió tươi mang vào Q aNở tầng 9 có 110 người là:

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi

mang vào Q N (W)

9 43502

Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q 6h và Q 6a :

Hiện tượng rò lọt không khí không mong muốn qua khe cửa sổ, cửa ra vào và cửa mở do người ra vào Hiện tượng này xảy ra càng mạnh khi chênh lệch nhiệt độ giữa trong và ngoài không gian điều hòa càng lớn Không khí lạnh thoát ra ở phía dưới cửa và không khí ngoài trời lọt vào từ phía trên cửa.

Nguồn nhiệt do gió lọt cũng gồm hai thành phần là nhiệt ẩn và nhiệt hiện, được tính bằng biểu thức sau:

Q 6h = 0,39..V(t N – t T ), W

Q 6a = 0,84..V(d N – d T ), W Với V: Thể tích phòng, m3

: Hệ số kinh nghiệm được xác định theo bảng 4.20 – tài liệu [1].Ta có ξ=0,42 đối với phòng Cho Thuê.

t N , t T: Nhiệt đô ngoài và trong phòng

(tN – t T ) = 37,3 – 25 = 12,3 0 C

d N: Ẩm dung của trạng thái không khí ngoài trời;

d T: Ẩm dung của trạng thái không khí trong không gian điều hòa

(d N - d T ) = 30,57 – 11,95 = 18,62 g/kg

Thể tích của Phòng Cho Thuê: V PCT = 657.2,7 =1773,9 m 3

Nhiệt hiện do không khí từ ngoài đưa vào ở tầng 9 là:

Nhiệt ẩn do không khí từ ngoài đưa vào ở tầng 9 là:

Vậy:

6 0,39 .( ) 0,39.0, 42.17)7)3,9.12,3 357)4(W)

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió lọt Q 6

(W)

Trong đó nhiệt tổn thất do nhiệt tỏa từ quạt và nhiệt tổn thất qua đường ống dẫn gió là các nguồn nhiệt ảnh hưởng chủ yếu tới phụ tải lạnh Còn

các nguồn khác như từ các thiết bị trao đổi nhiệt…là không đáng kể Tuy nhiên thì trong không gian điều hòa quạt gió làm tăng nhiệt độ nhưng nhỏ và đường ống được bọc cách nhiệt và đường gas đi và về được quấn sát với nhau nên nhiệt xâm nhập vào không gian điều hòa là không đáng kể nên ta có thể bỏ qua Q 7 (Q 7 = 0).

Bảng: Tổng nhiệt tổn thất tầng 9

9 657)

Nhiệt bức xạ qua kính Q1 9117,5 0 9117,5Nhiệt hiện qua vách Q2 25686,92 0 25686,92

Nhiệt hiện tỏa ra do đèn và máy móc Q4 22530,12 0 22530,12Nhiệt hiện và ẩn do người Q5 5362,5 7150 12512,5Nhiệt hiện và ẩn gió tươi mang vào QN 9092,2 34409,8 43502Nhiệt hiện và ẩn gió lọt mang vào Q6 3574 11653 15227

Tính tương tự cho tầng 3 và tầng 5 ta được bảng sau:

Tầng Phòng Tổng nhiệt hiện (KW) Tổng nhiệt ẩn (KW) Tổng nhiệt tổn thất

IV Thành lập sơ đồ điều hoà không khí mùa hè:

Sơ đồ nguyên lý hệ thống tuần hoàn không khí một cấp.

1.Cửa lấy gió trời 6 Miệng thổi

2 Buồng hòa trộn 7) Không gian điều hòa

3 TB xử lý nhiệt ẩm 8 Miệng hút

4 Quạt cấp gió 9 Ống gió hồi

5 Đường gió chính 10 TB khử bụi

11 Quạt gió hồi 12 Van gió

13 Cửa gió thải

Không khí ngoài trời có trạng thái N (t N ,  N )

qua cửa lấy gió 1 đi vào buồng hoà trộn 2 Ở đây diễn ra quá trình hoà trộn giữa không khí ngoài trời và không khí tuần hoàn có trạng thái

T (t T ,  T ) Không khí sau khi hoà trộn có trạng thái H (t H ,  H ) được xử lí trong thiết bị cho đến trạng thái O  V và được quạt thổi không khí vào trong phòng 7) Không khí ở trong phòng có trạng thái T được quạt hút qua thiết bị lọc bụi

10, một phần không khí được tái tuần hoàn trở lại, phần còn lại được thải ra ngoài.

Xác định hệ số nhiệt hiện phòng RSHF (εhf), hệ số nhiệt hiện tổng GSHF (εht), hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF (εhef):

 RSHF: Hệ số nhiệt hiện phòng được ký hiệu là εhf Là tỷ số giữa thành phần nhiệt hiện trên tổng nhiệt hiện và nhiệt ẩn của phòng chưa tính đến thành phần nhiệt hiện và nhiệt ẩn do gió tươi và mang vào không gian điều hoà

 GSHF: Hệ số nhiệt hiện tổng ký hiệu là εht, chính là độ nghiêng của tia quá trình từ điểm hoà trộn đến điểm thổi vào Đây chính là quá trình làm lạnh và khử ẩm của không khí trong dàn lạnh sau khi hoà trộn giữa gió tươi và gió tái tuần hoàn

 ESHF: Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ký hiệu là εhef Là tỷ số giữa nhiệt hiệu dụng của phòng và nhiệt tổng hiệu dụng của phòng

 Điểm T, N lần lượt là trạng thái không khí ở trong nhà, ngoài trời.

 Điểm H là trạng thái hòa trộn không khí tươi và không khí tuần hoàn

 Điểm S là điểm đọng sương không khí qua thiết bị

 Điểm O, V điểm không khí thổi vào phòng

từ thiết bị

 Qua T kẻ đường song song với G - hef , cắt đường

 = 100% ở S Ta xác định được nhiệt độ điểm đọng sương của thiết bị tS

 Qua S kẻ đường song song với G- ht cắt đường

NT tại H, xác định được điểm hoà trộn H.

 Qua T kẻ đường song song với G- hf cắt đường

SH tại O.

Khi bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và từ đường ống gió, ta có

O  V là điểm thổi vào.

Sơ đồ tuần hoàn không khí một cấp với các hệ số nhiệt hiện, hệ số đi

vòng và quan hệ qua lại với các điểm H, T, O, S