ứng dụng REVIT MEP vào việc tính toán thiết kế hệ thống điều hòa không khí.

MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ iii DANH MỤC HÌNH BẢNG iv LỜI MỞ ĐẦU v LỜI CAM ĐOAN vi CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NĂNG CỦA TÒA NHÀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 1 1.1 Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí 1 1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí 1 1.1.2 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí tại Việt Nam 2 1.1.3 Điều hòa không khí và tầm quan trọng của điều hòa không khí 2 1.2 Giới thiệu về công trình 4 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VỚI REVIT MEP 9 2.1 Tổng quan về revit mep 10 2.1.1 Lịch sử của REVIT MEP 11 2.1.2 Các phần mềm của hãng AutoDesk cho ngành điều hòa không khí 12 2.1.3 Các phần mềm Revit 15 2.1.4 Một số đặc điểm của Revit MEP 22 2.1.5 Một số thuật ngữ của Revit MEP 23 2.2 Giao diện của revit mep 24 CHƯƠNG 3: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM REVIT TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM CHO TẦNG 2 TÒA NHÀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 31 3.1 Tính cân bằng nhiệt ẩm 31 3.1.1 Lựa chọn thông số tính toán ,cấp điiều hòa không khí 31 3.1.2 Tính nhiệt thừa và nhiệt ẩm thừa 36 3.2 Tính toán thành lập sơ đồ đhkk 45 3.2.1 Xác định các thông số tính toán 46 3.2.2 Thành lập sơ đồ tuần hoàn 1 cấp 48 3.3 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí và chọn máy cho công trình 50 3.3.1 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí 50 3.3.2 Tính chọn máy cho công trình 51 3.4 Tính toán thiết kế hệ thống đường ống phân phối nước lạnh 53 3.4.1 Tính toán thiết kế đường ống nước lạnh 53 Xác định đường kính ống nước lạnh theo trục đứng 54 Xác định đường kính ống nước lạnh cho các tầng 57 3.4.2 Tính toán trở lực đường ống nước 58 3.4.3. Tính chọn bơm và tính bình dãn nở 60 3.5 Tính toán thiết kế đường ống phân phối không khí điển hình 62 3.5.1 Tính toán đường ống dẫn, miệng thổi và miệng hút 63 3.5.2 Tính trở lực đường ống gió 87 3.5.3 Tính chọn hộp điều chỉnh lưu lượng gió vav 91 KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Mặt trước của tòa nhà Khoa Cơ Khí Động Lực. 6 Hình 1.2: Mặt sau của tòa nhà Khoa Cơ Khí Động Lực. 7 Hình 1.3: Mô phỏng tòa nhà cơ khí động lực 8 Hình 2.1: logo phần mềm revit 10 Hình 2.2: Giao diện của phần mềm đồ họa Revit MEP 25 Hình 2.3: Menu 25 Hình 2.4: Tool bar 26 Hình 2.5: Option bar 26 Hình 2.6: Type selector 26 Hình 2.7: Design bar 28 Hình 2.8: Project Browser 29 Hình 2.9: Status Bar 30 Hình 2.10: View Control Bar 30 Hình 2.11: Drawing Area 30 Hình 3.1: Sơ đồ mặt bằng tầng 2 của khoa cơ khí động lực 32 Hình 3.2: Kết cấu trần mái bằng 39 Hình 3.3: Kết cấu xây dựng của tường 41 Hình 3.4: Sơ đồ trục đứng của đường nước lạnh 54 Hình 3.5: Sơ đồ đường nước lạnh cho AHU và FCU của các tầng 57 Hình 3.6: Mặt bằng đi ống tầng 2 Khoa CKĐL. 69 Hình 3.7: Thông số ống gió 600x600R300 80 Hình 3.8: Quạt ly tâm DT963A 85 Hình 3.9:Quạt ly tâm DutyBI 3,5 kW 85 Hình 3.10: Thông số uạt ly tâm DutyBI 3,5 kW 86 Hình 3.11: Vị trí đặt quạt trên mái. 86 DANH MỤC HÌNH BẢNG Bảng 2.1 bảng so sánh yêu cầu về cấu hình tối thiểu của một máy tính 17 Bảng 2.2 Bảng so sánh ưu và khuyết điểm của các phần mềm 19 Bảng 2.3 Bảng phân tích một số đặc điểm của các loại công trình 21 Bảng 3.1 Các thông số thiết kế ngoài nhà 35 Bảng 3.2 Năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu của tầng 2 52 Bảng 3.3 Kết quả chọn AHU 52 Bảng 3.4 Tổng lưu lượng nước lạnh cần thiết Vn (ls) 54 Bảng 3.5 Lưu lượng nước lạnh trong các đoạn ống theo trục đứng 55 Bảng 3.6 Đường kính ống và vận tốc nước ở các đoạn ống theo trục đứng 56 Bảng 3.7 Lưu lượng nước, kích thước ống và vận tốc nước của các đoạn ống 57 Bảng 3.8 Tổn thất áp suất trên mạng đường ống nước pmạng (Pa) 59 Bảng 3.9 Tổn thất áp suất do thiết bị và các phụ kiện gây ra 60 Bảng 3.10 Thể tích nước trong ống tại các tầng 61 Bảng 3.11 : Xác định tỷ lệ phần trăm tiết diện theo phương pháp ma sát dồng đều 66 Bảng 3.12 Bảng chuyển đổi đơn vị lưu lượng gió. 81 Bảng 3.13 Hệ số dự trữ. 84 Bảng 3.14 Trở lực đường ống gió của mạng B tầng 2 89

TỔNG QUAN GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NĂNG CỦA TÒA NHÀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Cơ sở kỹ thuật điều hòa không khí

1.1.1 Lịch sử phát triển của kỹ thuật điều hòa không khí

Vào năm 218 đến 222, hoàng đế Varius Avitus ở thành Rome đã cho người đắp ngọn núi tuyết ở vườn thượng uyển để hướng những ngọn gió mát thổi vào cung điện.

Vào năm 1845, bác sĩ John Gorrie, người Mỹ, đã phát minh ra máy nén khí đầu tiên nhằm điều hòa không khí cho bệnh viện tư của mình, từ đó ông trở nên nổi tiếng và ghi dấu ấn trong lịch sử phát triển của hệ thống điều hòa không khí.

Năm 1850, nhà thiên văn học Puizzi Smith lần đầu tiên đưa ra dự án điều hòa không phòng ở máy lạnh nén khí.

Năm 1911, Carrier đã phát triển âm đồ không khí ẩm, thiết lập định nghĩa về tính chất nhiệt động của không khí ẩm và phương pháp xử lý nhằm đạt được các trạng thái không khí theo yêu cầu.

Kỹ thuật điều hòa không khí đã có những bước tiến vượt bậc, đặc biệt từ năm 1921 khi tiến sĩ Willis H Carrier phát minh ra máy lạnh ly tâm Sự phát triển này đã giúp điều hòa không khí trở thành một phần quan trọng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

+ Điều hòa không khí cho các nhà máy công nghiệp.

+ Điều hòa không khí cho các nhà máy chăn nuôi.

+ Điều hòa không khí cho các trại điều dưỡng, bệnh viện.

+ Điều hòa không khí cho các cao ốc, nhà hát lớn.

Điều hòa không khí đã trở thành một phần thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của con người, phục vụ cho nhiều không gian sinh hoạt khác nhau Đến năm 1932, việc sử dụng môi chất freon R12 đã trở thành tiêu chuẩn cho toàn bộ các hệ thống điều hòa không khí.

Sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đã nâng cao chất lượng cuộc sống con người, dẫn đến sự bùng nổ trong lĩnh vực điều hòa không khí Hiện nay, có nhiều thiết bị và hệ thống điều hòa không khí hiện đại, gọn nhẹ và giá cả phải chăng, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng.

1.1.2 Lịch sử phát triển của điều hòa không khí tại Việt Nam Đối với Việt Nam, là một đất nước có khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm Điều hoà không khí có ý nghĩa vô cùng to lớn trong việc phát triển kinh tế nước ta Điều hòa không khí đã xâm nhập vào hầu hết các ngành kinh tế, đặc biệt là ngành chế biến và bảo quản thực phẩm, các ngành công nghiệp nhẹ, ngành xây dựng.

Ngành lạnh ở Việt Nam hiện nay gặp nhiều nhược điểm, bao gồm quy mô nhỏ, công nghệ lạc hậu và chủ yếu chỉ sản xuất được máy lạnh amoniac cỡ nhỏ Việc thiếu đầu tư và phát triển đã dẫn đến việc sử dụng hệ thống lạnh không hiệu quả, gây thiệt hại và lãng phí nguồn vốn Hệ thống điều hòa không khí thường chỉ được thiết kế bằng cách tính toán từng bộ phận riêng lẻ, sau đó chọn thiết bị từ nước ngoài để lắp ráp, trong khi khả năng sản xuất thiết bị nội địa vẫn còn hạn chế và chất lượng chưa đạt yêu cầu.

Sự phát triển kinh tế nhanh chóng của đất nước trong những năm gần đây đã dẫn đến sự gia tăng đáng kể của các cao ốc, nhà hàng, khách sạn và trung tâm thương mại tại các thành phố lớn Nhu cầu về tiện nghi sống ngày càng cao đã tạo ra vị trí quan trọng cho ngành điều hòa không khí, đặc biệt khi cuộc sống của người dân được cải thiện Việc sử dụng hệ thống điều hòa không khí trong các tòa nhà, khách sạn và siêu thị không chỉ hợp lý mà còn cần thiết, nhất là trong bối cảnh Việt Nam đang chịu ảnh hưởng của hiệu ứng nhà kính Sự hiện diện của hệ thống điều hòa trung tâm trong các công trình lớn chứng minh sự phát triển mạnh mẽ của ngành lạnh, đáp ứng đa dạng nhu cầu sử dụng trong sinh hoạt và sản xuất.

1.1.3 Điều hòa không khí và tầm quan trọng của điều hòa không khí

Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và nhân tạo có mối quan hệ chặt chẽ, ảnh hưởng đến đời sống và phát triển của con người cũng như thiên nhiên Theo Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam, môi trường rộng rãi bao gồm các yếu tố cần thiết cho sự sinh sống và sản xuất, như tài nguyên thiên nhiên, không khí, đất, nước và ánh sáng Trong đó, không khí là yếu tố sống còn cho sự tồn tại của con người và các sinh vật khác trên Trái đất Không khí không có biên giới và không thể sở hữu, nên nhiều người chưa nhận thức được giá trị to lớn của nó, dẫn đến việc thiếu quý trọng và chưa biết cách bảo vệ môi trường không khí trong sạch, không ô nhiễm.

Con người, giống như các loài động vật khác, có thân nhiệt không đổi khoảng 37°C và luôn trao đổi nhiệt với môi trường xung quanh Các yếu tố không khí như nhiệt độ, độ ẩm, nồng độ chất độc hại và tiếng ồn có ảnh hưởng lớn đến sức khỏe và tâm trạng con người, cả theo hướng tích cực và tiêu cực Để giảm thiểu tác động tiêu cực và tối ưu hóa tác động tích cực từ môi trường, việc tạo ra một không gian sống thoải mái và tiện nghi là rất cần thiết Điều này hoàn toàn có thể thực hiện được thông qua công nghệ điều hòa không khí.

Môi trường không khí ảnh hưởng lớn đến đời sống và quá trình sản xuất của con người, trong đó con người đóng vai trò quyết định năng suất lao động và chất lượng sản phẩm Một môi trường không khí trong sạch và có chế độ nhiệt ẩm phù hợp là yếu tố quan trọng để nâng cao năng suất lao động Mỗi ngành kỹ thuật có yêu cầu riêng về vi khí hậu, do đó tác động của môi trường không khí đối với sản xuất cũng khác nhau Các quá trình sản xuất thường thải nhiệt, CO2, hơi nước, bụi và chất độc hại, làm thay đổi nhiệt độ và độ ẩm, ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng sản phẩm Ví dụ, trong sản xuất thực phẩm, việc duy trì nhiệt độ và độ ẩm đúng tiêu chuẩn là cần thiết; độ ẩm thấp có thể làm giảm chất lượng sản phẩm, trong khi độ ẩm cao có thể gây nấm mốc Một số ngành như chế biến sôcôla yêu cầu nhiệt độ rất thấp, nếu không đạt yêu cầu sẽ dẫn đến hư hỏng sản phẩm Ngoài ra, độ trong sạch của không khí cũng ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm, vì bụi bẩn không chỉ làm giảm vẻ đẹp mà còn có thể làm hỏng sản phẩm, do đó, ngành sản xuất thực phẩm cần không khí sạch và vô trùng.

Nhiều ngành sản xuất như y tế, giao thông vận tải, công nghiệp in, công nghiệp sợi và cơ khí chính xác yêu cầu điều hòa không khí để hoạt động hiệu quả Điều này cho thấy tầm quan trọng của hệ thống điều hòa không khí trong bối cảnh phát triển công nghiệp cao cả trong nước lẫn quốc tế.

Con người và sản xuất đều cần một môi trường không khí với các thông số phù hợp, nhưng môi trường không khí tự nhiên không thể đáp ứng được yêu cầu này Do đó, việc tạo ra vi khí hậu nhân tạo thông qua điều hòa không khí (ĐHKK) là cần thiết ĐHKK là quá trình tạo ra và duy trì trạng thái không khí trong nhà theo một chương trình nhất định, không phụ thuộc vào điều kiện bên ngoài Nó không chỉ quan trọng trong đời sống hàng ngày mà còn nâng cao chất lượng cuộc sống, cải thiện hiệu quả lao động và chất lượng sản phẩm trong ngành công nghiệp Hơn nữa, điều hòa không khí còn góp phần bảo tồn các giá trị văn hóa và lịch sử.

Giới thiệu về công trình

Tòa nhà Cơ Khí Động Lực là một công trình quan trọng của Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Hưng Yên, tọa lạc tại huyện Khoái Châu Với chiều cao khoảng 14m và diện tích 2000 m², tòa nhà gồm 4 tầng được chia thành nhiều phòng, phục vụ nhu cầu học tập, thực hành và văn phòng cho bộ môn Công trình này không chỉ đáp ứng nhu cầu giáo dục mà còn tạo điểm nhấn kiến trúc hiện đại, nâng cao cảnh quan và văn hóa của trường, góp phần xây dựng môi trường học tập khang trang và lịch sự.

Tòa nhà bao gồm 4 tầng:

 4 tầng bao gồm phòng TH, văn phòng, phòng học, phòng WC.

 Tầng 1: o 04 thực hành o 04 văn phòng o 01 thang máy o 02 cầu thang bộ (1 cái dùng để thoát hiểm) o 02 phòng vệ sinh chung o 01 khu vực không gian công cộng

 Tầng 2: o 04 thực hành o 02 văn phòng o 01 phòng học o 01 thang máy o 02 cầu thang bộ (1 cái dùng để thoát hiểm) o 02 phòng vệ sinh chung o 01 khu vực không gian công cộng

 Tầng 3: o 08 phòng học o 01 thang máy o 02 cầu thang bộ (1 cái dùng để thoát hiểm) o 02 phòng vệ sinh chung o 01 khu vực không gian công cộng

 Tầng 4: o 08 phòng học o 01 thang máy o 02 cầu thang bộ (1 cái dùng để thoát hiểm) o 02 phòng vệ sinh chung o 01 khu vực không gian công cộng

- Các phòng thực hành với phòng học gồm có : 6 quạt, 12 bóng đèn, có 25 bàn

- Các văn phòng bộ môn gồm có 2 quạt, 10 bóng dèn, có 4 bàn

Hình 1.1: Mặt trước của tòa nhà Khoa Cơ Khí Động Lực.

Hình 1.2: Mặt sau của tòa nhà Khoa Cơ Khí Động Lực.

Tầng 1 của tòa nhà có chiều cao là 3m còn chiều cao của tầng 2 là 3,1m Các tầng có diện tích tường bao bằng kính rất lớn Tường bao bằng kính được lắp đặt ở ba mặt của tòa nhà theo các hướng Đông-Tây-Nam-Bắc Chiều cao của tường bao bằng kính được tính từ sàn đến trần giả Trần giả của tòa nhà làm bằng thạch cao dày 12mm Tòa nhà có rất nhiều vách ngăn Vách ngăn giữa các phòng đều bằng khung nhôm kính Chiều cao của vách ngăn là 3m Kính được sử dụng là loại kính cách nhiệt một lớp Tường bao bằng gạch xây của tòa nhà có chiều dày là 200mm, có trát vữa Vách ngăn giữa nhà vệ sinh, phòng học và hành lang là tường xây gạch dày 220mm có trát vữa hai mặt.

Hệ thống điều hòa không khí cần phục vụ toàn bộ diện tích tầng một và tầng hai, đảm bảo tiện nghi và đáp ứng yêu cầu khí hậu mà không ảnh hưởng đến kết cấu xây dựng, trang trí nội thất và cảnh quan xung quanh Để có cái nhìn trực quan về tòa nhà, tôi đã sử dụng phần mềm Revit Architecture 2009 để mô phỏng mô hình 3D của tòa nhà, kèm theo một số hình ảnh từ bản thiết kế 3D.

Hình 1.3: Mô phỏng tòa nhà cơ khí động lực

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ VỚI REVIT MEP

Tổng quan về revit mep

Trong lĩnh vực thiết kế, sự phát triển của phần mềm đồ họa đã chuyển từ việc chỉ thể hiện bản vẽ phẳng đơn giản sang khả năng vẽ phối cảnh 3D và hình ảnh động, giúp nhanh chóng phác thảo ý tưởng và tính toán các thông số kỹ thuật như tải trọng, kích thước ống và tổn thất áp suất Phần mềm không chỉ rút ngắn thời gian triển khai kỹ thuật mà còn nâng cao độ chính xác trong quá trình thiết kế REVIT MEP của AutoDesk là một giải pháp tích hợp hoàn hảo, cung cấp công cụ thiết kế 3D với tính năng tự động hóa cao, giúp kỹ sư dễ dàng cập nhật mẫu thiết kế và tối ưu hóa các tham số Việc sử dụng REVIT MEP giúp tiết kiệm thời gian và tăng độ chính xác, cho phép kỹ sư lựa chọn và thiết lập thông số hợp lý nhằm tiết kiệm năng lượng và chi phí.

2.1.1 Lịch sử của REVIT MEP Đối với những người làm thiết kế kỹ thuật nói chung và những người làm thiết kế điều hòa không khí nói riêng, các phần mềm của hãng AutoDesk là khá quen thuộc Họ không xa lạ gì với các phần mềm như AutoCAD, 3D Studio, 3D Max, 3D Viz… Đặc biệt là AutoCAD, sau hơn một thập niên sử dụng, họ đã quen thuộc đến độ xem như đây là những phần mềm cơ bản cho ngành thiết kế kỹ thuật Hiện nay, phần lớn các cơ sở đào tạo ngành thiết kế kỹ thuật vẫn còn tiếp tục dạy phần mềm AutoCAD như là phần mềm chuyên ngành, và hầu hết các doanh nghiệp đang dùng phần mềm này Phần mềm AutoCAD cho công việc thiết kế hệ thống điều hòa không khí trong thế kỷ 21có hiệu quả hay không? Như chúng ta đã biết những năm gần đây ngành điều hòa không khí phát triển rất nhanh, các công trình điều hòa không khí với quy mô lớn càng nhiều kết hợp với xu thế hội nhập toàn cầu thì sự canh tranh càng trở lên gay gắt Doanh nghiệp nào có khả năng dự toán khối lượng công trình một cách chính xác nhất, nhanh nhất và sau đó là quản lý và triển khai dự án một cách tốt nhất thì sẽ thành công.

2.1.2 Các phần mềm của hãng AutoDesk cho ngành điều hòa không khí a) Khái niệm về CAD

CAD, viết tắt của Computer Aided Design (thiết kế hỗ trợ bằng máy tính), phản ánh ước muốn của con người trong thời đại công nghệ thông tin Thiết kế là lĩnh vực liên quan đến nhiều ngành nghề khác nhau, và trong ngành thiết kế điều hòa không khí, CAD được hiểu là khả năng tạo ra hình ảnh trên màn hình theo ý muốn của người sử dụng Để thực hiện điều này, máy tính dựa vào hai nguyên lý cơ bản của hình học.

Nguyên lý của hình học cổ điển cho rằng hình ảnh là tập hợp các điểm, dẫn đến sự hình thành hình ảnh dạng raster Đây là loại hình ảnh cuối cùng được tạo ra bởi các phần mềm như 3D Max và 3D Viz Mỗi điểm trong hình ảnh được biểu thị trên màn hình bằng một pixel, với các thuộc tính như vị trí và màu sắc Do đó, hình ảnh có kích thước hình học lớn hơn sẽ có nhiều pixel hơn, yêu cầu nhiều tài nguyên phần cứng để quản lý thông tin.

Dung lượng file lớn sẽ dẫn đến việc phần mềm xử lý chậm hơn Hình raster có những ưu điểm nổi bật như màu sắc phong phú và khả năng tạo hình gần gũi với thực tế.

Nguyên lý hình học giải tích cho thấy hình ảnh là đồ thị của hàm số y = f(x), dẫn đến việc tạo ra hình ảnh dạng vector thông qua phần mềm như REVIT MEP Hình ảnh vector được quản lý bởi hàm số và các thông số, giúp kích thước hình ảnh không ảnh hưởng nhiều đến dung lượng file Mặc dù hình vector thường đơn sắc và kém phong phú hơn hình raster, nhưng có thể tạo ra hình ảnh phong phú hơn với nhiều hàm số hoặc hàm số bậc cao, tuy nhiên, dung lượng file vẫn không lớn bằng hình raster khi so sánh cùng nội dung.

Người làm thiết kế điều hòa không khí sử dụng cả phần mềm vector và raster trong công việc hàng ngày, tùy thuộc vào từng giai đoạn thiết kế Trong giai đoạn thiết kế các không gian chức năng, phần mềm vector mang lại hiệu quả cao hơn, trong khi ở giai đoạn nghiên cứu vật liệu và màu sắc, phần mềm raster lại tỏ ra ưu việt hơn.

Ngoài thông tin hình học hiển thị trên màn hình, người thiết kế điều hòa không khí còn cần thông tin phi hình học như khối lượng vật tư, lưu lượng gió và tổn thất áp suất trên từng đoạn ống Những thông tin này giúp nâng cao độ chính xác trong việc lựa chọn thiết bị như bơm và quạt, đồng thời hỗ trợ hiệu quả cho các công việc liên quan đến dự án như tài chính và quản lý dự án.

Hiện nay, tại Việt Nam, việc xác định tổng vốn đầu tư cho các dự án thường gặp khó khăn do thiếu công cụ tính toán khối lượng thiết kế nhanh chóng và chính xác, chủ yếu phụ thuộc vào con người Sử dụng phần mềm theo xu hướng BIM từ hãng AutoDesk có thể giúp tự động hóa quá trình tính toán khối lượng, mang lại độ chính xác cao hơn cho thiết kế.

Trong thập niên 90, AutoCAD đã trở thành phần mềm phổ biến nhất cho các nhà thiết kế kiến trúc trong việc tạo ra hình học vector, trong khi 3D Max được ưa chuộng cho thiết kế hình học raster.

AutoCAD hiện đang được sử dụng phổ biến tại Việt Nam như một công cụ vẽ kỹ thuật, chủ yếu phục vụ cho việc thiết kế Tuy nhiên, phần mềm này chỉ mang ý nghĩa là Computer Aided Drawing và chưa phát triển mạnh mẽ do thiếu các quy chuẩn pháp lý vĩ mô, như việc chưa có quy định về đặt tên Layer Mặc dù AutoCAD có thể áp dụng cho nhiều lĩnh vực thiết kế kỹ thuật, nhưng nó thiếu các tính năng đặc thù cho từng ngành nghề cụ thể Đặc biệt, vào cuối những năm 90, sự bùng nổ của ngành xây dựng và kiến trúc đã tạo ra nhu cầu cần thiết cho các phần mềm chuyên dụng phục vụ các lĩnh vực như điện dân dụng, nước sinh hoạt và điều hòa không khí Để đáp ứng nhu cầu này, hãng AutoDesk đã cho ra mắt bộ ba phần mềm chuyên biệt.

AutoCAD Structure dành riêng cho thiết kế kết cấu.

AutoCAD Architechtural dành riêng cho thiết kế kiến trúc.

AutoCAD Building System dành riêng cho người thiết kế điều hòa không khí, điện, nước Đến năm 2008 thì nó được đổi tên thành Auto CAD MEP

Bộ ba phần mềm CAD này được ngành kiến trúc đón nhận nồng nhiệt, vì chúng đáp ứng đúng nhu cầu thiết kế AutoCAD Architectural Desktop cho phép kiến trúc sư thiết kế và chuyển giao mô hình cho các kỹ sư điện, nước, cơ khí Tuy nhiên, qua thời gian sử dụng, người dùng nhận thấy thiếu một số công cụ cần thiết Phiên bản AutoDesk 2006 được xem là phiên bản phổ biến nhất trong dòng sản phẩm này.

Cả ba phần mềm được phát triển từ AutoCad theo hướng BIM (Building Information Modelling), giúp kiến trúc sư thay đổi cách làm việc Thay vì sử dụng phương pháp truyền thống với AutoCad, họ giờ đây chỉ cần nghiên cứu trên mô hình 3D Tất cả thông tin hình học như mặt bằng, mặt đứng, mặt cắt và thông tin phi hình học như khối lượng thiết kế, số lượng vật tư đều được tự động trích xuất từ mô hình 3D.

Mặc dù Revit Building mang lại nhiều lợi ích cho thiết kế kiến trúc, nhưng do dựa trên nền AutoCAD, phần mềm này gặp phải một số hạn chế như tiêu tốn nhiều tài nguyên máy tính và có nhiều lệnh phức tạp, khiến người dùng tại Việt Nam sử dụng nó một cách hạn chế Tuy nhiên, từ phiên bản 9 ra mắt vào đầu năm 2006, Revit đã trở thành công cụ lý tưởng cho các kiến trúc sư toàn cầu Dù thuộc sở hữu của AutoDesk, nhưng Revit vẫn chưa được biết đến rộng rãi ở Việt Nam, một phần do thiếu nhận thức về xu hướng BIM, yếu tố quan trọng giúp phần mềm này được đón nhận nồng nhiệt trên toàn thế giới.

Với Revit MEP, người dùng không cần phải có kiến thức về AutoCAD hay 3D Max; chỉ cần nắm vững các kiến thức cơ bản về tin học là đủ để bắt đầu học phần mềm này.

Giao diện của revit mep

HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM CHO TẦNG 2

TÒA NHÀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 3.1 Tính cân bằng nhiệt ẩm

Có nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt ẩm để xác định năng suất lạnh cần thiết, bao gồm phương pháp hệ số nhiệt ẩm thừa (phương pháp truyền thống) và phương pháp hệ số nhiệt hiện (phương pháp Carrier) Mỗi phương pháp này có những khái niệm khác nhau về nhiệt thừa và ẩm thừa.

Phương pháp hệ số nhiệt ẩm thừa được thực hiện trên đồ thị I-d, trong đó không tính đến thành phần gió tươi chủ động cung cấp vào phòng trong các yếu tố nhiệt thừa và ẩm thừa Thay vào đó, thành phần này sẽ được đưa vào tính toán cho điểm hòa trộn.

Phương pháp Carrier sử dụng đồ thị d-t (ẩm đồ Carrier) để phân tích không khí ẩm Theo phương pháp này, toàn bộ nhiệt (bao gồm nhiệt hiện và nhiệt ẩn) được đưa trực tiếp vào phòng, thông qua việc lọt hoặc cấp chủ động, đều được coi là nhiệt thừa và ẩm thừa.

Mặc dù hai phương pháp tính toán điều hòa không khác biệt nhiều về kết quả, người dùng có thể lựa chọn bất kỳ phương pháp nào Phương pháp Carrier đặc biệt phù hợp cho việc tính toán cân bằng nhiệt ẩm trong các tòa nhà cao tầng, vì vậy tôi quyết định sử dụng phương pháp này.

3.1.1 Lựa chọn thông số tính toán ,cấp điiều hòa không khí

Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) được phân loại thành 3 cấp độ dựa trên mức độ quan trọng của công trình Đối với các công trình dân dụng như khách sạn, văn phòng, nhà ở và siêu thị, cấp độ 3 thường là lựa chọn phù hợp Vì đây là một tòa nhà văn phòng với yêu cầu về độ ẩm và nhiệt độ không quá nghiêm ngặt, hệ thống ĐHKK cấp 3 sẽ được áp dụng để tính toán thiết kế.

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM REVIT TRONG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TRUNG TÂM CHO TẦNG 2 TÒA NHÀ CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Tính cân bằng nhiệt ẩm

Có nhiều phương pháp tính toán cân bằng nhiệt ẩm để xác định năng suất lạnh yêu cầu, bao gồm phương pháp hệ số nhiệt ẩm thừa (phương pháp truyền thống) và phương pháp hệ số nhiệt hiện (phương pháp Carrier) Mỗi phương pháp này có khái niệm riêng về nhiệt thừa và ẩm thừa, dẫn đến sự khác biệt trong cách tính toán.

Phương pháp hệ số nhiệt ẩm thừa được thực hiện trên đồ thị I-d, trong đó không tính đến thành phần gió tươi chủ động cấp vào phòng trong nhiệt thừa và ẩm thừa Thay vào đó, thành phần này sẽ được tính vào điểm hòa trộn.

Phương pháp Carrier sử dụng đồ thị d-t (ẩm đồ Carrier) để phân tích không khí ẩm Theo phương pháp này, toàn bộ nhiệt, bao gồm cả nhiệt hiện và nhiệt ẩn, được đưa trực tiếp vào phòng, cho dù là do lọt hay cấp chủ động, đều được coi là nhiệt thừa và ẩm thừa.

Cả hai phương pháp đều cho kết quả tương tự, vì vậy bạn có thể lựa chọn phương pháp nào cũng được Phương pháp Carrier là lựa chọn lý tưởng cho việc tính toán điều hòa không khí trong các tòa nhà cao tầng, do đó tôi đã quyết định sử dụng phương pháp này để tính cân bằng nhiệt ẩm.

3.1.1 Lựa chọn thông số tính toán ,cấp điiều hòa không khí

Hệ thống điều hòa không khí (ĐHKK) được phân chia thành 3 cấp độ dựa trên mức độ quan trọng của công trình Đối với các công trình dân dụng như khách sạn, văn phòng, nhà ở và siêu thị, cấp độ 3 là đủ Vì đây là một tòa nhà văn phòng với yêu cầu về độ ẩm và nhiệt độ không quá nghiêm ngặt, hệ thống ĐHKK cấp 3 sẽ được lựa chọn để tính toán và thiết kế.

Hình 3.1: Sơ đồ mặt bằng tầng 2 của khoa cơ khí động lực

Công trình có vị trí tại Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật Hưng Yên nên em chọn các thông số tính toán:

3.1.1.1Nhiệt độ và độ ẩm tiện nghi Đối với văn phòng làm việc và các phòng nghỉ ngơi thì các thông số được chọn theo yêu cầu tiện nghi của con người Yêu cầu tiện nghi được chọn theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5687 – 1992

- Nhiệt độ không khí trong nhà: tT = 25 0 C ± 2 0 C.

- Độ ẩm tương đối trong nhà:  T = 65% ± 5%.

Từ các thông số trên, dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm, ta tìm được các thông số còn lại:

Để đảm bảo sự thoải mái cho con người và tránh sốc nhiệt, độ chứa hơi của không khí ẩm trong các hành lang và sảnh được duy trì ở mức dT = 13 g/kg Các không gian này hoạt động như một vùng đệm, nơi mà các thông số nhiệt độ và độ ẩm được lựa chọn phù hợp để giảm thiểu sự chênh lệch nhiệt độ quá lớn giữa các khu vực.

- Nhiệt độ không gian đệm: tHL = 30 0 C.

- Độ ẩm không gian đệm: HL = 65%.

Dựa trên đồ thị I-d của không khí ẩm ta tìm được các thông số còn lại:

- Độ chứa hơi: dHL = 17 g/kg không khí ẩm.

3.1.1.2 Gió tươi và hệ số thay đổi không khí

Theo TCVN 5687 – 1992, lượng gió tươi cần thiết cho mỗi người trong một giờ tại hầu hết các công trình là 20 m³/h, nhưng không được thấp hơn 10% lượng gió tuần hoàn Do đó, việc lựa chọn gió tươi phải đảm bảo hai điều kiện quan trọng này.

- Đạt tối thiểu 10% lưu lượng gió tuần hoàn (Phương pháp Carrier không yêu cầu điều kiện này).

Trong đó lưu lượng gió tuần hoàn bằng thể tích phòng nhân với hệ số thay đổi không khí.

Hệ số thay đổi không khí:

- Phòng làm việc, văn phòng: 3 ÷ 8 m 3 /h/(m 3 /phòng).

3.1.1.3 Độ ồn cho phép Độ ồn được coi là một yếu tố quan trọng gây ô nhiễm môi trường nên nó cần được khống chế, đặc biệt đối với một số công trình đặc biệt như phòng studio, phòng ghi âm Độ ồn cho phép của bộ xây dựng đã ban bố tiêu chuẩn về tiếng ồn TCVN 175 – 90 quy định về mức ồn cho phép, theo bảng 1.5[3] đối với phòng làm việc là 45 ÷ 50 dB.

Tốc độ gió xung quanh ảnh hưởng đến cường độ trao đổi nhiệt và thoát mồ hôi giữa cơ thể và môi trường Khi gió mạnh, cường độ trao đổi nhiệt và độ ẩm tăng lên, khiến chúng ta cảm thấy mát hơn và da thường khô hơn so với những nơi yên tĩnh, dù trong cùng điều kiện nhiệt độ và độ ẩm.

Khi nhiệt độ không khí thấp và tốc độ gió cao, cơ thể sẽ mất nhiệt và cảm thấy lạnh Tốc độ gió phù hợp phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ gió, cường độ lao động, độ ẩm và tình trạng sức khỏe Thông thường, tốc độ gió tiện nghi nằm trong khoảng từ 0,07 đến 0,21 m/s.

3.1.1.5 Chọn các thông số tính toán ngoài nhà

Điều hoà không khí được phân chia thành 3 cấp độ dựa trên mức độ quan trọng của công trình Cấp 1 là điều hoà tiện nghi có độ tin cậy cao nhất, duy trì các thông số vi khí hậu trong nhà không phụ thuộc vào biến động khí hậu cực đại bên ngoài Cấp 2 có độ tin cậy trung bình, cho phép sai lệch không quá 200 giờ trong một năm khi có biến động khí hậu Cấp 3 là điều hoà có độ tin cậy thấp, với sai lệch không quá 400 giờ trong một năm Mặc dù điều hoà cấp 1 có độ tin cậy cao nhất, chi phí đầu tư và vận hành rất lớn, nên thường chỉ được sử dụng cho các công trình đặc biệt quan trọng.

Các công trình ít quan trọng hơn như khách sạn 4 – 5 sao, bệnh viện quốc tế thì nên chọn điều hoà không khí cấp 2.

Đối với nhiều công trình như khách sạn, văn phòng, nhà ở, siêu thị, hội trường và thư viện, điều hòa cấp 3 thường là sự lựa chọn phổ biến Mặc dù độ tin cậy của điều hòa cấp 3 không cao, nhưng chi phí đầu tư thấp, nên nó thường được sử dụng cho các công trình này.

Tòa nhà làm việc của Khoa Cơ Khí Động Lực là một công trình công cộng phục vụ cho văn phòng, phòng học và phòng thực hành Công trình này yêu cầu chế độ nhiệt ẩm không quá khắt khe, do đó phương án cuối cùng được lựa chọn là hệ thống điều hòa không khí cấp 3.

Khi chọn điều hòa cấp 3 theo tiêu chuẩn Việt Nam, cần tham khảo thông số ngoài nhà được biểu diễn trên đồ thị I - d của không khí ẩm theo TCVN 5687 – 1992 Điều kiện khí hậu để lựa chọn điều hòa này được lấy theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 4088 – 85, được trình bày chi tiết tại Bảng 1.6.

Kết quả xác định các thông số thiết kế ngoài nhà tại bảng 1.3

Bảng 3.1 Các thông số thiết kế ngoài nhà

Trong đó: ttbmax: nhiệt độ trung bình của tháng nóng nhất; ttbmin: nhiệt độ trung bình của tháng lạnh nhất;

13-15: độ ẩm lúc 13 ÷ 15h của tháng nóng nhất và tháng lạnh nhất ghi nhận theo

Ta xác định được thông số tính toán ngoài trời cho khu vực Hưng Yên như sau:

3.1.2 Tính nhiệt thừa và nhiệt ẩm thừa

3.1.2.1 Nhiệt hiện bức xạ qua kính Q 11

Tính toán & thành lập sơ đồ đhkk

Do khí hậu Việt Nam có mùa hè nắng nóng và mùa đông lạnh giá, cùng với thói quen của người dân luôn mặc áo ấm trong nhà vào mùa đông, em chỉ thực hiện việc thành lập và tính toán sơ bộ theo yêu cầu của chủ đầu tư.

Dựa trên mục đích sử dụng của công trình, tôi đã chọn hệ thống điều hòa không khí tiện nghi và thực hiện tính toán theo sơ đồ tuần hoàn một cấp Sơ đồ này đơn giản, đảm bảo yêu cầu vệ sinh và vận hành dễ dàng.

Hệ thống điều hòa một cấp rất phổ biến trong các siêu thị và nhà hàng, nhờ vào tính tiện nghi mà nó mang lại Bên cạnh đó, sơ đồ tuần hoàn một cấp còn giúp tiết kiệm năng lượng và giảm chi phí đầu tư thiết bị, từ đó nâng cao hiệu quả kinh tế cho các cơ sở kinh doanh.

Sơ đồ nguyên lý hệ thống điều hòa tuần hoàn một cấp

1 Cửa lấy gió t ơi 5 é ờng gió cấp 9 é ờng gió hồi

2 Buồng hòa trộn 6 Miệng thổi 10 Lọc bụi

3 Thiết bị xử lý nhiệt ẩm 7 Không gian cần điều hòa 11 Quạt gió hồi

4 Quạt gió cấp 8 Miệng gió hồi 12 Cửa thải gió hồi

3.2.1 Xác định các thông số tính toán

3.2.1.1 Hệ số nhiệt hiện phòng RSHF, ε hf hf hf hf âf ε = Q

Qhf - tổng nhiệt hiện của phòng (không có nhiệt hiện của gió tươi), W.

Qâf, W- tổng nhiệt ẩn của phòng (không có nhiệt ẩn của gió tươi), W.

Hệ số nhiệt hiện phòng εhf là: hf hf hf âf ε = Q

3.2.1.2 Hệ số nhiệt hiện tổng GSHF, ε ht h 0 ht h â h

Qh - tổng nhiệt hiện của phòng (có kể đến nhiệt hiện của gió tươi), W.

Qâ - tổng nhiệt ẩn của phòng (có kể đến nhiệt hiện của gió tươi), W.

Hệ số nhiệt hiện tổng εht là:

3.2.1.3 Hệ số đi vòng ε BF

GH - lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh nhưng không trao đổi nhiệt ẩm với dàn, kg/s.

GO - lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh có trao đổi nhiệt ẩm với dàn, kg/s.

G - lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh, kg/s.

Tra bảng 4.23[163], ta được εBF = 0,14.

3.2.1.4 Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng ESHF, ε hef hef hef hef hef aef ef

Qâef - nhiệt ẩn hiệu dụng của phòng, W.

Hệ số nhiệt hiện hiệu dụng εhef là

3.2.2 Thành lập sơ đồ tuần hoàn 1 cấp

Dựa vào đồ thị d - t của Carrier, ta xác định các điểm nút trên sơ đồ tuần hoàn 1 cấp:

Qua T kẻ đường song song với G - εhef cắt đường φ0% tại S, ta xác định được nhiệt độ đọng sương tS. d t

Qua S kẻ đường song song với G – εht cắt đường NT tại H, ta xác định được điểm hòa trộn H.

Khi đường song song với G - εhf cắt đường SH tại O, ta có thể bỏ qua tổn thất nhiệt từ quạt gió và đường ống gió, dẫn đến việc điểm thổi vào O trùng với V.

Vị trí Điểm nút t, C I, kJ/kg

Bảng 5 Thông số các điểm nút của sơ đồ tuần hoàn 1 cấp cho các tầng

Nhiệt độ không khí sau dàn lạnh được xác định: t0 = ts + (tH – ts).BF (3.19) = 17 + (28,7 – 18).0,14 = 18,49 0 C.

Hiệu nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào:

Như vậy hiệu nhiệt độ phòng và nhiệt độ thổi vào t  10K phù hợp yêu cầu vệ sinh.

Lưu lượng không khí qua dàn lạnh được xác định bằng biểu thức: hef

L = , l/s (3.20) tH - nhiệt độ không khí trong phòng, 0 C. tS - nhiệt độ đọng sương, 0 C.

Qhef - nhiệt hiện hiệu dụng của phòng, W.

Lưu lượng không khí qua dàn lạnh là :

Năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí tính theo biểu thức:

Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí và chọn máy cho công trình

ρ- khối lượng riêng không khí, ρ = 1,2 m 3 /kg.

IH - entanpy không khí điểm hòa trộn H, IH, kJ/kg IH Y,5

IV - entanpy không khí điểm thổi vào phòng V, kJ/kg.ta có Iv= 48 với IV H

Năng suất lạnh của hệ thống điều hòa không khí:

3.3 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí và chọn máy cho công trình

3.3.1 Lựa chọn hệ thống điều hòa không khí

Ngày nay, hệ thống điều hòa không khí rất đa dạng, bao gồm hệ thống kiểu cục bộ, trung tâm nước và VRV Với sự phát triển mạnh mẽ của đô thị, nhiều nhà cao tầng và trung tâm thương mại xuất hiện, hệ thống điều hòa trung tâm nước và VRV đang được ưa chuộng cho các công trình lớn tại Việt Nam Mỗi loại hệ thống điều hòa không khí đều có những ưu điểm, lợi ích và hiệu quả riêng khi hoạt động.

Hệ thống VRV mang lại lợi ích vượt trội với khả năng lắp ghép một dàn nóng với nhiều dàn lạnh khác nhau về kiểu dáng và công suất Tổng công suất của các dàn lạnh có thể điều chỉnh từ 50% đến 130% so với công suất của dàn nóng Đặc biệt, hệ thống vẫn hoạt động ổn định ngay cả khi một số dàn lạnh gặp sự cố hoặc đang trong quá trình sửa chữa.

Hệ thống này hoạt động hiệu quả trong phạm vi nhiệt độ rộng và có thiết kế đường ống nhỏ gọn, rất phù hợp cho các tòa nhà cao tầng với không gian lắp đặt hạn chế Tuy nhiên, nhược điểm của nó là sử dụng phương pháp giải nhiệt bằng gió, dẫn đến hiệu suất chưa cao Do số lượng dàn lạnh có hạn, hệ thống này chỉ thích hợp cho các ứng dụng có công suất vừa.

Hệ thống trung tâm nước mang lại nhiều ưu điểm như năng suất lạnh linh hoạt từ 5 Tons đến hàng ngàn Tons, phù hợp cho các công trình lớn Đường ống nước lạnh thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng lắp đặt ở các tòa nhà cao tầng và không gian hạn chế Hệ thống còn có nhiều cấp giảm tải, giúp tiết kiệm năng lượng khi không tải Tuy nhiên, nhược điểm lớn là cần có phòng máy riêng và nhân viên chuyên trách để vận hành.

Dựa trên ưu, nhược điểm của các hệ thống điều hòa và đặc điểm của công trình, hệ thống điều hòa không khí trung tâm nước là lựa chọn phù hợp cho tòa nhà cao tầng với nhu cầu tiêu thụ lạnh lớn Công trình phục vụ cho văn phòng và học tập, do đó, việc sử dụng hệ thống trung tâm nước là hợp lý Không gian lắp đặt đường ống hạn chế, trong khi việc sử dụng VRV sẽ yêu cầu lắp đặt một số outdoor unit ở giữa tòa nhà, gây ảnh hưởng đến mỹ quan của công trình.

3.3.2 Tính chọn máy cho công trình

Việc chọn máy cho công trình bao gồm việc lựa chọn AHU và Chiller, trong đó Chiller có hai loại: giải nhiệt bằng nước và giải nhiệt bằng gió Lựa chọn loại Chiller phụ thuộc vào điều kiện lắp đặt; do không có không gian cho phòng máy riêng ở tầng hầm, công trình chỉ có thể sử dụng Chiller giải nhiệt bằng gió Các AHU sẽ được lắp đặt ở các gian máy của từng tầng, trong khi Chiller được đặt ở phía bắc bên ngoài công trình.

Trên thị trường điều hòa Việt Nam, có nhiều hãng nổi tiếng như Carrier, Trane, York, Daikin và Hitachi Trong số đó, sản phẩm của hãng Trane được ưa chuộng, đặc biệt là Chiller và các thiết bị AHU, nhờ vào sự hiện diện rộng rãi và chất lượng đáng tin cậy của chúng.

Năng suất lạnh của các AHU được xác định bởi nhiệt độ không khí vào dàn, bao gồm nhiệt độ đo bởi nhiệt kế bầu khô và bầu ướt, cùng với nhiệt độ và lưu lượng nước lạnh vào dàn, cũng như tốc độ quạt Để chọn AHU phù hợp với tải lạnh yêu cầu, cần xác định nhiệt độ thực tế của không khí vào dàn sau khi hòa trộn Để tính toán năng suất lạnh thực tế trong điều kiện làm việc, cần tham khảo catalog kỹ thuật và sử dụng phép nội suy.

Bảng 3.2 Năng suất lạnh và lưu lượng gió yêu cầu của tầng 2

Vị trí Lưu lượng gió m³/s

Tầng 2 1,42 71,05 Đối với tầng 2 ta sử dụng AHU_BK2 với các thông số: Không khí vào dàn lạnh của AHU có nhiệt độ nhiệt kế khô là 25,2 0 C, nhiệt độ nhiệt kế bầu ướt là 20,6 0 C Nhiệt độ nước lạnh vào dàn lạnh là 7 0 C và nhiệt độ nước ra là 12 0 C Năng suất lạnh của dàn lạnh là 71,05 KW, lưu lượng nước lạnh là 10l/s, lưu lượng không khí đi qua dàn lạnh là 15,5 m 3 /s Vậy số AHU cần dùng cho tầng 2 là AHU.

Bảng 3.3 Kết quả chọn AHU

Vị trí Model Số lượng Lưu lượng gió, m³/s

3.3.2.2 Tính chọn máy làm lạnh nước Chiller

Chiller giải nhiệt bằng gió được lựa chọn cho công trình này Để chọn chiller phù hợp, cần xác định tổng tải của các không gian điều hòa trong công trình Trên cơ sở kết quả tổng hợp khi chọn AHU, tổng năng suất lạnh và lưu lượng nước lạnh của các AHU trong công trình là Q0,y/c = 71,05 KW.

Theo catalog kỹ thuật của Trane, model chiller RTAC250STD có khả năng sản xuất lạnh 881,5 kW khi nhiệt độ nước làm lạnh ra là 7°C và nhiệt độ không khí giải nhiệt vào là 30°C.

Máy lạnh có năng suất lạnh đạt 826,3 kW ở nhiệt độ 35 độ C Khi hoạt động trong điều kiện thực tế với nhiệt độ không khí giải nhiệt vào là 32,4 độ C, năng suất lạnh thực của máy sẽ được điều chỉnh tương ứng.

Số máy chiller cần dùng là: n = Q0,y/c /Q0,thực = 71,05/850,588 = 0,9Vậy để đảm bảo năng suất lạnh yêu cầu, số máy chiller được chọn để làm lạnh nước là 1 máy.

Tính toán thiết kế hệ thống đường ống phân phối nước lạnh

3.4.1 Tính toán thiết kế đường ống nước lạnh

Hệ thống ống nước lạnh cho các AHU và FCU bao gồm nhiều loại khác nhau, tùy thuộc vào cách bố trí ống Các hệ thống này có thể là hệ thống hai ống, hệ hồi ngược, hoặc hệ thống ba ống và bốn ống.

Hệ thống 2 ống là một trong những hệ thống đơn giản nhất với hai ống góp: ống góp nước hồi và ống góp nước cấp, trong đó các AHU và FCU được mắc song song và nối tiếp giữa hai ống góp Mặc dù hệ thống này có ưu điểm là đơn giản và chi phí vật liệu thấp, nhưng nhược điểm lớn là khó cân bằng áp suất bơm giữa các FCU và AHU do nước có xu hướng chỉ đi qua các dàn gần nhất Để khắc phục nhược điểm này, người ta đã thêm một đường hồi ngược, giúp cân bằng áp suất tự nhiên tại các dàn nhờ vào chiều dài ống đồng đều Tuy nhiên, hệ thống này cũng gặp bất lợi là tốn thêm ống nước.

Hệ thống 3 đường ống và 4 đường ống được thiết kế để khắc phục những hạn chế của hệ thống 2 đường ống và hệ thống có ống hồi ngược, cho phép sử dụng đồng thời chức năng làm lạnh và sưởi ấm.

Hệ thống hai đường ống là lựa chọn tối ưu cho công trình chỉ có nhu cầu sử dụng lạnh, nhờ vào tính đơn giản và hiệu quả Việc áp dụng hệ 2 ống giúp tiết kiệm vật liệu ống nước và không gian lắp đặt Mặc dù có nhược điểm trong việc cân bằng áp suất nước tại các dàn, vấn đề này có thể được khắc phục bằng cách lắp van cân bằng áp suất ở đường hồi của mỗi tầng.

Có nhiều phương pháp để tính toán kích thước đường ống, bao gồm phương pháp giảm dần tốc độ và phương pháp ma sát đồng điều Trong đồ án này, tôi đã chọn phương pháp ma sát đồng điều vì tính đơn giản và hiệu quả của nó.

Để xác định đường kính ống nước lạnh theo trục đứng, trước tiên cần tính toán tổng lưu lượng nước lạnh cần cấp cho công trình Bảng 8 cung cấp lưu lượng nước cần thiết qua các AHU, từ đó cho phép chúng ta xác định tổng lưu lượng nước lạnh cần thiết cho tầng 2.

Bảng 3.4 Tổng lưu lượng nước lạnh cần thiết V n (l/s)

Vị trí Model Số lượng Lưu lượng nước, L/s

Tầng 2 AHU_BK2 4 10 40 Ở sơ đồ hình 18 để cho đơn giản sơ đồ hệ thống đường hồi và đường cấp nước lạnh được thể hiện trùng nhau. a b c d e

Hình 3.4: Sơ đồ trục đứng của đường nước lạnh

Bảng 3.5 Lưu lượng nước lạnh trong các đoạn ống theo trục đứng Đoạn ống Lưu lượng nước, L/s a 82 b 21 c 20 d 20 e 21

Theo kinh nghiệm, tổn thất áp suất khi áp dụng phương pháp ma sát đồng điều trong ống định hướng dao động từ 100 đến 600 Pa/m Trong quá trình tính toán đường ống nước, em đã chọn mức tổn thất áp suất là 200 Pa/m cho mỗi mét chiều dài.

Để xác định đường kính danh nghĩa của ống (Dy) dựa trên tổn thất áp suất và lưu lượng nước, cần tham khảo đồ thị hình 6.5 trong tài liệu [1] Sau khi xác định Dy, tra bảng 6.2 trong tài liệu [1] để tìm đường kính trong của ống Cuối cùng, từ đường kính trong, vận tốc nước trong ống sẽ được tính toán.

2 n i ω=4.V 1000 π.d , m/s di - Đường kính trong của đoạn ống, mm;

Vn – Lưu lượng nước trong ống, l/s.

Với lưu lượng Vn = 82 l/s, đường kính tương đương của đoạn ống góp được xác định là Dy 0 mm theo đồ thị hình 6.5 của tài liệu [1] Theo bảng 6.2 của cùng tài liệu, đường kính trong của ống là 202,7 mm.

Vận tốc nước trong đoạn ống góp được xác định lại là: n 2 2 i

Bảng 3.6 Đường kính ống và vận tốc nước ở các đoạn ống theo trục đứng

Dy (mm) dy (mm) a 82 200 202.7 2.54 b 21 125 128.2 1.63 c 20 125 128.2 1.55 d 20 125 128.2 1.55 e 21 125 128.2 1.63 Đoạn ống Lưu lượng nước, L/s kích thước ống ω (m/s)

Hệ thống bao gồm 2 máy Chiller và 3 máy bơm nước lạnh, trong đó 2 bơm hoạt động liên tục và 1 bơm dự phòng Năng suất của mỗi máy bơm được xác định là n,y/c 3 b.

Chọn vận tốc đầu đẩy và đầu hút của bơm là đ = 3,5 m/s và h = 2 m/s, ta có đường kính tính toán của đường ống đầu đẩy và đầu hút của bơm là:

Khi chọn ống đầu đẩy và đầu hút của bơm với đường kính danh nghĩa 125 mm và 150 mm, vận tốc thực của nước tại đầu đẩy và đầu hút sẽ được xác định.

Tốc độ nước thực tế tại đầu đẩy và đầu hút của bơm được tính toán phù hợp với tốc độ nước khuyến nghị được nêu trong bảng 6.4 của tài liệu [1].

Để xác định đường kính ống nước lạnh cho các tầng, trước tiên cần có sơ đồ đường nước lạnh thể hiện vị trí của các AHU và FCU Sơ đồ này sẽ giúp xác định lưu lượng nước lạnh trong từng đoạn ống, từ đó tính toán được đường kính ống phù hợp.

Sau khi xác định lưu lượng nước lạnh trong các đoạn ống, chúng ta tiến hành tính toán đường kính và vận tốc nước trong ống theo hướng dẫn ở mục 5.1.1 Với tổn thất áp suất 200 Pa/m, kết hợp lưu lượng nước và đồ thị hình 6.5 của tài liệu [1], chúng ta có thể xác định đường kính danh nghĩa của các đoạn ống Tiếp theo, sử dụng bảng 6.2 của [1] để tìm đường kính trong tương ứng Cuối cùng, áp dụng công thức (6.1) để tính lại vận tốc nước trong ống.

Kết quả tính toán được tổng hợp thành bảng 1.6. b a d 1 c 1 e f 1 g 1

AHU AHU d 2 c 2 AHU AHU f 2 g 2 AHU AHU

Hình 3.5: Sơ đồ đường nước lạnh cho AHU và FCU của các tầng

Bảng 3.7 Lưu lượng nước, kích thước ống và vận tốc nước của các đoạn ống

Dy (mm) dy (mm) a 82 200 202.7 2.54 b 41 150 154.1 2.2 c 1, d 1, f 1, g 1 10.5 90 102.3 1.28 e 41 150 154.1 2.2 c2 , d2 , f2 , g2 10 90 102.3 1.22 Đoạn ống Lưu lượng nước, L/s kích thước ống ω (m/s)

3.4.2 Tính toán trở lực đường ống nước Để có cơ sở cho chọn bơm nước lạnh cần phải xác định tổn thất áp suất trên đường ống Có hai cách để xác định tổn thất áp lực trên đường ống đó là phương pháp xác định theo công thức và phương pháp xác định theo đồ thị Phương pháp xác định tổn thất áp suất theo công thức khá là phức tạp, vì vậy để đơn giản hóa việc tính toán, em chọn phương pháp sử dụng đồ thị để tính tổn thất áp lực trên đường ống

Tính toán thiết kế đường ống phân phối không khí điển hình

Có nhiều phương pháp để thiết kế đường ống gió, trong đó phải kể ba phương pháp sau đây:

_ Phương pháp giảm dần tốc độ.

_ Phương pháp ma sát đồng đều.

Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh có nhiều lựa chọn, mỗi phương pháp mang lại kết quả khác nhau về kích thước đường ống và chi phí tổng thể Phương pháp ma sát đồng đều được ưa chuộng trong thiết kế tính toán nhờ vào tính tiện lợi và nhanh chóng Mặc dù phương pháp này có sai số lớn và khó đảm bảo cân bằng cột áp tĩnh tại các vị trí rẽ nhánh, nhưng nhược điểm này có thể được khắc phục bằng cách lắp đặt van gió tại các vị trí rẽ nhánh để cân bằng lưu lượng.

Do cấu trúc các tầng giống nhau và lưu lượng gió cấp cho các không gian này là như nhau, tôi đã chọn không gian tầng một làm ví dụ để trình bày quá trình tính toán thiết kế hệ thống đường ống phân phối không khí Các không gian còn lại sẽ được tính toán thiết kế tương tự, và kết quả sẽ được thể hiện trên các bản vẽ mặt bằng điều hòa không khí cùng với phụ lục.

3.5.1 Tính toán đường ống dẫn, miệng thổi và miệng hút

3.5.1.1 Tính chọn miệng thổi, miệng hút

Trên thị trường Việt Nam hiện nay, sản phẩm cửa gió do các công ty nội địa sản xuất đã xuất hiện, đáp ứng tốt các tiêu chuẩn chất lượng Đặc biệt, cửa gió khuếch tán 4-side supply air diffuser (MC4) của công ty Reetech nổi bật với chất lượng vượt trội.

Khu vực điều hòa tầng 2 yêu cầu lưu lượng gió là 1,42 m³/s Để đáp ứng yêu cầu này, chúng ta chọn cửa có kích thước cổ 600x600, với diện tích miệng ra là 0,288 m² Số lượng cửa được chọn là 115, từ đó có thể tính toán vận tốc tại miệng ra của cửa.

Vậy lưu lượng gió qua mỗi cửa thổi của văn phòng là:

Li,vp = Lvp/nvp = 50/115 = 0,4348 (m³/s) Chúng tôi chọn miệng hồi là loại egg return air grille (MST) của hãng Reetech Kích thước cửa được chọn là 600x600 mm, với số lượng cửa hồi trong hành lang là 3 cái và trong văn phòng là A cái.

3.5.1.2 Tính toán thiết kế đường ống gió

Hiện nay, có nhiều phương pháp thiết kế đường ống gió, mỗi phương pháp đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng Dưới đây là tóm tắt các nét chính của từng phương pháp thiết kế này.

Phương pháp tính toán lý thuyết là một kỹ thuật dựa trên các công thức lý thuyết, cho phép tính toán tuần tự kích thước đường ống từ đầu đến cuối tuyến ống Mục tiêu của phương pháp này là duy trì áp suất tĩnh không đổi tại các vị trí lắp miệng thổi và hút Mặc dù được coi là phương pháp chính xác nhất, nhưng tính toán theo phương pháp này khá phức tạp.

Phương pháp giảm dần tốc độ trong thiết kế hệ thống thông gió dựa trên kinh nghiệm của người thiết kế, cho phép điều chỉnh tốc độ theo chiều chuyển động của dòng không khí trong ống Mặc dù đây là phương pháp thiết kế nhanh chóng, nhưng nó phụ thuộc nhiều vào yếu tố chủ quan và khó đánh giá chính xác Để đảm bảo hiệu quả, hệ thống cần được trang bị các van điều chỉnh lưu lượng gió.

Phương pháp ma sát đồng đều là một kỹ thuật thiết kế hệ thống đường ống gió, đảm bảo tổn thất trên mỗi mét chiều dài đường ống là như nhau trên toàn tuyến và tại bất kỳ tiết diện nào, tương đương với tổn thất trên một mét chiều dài đoạn ống chuẩn Đây là phương pháp phổ biến, nhanh chóng và tương đối chính xác, khác với các phương pháp khác yêu cầu tính toán tuần tự, vì nó cho phép xác định kích thước bất kỳ đoạn ống nào mà không cần biết kích thước của các đoạn trước đó, rất phù hợp với thực tế thi công tại các công trường.

Phương pháp phục hồi áp suất tĩnh là kỹ thuật xác định kích thước ống dẫn nhằm đảm bảo tổn thất áp suất trên đoạn ống tương đương với sự gia tăng áp suất tĩnh do giảm tốc độ chuyển động của không khí tại các nhánh rẽ Phương pháp này tương tự như lý thuyết nhưng chủ yếu dựa vào việc sử dụng đồ thị để thiết kế.

Ngoài các phương pháp trên người ta còn sử dụng một số phương pháp sau đây:

- Phương pháp tốc độ không đổi

- Phương pháp áp suất tổng

Xin phép được chọn phương pháp ma sát đồng đều để thiết kế và tính toán hệ thống ống gió cho toàn bộ tòa nhà Cơ khí động lực trong đồ án của mình.

 Phương pháp ma sát đồng đều

Phương pháp ma sát đồng đều trong thiết kế hệ thống đường ống gió đảm bảo tổn thất áp suất trên mỗi mét chiều dài đường ống là như nhau, giúp duy trì tốc độ gió giảm dần theo chiều chuyển động Điều này cho phép một phần áp suất động chuyển đổi thành áp suất tĩnh, từ đó tạo ra phân bố gió đồng đều Phương pháp này thường được áp dụng cho các đường ống gió có tốc độ thấp, phục vụ cho chức năng cấp gió, hồi gió và thải gió Trong quá trình thiết kế, có hai hướng lựa chọn chính để thực hiện phương pháp này.

Để xác định tổn thất ma sát trong hệ thống ống dẫn khí, trước tiên cần chọn tiết diện đoạn đầu gần quạt làm tiết diện điển hình Tiếp theo, lựa chọn tốc độ chuyển động không khí thích hợp cho đoạn này và từ đó xác định kích thước của đoạn ống điển hình Cuối cùng, tính toán tổn thất ma sát trên mỗi mét chiều dài của đoạn ống điển hình, giá trị này sẽ được coi là chuẩn cho toàn bộ tuyến ống.

Để thiết kế hệ thống đường ống gió hiệu quả, cần chọn tổn thất áp suất hợp lý và duy trì giá trị này cho toàn bộ hệ thống Dựa vào lưu lượng của từng đoạn đã biết, tiến hành xác định kích thước cho từng phần của đường ống.

Cách 2 có nhược điểm trong việc lựa chọn tổn thất hợp lý Nếu chọn tổn thất quá nhỏ, kích thước đường ống sẽ lớn dẫn đến chi phí đầu tư tăng Ngược lại, nếu chọn tốc độ lớn sẽ gây ra tiếng ồn và tăng chi phí vận hành Do đó, đối với hệ thống tốc độ thấp, nên chọn tổn thất ∆p = 1 ± 0,5 N/m² cho mỗi mét chiều dài đường ống.