Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất và tối ưu trường nhiệt độ trong phòng điều hòa đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật nhiệt

TÓM TẮT Trên giới, nghiên cứu trường nhiệt độ phòng điều hòa mối quan hệ tổn thất nhiệt với vật liệu cách nhiệt nguồn cảm hứng để cải tiến cơng trình Những nghiên cứu hướng tới việc giảm chi phí xây dựng, tăng thẩm mỹ thoải mái người sử dụng cơng trình, Việt Nam chưa đầu tư mức thời gian tiền bạc vào lĩnh vực này, nghiên cứu dù có ý tưởng thực mức thử nghiệm quy mô nhỏ Đó lí mà nhóm chúng em dành thời gian cho việc nghiên cứu đề tài đạt kết phù hợp với dự đoán Đề tài nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất tối ưu trường nhiệt độ phịng điều hịa dựa việc khảo sát tính toán yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt nhiệt độ cài đặt phịng, vận tốc gió đầu dàn lạnh, thời điểm thực thực nghiệm, chiều cao lớp vật liệu bao quanh, để từ đưa nhận xét, đánh giá phân tích nhằm lựa chọn yếu tố ảnh hưởng lớn đến tổn thất nhiệt phòng Nghiên cứu đưa yếu tố ảnh hưởng đến kết quả: Chiều cao lớp gạch - ximang (P1), thời điểm thực thí nghiệm (P2), nhiệt độ cài đặt dàn lạnh (P3), vận tốc gió đầu dàn lạnh (P4) Từ đó, tiến hành khảo sát thực nghiệm xử lí số liệu cách dùng phương pháp kiểm định có uy tín thống kê học: Taguchi Anova phần mềm thống kê Minitab Sau tính tốn khảo sát kết thực nghiệm phương pháp thống kê, để phòng điều hòa thực nghiệm có kết tổn thất nhiệt thấp ta dựa vào đồ thị S/N (Signal/Noise) đưa mơ hình tối ưu (Best Combination (sự kết hợp tốt nhất)) là: P11-P23-P33-P41 (Chiều cao lớp gạch - ximang P11 (1m), thời điểm thực thí nghiệm P23 (buổi chiều), nhiệt độ cài đặt dàn lạnh P33 (260C), vận tốc gió đầu dàn lạnh P41 (Mức 1) Yếu tố ảnh hưởng lớn Nhiệt độ cài đặt dàn lạnh P3 Vật liệu bao che cho phòng hay vận tốc đầu dàn lạnh có ảnh hưởng khơng lớn yếu tố nhiệt độ cài đặt phòng xi MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN x TÓM TẮT xi MỤC LỤC .xii DANH MỤC BẢNG xv DANH MỤC HÌNH xvi MỞ ĐẦU xviii CHƯƠNG : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu vấn đề: 1.2 Các nghiên cứu nước: 1.2.1 Nghiên cứu nước ngoài: 1.2.2 Nghiên cứu Việt Nam: 1.3 Đối tượng nghiên cứu: 1.4 Lí chọn đề tài: CHƯƠNG : CƠ SỞ THỰC NGHIỆM VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Cơ sở thực nghiệm: 2.1.1 Tổng quan nghiên cứu thực nghiệm: 2.1.2 Phân loại nghiên cứu thực nghiệm: 2.1.3 Các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: 10 2.1.4 Ưu nhược điểm phương pháp 10 2.1.5 Ý nghĩa phương pháp nghiên cứu thực nghiệm: 11 2.1.6 Phương pháp đối tượng nghiên cứu thực nghiệm: 11 2.2 Cơ sở lý thuyết: 12 2.2.1 Phương pháp Taguchi (Taguchi Methods): 12 xii 2.2.2 Phương pháp phân tích phương sai (ANOVA): 20 2.2.3 Phần mềm Minitab 19: 28 CHƯƠNG : THIẾT LẬP THỰC NGHIỆM VÀ THU THẬP SỐ LIỆU 31 3.1 Thiết lập thực nghiệm: 31 3.1.1 Đối tượng thiết bị thực nghiệm: 31 3.1.2 Các yếu tố thực nghiệm: 33 3.1.3 Các bước tiến hành thực nghiệm: 36 3.2 Thu thập số liệu: 40 CHƯƠNG : XỬ LÍ SỐ LIỆU 42 4.1 Xử lí số liệu nhiệt độ: 42 4.1.1 Tính giá trị nhiệt độ trung bình: 42 4.2 Tính tốn tổn thất nhiệt phịng điều hòa: 44 4.2.1 Nhiệt tỏa từ nguồn nhiệt bên hệ thống: 45 4.2.2 Tổn thất nhiệt thẩm thấu qua kết cấu bao che: 46 4.2.3 Tổng tổn thất nhiệt phòng: 59 4.3 Xử lí số liệu: 60 4.3.1 Xử lí số liệu theo Taguchi: 60 4.3.2 Xử lí số liệu theo Anova: 67 CHƯƠNG : KẾT LUẬN 69 5.1 Kết luận: 69 5.2 Kiến nghị: 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 xiii CÁC KÍ HIỆU VIẾT TẮT Các kí hiệu cơng thức  i: số thí nghiệm mơ  u: số thử nghiệm thí nghiệm mơ  Ni: Number of trials for experiment i  𝑥̅ : Trung bình chung mẫu  S/N: Signal / Noise  SS1 : Độ lệch phương nhóm  SS2 : Độ lệch phương nhóm  SSk : Độ lệch phương nhóm k  SST: Tổng độ lệch bình phương chung  SSK: Tổng độ lệch bình phương nhóm  SSH: Tổng độ lệch bình phương nhóm  SSE: Tổng độ lệch bình phương phần dư  SSW: Tổng lệch phương  MSW: Phương sai nội nhóm  MSB: Phương sai nhóm  MSK: Phương sai nhóm (cột)  MSH: Phương sai khối (hàng)  MSE: Phương sai phần dư  STT: Số thứ tự  Q: Tổn thất nhiệt, W  α1: hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên trong, W/m2 K  α2: hệ số tỏa nhiệt bề mặt bên ngoài, W/m2 K  δ: chiều dày lớp vách, m  λ: hệ số dẫn nhiệt lớp vách, W/m K  k: hệ sô truyền nhiệt, W/m2 K  F: diện tích, m2  ΔT: độ chênh nhiệt độ, oC xiv DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1: Bảng Taguchi L9 15 Bảng 2.2:Thông số lựa chọn bảng Taguchi 17 Bảng 2.3: Bảng tiêu chuẩn với giá trị trung bình TN 18 Bảng 2.4: Bảng thí nghiệm tiêu chuẩn với giá trị SN 19 Bảng 2.5: Bảng giá trị trung bình tỷ số SN 20 Bảng 2.6: Bảng phân tích Anova yếu tố chuẩn 22 Bảng 2.7: Phân tích phương sai hai yếu tố dạng tổng quát 25 Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật máy lạnh 32 Bảng 3.2:Thông số thiết bị đồng hồ đo nhiệt độ độ ẩm: 33 Bảng 3.3: Giải thích kí hiệu yếu tố 34 Bảng 3.4: Thông số yếu tố ảnh hưởng đến mô 34 Bảng 3.5:Thông số lựa chọn bảng Taguchi 35 Bảng 3.6: Ma trận trực giao L9 35 Bảng 3.7: Ma trận trực giao L9 theo thực nghiệm 36 Bảng 3.8: Dữ liệu nhiệt độ ngày 14/6/2020 40 Bảng 3.9: Dữ liệu nhiệt độ ngày 21/6/2020 40 Bảng 3.10: Dữ liệu nhiệt độ ngày 28/6/2020 41 Bảng 4.1: Xử lý số liệu nhiệt độ trung bình phịng 42 Bảng 4.2: Chênh lệch nhiệt độ ngồi phịng 43 Bảng 4.3: Số liệu nhiệt độ theo bảng Taguchi L9 43 Bảng 4.4: Nhiệt ẩn nhiệt người toả ra, 46 Bảng 4.5: Hệ số trao đổi nhiệt bên bên vách 47 Bảng 4.6: Tính tốn tổn thất nhiệt theo bảng Taguchi L9 59 Bảng 4.7: Bảng số tính tốn tổn thất nhiệt trường hợp 60 Bảng 4.8: Bảng ấn định tỷ số S/N cho nhiệt độ 62 Bảng 4.9: Bảng giá trị trung bình tỷ số SN 64 Bảng 4.10: Kết tính tốn Taguchi phần mềm Minitab 19 66 Bảng 4.11: Bảng hồi quy tuyến tính Anova từ Minnitab19 67 xv DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Mối quan hệ số tải nhiệt độ dày cách nhiệt theo vật liệu Hình 1.2: Mơ tả tịa nhà thiết kế tường Hình 1.3: Nhiệt độ chi phí lượng Tòa nhà Hình 1.4: Nhiệt độ chi phí lượng Tịa nhà Hình 1.5: So sánh chi phí sử dụng lượng tịa nhà Hình 1.6: Mơ hình nhiệt vào mùa đông thu nhiệt vào mùa hè tịa nhà Hình 2.1: Sơ đồ phương pháp tính ANOVA 21 Hình 2.2: Phần mềm Minitab 19 29 Hình 2.3: Đồ thị phần mềm Minitab 19 29 Hình 2.4: Chức ANOVA Minitab 19 30 Hình 2.5: Chức TAGUCHI Minitab 19 30 Hình 3.1: Mơ phịng phần mềm REVIT 31 Hình 3.2: Kích thước mặt phòng 32 Hình 3.3:Thiết bị đo nhiệt độ độ ẩm HTC 33 Hình 3.4: Tiến hành đo kích thước phòng điều hòa 36 Hình 3.5: Kích thước mặt phịng thực nghiệm 37 Hình 3.6: Mặt đứng 1-1 37 Hình 3.7: Mặt đứng 1-2 38 Hình 3.8: Mặt vị trí thiết bị đo 39 Hình 3.9: Cài đặt nhiệt độ vận tốc gió đầu dàn lạnh 39 Hình 4.1: Mơ phịng phần mềm REVIT 44 Hình 4.2: Cách phân chia dãi 51 Hình 4.3: Hình 3D trường hợp 53 Hình 4.4: Hình mặt trường hợp 53 Hình 4.5: Mặt đứng 1-1 trường hợp 54 Hình 4.6: Mặt đứng 1-2 trường hợp 54 Hình 4.7: Hình 3D trường hợp 55 Hình 4.8: Mặt đứng 1-1 trường hợp 56 Hình 4.9: Mặt đứng 1-2 trường hợp 56 xvi Hình 4.10: Hình 3D trường hợp 57 Hình 4.11: Mặt đứng 1-1 trường hợp 58 Hình 4.12: Mặt đứng 1-2 trường hợp 58 Hình 4.13: Số liệu nhập vào phần mềm Minitab 19 64 Hình 4.14: Bước chọn mục kiểm chứng 65 Hình 4.15: Bước chọn cơng thức kiểm chứng 65 Hình 4.16: Đồ thị ảnh hưởng theo giá trị SN 66 Hình 4.17: Các bước thực tính tốn Anova phần mềm Minitab 19 67 Hình 5.1: Đồ thị giá trị SN 69 xvii MỞ ĐẦU Công nghệ Nhiệt Điện Lạnh ngành học nghiên cứu hệ thống nhiệt hệ thống lạnh, ứng dụng khoa học kỹ thuật để thiết kế, vận hành hệ thống, trang thiết bị nhiệt - lạnh, phục vụ cho nhu cầu sống người sản xuất công nghiệp Kỹ sư Kỹ thuật Nhiệt có khả thiết kế, chế tạo, lặp đặt, sửa chữa, vận hành, bảo trì thiết bị có liên quan đến ngành như: Kỹ thuật nhiệt, kỹ thuật lạnh, kỹ thuật điều hồ khơng khí, kỹ thuật tiết kiệm lượng, lượng tái tạo… [1] Sinh viên chuyên ngành Nhiệt Điện Lạnh cần phải trang bị kiến thức tảng nguyên lý làm việc cấu tạo thiết bị hệ thống điều hồ khơng khí, hệ thống lạnh cơng nghiệp, hệ thống nhiệt công nghiệp, nhà máy nhiệt điện, hệ thống lượng tái tạo, thu hồi nhiệt thải, vấn đề tiết kiệm sử dụng hiệu lượng kiến thức chuyên ngành mức độ phù hợp để hiểu tầm ảnh hưởng giải pháp kỹ thuật vấn đề kinh tế, môi trường xã hội [1] Trong nhiều năm qua, trước phát triển vượt bậc công nghiệp nước ta cho sản phẩm chất lượng, giá thành hợp lý, nhu cầu mức sống người củng tăng lên không Với phát triển khơng ngừng đó, việc tiết kiệm lượng tiện nghi sống người hai vấn đề đáng quan tâm Sự tiện ích mà nhóm nghiên cứu đến trường nhiệt độ phòng điều hòa để người cảm thấy thoải mái bên cạnh nghiên cứu, khảo sát mối quan hệ vật liệu cách nhiệt với trường nhiệt độ phòng điều hòa xviii Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn CHƯƠNG 1.1 : TỔNG QUAN Giới thiệu vấn đề: Nền kinh tế ngày phát triển, nhu cầu mức sống người ngày tăng Các tòa nhà, văn phòng, lớp học… xây dựng với tiêu chí đảm bảo độ tiên nghi định khơng gian điều hịa Nhiệt độ độ ẩm phịng phải ln trì mức thoải mái khơng đổi Từ tiêu chí trên, vấn đề phân bố trường nhiệt độ phịng ln đề tài nghiên cứu hàng đầu hãng máy lạnh Các hãng sản xuất máy điều hòa liên tục cải tiến kích thước, hiệu suất làm lạnh đặc biệt sử dụng phương pháp làm lạnh thân thiện với môi trường hơn, gần công nghệ máy lạnh inverter Đây hệ máy lạnh sử dụng công nghệ biến tần nhằm thay đổi tần số máy nén để đạt nhiệt độ mong muốn với biên độ nhiệt tối thiểu [2] Tuy nhiên, tồn song song với vấn đề tổn thất nhiệt môi trường xung quanh Tổn thất nhiệt diễn chủ yếu chênh lệch nhiệt độ bên ngồi khơng gian phịng điều hịa Nó khơng xuất thơng qua bề mặt kết cấu bao che mà xuất phát từ bên khơng gian điều hịa chẳng hạn thiết bị điện tử hay người, nơi nguồn nhiệt tạo Quá trình tổn thất nhiệt xảy làm cho trường nhiệt độ phịng bị thay đổi, ảnh hưởng khơng nhỏ đến chất lượng điều hòa thoải mái người sử dụng Những năm gần đây, chuyên gia không ngừng nỗ lực nghiên cứu giải pháp theo phương hướng tối ưu hóa chi phí xây dựng tăng tính thẩm mỹ đảm tiêu chí phân bố trường nhiệt độ [2] 1.2 Các nghiên cứu nước: 1.2.1 Nghiên cứu nước ngoài: Phân tích tối ưu hóa thuộc tính lớp cách nhiệt tường ngồi tịa nhà dựa phần mềm mô DeST [3] Dựa tầm quan trọng việc tiết kiệm lượng tòa nhà, Lili Zhang, Zu’an Liu, Chaoping Hou, Jiawen Hou, Dong Wei, Yuyao Hou chọn tòa nhà đại học Chengdu để phân tích ảnh hưởng loại vật liệu độ dày lớp cách nhiệt Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn tường mức tiêu thụ lượng tịa nhà cách sử dụng phần mềm mơ lượng DeST thơng qua mơ hình phân tích để nghiên cứu giá trị kinh tế chi phí đơn vị vật liệu cách nhiệt khác DeST (bộ công cụ mô nhà thiết kế) công cụ mô lượng xây dựng hiệu phát triển Đại học Tsinghua, Bắc Kinh, Trung Quốc vào năm 1989 Cho đến nay, DeST trở thành công cụ sử dụng rộng rãi, tảng để tính tốn q trình nhiệt tịa nhà cho mơ động phân phối lượng tòa nhà DeST sử dụng phương pháp không gian trạng thái dựa cân nhiệt tịa nhà để mơ động lực học q trình nhiệt Phương pháp xem xét tồn diện việc lưu trữ nhiệt giải phóng nhiệt cấu trúc vật thể tòa nhà, phương pháp tính tốn mơ động liên tục theo thời gian rời rạc mặt không gian, bao gồm truyền nhiệt xạ sóng dài bề mặt bên vỏ bọc khơng khí truyền nhiệt đối lưu Hình 1.1: (a) Mối quan hệ số tải nhiệt tích lũy hàng năm độ dày cách nhiệt theo loại vật liệu khác nhau; (b) Tốc độ tiết kiệm lượng tải tích lũy hàng năm [3] Thơng qua tính tốn mơ DeST, Hình 1.1 cho thấy đường cong thay đổi tải nhiệt tích lũy hàng năm sau bổ sung vật liệu có độ dày khác độ dày với vật liệu khác Qua đồ thị ta thấy bề dày cửa vật liệu cách Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn * Vậy tổng tổn thất nhiệt qua kết cấu bao che phòng trường họp là: ∑Qtt = Qkính + Qgach-ximang + Qthach cao + Qcửa + Qtrần + Qnền = + 79,69 x Δt +182,45 x Δt +22,43 x Δt +161,08 x Δt + 31,34 x Δt = 476,99 x Δt 4.2.3 Tổng tổn thất nhiệt phòng: Vậy ta có tổng tổn thất nhiệt là: QT = ∑Qtỏa + ∑Qtt [4-13]  Trường hợp 1: Độ cao vách gạch –ximang 1m độ cao vách kính 2,3m QT1 = ∑Qtỏa + ∑Qtt =548,37 x Δt + 3710 (W)  Trường hợp 2: Độ cao vách gạch –ximang 2,1m độ cao vách kính 1,2m QT2 = ∑Qtỏa + ∑Qtt=517,61 x Δt + 3710 (W)  Trường hợp 3: Độ cao vách gạch –ximang 3,3m độ cao vách kính m QT3 = ∑Qtỏa + ∑Qtt=476,99 x Δt + 3710 (W) Để thuận tiện cho việc xử lí số liệu ta chuyển đối đơn vị tổn thất nhiệt (Q) từ W sang KW Bảng 4.6: Tính tốn tổn thất nhiệt theo bảng Taguchi L9 Thí nghiệm P1 P2 P3 P4 1 2.1 2.1 2.1 3.3 3.3 3.3 S T C S T C S T C 22 24 26 24 26 22 26 22 24 3 2 Tổn thất nhiệt thử nghiệm ( kW) Q1 Q2 Q3 7.95 8.11 4.44 8.35 7.31 7.73 5.33 8.91 6.77 8.22 8.44 4.71 7.88 4.93 7.99 5.86 9.29 6.77 Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 8.33 6.41 4.17 8.35 5.14 8.24 5.91 9.06 6.81 𝑄̅ ( kW) 8.17 7.66 4.44 8.19 5.79 7.99 5.70 9.09 6.78 59 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn 4.3 Xử lí số liệu: 4.3.1 Xử lí số liệu theo Taguchi: Xử lí số liệu theo sở lý thuyết Taguchi: Bảng 4.7: Bảng số tính tốn tổn thất nhiệt trường hợp Thí nghiệm P1 P2 P3 P4 1 2.1 2.1 2.1 3.3 3.3 3.3 S 22 24 26 24 26 22 26 22 24 M1 M2 M3 M3 M1 M2 M2 M3 M1 T C S T C S T C Trial1 Trial2 Trial3 7.95 8.11 4.44 8.35 7.31 7.73 5.33 8.91 6.77 8.22 8.44 4.71 7.88 4.93 7.99 5.86 9.29 6.77 8.33 6.41 4.17 8.35 5.14 8.24 5.91 9.06 6.81 𝑄̅ 8.17 7.66 4.44 8.19 5.79 7.99 5.70 9.09 6.78 Tối ưu hóa trường nhiệt độ phịng điều hịa để tổn thất nhiệt thấp tốn cực tiểu Với tốn cực tiểu, tính S/N theo cơng thức [2-3]: Ni yu SNi  10log u 1 Ni Trong đó:  i: số thứ tự thí nghiệm (Experiment number)  u: số thứ tự thử nghiệm (Trial number)  Ni: số thử nghiệm thí nghiệm thứ i (Number of trials for experiment i) Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 60 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn *Thí nghiệm 1: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.1)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.1)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.1)2 ) SN1 = −10log ((7.95)2 + (8.22)2 + (8.33)2 ) = −10log = −18.243 *Thí nghiệm 2: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.2)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.2)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.2)2 ) SN2 = −10log ((8.11)2 + (8.44)2 + (6.41)2 ) = −10log = −17.735 *Thí nghiệm 3: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.3)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.3)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.3)2 ) SN3 = −10log ((4.44)2 + (4.71)2 + (4.17)2 ) = −10log = −12.958 *Thí nghiệm 4: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.4)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.4)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.4)2 ) SN4 = −10log ((8.35)2 + (7.88)2 + (8.35)2 ) = −10log = −18.272 *Thí nghiệm 5: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.5)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.5)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.5)2 ) ((7.31) + (4.93)2 + (5.14)2 ) = −10log = −15.406 SN5 = −10log *Thí nghiệm 6: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.6)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.6)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.6)2 ) ((7.73) + (7.99)2 + (8.24)2 ) = −10log = −18.051 SN6 = −10log Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 61 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn *Thí nghiệm 7: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.7)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.7)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.7)2 ) SN7 = −10log ((5.33)2 + (5.86)2 + (5.91)2 ) = −10log = −15.127 *Thí nghiệm 8: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.8)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.8)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.8)2 ) SN8 = −10log ((8.91)2 + (9.29)2 + (9.06)2 ) = −10log = −19.169 *Thí nghiệm 9: ((𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙1.9)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙2.9)2 + (𝑇𝑟𝑖𝑎𝑙3.9)2 ) SN9 = −10log ((6.77)2 + (6.77)2 + (6.81)2 ) = −10log = −16.629 Bảng 4.8: Bảng ấn định tỷ số S/N cho nhiệt độ Thí nghiệm P1 P2 P3 P4 Trial1 Trial2 Trial3 SN 1 1 7.95 8.22 8.33 SN1= -18.243 2 2 8.11 8.44 6.41 SN2= -17.735 3 3 4.44 4.71 4.17 SN3= -12.958 2 8.35 7.88 8.35 SN4= -18.272 2 7.31 4.93 5.14 SN5= -15.406 7.73 7.99 8.24 SN6= -18.051 3 5.33 5.86 5.91 SN7= -15.127 3 8.91 9.29 9.06 SN8= -19.169 3 6.77 6.77 6.81 SN9= -16.629 Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 62 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn Các giá trị trung bình SN ứng với mức độ yếu tố: *Yếu tố P1: 𝑆𝑁1 + 𝑆𝑁2 + 𝑆𝑁3 −18.243 − 17.735 − 12.958 = = −16.312 3 𝑆𝑁4 + 𝑆𝑁5 + 𝑆𝑁6 −18.272 − 15.406 − 18.051 = = = −17.243 3 𝑆𝑁7 + 𝑆𝑁8 + 𝑆𝑁9 −15.127 − 19.169 − 16.629 = = = −16.975 3 SNP1.1 = SNP1.2 SNP1.3 ∆P1 = Max − Min = - 16.312 + 17.243 = 0.931 *Yếu tố P2: 𝑆𝑁1 + 𝑆𝑁4 + 𝑆𝑁7 −18.243 − 18.272 − 15.127 = = −17.214 3 𝑆𝑁2 + 𝑆𝑁5 + 𝑆𝑁8 −17.619 − 15.412 − 19.173 = = = −17.401 3 𝑆𝑁3 + 𝑆𝑁6 + 𝑆𝑁9 −12.958 − 18.051 − 16.629 = = = −15.879 3 SNP2.1 = SNP2.2 SNP2.3 ∆P1 = Max − Min = - 15.879 + 17.401 = 1.522 *Yếu tố P3: SNP3.1 = 𝑆𝑁1 + 𝑆𝑁6 + 𝑆𝑁8 −18.243 − 18.051 − 19.169 = = −18.488 3 𝑆𝑁2 + 𝑆𝑁4 + 𝑆𝑁9 −17.735 − 18.272 − 16.629 = = −17.545 3 𝑆𝑁3 + 𝑆𝑁5 + 𝑆𝑁7 −12.958 − 15.406 − 15.127 = = = −14.497 3 SNP3.2 = SNP3.3 ∆P1 = Max − Min = - 14.497 + 18.488 = 4.01 *Yếu tố P4: 𝑆𝑁1 + 𝑆𝑁5 + 𝑆𝑁9 −18.243 − 15.406 − 16.629 = = −16.759 3 𝑆𝑁2 + 𝑆𝑁6 + 𝑆𝑁7 −17.735 − 18.051 − 15.127 = = = −16.971 3 𝑆𝑁3 + 𝑆𝑁4 + 𝑆𝑁8 −12.958 − 18.272 − 19.169 = = = −16.799 3 SNP4.1 = SNP4.2 SNP4.3 ∆P1 = Max − Min = - 16.759 + 16.971 = 0.212 Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 63 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn Bảng 4.9: Bảng giá trị trung bình tỷ số SN Mức độ P1 P2 P3 P4 ∆ -16.224 -17.199 -16.979 0.931 -17.175 -17.401 -15.826 1.522 -18.402 -17.508 -14.492 4.01 -16.759 -16.971 -16.799 0.212 Rank Vậy theo bảng ấn định thi yếu tố nhiệt độ cài đặt cho phòng P3 ảnh hưởng lớn đến tổn thất nhiệt phòng điều hòa Kiểm chứng lại phần mềm Minitab 19:  Tính tốn máy vi tính: Sử dụng phần mềm Minitab19 để kiểm tra kết Hình 4.13: Số liệu nhập vào phần mềm Minitab 19 Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 64 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn Hình 4.14: Bước chọn mục kiểm chứng Hình 4.15: Bước chọn công thức kiểm chứng Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 65 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn Bảng 4.10: Kết tính tốn Taguchi phần mềm Minitab 19 Smaller is better Level P1 P2 P3 P4 -16.29 -17.21 -18.49 -16.71 -17.19 -17.37 -17.52 -16.95 -16.97 -15.87 -14.44 -16.79 Delta 0.90 1.50 4.05 0.24 Rank Hình 4.16: Đồ thị ảnh hưởng theo giá trị SN Theo tính toán dựa biểu đồ SN ta nhận yếu tố ảnh hưởng lớn ảnh hưởng đến nhiệt độ theo giá trị SN nhiệt độ cài đặt phòng P3 Để kiểm định tăng tính xác thực kết tính tốn phương pháp Taguchi nhóm tiếp tục thực xử lí số liệu theo phương pháp phân tích phương sai Anova theo giá trị SN Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 66 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn 4.3.2 Xử lí số liệu theo Anova: Để tăng tính xác thực kết tính tốn phương pháp Taguchi nhóm tiếp tục thực xử lí số liệu theo phương pháp phân tích phương sai Anova  Phương pháp hồi quy tuyến tính tính tốn phân mềm Minitab 19 Hình 4.17: Các bước thực tính tốn Anova phần mềm Minitab 19 Bảng 4.11: Bảng hồi quy tuyến tính Anova từ Minnitab19 Analysis of Variance Source DF Adj SS Adj MS F-Value P-Value Regression 16.287 4.0717 8.29 0.032 P1 0.2961 0.2961 0.60 0.481 P2 1.3537 1.3537 2.76 0.172 P3 14.477 14.477 29.47 0.006 P4 0.1601 0.1601 0.33 0.599 Error 1.9650 0.4913 Total 18.252 Từ lý thuyết Anova kiểm chứng giả thuyết, giá trị P < α = 5% Ta kết luận yếu tố P3 (Nhiệt độ cài đặt cho phịng) có ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt phòng điều hòa Dựa đồ thị SN vẽ phần mềm Minitab19, ta chọn kết hợp tốt nhất: Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 67 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn Chiều cao lớp gạch-ximang (P1): 1m, Thời gian đo (P2): buổi Chiều, Nhiệt độ cài đặt dàn lạnh (P3): 260C, Vận tốc quạt dàn lạnh (P4): Mức Kí hiệu: P11-P23-P33-P41 Ta kết luận yếu tố P3: Nhiệt độ cài đặt phịng có ảnh hưởng lớn đến tổn thất nhiệt phòng Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 68 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn CHƯƠNG : KẾT LUẬN 5.1 Kết luận: Sau tính tốn phương pháp Taguchi, ta nhận bảng giá trị biểu thị ảnh hưởng yếu tố đến vấn đề tổn thất nhiệt phòng điều hòa Ta nhận giá trị SN, giá trị dùng để đánh giá mức độ tổn thất nhiệt thực nghiệm Trong thực nghiệm nhóm em sử dụng song song hai cách:Tính tốn sở lý thuyết kiểm chứng lại phần mềm Minitab19 Cả hai cách đưa kết yếu tố nhiệt độ cài đặt phòng ( P3) yếu tố ảnh hưởng lớn đến mức độ tổn thất nhiệt phòng điều hòa Đồ thị vẽ phần mềm Minitab19 đưa kết tính tốn Hình 5.1: Đồ thị giá trị SN Tuy nhiên, để đảm bảo lập luận ta sử dụng thêm phương pháp hồi quy tuyến tính Anova ( Regression Analysis ), ta nhận P-value yếu Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 69 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn tố nhiệt độ cài đặt phòng ( P3 ) phù hợp với kiểm định giả thiết đưa ( P < 0.05 ), nên yếu tố cho ảnh hưởng lớn yếu tố nhiệt độ cài đặt phòng (P3) Sau tính tốn khảo sát kết thực nghiệm phương pháp thống kê, để phòng điều hòa thực nghiệm có kết tổn thất nhiệt thấp ta dựa vào đồ thị S/N (Signal/Noise) đưa mơ hình tối ưu (Best Combination (sự kết hợp tốt nhất)) là: P11-P23-P33-P41 (Chiều cao lớp gạch - ximang P11 (1m), thời điểm thực thí nghiệm P23 (buổi chiều), nhiệt độ cài đặt dàn lạnh P33 (260C), vận tốc gió đầu dàn lạnh P41 (Mức 1) Yếu tố ảnh hưởng lớn Nhiệt độ cài đặt dàn lạnh P3 Vật liệu bao che cho phòng hay vận tốc đầu dàn lạnh có ảnh hưởng không lớn yếu tố nhiệt độ cài đặt phịng 5.2 Kiến nghị: Sau q trình khảo sát nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng tới tổn thất nhiệt để trường nhiệt độ phòng điều hòa tối ưu nhóm nhận thấy nhiệt độ cài đặt phòng yếu tố ảnh hưởng lớn Hiện q trình nghiên cứu nhóm thực tính tốn thơng số tổn thất nhiệt phịng, cách chọn yếu tố ảnh hưởng mức độ dừng lại số hạn chế (4 yếu tố yếu tố có mức độ) ảnh hưởng thời gian không gian thực đề tài Trong tương lai, có điều kiện nhóm khảo sát thêm nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất nhiệt, từ tăng tính xác đề tài Ngồi ra, nhóm nghiên cứu thêm vấn đề khác liên quan đến tối ưu trường nhiệt độ phòng điều hòa chẳng hạn khảo sát tính tốn hoạt động biến tần máy lạnh, … Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 70 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://www.huongnghiepviet.com/v3/huong-nghiep/nganh-nghe/ky-thuat-congnghe/11587-nganh-ky-thuat-nhiet [2] https://khoahoc.tv/lich-su-hinh-thanh-va-phat-trien-cua-may-dieu-hoa-54145 [3] https://vietnamfinance.vn/phan-tich-phuong-sai-la-gi-cac-buoc-phan-tich-anova [4] https://prezi.com/ieauy3a7tsxh/phuong-phap-thuc-nghiem [5] http://www.ibst.vn/upload/documents/file_upload/14521375453.-Phan2_VAT-LIEUXAY-DUNG-MOI-TRUONG.pdf [6] https://vietnamfinance.vn/phan-tich-phuong-sai-la-gi-cac-buoc-phan-tich-anova20180504224212441.htm) [7] https://slideplayer.com/slide/5147312 [8] https://www.slideshare.net/ThngNguyn227/chuong4-phn-tch-phng-sai-mt-yu-t [9] TS Trần Văn Khiêm, Phương pháp Taguchi ứng dụng tối ưu hóa chế độ cắt, 2017 [10] https://www.researchgate.net/figure/Theoretical-Taguchi-L9-orthogonal-arraytable_tbl1_272622030 [11] Maatouk Khoukhi, Ahmed Hassan, Shaimaa Abdelbaqi, The impact of employing insulation with variant thermal conductivity on the thermal performance of buildings in the extremely hot climate, Int J Refrig 29 (2019) 92-100 [12] Lili Zhang, Tao Luo, Xi Meng, Yating Wang, Effect of the thermal insulation layer location on wall dynamic thermal response rate under the air-conditioning intermittent operation, Int J Thermal Engineering 51 (2017) 43-47 [13] Ohk Kun Lim, Woo Jun You, Evaluating the fire risk of pipe insulation depending on installation conditions, Exp Therm Fluid Sci 36 (2012) 143-148 [14] Lili Zhang, Zu'an Liu, Chaoping Hou, Optimization analysis of thermal insulation layer attributes of building envelope exterior wall based on DeST and life cycle economic evaluation, Int J Thermal Engineering (2019) 65-75 [15] Ilham Wahyu Kuncoro, Optimization of immersion cooling performance using the Taguchi Method, Int J Therm Sci 21 (2020) 5-10 Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 71 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn [16] Guozeng Feng, Shuya Lei, Yuejiao Guo, Optimisation of air-distributor channel structural parameters based on Taguchi orthogonal design, Heat Transf Eng 28 (2020) 20-25 [17] S Szczukiewicz, N Borhani, J.R Thome, A Taguchi approach for optimization of flow and geometrical parameters in a rectangular channel roughened with V down perforated baffles J Heat Fluid Flow 42 (2013) 176-189 [18] P Zhang, X Fu, Combined heat loss analysis of trapezoidal shaped solar cooker cavity using computational approach (2018) 56-57 [19] G Wang, P Cheng, A.E Bergles, Thermal-hydraulic characteristics and optimization of a liquid-to-suction triple-tube heat exchanger, Int J Heat Mass Transf 51 (2008) 26-28 [20] I Husum, L.A Tokheim, Waste heat availability in the raw meal department of a cement plant, Zhuhai, China, 2018, pp 12-16 [21] S Gururatana, S Skullong, Heat transfer augmentation in a pipe with 3D printed wavy insert, Int Commun Heat Mass Transf 36 (2019) 62-68 [22] J.R Thome, Engineering Data Book III, Wolverine Tube Inc., 2004 (Chap 12) [23] E Sobierska, R Kulenovic, R Mertz, M Groll, Experimental investigation of heat transfer in a tube heat exchanger with airfoil-shaped insert, Exp Therm Fluid Sci 31 (2016) 111-119 [24] Zhang, W., Hibiki, T., Mishima, K., 2004 Correlation for flow boiling heat transfer in mini-channels Int J Heat Mass Transfer 47, 5749-5763 [25] https://cnttqn.com/threads/minitab-19-2020-full-ctive-phan-tich-thong-ke-va-kiemsoat-chat-luong.6997.html [26] Analysis of Variance [27] Design of experiment Taguchi method [28] https://vi.wikipedia.org/wiki/Minitab [29] http://maylanhso1.com.vn/?gclid=CjwKCAjw1ej5BRBhEiwAfHyh1G2xumUCYBqIRdLTQYvQ-guto4rl2LqjrBr94IABHENoMDI5vokhxoC7dsQAvD_BwE [30] https://www.dienmayxanh.com/kinh-nghiem-hay/dien-thoai-htc-la-thuong-hieu-cuanuoc-nao-san-xuat Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 72 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS Đặng Hùng Sơn [31] Nguyễn Đức Lợi, Sách Hướng dẫn thiết kế hệ thống điều hịa khơng khí, năm 2013 [32] Hồng Đình Tín, Trang 515 sách Cơ sở Truyền Nhiệt Và Thiết Kế Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt, năm 2013 [33] Hồng Đình Tín, Trang 516 sách Cơ sở Truyền Nhiệt Và Thiết Kế Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt, năm 2013 [34] Hồng Đình Tín, Trang 517 sách Cơ sở Truyền Nhiệt Và Thiết Kế Thiết Bị Trao Đổi Nhiệt, năm 2013 [35] http://www.matweb.com Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 73 ... pháp nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất tối ưu trường nhiệt độ phòng điều hịa để từ đánh đưa nhận xét kiến nghị để có giải pháp hiệu Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong. .. tiến hành xem xét yếu tố ảnh hưởng lớn đến trình tổn thất nhiệt Từ ưu nhược điểm phương pháp nghiên Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 11 Đồ Án Tốt Nghiệp GVHD: TS... tổng độ lệch bình phương [27] Tổng độ lệch bình phương chung (SST): Phản ánh biến động yếu tố kết ảnh hưởng tất yếu tố Nghiên Cứu Các Yếu Tố Ảnh Hưởng Tới Tổn Thất Nhiệt Trong Phòng ĐHKK 25 Đồ