Đồ án thiết kế hệ thống điều hoà không khí cho một khu học đường đặt tại hà nội copy

Mọi sự thay đổi của môi trờng không khí về nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất khí độc hại… đều gây tác động trực tiếp tới sức khoẻ con ngời, quá trình công nghệ trong sản xuất.. Cùng với

Lời nói đầu

Môi trờng không khí là một yếu tố vô cùng quan trọng đối với con ngời

Đó là nơi con ngời sinh sống, lao động và phát triển Mọi sự thay đổi của môi trờng không khí về nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ các chất khí độc hại… đều gây tác động trực tiếp tới sức khoẻ con ngời, quá trình công nghệ trong sản xuất Chính vì vậy từ xa xa con ngời đã biết tạo ra môi trờng vì khí hậu thích hợp để

đảm bảo cho cuộc sống, hạn chế những tác động của môi trờng không khí khắc nghiệt

Cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật thì lĩnh vực kỹ thuật điều tiết không khí (ĐTKK) cũng đã phát triển mạnh, đặc biệt trong những năm gần đây kỹ thuật ĐTKK với nhiều công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã đợc các hãng sản xuất của nhiều quốc gia trên thế giới ứng dụng

để sản xuất ra máy móc thiết bị điều tiết không khí phục vụ cho công nghệ và

đời sống con ngời nhằm nâng cao năng suất lao động và chất lợng sản phẩm của xã hội

Việt Nam là đất nớc có khí hậu nóng và ẩm Do đó ĐTKK có ảnh hởng lớn đến đời sống con ngời và tình trạng sản xuất đó là năng suất lao động, chất lợng sản phẩm… việc tạo ra vi khí hậu có nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ chất khí

độc hại phù hợp với yêu cầu công nghệ của từng ngành nghề là một yếu tố cấp thiết cùng với sự phát triển của đất nớc

Sau một quá trình học tập, nghiên cứu, dới sự giảng dạy của các thầy, các cô giáo trong Viện Khoa học và Công nghệ Nhiệt Lạnh trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội em đợc giao thực hiện bản đồ án thiết kế hệ thống Điều hoà không khí cho một khu học đờng đặt tại Hà Nội Bản đồ án gồm bốn

ch-ơng nh sau:

Ch

ơng I: ý nghĩa của ĐHKK nói chung và đặc biệt trong lĩnh vực bảo

quản giấy

Ch

ơng II: Mô tả toà nhà và tính toán nhiệt.

Ch

ơng III: Một số phơng án ĐHKK và chọn phơng án tối u.

Ch

ơng IV: Chọn máy và thiết kế hệ thống ĐHKK.

Quá trình làm đồ án, do còn hạn chế về chuyên môn và kiến thức thực

tế nên bản đồ án này chỉ ở mức độ ban đầu của sự thiết kế một hệ thống điều hoà và chắc chắn không tránh khỏi những sai sót Em rất mong đợc sự chỉ bảo của các thầy Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô và thầy giáo Nguyễn

Xuân Tiên đã tận tình giúp đỡ, hớng dẫn em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này

Hà Nội, tháng 4 năm 2004

Sinh viên: Nguyễn Mạnh Quyết

Bản cam đoan

Bản đồ án này do em tự tính toán thiết kế và nghiên cứu dới sự hớng dẫn của TS Nguyễn Xuân Tiên

Để hoàn thành bản đồ án này em chỉ sử dụng các tài liệu đợc ghi trong mục tài liệu tham khảo ngoài ra không sử dụng tài liệu nào khác

Hà Nội, tháng 5 năm 2004.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Mạnh Quyết

Chơng i

ý nghĩa của điều hoà không khí nói chung và

đặc biệt trong lĩnh vực bảo quản giấy

i ý nghĩa của điều hoà không khí nói chung

Ngày nay đất nớc đang từng bớc phát triển ngày càng lớn, các ngành công nghiệp, nông nghiệp, ng nghiệp, đặc biệt là các ngành công nghiệp mũi nhọn đang từng bớc phát triển không ngừng nhằm góp phần tạo ra các mục tiêu mà Đảng và Nhà nớc đã đặt ra Cùng lúc đó nhu cầu xã hội ngày càng nhiều, con ngời không chỉ đòi hỏi những sản phẩm chỉ lại ở số lợng chất lợng

mà còn đòi hỏi cả về hình thức mẫu mà gọn nhẹ tiện sử dụng Đời sống con ngời ngày càng đợc nâng cao, ngoài nhu cầu về ăn uống, may mặc, nhu cầu về một môi trờng sống và làm việc thật thuận lợi, tiện nghi

Để tạo điều kiện và hỗ trợ tốt cho các ngành phát triển, đồng thời đáp ứng đợc những yêu cầu, đòi hỏi ngày càng cao của con ngời và công nghệ, ngành nhiệt lạnh nói chúng và điều hoà không khí nói riêng đã tham gia điều hoà không khí cho các trung tâm thơng mại, bệnh viện… nhằm duy trì một môi trờng sống thuận lợi để con ngời và máy móc phơng tiện làm việc có hiệu quả tốt nhất

Lợi ích của điều hoà không khí đem lại là rất lớn, nhất là trong tình hình kinh tế thị trờng hiện nay khi đất nớc cần có những bớc tiến vợt bậc về kinh tế và khoa học Vì vậy mà vai trò của điều hoà không khí là không thể thiếu đợc trong giai đoạn hiện nay

1 ảnh hởng của điều hoà không khí đối với con ngời

Yếu tố khí hậu ảnh hởng đến con ngời thể hiện qua các chỉ tiêu: nhiệt

độ, độ ẩm, tốc độ lu chuyển của không khí ωk, nồng độ các chất độc hại trong không khí Sự có mặt của điều hoà không khí đã góp phần tạo ra một không gian, một môi trờng sống và làm việc có các yếu tố khí hậu thuận lợi và phù hợp với yêu cầu của con ngời

Nhiệt độ là yếu tố gây cảm giác nóng lạnh rõ rệt nhất đối với con ngời

Điều hoà không khí đem lại sự trao đổi nhiệt tốt với môi trờng, tạo cảm giác mát mẻ, ấm áp bằng cách thay đổi nhiệt độ môi trờng theo từng mùa phù hợp với yêu cầu và sở thích của con ngời

Độ ẩm tơng đối của không khí, nồng độ các chất độc hại cũng là một trong những yếu tố mà điều tiết không khí tham gia, tác động nhằm tạo ra một môi trờng sống và làm việc thuận lợi nhất cho con ngời, giúp cho con ngời hoạt động và làm việc có hiệu quả nhất đóng góp vào sự phát triển của xã hội

2 ảnh hởng của điều hoà không khí đối với sản xuất

Ngoài việc điều hoà tiện nghi cho các phòng có ngời nh nhà ở, nhà hàng, nhà hát, rạp chiếu phim, hội trờng… thì việc điều hoà công nghệ cũng

đã đợc công nhận Điều hoà công nghệ bao gồm nhiều lĩnh vực sản xuất khác nhau, trong đó có sợi dệt, thuốc lá, in ấn, phim ảnh, dợc liệu, công nghệ giấy…

Lợi ích của điều hoà không khí đối với sản xuất rất lớn, khi mà nền kinh tế thị trờng đang phát triển mạnh mẽ, sản phẩm đòi hỏi sự cạnh tranh cao

Điều hoà không khí tạo ra nhiệt độ đáp ứng đợc với những yêu cầu khắt khe của công nghệ Một số ngành sản xuất nh bánh kẹo cao cấp đòi hỏi nhiệt

độ không khí khá thấp (ví dụ, ngành chế biến socola cần nhiệt độ 7-80C, kẹo cao su: 200C), nhiệt độ cao sẽ làm h hỏng sản phẩm Một số ngành sản xuất và các trung tâm điều khiển tự động, trung tâm đo lờng chính xác cũng cần duy trì nhiệt độ ổn định và khá thấp (20 –220C), nhiệt độ không khí cao sẽ làm máy móc, dụng cụ kém chính xác

Quan trọng hơn điều hoà không khí còn tạo đợc độ ẩm thích hợp với từng sản phẩm Độ ẩm là yếu tố ảnh hởng đến sản xuất nhiều hơn nhiệt độ Độ

ẩm thấp làm tăng nhanh sự thoát hơi nớc trên một sản phẩm, do đó tăng hao trọng, làm giảm chất lợng sản phẩm Nhng nếu độ ẩm lớn càng làm môi trờng

dễ phát sinh nấm mốc, còn đối với máy móc, vi điện tử, bán dẫn, độ ẩm cao làm giảm cách điện, gây nấm mốc làm máy móc dễ h hỏng

Điều hoà không khí trong quá trình bảo quản sẽ làm cho sản phẩm có

vẻ đẹp, giữ đợc chất lợng sản phẩm trong thời gian dài hơn, qua việc làm sạch không khí và tạo tốc độ không khí hợp với yêu cầu của sản phẩm

Tóm lại điều hoà không khí đã gián tiếp hay trực tiếp tác động thúc đẩy

sự phát triển của các ngành công nghiệp, qua đó góp phần vào sự phát triển của đất nớc

ii ý nghĩa điều hoà không khí trong lĩnh vực bảo quản giấy

Việt Nam là một nớc có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm, đây là một nhân

tố ảnh hởng rất lớn đến nhiều sản phẩm trong đó có sản phẩm giấy

Song hành với sự phát triển của xã hội, nhu cầu của con ngời và công nghệ đối với các sản phẩm ngày càng một cao hơn Trong khi sản phẩm của các đơn vị sản xuất của ngành trong và ngoài nớc ngày càng nhiều, tạo ra sự canh tranh rất mạnh mẽ giữa các sản phẩm.Điều này đã khiến cho các nhà sản xuất phải tạo ra các sản phẩm không những dừng lại ở giá thành rẻ mà chất l-ợng, mẫu mã của sản phẩm cũng phải đợc nâng cao hơn Vì vậy mà vai trò của

điều hoà không khí là rất quan trọng, nhất là ở nớc ta, một nớc có khí hậu nóng và ẩm

Giấy là một loại sản phẩm chịu ảnh hởng nhiều tác động của yếu tố môi trờng Nhiệt độ cao cùng với độ ẩm cao sẽ làm cho sự liên kết trong giấy

giảm, làm giảm độ bền, phát sinh nấm mốc, độ ẩm thấp, nhiệt độ cao sẽ là cho giấy cứng, khô, giấy bị co ngót ảnh hởng tới mẫu mã và chất lợng Tóm lại để sản phẩm giấy giữ đợc chất lợng tốt nhất phải có một không gian bảo quản phù hợp Để đảm bảo đợc yêu cầu này thì vai trò của điều hoà không khí là vô cùng quan trọng

Điều hoà không khí trong khi bảo quản giấy sẽ giúp cho giấy giữ đợc chất lợng trong thời gian dài, giúp cho sản phẩm có khả năng cạnh tranh Sản phẩm giấy nhờ đó có khả năng điều tiết đợc số lợng khi đầu vào không ổn

định, qua đó ổn định đợc giá cả, ổn định đợc sự phát triển của cơ sở sản xuất

Tóm lại điều hoà không khí trong quá trình bảo quản giấy có ý nghĩa rất quan trọng tạo khả năng cạnh tranh của sản phẩm trên thị trờng, thúc đẩy

và ổn định tình hình phát triển của cơ sở sản xuất, tạo ra sự thu nhập ổn định cho ngời lao động và cho đất nớc

Chơng II Mô tả công trình và tính toán nhiệt.

2.1 Mô tả công trình

2.1.1 Giới thiệu công trình

- Công trình điều hoà không khí là một trong những dự án của trờng Quốc tế tại Hà Nội

- Công trình là tầng trệt thuộc khu 2 của khu học đờng bao gồm 5

phòng yêu cầu điều hoà không khí (chiều cao của công trình là 4m, trong đó chiều cao thực tính toán là 3,2m, chiều cao của trần gải là 0,8m)

- Kích thớc cửa kính lớn (cửa ra vào chính)

Chiều rộng: a = 2,5m, chiều cao: h = 2,2m

Diện tích F = a hb = 5,5m2

- Kích thớc cửa kính nhỏ (cửa ra vào các phòng), có 2 loại:

Chiều rộng a = 1m, h = 2,2m, diện tích F = 2,2m2

Chiều rộng a = 1,5m, h = 2,2m, diện tích F = 3,3m2

- Kích thớc cửa sổ kính: Chiều rộng a = 1,5m

Chiều cao h = 1,5m Diện tích F = a h = 2,25 m2

- Tờng bao quanh tiếp giáp với không khí ngoài trời là tờng gạch có độ dày 0,3m Tờng tiếp giáp với hành lang và tờng ngăn giữa các phòng là tờng gạch dày 0,2m

- Tờng có kích bao gồm 1,2m (tính từ sàn lên) là tờng gạch từ 1,2m trở lên là kính

- Tờng kính, kính cửa và kính cửa sổ đợc làm cùng loại

2.1.2 Tính toán diện tích sàn, tờng kính, tờng không có kính, cửa số kính

của toàn bộ công trình theo các hớng địa lý.

Bảng 2.1: Bảng tính diện tích sàn, tờng, cửa

Ký hiệu

của

phòng

cần

ĐHKK

Diện

tích

sàn

m 2

Diện tích tờng gạch (m 2 ) Diện tích cửa ra vào và cửa

sổ (m 2 ) Diện tích tờng kính HĐ HT HN HB HĐ HT HN HB HĐ HT HN HB

G 1 40,5 4,68 12,78 24 24 3,3 4,5 0 0 9,3 0 0 0

G 2 153 27,2 22,7 44,1 31 0 4,5 13,5 6,6 0 0 0 20

G 3 153 22,7 27,2 44,1 31 4,5 0 13,5 6,6 0 0 0 20

G 4 40,5 12,78 4,68 24 24 4,5 3,3 0 0 0 9,3 0 0

Ghi chú: HĐ: Hớng Đông

HT: Hớng Tây HN: Hớng Nam HB: Hớng Bắc

2.2 Tính nhiệt ẩm thừa của công trình.

Mục đích tính toán cân bằng nhiệt cho công trình là xác định nhiệt thừa

QT đây là cơ sở để chọn phơng án điều hoà không khí (chọn hệ thống, công suất máy và cách bố trí thiết bị)

2.2.1 Chọn cấp điều hoà cho công trình.

Để tính toán thiết kế hệ thống điều hoà không khí cần xác định trớc các trạng thái không khí trong nhà và ngoài trời Có nhiều quan điểm khác nhau khi chọn các thông số tính toán của không khí ngoài trời Theo các tài liệu tham khảo ngời ta thờng chọn nhiệt độ tính toán ngoài trời theo cấp điều hoà không khí Hệ thống điều hoà không khí đợc phân làm ba cấp

- Điều hoà cấp I:

+ Mùa hè chọn tN = tmax; ϕN = ϕ(tmax) + Mùa đông chọn tN = tmin; ϕN = ϕ(tmin)

- Điều hoà cấp II

+ Mùa hè chọn tN = 0,5 (tmax + tb

min

t ); ϕN = 0,5[ϕ(tmax) + ϕ( tb

max

t )] + Mùa đông chọn tN = 0,5 (tmin + tb

min

t ); ϕN = 0,5[ϕ(tmin) + ϕ( tb

min

t )]

- Điều hoà cấp III

+ Mùa hè chọn tN = tb

max

t ; ϕN = ϕ ( tb

max

t ) + Mùa đông chọn tN = tb

min

t ; ϕN = ϕ ( tb

min

t )

Đối với khu học đờng do yêu cầu không nghiêm ngặt về nhiệt độ và độ

ẩm do đó ta chọn hệ thống điều hoà cấp III Hệ thống này có u điểm hơn so

với hệ thống cấp I và cấp II về giá trị kinh tế là giá thành lắp đặt rẻ, vốn đầu t vừa phải

2.2.2 Chọn thông số tính toán.

Trong tài liệu "Hớng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí" có giới thiệu thông số chọn ngoài nhà cho các cấp điều hoà theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 - 1992 theo đó độ ẩm ngoài trời tính toán lấy ở thời điểm (13ữ15) giờ trong ngày tơng ứng với tháng tính toán

Thông số tính toán ngoài trời cho khu vực Hà Nội, đối với điều hoà cấp III đợc cho trong bảng 1.8 [2] theo đó thông số tính toán của không khí ngoài trời là:

Nhiệt độ tính toán: ttt = 32,80C

Độ ẩm tính toán: ϕtt = 66%

Đối với công trình này các thông số đợc chọn để tính toán cho các gian

điều hoà về mùa hè chọn cùng chế độ nhiệt độ và độ ẩm Khi chọn nhiệt độ trong nhà cần bảo đảm sao cho chênh lệch nhiệt độ ngoài trời và trong nhà không quá lớn: ∆t = tN - tT = (6 ữ 8)0C

Chọn thông số tính toán cho không gian điều hoà

tT = 260C, ϕT = 66%

Đối với hành lang chọn tHL = 30,50C, ϕHL = 66%

Với việc chọn nh vậy ta xác định đợc độ chênh nhiệt độ tính toán giữa không khí trong không gian điều hoà và ngoài trời

- Bề mặt bao che tiếp xúc trực tiếp với không khí

Độ chênh nhiệt độ giữa phòng học và không khí ngoài trời:

∆t1 = tN - tT = 32,8 - 26 = 6,80C

Độ chênh nhiệt độ giữa hành lang và không khí ngoài trời

∆t2 = tN - tT = 32,8 - 30 = 2,80C

- Bề mặt bao che không tiếp xúc trực tiếp với không khí (tiếp xúc với hành lang)

∆t3 = tN - tT = 30 - 26 = 40C

2.2.3 Tính nhiệt cho công trình.

2.2.3.1 Xác định nguồn nhiệt thừa.

Theo tài liệu "Hớng dẫn thiết kế hệ thống điều hoà không khí" có hớng dẫn về phơng pháp tính nhiệt thừa nh sau:

QT = Qh + Qa, W Trong đó: QT - tổng nhiệt thừa

Qh - Tổng nhiệt hiện

Qa - Tổng nhiệt ẩn

Nhiệt hiện là nhiệt chỉ do hiệu nhiệt độ gây nên, nhiệt ẩn là nhiệt do sự bay hơi nớc gây nên:

Tổng nhiệt hiện Qh:

Qh = Qhf + QhN

Qhf - Tổng nhiệt hiện của phòng cần điều hoà toả ra,

QhN - Tổng nhiệt hiện của không khí từ ngoài trời đa vào phòng

Tơng tự tổng nhiệt ẩn Qa:

Qa = Qaf +QaN

Qaf - Tổng nhiệt ẩn trong phòng toả ra;

QAN - Tổng nhiệt ẩn của không khí ngoài trời đa vào phòng

2.2.3.2 Tính tổng nhiệt hiện của phòng.

Qht = Q1 + Q2 + Q3, W

Q1 - Nhiệt bức xạ mặt trời vào phòng (qua kính, qua mái nhà);

Q2 - Nhiệt truyền qua kết cấu bao che phòng (tờng….);

Q3 - Nhiệt toả ra từ nguồn nhiệt trong phòng (từ ngời, đèn, …)

a Nhiệt do bức xạ mặt trời Q 1

Q1 = Q11 + Q12 , W

Q11 - Nhiệt bức xạ qua kính, W;

Q12 - Nhiệt bức xạ qua mái, W;

* Nhiệt bức xạ qua kính Q 11

Nhiệt bức xạ qua kính thực tế làm nóng không khí của phòng Q11:

Q11 = nt Q'11, W

nt - Hệ số tác dụng tức thời do tính nhiệt của kết cấu bao che cho trong bảng 3 - 6 tài liệu [1]

Q'11 - Nhiệt bức xạ tức thời lớn nhất qua kính vào phòng

Q'11 = A Rmax εC εđs εmm εkh εm εr, W

A - diện tích kính, m2

Rmax - nhiệt bức xạ mặt trời lớn nhất trong ngày vào phòng W/m2cho trong bảng 3 - 5 tài liệu [1];

εC - hệ số kể đến ảnh hởng độ cao của công trình so với mặt nớc biển, thông thờng giá trị này nhỏ ta có thể bỏ qua εC = 1;

εđs - hệ số ảnh hởng nhiệt độ đọng sơng ts (0C) đang tính khác với nhiệt

độ đọng sơng của không khí ở mặt biển lấy là 200C:

εđs = 1 - (tS 20)

10

−

0,13

εmm - Hệ số ảnh hởng mây mù, khi tính ta lấy trờng hợp lớn nhất là lúc trời không có mây nên εmm = 1;

εkh - hệ số ảnh hởng của vật liệu làm khung, khung làm bằng kim loại

εkh = 1,17

εm - hệ số phụ thuộc vào màu sắc hoặc độ dày của kính, giá trị cho trong bảng 3 - 7 tài liệu [1]

εr - Hệ số mặt trời kể đến ảnh hởng của kính cơ bản khi có màn che bên trong kính Khi tính bức xạ lớn nhất ta giả thuyết là lúc nén rèm che lên nên

hệ số mặt trời εh = 1

* Nhiệt bức xạ và nhiệt truyền qua mái.

Nhiệt bức xạ không chỉ truyền qua kính vào phòng mà còn qua kết cấu bao che nh mái, tờng… ở đây ảnh hởng bức xạ của tờng nhà nhỏ ta có thể bỏ qua và ta chỉ tính cho mái ảnh hởng của bức xạ qua mái và nhiệt truyền qua mái đợc tính gộp vào theo công thức:

Q12 = F k ∆tcf ϕm, W

F - diện tích mái, m2;